Древесину из хвойных пород можно прекрасно использовать, как строительный материал. Из хвойных пород дерева получаются уникальные и неповторимые предметы интерьера.
И не смотря на это, каждая древесина обладает своими достоинствами и недостатками. И вам нужно ознакомиться с ними, до выбора подходящего материала. Применяtмую в строительстве древесину, хвойных пород, представляют ель, пихта, сосна, лиственница и кедр.
Ель
По целому ряду характеристик уступает сосне (менее плотная и прочная, хуже обрабатывается).
Большое количество сучков ели, её повышенная твёрдость и склонность к загниванию существенно сужают спектр применения ели в домостроительстве (в основном это дверные блоки, полы, внутренние перегородки и мебель).
Сосна
По месту произрастания делится на рудовую и мяндовую
- Мяндовая сосна – произрастает в глиняных и низменных почвах. Плотность и слоистость мяндовой сосны меньше чем рудовой, а рыхлость больше. Она более склонна к загниванию во влажной среде, зато хорошо пропитывается и легко обрабатывается, мало подвержена короблению.
- Рудовая сосна – произрастает на возвышенностях, в каменистых, суглинистых или супесчаных почвах. Характеризуется высокой смолистостью и мелкослойностью, обладает высокой плотностью. Именно эти качества рудовой сосны обеспечивают её достойное место сфере домостроительства (стены, конструкции крыш, полы и внутренние перегородки).
Лиственница
Высокая устойчивость к гниению, плотность и твёрдость. Сложно обрабатывается (для лиственницы необходим режим умеренной сушки т.к. при интенсивной сушке появляются трещины).
Твёрдость лиственницы и режим сушки существенно осложняют процесс её обработки, что несколько сужает область её применения до в мест, где необходима высокая устойчивость к гниению. Кроме того из неё делают паркетные планки и многие составляющие в мебельном производстве.
Пихта
По характеристикам схожа с елью, но уступает ей по прочности и плотности. Ни в чём не уступает ели только кавказская разновидность пихты.
Тем не менее спектр применения пихты более широкий чем у ели (особенно пихты кавказкой) в него входят полы, плинтуса, оконные и дверные блоки и много других изделий.
Во внешних конструкциях не применяется из-за низкой устойчивости к гниению.
Кедр
По своим характеристикам занимает промежуточное положение между елью и пихтой. Древесина у кедра мягкая и лёгкая. Легко обрабатывается, а при специальной обработке приобретает повышенную стойкость к гниению.
В основном используется там же где и сосна. Лучше сосны подходит для конструкций испытывающих перепады влажностного и температурного режимов. Текстура и цвет древесины кедра завоевали прочные позици в столярно-мебельном производстве.
Cвойства ели
По физико-механическим свойствам и стойкости против гниения древесина ели в среднем несколько уступает сосне (объемный вес меньше на 12%, прочность при сжатии вдоль волокон ниже на 5—6%, при статическом изгибе — на 6—7%), но по коэффициентам качества превосходит ее (при сжатии вдоль волокон на 7%, статическом изгибе на 15%.
Из различных видов ели наиболее высокими свойствами обладает древесина ели обыкновенной; ей почти не уступает ель айнская (объемный вес и прочность при сжатии ниже на 5%, статическом изгибе на 2%).
Ель сибирская стоит ниже аянской и европейской; по сравнению с последней объемный вес древесины ели сибирской ниже на 8—9%, прочность при сжатии ниже на 5% и статическом изгибе —на 7%; однако по коэффициентам качества сибирская ель не уступает ели обыкновенной.
Древесину лучшего качества ель обыкновенная дает в северных районах европейской части бывшего СССР (Архангельская, Вологодская области. Коми); ель из Ленинградской области обнаруживает несколько меньшую прочность, что еще более заметно для ели из Ивановской области.
Древесина ели строгается труднее древесины сосны вследствие большей сучковатой и и повышенной твердости ее сучков; в особенности препятствуют обработке часто встречающиеся роговые сучки. Наряду с этим древесина ели обладает и определенными достоинствами, к которым надо отнести однородность строения, белый цв.-т. сохраняющийся долгое время без изменения, малую смолистость.
Ель, как и сосна, имеет широкое и разнообразное применение. Белый цвет и малая смолистость в связи с достаточной длиной волокон делают древесину ели особенно пригодной для целлюлозно-бумажного производства; однородность же строения и связанная с этим высокая способность резонировать обусловливают применение ее в музыкальной промышленности.
Благодаря поверхностной корневой системе (главные корни отходят от ствола почти под прямым углом) сортименты для речного судостроения — кокоры—заготовляют почти исключительно из ели.
В остальном ель применяется для тех же надобностей и в тех же случаях, что и сосна, причем если в прошлом ель считалась только «заменяющей» сосну породой и употреблялась С известными ограничениями, то в настоящее время она применяется наряду с сосной, без каких-либо ограничений. Ель дает лучший гонт, дрань, обечайки, стружку для упаковки яиц; топкие ветви идут для обручей, виц и т.п.
Кора ели является одним из основных дубильных материалов в кожевенной промышленности. В нашем лесном экспорте ель занимает место не менее важное, чем сосна. Она вывозится преимущественно в виде пиломатериалов, балансов, телеграфных столбов и т. п.
Механические и физические свойства сосны
Сосна – одна из наиболее распространенных пород деревьев не только в России, но и в мире. У нас она занимает примерно 1/6 часть всех лесов. Высота сосны колеблется от 20 до 40 метров. Живет сосна в среднем 300-500 лет.
