7.7. Модификация древесины

Прессование древесины. Под действием внешнего давления, ве­личина которого превышает предел прочности при сжатии, умень­шается объем пор и увеличивается плотность древесины. Прессова­ние проводят, в основном, в направлении, перпендикулярном направлению волокон с нарушением структуры клеток и сосудов. Особенно сильное изменение испытывают элементы (трахеиды, со­суды) ранней части годичных слоев. Полного сближения стенок тра-хеид хвойных пород не возникает даже при очень высоких степенях прессования. Абсолютно плотная сухая древесина имеет плотность 1,4 г/см³, тогда как плотность древесинного вещества составляет 1,53 г/см³. Отмечено, что с увеличением степени прессования абсо­лютно сухой древесины ее диэлектрические параметры (диэлектри­ческая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь) рас­тут во всем диапазоне частот от 20 до 10"Гц. Это указывает, в частности, на возрастание изотропии древесины, что повышает ка­чество древесных материалов.

Модифицирование древесины производят с целью изменения ее физико-механических свойств. Так, например, пропитка синтетиче­скими смолами снижает разбухание древесины в 2—4 раза, увеличи­вает прочность в 2—5, твердость до 78 раз, стабилизирует электри­ческие свойства, увеличивает срок службы. Наиболее известна конвективная обработка древесины синтетическими смолами. Для интенсификации и повышения качества древесного модифициро­ванного материала нередко используют электромагнитные поля высоких и сверхвысоких частот. В результате реакции полимеризации протекают не в течение нескольких часов, а только нескольких ми­нут. В качестве синтетических веществ при модификации древесины используют кремнийорганические соединения (марок КРЖ № 5, КО-815 и др.), полиэфирные смолы (ПН-1), фенолформальдегидные смолы) и др.

Облучение древесины производится различными дозами гам­ма-излучения. Происходит деструкция компонентов в цепи макро­молекул. При дозах в 3 Мрад слабо изменяется степень кристаллич­ности целлюлозы. Уровень облучения в 30 Мрад приводит уже к заметному уменьшению кристалличности целлюлозы. При дозе выше 100 Мрад быстро снижается степень кристалличности, что связывают с уменьшением количества СН—ОН групп. В результате облучения возрастают однородность и плотность аморфного состо­яния древесины.

7.8. Древесные породы в строительстве

В строительстве и смежных областях используют обе разновид­ности древесных пород — хвойные и лиственные, но для инженер­ных конструкций более широкое использование находят хвойные, обладающие большей длиной и прямолинейностью ствола, повы­шенной стойкостью против загнивания, большей территориальной распространенностью. По значимости и объемам применения их можно расположить в следующем порядке: сосна, ель, лиственница, пихта, кедр и тис.

Сосна — порода ядровая, ядро обычно имеет буро-красный цвет, заболонь желто-белого цвета. Различают рудовую сосну, кото­рая растет на глубоких рыхлых супесчаниках и легких суглинистых почвах, на возвышенных местах, имеет мелкослоиную плотную дре­весину, узкую заболонь, смолиста. Другая разновидность сосны — мяндовая — растет на низменных глинистых почвах, имеет рыхлую весеннюю древесину, широкослойную, менее смолистую, чем рудо­вая сосна, и уступает последней по качеству. Сосна имеет невысо­кую среднюю плотность и сравнительно высокую прочность (см. табл. 7.1). Ее применяют в виде кругляка (столбы, сваи и др.) и пиленых лесоматериалов, а также для изготовления столярных изде­лий, производства фанеры и некоторых строительных деталей (окна, двери, коробки и др.).

Ель — порода спелодревесная, имеет незначительное количество смоляных ходов, менее стойкая против загнивания, чем сосна. Цвет древесины белый, со слабым желтоватым оттенком. В досках и брус­ках ель можно узнать по круглой форме сучков в отличие от овальной формы сучков на плоскости распила сосны. Ее средняя плотность несколько ниже, чем у сосны (см. табл. 7.1). Употребляется в промышленном и жилищном строительстве, является основным сырьем в цел­люлозно-бумажном производстве. Наличие большого количества твердых сучков затрудняет ее применение в столярном производстве.

Лиственница. — порода ядровая. Ядро красновато-бурого цвета, заболонь светлая, узкая. Ее древесина имеет мелкие немногочислен­ные смоляные ходы, обладает высокой плотностью, стойкостью против загнивания, твердостью, прочностью (см. табл. 7.1), но склонна к растрескиванию. Используют в гидротехническом и под­земном строительстве, в кораблестроении как надежный и долговеч­ный строительный материал. Произрастает лиственница, в основ­ном, в Сибири, а также на Дальнем Востоке.

