Галина Серикова
Столярно-плотничные работы
17) внутренняя заболонь – порок, противоположный пятнистости, так как в зоне ядра возникает группа смежных годичных слоев, близкая по цвету и качествам к заболони. Это характерно для дуба, ясеня и т. п. Внутренняя заболонь по своим механическим свойствам напоминает ядро, но отличается склонностью к загниванию и более высокой влагопроницаемостью;
18) водослой – это порок, который поражает растущее дерево. Он представляет собой зоны ядра или спелой древесины, окрашенные в ненормально темный цвет, и образуется вследствие резкого повышения влажности. После высыхания на его месте образуются трещины. Кроме того, снижается ударная вязкость при изгибе;
19) закомелистость – это значительное утолщение ствола, вследствие чего увеличивается количество отходов, уменьшается выход пиломатериалов. Кроме того, такой материал непригоден для возведения сруба;
20) косослой – расположение древесных волокон не вдоль ствола, а по спирали, что усложняет обработку и ограничивает область применения такого леса, в частности он не может быть использован для изготовления гнутых конструкций.
При окислении дубильных веществ в составе срубленной древесины под воздействием химических и биологических процессов появляются отличные от нормы окраски, которые называются химическими. Они отличаются равномерностью окрашивания и находятся в поверхностных слоях древесины, залегая на глубине не более 5 мм. После высыхания могут выцветать. В зависимости от цвета химические окраски подразделяются на:
1) про дубину. Это красновато-бурая или бурая окраска подкорковых слоев, которая характеризует сплавную древесину (ель, иву, дуб), содержащую большое количество дубильных веществ;
2) дубильные потеки в виде бурых пятен, возникающие на поверхности сортимента. Такой порок встречается на древесине, содержащей большое количество дубильных веществ;
3) желтизну, при которой заболонь приобретает светло-желтую окраску. Данному пороку подвержена сплавная древесина хвойных пород, если осуществляется форсированная сушка.
Химические окраски могут быть светлыми, сквозь которые просматривается текстура, и темными, которые скрывают текстуру древесины. Физические и механические свойства материала не страдают.
Грибы по-разному воздействуют на древесину – с изменением ее физико-механических свойств и без него. Первые называются деревоокрашивающими, вторые – дереворазрушающими.
При грибных поражениях древесина изменяет окраску, начинает загнивать. Грибы, под действием которых она негативно изменяется, классифицируются на деревоокрашивающие и дереворазрушающие.
Древесина, особенно неокоренная и свежесрубленная, часто страдает от насекомых, которые прокладывают ходы в коре и могут проникать довольно глубоко. Совокупность ходов и отверстий называется червоточиной (рис. 12), которая в зависимости от глубины поражения бывает поверхностной (до 3 мм), неглубокой (до 15 мм), глубокой (от 15 мм) и сквозной.
Рис. 12. Разновидности червоточины: а – поверхностная; б – неглубокая; в – глубокая; г – сквозная
На поверхности древесины она имеет вид бороздок или отверстий. По размеру червоточина бывает крупной (диаметром более 3 мм) и некрупной (менее 3 мм).
Если поверхностная червоточина практически не изменяет механические свойства материала, то при наличии неглубокой или глубокой червоточины целостность и прочность древесины заметно ухудшаются.
Пороками древесины также считаются:
1) инородные включения, к которым относятся гвозди, проволока и т. д., которые внешне проявляются локальными вздутиями, складками и пр. Их наличие затрудняет обработку древесины;
2) механические повреждения, возникающие при заготовке, транспортировании и т. п. (обдиры коры, отщеп, заруб и др.);
3) обугленность – участки, поврежденные огнем;
4) скос пропила появляется при заготовке древесины, когда торец и продольная ось сортимента не образуют прямой угол;
Рис. 13. Разновидности покоробленности: а – простая продольная по пласти; б – сложная продольная по пласти; в – продольная по кромке; г – поперечная; д – крыловатость
5) обзол – кусок боковой поверхности, оставшийся на обрезном материале. Такой порок уменьшает ширину материала и увеличивает отход древесины;
6) закорина – участок коры на поверхности шпона;
7) дефекты обработки резанием, среди которых можно назвать риски (следы режущей кромки инструмента), волнистость (из-за неплоского пропила), ворсистость (образуется частыми и не до конца отделенными волокнами древесины), ожог (в результате обработки материала тупым инструментом) и др.