Сосна – быстрорастущая порода. Годовой прирост сосны в высоту при благоприятных условиях произрастания может составлять 0,8-1 м.
На древесине хорошо видны годичные слои на всех разрезах. Ядро присутствует. Смоляные ходы есть. Текстура у сосны однообразная. Сосна обладает малой равноплотностью в связи с резкой разницей в строении ранней и поздней древесины. Плотность ранней зоны в 2-3 раза ниже плотности поздней зоны годичного слоя. Среднее содержание поздней древесины в годичном слое – 27%. Среднее число годичных слоев в 1 см для сосны на территории России составляет от 4 до 14.
Большее число годичных слоев характерно для северных районов России.
Основные свойства сосны. Влажность
Средняя влажность растущего дерева сосны составляет в заболони – 112%, в ядре – 33%. Влажность заболони к вершине дерева возрастает, а влажность ядра остается практически постоянной.
Наблюдается суточное и сезонное колебание влажности. Наибольшая влажность (на 20-30 % выше средней) наблюдается утром, к концу дня она снижается до минимума (на 30-35% ниже средней) и с вечера снова начинается рост.
Влажность свежесрубленной древесины составляет в среднем 85% (заболонь – 100-120%, ядро – 30-40%, кора – 120%).
Сушка сосны
Перед использованием древесину сушат. Для сосны усушка (до стандартной влажности – 12%) в тангенциальном направлении составляет в среднем 6,7 % – для ранней зоны годичных слоев, 7,5 % – для поздних слоев. Однако при увеличении влажности окружающего воздуха происходит поглощение влаги.
Процессы сушки и влагопоглощения практически можно считать взаимно обратными. По этой причине принято характеризовать изменения размеров образца древесины при изменении влажности коэффициентом разбухания отношение % изменения размеров на % влажности древесины).
Среднее значение коэффициента разбухания для сосны обыкновенной составляет:
* В радиальном направлении – 0,18;
* В тангенциальном направлении – 0,31;
* Объемный – 0,50.
Древесина сосны в меньшей степени, чем лиственные породы склонна к короблению в процессе сушки. При правильном выборе сушки и расположения сортиментов в камере можно существенно снизить процент брака.
Плотность
Сосна, как и большинство хвойных, принадлежит к группе пород малой плотности. Среднее значение плотности при стандартной влажности 12% 505 кг/куб.
м, плотность абсолютно сухой древесины – 480 кг/куб. м.
Воздухопроницаемость и влагопроницаемость
Древесина сосны обладает высокими значениями воздухопроницаемости и влагопроницаемости. При избыточном давлении 0,1 Мпа (с одной стороны образца) значение воздухопроницаемости в радиальном направлении составляет 56,2 куб. мм/кв.см./с для заболони и 2,6 куб.мм/кв.см/с – для ядра.
Для сравнения, значение воздухопроницаемости древесины дуба при том же давлении составляет 0,13 куб. мм/кв.см/с. Высокие значения влагопроницаемости позволяет успешно использовать различные защитные вещества.
По способности пропитываться защитными веществами заболонь сосны относится к легкопропитывающимся породам, а ядро – к средне пропитывающимся, тогда как ель и лиственница относятся к трудно пропитывающимся.
Светопроницаемость
Чувствительные приборы позволяют обнаружить проникновение светового излучения через образцы древесины сосны толщиной до 35 мм. Рентгеновское излучение практически не оказывает влияния на структуру и прочностные свойства древесины, поэтому его используют для дефектоскопии сортиментов.
В настоящее время установлено, что древесина может быть весьма эффективно использована для экранирования нейтронного излучения. Сосновое покрытие толщиной 100 мм заменяет полиэтиленовую защиту, обеспечивая при этом большую термостойкость и долговечность.
Свойства тепловые
Теплопроводность возрастает с увеличением плотности. Тепловое расширение древесины обнаружить весьма сложно, т.к. оно маскируется явлениями усушки и влагопоглощения. По теплоизоляции древесина имеет показатели, существенно превышающие показатели таких материалов, как алюминий (применяемый для производства окон), и несколько более высокие (сравнимые), чем у ПВХ.
Прочность сосны
Наилучшими прочностными свойствами обладает древесина сосен, произрастающих в северных районах европейской части России. Сосна по прочности уступает только кавказской пихте.
Предел прочности:
- При статическом изгибе – 70 – 92 МПа;
- При сжатии вдоль волокон – 40 – 49 МПа;
- При растяжении вдоль волокон – 100 – 116 МПа;
- При скалывании вдоль тангенциальной плоскости – 6,6-8,1 МПа.
- Модуль упругости при статическом изгибе – 8,0 – 13,1 Гпа.
Эксплуатационные и технические свойства сосны
Ударная вязкость – 28 – 51 кДж/кв.м.
Твердость:
- Торцевая – 28 – 33 Н /кв.мм;
- Радиальная – 21-25 Н/кв.мм.
Сосна относится к мягким породам – до 40 Н/кв.мм (твердые породы – 41-80 Н/кв.мм, очень твердые – более – 80Н/кв.мм.
В силу того, что сосна имеет мягкую древесину, она прекрасно обрабатывается режущим инструментом.
Сосна очень хорошо шлифуется – высота микронеровностей составляет 8-60 мкм, тогда как для ясеня и клена – до 200 мкм (из-за особенностей их анатомических неровностей).
Древесина сосны относится к группе стойких к биологическим воздействиям (поражение грибами).