Пихта — порода спелодревесная, ядра в пихте нет. Цвет древе­сины белый со слабым желтоватым оттенком. Древесина пихты по­хожа на древесину ели, но не имеет смоляных ходов, менее стойкая к загниванию и менее прочная (см. табл. 7.1). Произрастает в Сибири и на Кавказе, используется в строительстве наравне с елью, является ценным материалом в производстве музыкальных инструментов.

Кедр — порода ядровая, по свойствам приближается к сосне. Ядро светло-бурого цвета, заболонь широкая, желтовато-бурая и по цвету мало отличается от ядра. Древесина кедра легкая, механические свой­ства ниже, чем у сосны. Применяют в качестве строевого леса и в основном для производства столярных изделий, так как легко обраба­тывается. Произрастает'кедр, главным образом, в Сибири.

Тис — порода ядровая, древесина красноватая, плотная. Отно­сится к роду вечнозеленых хвойных деревьев семейства тисовых. Де­коративная, произрастает в нескольких реликтовых видах. Древеси­на тиса ценится в мебельном производстве.

К группе лиственных относятся две их основные разновидности, различающиеся по своей микроструктуре: кольцесосудистые, у ко­торых крупные водопроводящие сосуды на поперечном разрезе древесины собраны кольцом в весенней части годичного слоя, и рас-сеяннососудистые, у которых сосуды мелкие, беспорядочно распо­ложены на поперечном разрезе или совсем не видны.

Из кольцесосудистых пород наибольшее применение в строите­льстве нашли дуб, ясень и вяз.

Дуб — порода ядровая, обладает высокой плотностью, механи­ческой прочностью, стойкостью против гниения и вязкостью (см. табл. 7.1). Ядро имеет темно-бурую окраску, отличную от жел­товатого цвета заболони. В древесине хорошо просматриваются крупные сердцевинные лучи; обладает красивой текстурой и цветом в тангенциальном и поперечном срезах. Используют дуб в ответст­венных конструкциях гидротехнических сооружений, при возведе­нии мостов, а также для изготовления паркета, мебели, облицовоч­ной фанеры, высококачественных столярных изделий. При долгом (десятки и сотни лет) вылеживании в воде дуб темнеет до черного или темно-серого цвета, становится мореным дубом — весьма цен­ным декоративным и отделочным материалом. Кору используют для получения дубящих веществ.

Ясень — порода ядровая, по текстуре напоминает дуб, но с узки­ми сердцевинными лучами, видимыми в срезах под микроскопом. Имеет древесину высокой прочности, упругости, но в сырых местах и в местах с переменным влажностным режимом быстро загнивает. Применяют для выполнения столярно-отделочных работ, изготов­ления мебели.

Вяз — порода ядровая, имеет плотную, вязкую, твердую и проч­ную древесину, подобно дубу хорошо поддается загибу, однако по физико-механическим свойствам уступает дубу. Применяют для производства фанеры, мебели и др.

Из рассеяннососудистых наиболее широко используют для стро­ительных целей как мягкие разновидности пород — береза, осина, ольха, липа, так и твердые — бук, граб, клен.

Береза — порода забеленная. Древесина прочная, твердая, вяз­кая, но относительно легко загнивает в сырых и мало проветривае­мых помещениях, легко обрабатывается. Ее применяют для изготов­ления строительных изделий и деталей, мебели, паркета, отделоч­ных материалов.

Осина — порода спелодревесная. Древесина по прочности усту­пает березе, мягкая, легкая, малостойкая против загнивания, но в сухом месте сохраняется хорошо, при высыхании не коробится. Осину используют в фанерном производстве, для возведения вре­менных построек, изготовления тары, а также в целлюлозно-бумаж­ной промышленности.

Ольха — порода заболонная, древесина легкая, мягкая, мало­стойкая против загнивания, по цвету — светло-коричневая с розо­вым оттенком в сухом ее состоянии. Применяется наравне с березой.

Липа — порода заболонная, древесина легкая, нестойкая к гние­нию, имеет ограниченное применение в качестве строительного ма­териала для временных построек и неответственных сооружений. Используется при изготовлении мебели, фанеры, тары.

Бук — порода спелодревесная. Древесина плотная, прочная, по свойствам бук близок к дубу, но в отличие от него — малостоек против гниения. Применяют для изготовления паркета, фанеры, шпал, а также мебели.

Граб — порода заболонная, род семейства березовых, произра­стает в Крыму и на Дальнем Востоке. Древесина тяжелая, твердая, обладает повышенными показателями механических свойств, при высыхании — значительно растрескивается и коробится. Применя­ют для тех же целей, что и бук, а также при производстве музыкаль­ных инструментов, в машиностроении и др.

Клен — порода спелодревесная, мягкая, род деревьев семейства кленовых. Древесина плотная, тяжелая, прочная. Используют в строительстве как отделочный материал, для производства фанеры, мебели, музыкальных инструментов.