Механические и физические свойства древесины как строительного материала

Строительные и отделочные деревянные материалы обладают определенными характеристиками, которые зависят от породы дерева. О них нужно знать, чтобы определять оптимальную сферу применения тех или иных пиломатериалов и изделий. В этой статье рассказывается про механические и физические свойства древесины в целом. Точные цифры и другие данные по каждой конкретной породе можно найти в строительных справочниках.

Источник makezine.com

Физические свойства

К физическим относятся такие свойства материалов, которые проявляются и изменяются при контакте с внешней средой. К ним относятся цвет, текстура, запах, звуко-, тепло- и электропроводность, влажность и другие свойства, о каждом из которых расскажем подробно.

Цвет

Окраска древесины зависит от наличия в ней пигментов, смол, дубильных и других веществ, содержащихся в клетках. Палитра цветов разных пород дерева имеет множество оттенков от белого, желтого, розового до красного и темно-коричневого.

Источник pro-dachnikov.com

Для справки! У многих пород природный цвет можно изменить как окрашиванием, так и термической обработкой, пропариванием.

Текстура

Текстурой называют рисунок на срезе древесины, который зависит от направления реза – вдоль или поперек волокон, под углом к оси. Он отличается у разных пород, может быть смазанным, мало заметным или четким, контрастным.

Блеск

Способность отражать свет также зависит от породы дерева, у каждой из которых своя плотность, расположение и число сердцевинных лучей. Чем плотнее древесина, тем более высоким уровнем блеска она обладает. К таким породам относятся:

• дуб;
• клен;
• белая акация;
• клен;
• платан и другие.

Источник allzip.org

Для справки! Для усиления блеска используемых в отделке деревянных деталей используют различные методы: лакирование, вощение, полирование.

Запах

Как и на цвет, на запах дерева влияют содержащиеся в древесине смолы, эфирные масла и прочие ароматические вещества. Некоторые специалисты могут по запаху определить многие древесные породы. Например, сосна и ель пахнут скипидаром, палисандр ванилью, дуб – дубильными веществами.

Смотрите также:
Каталог строительных компаний, у которых налажено собственное производство материалов и комплектующих для возведения домов

Влажность и связанные с ней свойства

Влажность дерева выражается в процентах, обозначающих соотношение удаленной влаги и массы абсолютно сухой древесины. Для определения этой массы берут образец дерева и высушивают его до полного удаления влаги.

В природе абсолютно сухой древесины не бывает, в ней всегда присутствует какое-то количество влаги. По её содержанию материалы подразделяют на несколько видов:

• 100 % – мокрая древесина (долгое время лежавшая в воде);
• от 50 до 100 % – свежесрубленная (естественной влажности);
• от 15 до 20 % – воздушно-сухая (длительное время пролежавшая на открытом воздухе);

Источник mebel-complect.ru

• от 8 до 12 % – комнатно-сухая (хранившаяся в сухом и закрытом от осадков месте либо искусственно высушенная).

Для справки! Для строительства рекомендуется использовать древесину влажностью не более 20 %, для отделочных работ, изготовления столярных изделий и мебели не более 12 %.

Высыхая, древесина уменьшается в объеме, меняет линейные размеры. Этот процесс называется усушкой, по величине которой (коэффициенту объемной усушки) все породы дерева подразделяются на группы:

• сильноусыхающие (береза, лиственница, граб, клен) – более 0,47 %;
• среднеусыхающие (дуб, осина, липа, ясень, тополь черный, ольха) – 0,4-0,47 %;
• малоусыхающие (ель, кедр, сибирская пихта, тополь белый) – до 0,4 %.

Обратный процесс – увеличение объема и линейных размеров в результате насыщения влагой – называется разбуханием древесины.

Источник newsaler.ru

При усушке или разбухании из-за неравномерного распределения влаги и возникающих вследствие этого внутренних напряжений изменяется форма поперечного сечения пиломатериалов, происходит их коробление.

На заметку! Температурное расширение древесины (увеличение её линейных размеров при нагревании) также относится к физическим свойствам, но из-за его незначительной величины не учитывается в деревянных конструкциях.

Плотность

Плотностью называют отношение массы материала к его объему. Как мы знаем, эти характеристики древесины меняются в зависимости от её влажности, поэтому для расчетов применяют стандартную плотность, которая определяется при влажности 12 %.

Для примера возьмем средние показатели плотности древесины хвойных пород. Она составляет:

• 850 кг/м³ в свежесрубленном состоянии;
• 600 кг/м³ при нахождении на открытом воздухе при его влажности более 75 %;
• 500 кг/м³ при нахождении в отапливаемом помещении с влажностью воздуха около 12  %.

