Древесина — это один из самых древних и востребованных строительных материалов, который используется в различных отраслях промышленности, от строительства до производства мебели. Однако, несмотря на свои многочисленные преимущества, древесина может подвергаться различным порокам и дефектам, которые негативно сказываются на ее механических и эстетических характеристиках.
Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются специалисты, является повреждение древесины в результате воздействия внешних факторов, таких как микроорганизмы, насекомые, изменения влажности и температуры, а также дефекты, связанные с естественным ростом дерева. Эти пороки, такие как трещины, деформации, сучки, свилеватость, а также повреждения от насекомых, могут значительно снизить эксплуатационные характеристики материала, что особенно важно в строительстве, где на древесину возлагаются высокие требования по прочности и долговечности.
Важным аспектом является то, что повреждения древесины часто начинаются еще на стадии роста дерева, например, в корневой системе, а затем переходят на древесину, что усиливает последствия. Также немаловажным фактором для повреждений является взаимодействие воздуха, воды и температуры, что способствует развитию гниения и размножению вредоносных микроорганизмов и насекомых. Понимание механизмов возникновения пороков и дефектов древесины и методов их предотвращения и устранения является важным для повышения качества древесных материалов и продления их срока службы.
Часто начало заболевания дерева происходит в районе корней, а затем оно продолжает развиваться уже в пиломатериале. Важными условиями для процесса гниения являются взаимодействие воздуха, воды и умеренного тепла. Следовательно, основное условие для предотвращения гниения древесины — это поддержание ее в сухом или умеренно влажном состоянии.
В строительстве наиболее распространены повреждения древесины от древесных червей, а на складах лесоматериалов — от верфяных жуков. Черви чаще атакуют свежесрубленные деревья, содержащие больше сока. Сваи и подводные деревянные конструкции подвергаются воздействию морского свайного червя (шашень) и бурильных раковин.
Проникновение грибков, вредных микроорганизмов и насекомых в древесину значительно облегчают дефекты и пороки, присутствующие в дереве.
К наиболее распространенным дефектам древесины относятся трещины и деформации. Эти дефекты могут образовываться как при высыхании срубленного дерева, так и в процессе его жизни из-за множества факторов, включая неравномерное усыхание сердцевины, сильные ветры или повреждения от холода. Трещины, образующиеся в живом дереве, подразделяются на одну группу, в то время как трещины, возникшие в срубленном дереве, образуют другую. К первым относятся метики (простой и сложный), морозобоины и отлуп, ко вторым — трещины усушки.
Метик представляет собой широкие внутренние радиально-продольные трещины, которые проходят через сердцевину ствола, но не доходят до его внешней поверхности. Метик может быть простым или сложным. Простой метик состоит из одной или двух трещин на торце, расположенных по одному диаметру, а сложный формируется несколькими трещинами, которые могут располагаться под углом друг к другу или вдоль одного диаметра, но не в одной плоскости.
Рис. 1. Метик
Метик увеличивается в размере при сушке древесины.
Отлуп — это внутренняя трещина, не заполненная смолой, которая идет по годовому слою вдоль бревна. Она образуется в растущем дереве, в основном под воздействием мороза. В круглых лесоматериалах отлуп можно увидеть в виде дугообразных и кольцевых трещин, а в пиломатериалах он проявляется как продольные серповидные трещины на торцах и как продольные трещины на боковых поверхностях. Отлуп часто наблюдается в комлевой части бревна.
Морозная трещина или морозобоина — это наружная продольная трещина, которая имеет наибольшую ширину у периферии ствола и постепенно сужается к центру. Эта трещина может достигать большой длины, вплоть до сердцевины дерева, нарушая его целостность и создавая условия для развития гнили. Морозные трещины чаще всего встречаются у лиственных пород и реже у хвойных. В пиломатериалах морозобоины проявляются как длинные радиальные трещины, окруженные расширенными годовыми слоями с темными стенками на лиственных породах и смолистыми стенками на хвойных.