Вследствие разных причин древесина может подвергаться различным деформациям, в частности покоробленности (искривлению пиломатериалов при сушке, хранении, выпиловке), которая представлена несколькими разновидностями (рис. 13).
Таковы свойства и характеристики древесины, которая может быть использована для столярных и плотничных работ.
СУШКА, ЗАЩИТА И ХРАНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
К недостаткам древесины относят склонность к загниванию, подверженность поражению насекомыми, огнеопасность. Но современные технологии позволяют либо преодолеть их, либо максимально снизить риск возникновения подобных явлений. Рассмотрим все по порядку.
По устойчивости к гниению древесина делится на четыре класса (табл. 5).
Таблица 5
Классификация древесины по устойчивости к гниению
Гнилостные процессы в древесине возникают в том случае, если ее влажность составляет 20–60 %, а окружающий воздух имеет температуру 2 – 40 °C. Эти же условия способствуют поражению грибами, наиболее опасные из которых – домовые грибы, уничтожающие структуру древесины настолько, что она утрачивает свои механические свойства.
Нарушения режима сушки недопустимы, поскольку в результате древесина коробится и растрескивается, возрастает количество брака.
Одним из методов, препятствующих этим процессам, является сушка древесины, поскольку сухая древесина полностью сохраняет свои качества. Древесина подвергается сушке дотранспортной (18–25 %) и эксплуатационной (7–12 %) влажности.
Сушка – это удаление влаги из древесины путем испарения. Сушка имеет важное технологическое значение, поскольку предупреждает изменение формы и размеров деталей и конструкций в готовом изделии, кроме того, благодаря сушке повышаются технологические качества древесины. Это означает, что улучшается чистота распила, шлифования и другой обработки, повышаются прочностные характеристики материала.
Современные технологии начинаются с грамотной организации сушки древесины, поскольку чаще всего нарушается именно ее технология. Правильная организация сушки состоит в том, что этот процесс не терпит форсирования. Интенсивная сушка оборачивается микротрещинами в массиве, короблением заготовок, что обязательно негативно отражается на готовом изделии.
Различают естественную и принудительную сушку. Первая осуществляется в естественных условиях на открытом воздухе и не предполагает его подогрева. Перед сушкой пиломатериалы укладывают горизонтальными и вертикальными рядами в штабеля, причем между рядами предусмотрены прокладки, толщина которых должна быть не менее 30 см (рис. 14).
Рис. 14. Штабель, подготовленный к сушке
При этом штабель не должен лежать прямо на земле. Под него подкладывают два слоя толя, защищающего пиломатериалы от влаги, и прокладку, обеспечивающую циркуляцию воздуха. Чтобы уберечь штабель от осадков, его размещают под навесом. При сушке древесины в помещении в нем должны быть созданы условия для удаления влаги.
Для естественной сушки требуется не менее 2 лет, и это объясняется тем, что свежесрубленная древесина имеет влажность примерно 70 % и этот показатель снижается до 25–30 % по истечении 18 месяцев. Недостаточная выдержка приводит к тому, что древесина продолжает сохнуть, уже будучи в изделии. В результате внутри деревянных конструкций и изделий появляются напряжения, вызывающие деформацию и разрушение клеевых соединений.
Кроме того, следует учитывать, что в разных направлениях древесина усыхает неодинаково. Усыхание вдоль волокон уменьшает размеры древесины на 0,1 %, радиально – на 3–5 %, тангенциально – на 6–10 %. Более всего подвержены усыханию (примерно до 11 %) такие древесные породы, как бук, дуб, клен, граб. Для сосны, осины и тополя характерно умеренное усыхание – до 3–5 %. Менее всех усыхают ель и лиственница – до 2 %.