По показателю плотности древесина также делится на 3 группы: малой, средней и высокой плотности.

Источник okrovlenadom.ru

Читайте также:
Какие хвойные породы древесины применяют в строительстве, их качества

Теплопроводность

Помимо прочих достоинств древесина в строительстве ценится за невысокую теплопроводность. Это свойство присуще всем породам, но меняется в зависимости от плотности: у высокоплотных пород теплопроводность выше, чем у малоплотных. Повышается она и при увеличении влажности, так как место воздуха в межклеточном пространстве древесины занимает вода.

Также проводимость тепла зависит от направления: вдоль волокон она больше, поперек – меньше.

Низкая теплопроводность позволяет использовать дерево не только для устройства несущих конструкций, но и в качестве теплоизоляционного материала.

Источник tinkoffjournal.ru

Как видно из диаграммы, деревянная стена толщиной 30 см способна удержать такое же количество тепла, как стена из кирпича толщиной более 1,5 метров.

Звукопроницаемость

Дерево довольно хорошо проводит звуки, особенно вдоль волокон. В этом направлении она в 16 раз выше звукопроводности воздуха, а в поперечном направлении в 3-4 раза. Поэтому при устройстве деревянных перекрытий и перегородок возникает необходимость в использовании дополнительной звукоизоляции.

Химическая стойкость

Стойкость к агрессивным химическим веществам – ещё одно положительное физическое свойство древесины. В большинстве случаев строительные конструкции из дерева не приходится защищать от химикатов, в редких случаях она нуждается в пропитке или окрашивании поверхности.

Для справки! Многие кислоты, щелочи и газы оказывают на дерево негативное влияние только в нагретом состоянии, но не в обычных условиях эксплуатации.

Поэтому дерево является предпочтительным материалом для строительства складов для минеральных удобрений и других сыпучих химикатов. Несущие и ограждающие конструкции при этом не должны иметь металлических элементов.

Механические свойства

Теперь поговорим о том, что относится к механическим свойствам древесины. Это те характеристики, которые определяют её способность сопротивляться внешним механическим воздействиям – ударам, давлению, истиранию и т.д.

Источник prezentacii.info

Читайте также:
Плотность дерева как важная характеристика при выборе древесины для работы

Твердость

Основные факторы, влияющие на твердость древесины – порода дерева и условия, в которых оно росло. Деревья одной породы, растущие в сухом и теплом либо в прохладном и влажном климате, будут иметь отличную твердость. При определении этой характеристики имеет значение и плоскость распила – продольная, поперечная, тангенциальная.

Все древесные породы по степени твердости делятся на следующие виды:

• очень твердые (белая акация, самшит, береза железная);
• твердые (ясень, дуб, береза, орех, вяз);
• мягкие (осина, сосна, тополь, липа).

Прочность

Как и многие другие свойства древесины, её прочность зависит не только от породы, но и от направления приложения разрушающих усилий. Серьезно снижают прочность различные пороки – гнили, червоточины, трещины. А также количество содержащейся в клетках связанной влаги: при её возрастании прочность снижается.

К наиболее прочным относятся твердые породы дерева.

Упругость

Упругость древесины характеризуется её способностью возвращать изначальную форму поле снятия с неё нагрузки. Она также зависит от породы и влажности, но ещё и от возраста дерева. Высокой упругостью обладает древесина березы, клена, вяза, ясеня, бука, из которых делают измерительные линейки, лыжи и другие изделия, которые не должны ломаться при изгибе.

Износостойкость

Износостойкость – это способность сопротивляться истиранию. Это качество особенно важно для деревянных отделочных материалов, особенно для напольных покрытий. Для них лучше выбирать древесину высокой твердости и плотности, которая должна иметь низкую влажность, так как во влажном состоянии она хуже противостоит изнашиванию.

Источник infosprint.ru

Сопротивление раскалыванию

Это свойство важно не только при рубке дров. Способность древесины сопротивляться раскалыванию вдоль волокон под действием точечной нагрузки необходимо учитывать при сборке деревянных конструкций с использованием гвоздей, скоб, шурупов.

У твердых пород этот показатель выше, у мягких ниже. Поэтому при соединении элементов из сосны или ели рекомендуется предварительно сверлить отверстия под метизы.

Читайте также:
Строительство загородных домов из клееного бруса: особенности и выгоды технологии, виды материала и цены жилья

Коротко о главном

Дерево – один из основных материалов для строительства, отделки, изготовления мебели и других необходимых для жизни предметов. У каждой породы свои особые свойства, они отличаются не только внешним видом, но и способностью выдерживать нагрузки, проводить тепло, сопротивляться воздействию влаги и химических веществ, поддаваться обработке. Все они должны учитываться при выборе материала для той или иной цели.