Трещины усушки — это наружные радиальные трещины, которые образуются в процессе сушки лесоматериала. Такие трещины не появляются на живых деревьях. В отличие от других трещин (метиковых и морозных), они имеют меньшую длину (обычно не более 1 м) и меньшую глубину. Эти трещины могут быть торцевыми (на торцах), боковыми (на боковых поверхностях сортимента) или кромочными (на кромке). Иногда боковые и кромочные трещины могут проникать и на торцовую поверхность сортимента.
Рис. 2. Типы трещин в древесине: 1 – пластевые; 2 – кромочные; 3 – торцевые; а – метиковые; б – морозные; в – трещины-усушки; г – отлупные.
Покоробленность — это деформация пиломатериала, возникающая при распиловке или сушке древесины. Вид искривления может быть разным.
Существует три вида покоробленности: поперечная (изгиб по ширине), продольная (изгиб по длине) и винтовая (спиральная изогнутость по длине). При изменении влажности древесины степень покоробленности может изменяться.
В некоторых случаях сердцевина ствола рассматривается как порок, так как прилегающая к ней древесина имеет склонность к растрескиванию. Порок также может проявляться в виде отклонения направления волокон от продольной оси сортимента и называется «косослой». Наклон волокон характеризуется тангенциальным направлением и влияет на механические свойства древесины.
Наклон волокон и годовых слоев снижает механическую прочность пиломатериалов. Это снижает их сопротивление растяжению и изгибу, но увеличивает сопротивление раскалыванию. Пиломатериалы с тангенциальным наклоном волокон более склонны к покоробленности.
Свилеватость — это особенность строения древесины, проявляющаяся в зигзагообразном расположении волокон. Свилеватость встречается у всех пород деревьев, но особенно часто — у лиственных. В зависимости от ориентации волокон различают два типа свилеватости: волнистую (с регулярным расположением) и путаную (с менее предсказуемым расположением). Свилеватость снижает прочность древесины на изгиб, растяжение и сжатие, но увеличивает ее сопротивление раскалыванию. Она также улучшает декоративные свойства древесины, что иногда является ее преимуществом, но усложняет качественную механическую обработку материала.
Завиток — это местное искривление годовых слоев, вызванное присутствием сучков. На разрезах завиток проявляется в виде перерезанных или изогнутых, концентрических линий. Завиток снижает прочность древесины на сжатие вдоль волокон и также снижает прочность при статическом и ударном изгибе. Особенно сильно снижает прочность, когда завитки располагаются в растянутой зоне сортимента.
Червоточины — повреждения древесины, вызванные насекомыми. Они обычно проявляются в виде бороздок и канавок под корой, но могут также образовываться в виде круглых или овальных каналов, проходящих вглубь древесины.
Древесина с повреждениями от червоточин теряет не только свою механическую прочность, но и стойкость к загниванию. Такой материал нельзя использовать в строительных конструкциях, которые подвержены нагрузкам.
Поверхностные червоточины вызываются короедами, а более глубокие — жуками-усачами. Насекомые, поражающие непросушенную древесину, после ее высыхания обычно исчезают, но могут появиться другие виды насекомых, такие как домовые жуки-точильщики, которые могут повредить древесные элементы зданий и сооружений.
Сучок — это основание ветвей, как живых, так и отмерших, которые внедряются в ствол дерева. Сучки являются одним из самых распространенных дефектов древесины, и особенно они считаются проблемой из-за того, что нарушают структуру дерева. Вокруг сучков волокна древесины искривляются, что приводит к снижению прочности материала и ухудшению его внешнего вида.
Рис. 3. Ивлевый сучок
Лапчатые сучки встречаются в хвойных деревьях, особенно у сосны. Они представляют собой два симметрично расположенных овала или полосы, которые сильно растянуты и вклиниваются в центр ствола.
Сучки могут быть сквозными и несквозными. Сквозные выходят на обе стороны пиломатериала, в то время как несквозные проявляются лишь на одной его стороне. В зависимости от того, насколько сильно сучок сросся с древесиной ствола, различают три типа: твердые сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся.