Длительность естественной сушки пиломатериалов, уложенных в штабеля, определяется различными факторами:
1) временем года;
2) климатическими условиями;
3) породой древесины;
4) толщиной пиломатериалов;
5) показателями начальной и конечной влажности.
Принудительная сушка осуществляется в специальных камерах (рис. 15) и бывает газопаровой, индукционной, жидкостной, вакуумной, диэлектрической и кондуктивной.
При камерной сушке древесина находится в потоках горячих газов, на нее воздействуют индуктивными токами, электромагнитными полями, нагревают в сере, парафине и пр. В результате таких действий температура внутри пиломатериалов поднимается до точки кипения, и влага испаряется.
Рис. 15. Камера для сушки древесины периодического действия: а – трубы отопления; б – вытяжные трубы; в – воздухоподача
Самым эффективным способом сушки является вакуумная, в которой риски деформации сведены на нет. Предварительно древесину несколько лет выдерживают в проветриваемых помещениях, после чего помещают в вакуумную камеру, где поддерживается низкая температура. В результате такой бережной сушки в древесине устраняются внутренние напряжения, приводящие к короблению. При достижении влажности 12 % пиломатериалы складируют в сухом помещении, в котором они будут находиться до достижения баланса влажности. По прохождении всех этапов древесину можно пускать в дальнейшую обработку. После такой сушки древесина отличается прочностью и имеет минимальное количество микротрещин.
На современном производстве весь процесс сушки контролируется компьютерной системой, которая периодически сообщает о ее ходе. При атмосферной сушке, хранении и перевозке пиломатериалов, влажность которых превышает транспортную, увеличивается риск поражения древесины грибами. Для предотвращения этого прибегают к защитной обработке, которая представляет собой пропитку древесины особыми обеззараживающими составами, называемыми антисептиками. Такая защита древесины наиболее эффективна, если осуществляется не позже 12 ч после распиловки леса. Обработанная древесина консервируется и приобретает стойкость к воздействию грибов, насекомых и атмосферной влаги.
Антисептические препараты должны отвечать ряду требований:
1) быть высокотоксичными к грибам;
2) быть безопасными для человека и животных;
3) сохранять свои свойства в течение определенного времени;
4) легко проникать в древесину;
5) не сказываться отрицательно на физико-механических характеристиках древесины;
6) не уничтожать металлические элементы, установленные на древесине;
7) не иметь неприятного запаха.
Антисептики бывают водорастворимыми, но могут и не растворяться в воде. Водорастворимыми антисептиками являются фторид натрия, кремне-фтористый натрий, хлорид цинка и др. Недостатком этой группы антисептиков считается то, что они пропитывают древесину на недостаточную глубину, вследствие чего их применяют для обработки пиломатериалов, которые непосредственно не будут соприкасаться с грунтом. В противном случае необходимо использовать антисептики на органических растворителях (например, на уайт-спирите). Оптимальным же считается вариант покупки пиломатериалов, которые прошли соответствующую обработку в условиях производства.
К нерастворимым в воде антисептикам относятся масла креозотовое, антрацитовое, сланцевое, для повышения антисептических свойств которых в них вводят до 5 % пентахлорфенола.
Чтобы не допустить появления насекомых, способных нанести вред хранящимся пиломатериалам, в помещении необходимо соблюдать санитарные нормы. Поэтому в профилактических целях в жилых помещениях древесину 2–3 раза в год обрабатывают 3 %-ным раствором фторида или кремнефторида натрия.
Для борьбы с появившимися насекомыми древесину обрабатывают инсектицидами.
Древесину можно сделать устойчивой к возгоранию, для чего ее пропитывают и покрывают особыми составами, называемыми антипиренами. К ним относятся огнезащитные краски, которые по виду связующего делятся на силикатные, перхлорвиниловые, масляные и казеиновые. Силикатные огнезащитные краски являются особенно эффективными. В них в качестве связующего используют жидкое стекло, а наполнителями служат песок, мел, магнезит. При высокой температуре на поверхности древесины образуется стекловидная пленка, которая покрывает ее и препятствует доступу кислорода.