Твердый сросшийся сучок характеризуется тем, что его годовые слои полностью сливаются с древесиной ствола по всей длине и окружности. В этом случае бывают различные типы сучков: роговые, здоровые и окрашенные. Роговой сучок состоит из древесины, пропитанной смолой или дубильными веществами, и часто бывает темнее окружающей древесины, что придает ему большую твердость.
Рис. 4. Разновидности сучков: а — круглый; б — овальный; в — продолговатый; г — ребровые; д — пластевой; е — кромочный; ж — ребровый; з — сшивные; и — групповые; к – разветвленные
Здоровый сучок не имеет признаков гниения и по цвету схож с древесиной ствола, лишь слегка темнее. Окрашенные сучки могут быть на стадии начального гниения, при которой они сохраняют свою структуру, но их цвет отличается от обычной древесины.
Частично сросшийся твердый сучок — это сучок, который был живым при жизни дерева, но не полностью сросся с древесиной. Заросшие сучки невидимы на поверхности круглого материала.
Несросшийся твердый сучок оставляет в древесине пустоты или гнилые участки. Такие сучки могут быть рыхлыми, выпадающими или табачными. Рыхлые сучки находятся в стадии гниения и частично потеряли свою структуру, но сохраняют форму. Выпадающие сучки не привязаны к древесине и легко выпадают при сушке, а табачные сучки состоят из разложившейся древесины, превращенной в порошок.
Толстые сучки, образующие значительный угол с осью ствола, называются пасынками. Эти ветви часто отставали в росте или отмерли, и наличие пасынков значительно снижает прочность древесины.
Для строительства несущих конструкций предпочтительна древесина с твердыми, сросшимися сучками, причем их количество и размер должны строго контролироваться в зависимости от сорта материала. Древесина с загнивающими сучками для таких целей не используется.
Пороки формы ствола — это все отклонения ствола дерева от его правильной формы.
Сбежистость ствола — это значительное уменьшение толщины бревна от основания до вершины. Этот порок встречается очень часто и снижает прочность изделия, так как большое количество волокон перерезано. Это также приводит к увеличению отходов при обработке.
Закомелистость — это увеличение диаметра комлевой части ствола, которое отличается от остальной части дерева. Это утолщение обычно ограничивается длиной в пределах 1 метра.
Кривизна — это искривление ствола по длине. В зависимости от типа изгиба различают одностороннюю и разностороннюю кривизну. Односторонняя кривизна изгибается лишь в одной плоскости, тогда как разносторонняя кривизна может быть в нескольких плоскостях или в одной, но в нескольких местах. Такая кривизна значительно ухудшает выход стандартных пиломатериалов при распиловке и снижает сортность материала.
Нарост — это местное утолщение ствола, которое может иметь различные формы и размеры. Наличие нароста вызывает сильную свилеватость древесины. Наросты встречаются у большинства пород деревьев, особенно у лиственных. Большие наросты затрудняют использование древесины для строительства, но они могут быть использованы для декоративных целей, благодаря красивой текстуре и прочности.
Пороки и дефекты древесины представляют собой важную проблему для многих отраслей, связанных с использованием этого материала. Проблемы, связанные с гниением, воздействием древесных червей и грибков, а также многочисленные дефекты, такие как трещины, деформации и сучки, оказывают значительное влияние на прочность и долговечность древесины. Эти дефекты могут быть как естественными, возникающими в процессе роста дерева, так и вызванными внешними воздействиями, такими как неправильная сушка или обработка материала, а также нападением насекомых и грибков. Учитывая эти факторы, крайне важно своевременно выявлять дефекты и пороки, проводить необходимые мероприятия для предотвращения их возникновения и улучшать методы защиты древесины от различных повреждений.
Особое внимание следует уделить правильной обработке и хранению древесины, чтобы предотвратить развитие гниения и заражение микроорганизмами. Понимание причин возникновения пороков и дефектов древесины и использование современных методов их предотвращения и устранения позволяет значительно повысить качество строительных материалов и повысить их долговечность. Применение высококачественной древесины и ее правильная эксплуатация становятся залогом надежности и безопасности строительных объектов, а также долговечности деревянных изделий в быту и промышленности.