Кроме антипиренов, для защиты древесины от возгорания применяют и конструктивные методы, включающие удаление деревянных конструкций и поверхностей от источников нагрева, изоляцию их огнестойкими материалами (асбестоцементными листами, войлоком, пропитанным глиняным раствором).
Современные технологии располагают различными способами защиты древесины, повышающими срок эксплуатации изделий из нее. К таким способам относится ламинирование, которое представляет собой покрытие оконных систем из менее ценной древесины (сосны и пр.) шпоном из ценных пород (дуба, бука, вишни и др.). Окна, изготовленные из ламинированного профиля, можно рассматривать как реальную альтернативу окнам с лакокрасочным покрытием. Технология ламинирования отработана и достигла уровня мебельного производства, поэтому качество отделки соответствует мировым стандартам. Кроме того, это дает возможность приобретать такие оконные системы даже тем, кто имеет достаточно ограниченные финансовые возможности.
В заключение несколько слов о хранении древесины, приобретенной для строительства. Для нее отводят возвышенное, очищенное от мусора место (желательно продезинфицировать его раствором медного купороса). Бревна и доски укладывают штабелем с применением подкладок, которые обеспечивают их проветривание.
Глава 2
Древесные породы, применяемые в строительстве
ХВОЙНЫЕ, ТВЕРДО– И МЯГКОЛИСТВЕННЫЕ ПОРОДЫ
Древесина по-прежнему остается самым экологичным материалом. Она находит применение не только в чистом виде, но и в составе композитных материалов, которым придает положительные свойства. Несомненным достоинством дерева является то, что оно сочетается практически со всеми строительными материалами.
Отличные декоративные характеристики, широкое распространение, легкая обработка и высокие прочностные качества делают древесину востребованным строительным материалом.
В строительстве применяют древесину хвойных и лиственных пород, которые бывают твердо– и мягколиственными.
Из хвойных пород выбор чаще всего останавливают на сосне и ели. Сосна относится кадровым породам: в ее ядре различают ядро и заболонь. Благодаря смоле эта древесина отличается водостойкостью. Но повышенная смолистость создает проблемы при ее использовании, поэтому при необходимости ее подвергают обессмоливанию. Кроме того, стечением времени древесина сосны бледнеет. Однако она по-прежнему остается востребованным материалом, поскольку хорошо поддается механической и химической обработке, а также вполне доступна по цене.
Ель не имеет ярко выраженного ядра, мягче, чем древесина сосны, менее смолистая (встречаются смоляные кармашки) и обладает приятным светло-желтым цветом.
Из твердолиственных пород наиболее популярны дуб, ясень и береза. Дуб обладает ценной древесиной красивого коричневого цвета с выразительной текстурой. Имеющиеся в ней дубильные вещества защищают от неблагоприятных воздействий и микроорганизмов, а также делают ее более долговечной. Ясень имеет ядро желтоватого цвета и заболонь с яркими годовыми кольцами. Древесина плотная, тяжелая и эластичная. Береза относится к заболонным породам (не имеет ядра), а древесина у нее мелковолокнистая, бледно-желтого цвета, достаточно упругая и твердая, но при длительном воздействии влаги она становится склонной к загниванию и короблению.
К мягколиственным породам относятся осина и черная ольха. Осина является типичной заболонной породой, имеет древесину серовато-белого цвета с небольшим красноватым оттенком. Кроме того, она легкая, тонковолокнистая и плохо переносит механические нагрузки, а в условиях повышенной влажности загнивает.
Черная ольха – заболонная порода, желто-коричневого цвета, легкая, тонковолокнистая, при нормальной влажности отличается достаточной прочностью. Помимо этого, она без труда обрабатывается.
В строительной индустрии наибольшее применение нашли такие породы древесины, как дуб, бук, береза, осина, липа, орех, сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, основные свойства которых представлены в табл.6.
Таблица 6
Характеристика различных древесных пород
