Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии излучений

Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, охватывают огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от миллиметров до десятков километров), их воздействие на древесину было частично рассмотрено в п. 3.6.

Далее описываются свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений с длиной волны от 1000 микрометров (мкм) до 0, 3 пикометра [1 пикометр (пм) = 1 • 10'¹² м].

Инфракрасное (ИК) излучение.

При нагревании тел происходит преобразование тепловой энергии в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При этом нагретые тела испускают невидимые инфракрасные лучи с длинами волн от 1000 мкм до 0, 77 мкм. Принято различать три области ИК-спектра: дальнюю (с длинами волн от 1000 мкм до 50 мкм); среднюю (от 50 до 2, 5 мкм) и ближнюю (от 2, 5 до 0, 77 мкм).

Способность древесины пропускать, поглощать и отражать инфракрасные лучи зависит от длины волны падающего излучения. В МЛТИ было установлено, что проницаемость древесины инфракрасными лучами с длиной волны Я = 5...6, 5 мкм крайне мала. Позднее в ИХД было установлено, что наибольшая отражательная способность древесины наблюдается при волнах длиной X = 1, 0... 1, 1 мкм (коэффициент отражения достигает 0, 8). В дальней области ИК-спектра коэффициент отражения значительно меньше и составляет 0, 1...0, 15.

Максимум проницаемости наблюдается при длине волны X = = 1... 1, 1 мкм. В дальней области проницаемость постоянна. С увеличением плотности древесины проницаемость уменьшается. Через радиальные поверхности древесины проницаемость больше, чем через тангенциальные. Повышение влажности древесины приводит к увеличению ее проницаемости для ИК-излучений. Значительная часть энергии инфракрасных лучей поглощается поверхностной зоной (глубиной до 3...4 мм) образцов древесины. При этом наибольшее поглощение наблюдается в дальней области ИК-спектра. При длине волн 8... 15 мкм коэффициент поглощения находится в пределах 0, 7...0, 9. В ближней области, в частности при А = 1, 93 мкм, коэффициент отражения воды в десятки раз меньше, чем древесины, поэтому повышение влажности древесины приводит к уменьшению ее отражательной способности. Это дает возможность измерять влажность поверхностных зон массивной древесины методом ИК-спектроскопии.

 

Ультрафиолетовое излучение.

Эти лучи имеют длины волн от 0, 38 мкм до 10 нм [1 нм (нанометр) = 10~⁹ м = 10 А (ангстрем)]. Ультрафиолетовое излучение вызывает свечение — люминесценцию — некоторых веществ. Каждое люминесцентное вещество дает излучение определенного спектрального состава. Свечение, которое исчезает сразу же после прекращения облучения объекта, называется флуоресценцией.

Из 150 исследованных древесных пород (по данным ЛТА) флуоресценция была обнаружена у подавляющего большинства пород (90 %). Чаще всего облученная древесина светится фиолетовым светом (40 % исследованных пород), синим или голубым светом (25 % пород). Темно-фиолетовым светом светится 15 % пород; реже всего наблюдается желтое или зелено-желтое свечение (10%).

Рентгеновское излучение.

Рентгеновское излучение имеет длину волн примерно от 5 нм до 0, 6 пм. Рентгеновские лучи, проходя через исследуемый объект, по-разному поглощаются отдельными его участками. Чем выше плотность участка, тем меньше интенсивность прошедших через него лучей. Располагая по ходу лучей за исследуемым объектом светящийся экран, можно наблюдать на нем внутренние дефекты объекта (пустоты, включения и т.п.).

Рентгеновскими лучами могут быть просвечены крупные круглые сортименты (диаметром до 40...50 см); эти лучи позволяют также просвечивать стволы растущих деревьев при помощи передвижных установок. Используя рентгеновские лучи, можно обнаружить в древесине ряд скрытых пороков — заросшие сучки, ходы насекомых, внутренние трещины, гнили, пустоты, а также металлические включения.

 

Лекция 4

Пороки древесины.

1.Классификация;

2.Характеристика;

Описание; влияние на качество древесины; способы измерения.

 

Изменения внешнего вида, нарушения правильности строения, целостности тканей и другие недостатки, снижающие качество древесины и ограничивающие возможности ее практического использования, называются пороками древесины.

Согласно ГОСТ 2140—81 все пороки разделены на девять групп: I — сучки; 2 — трещины; 3 — пороки формы ствола; 4 — пороки строения древесины; 5 — химические окраски; 6 — грибные поражения; 7 — биологические повреждения; 8 — инородные включения, механические повреждения и пороки обработки; 9 — поко-робленности.

В каждую группу входят несколько видов пороков, для некоторых пороков указаны их разновидности. Часть пороков характерна только для круглых лесоматериалов (бревен и др.), другие порою! свойственны только пилопродукции (доскам, брусьям, заготовкам) или шпону. Есть пороки, которые встречаются у двух или всех трех классов сортиментов.

Сучки

Наиболее распространенный порок — сучки. Они представляют собой части (основания) ветвей, заключенные в древесине сортимента. По степени зарастания сучки различают только в круглых лесоматериалах, выделяя два вида: открытые, т.е. выходящие на боковую поверхность сортимента, и заросшие, обнаруживаемые по вздутиям и другим следам зарастания на боковой поверхности.

По форме разреза сучки (в пилопродукции и шпоне) делятся на круглые, овальные и продолговатые. Круглый сучок (рис.1, а) образуется в том случае, если основание ветви разрезают под большим углом к продольной оси так, что отношение большего диаметра сучка к меньшему не превышает 2*. Круглый сучок может быть обнаружен на тангенциальной поверхности сортимента. Овальный сучок (рис. 1, б) образуется, когда основание ветви разрезают под углом к ее продольной оси так, что отношение большего диаметра сучка к меньшему равно 2...4. Продолговатый сучок (рис. 1, в) образуется при разрезании основания ветви вдоль или под малым утлом к ее оси, если отношение большего диаметра к меньшему превышает 4. Продолговатый сучок в виде суживающейся к сердцевине полосы или сильно вытянутого овала может быть обнаружен на радиальном или близком к нему разрезе.

 

По положению в пиленом сортименте различают пластевые, кромочные, ребровые, торцовые и сшивные сучки. Пластевые сучки выходят на широкую сторону (пласть), кромочные — на узкую сторону (кромку), ребровые — одновременно на смежные пласть и кромку, торцовые — на короткую сторону (торец) сортимента. Если сучок пронизывает всю пласть или кромку и выходит на два ребра, его называют сшивным (рис.1, а).

Рис. 1. Круглый (а), овальный (б) и продолговатый (в) сучки * По стандарту ЕН 844.1 это отношение должно быть менее 1, 5.

Кроме того, в пилопродукции выделяют сучки: односторонние, выходящие на одну или две смежные стороны сортимента, и сквозные, выходящие на две противоположные стороны сортимента.

По взаимному расположению в пиленом сортименте различают разбросанные, групповые и разветвленные сучки. Разбросанными называются любые одиночные сучки, отстоящие друг от друга по длине сортимента на большее расстояние, чем его ширина. У широких сортиментов (шириной более 150 мм) расстояние между сучками должно быть не менее 150 мм. Групповыми называются два или более круглых, овальных или ребровых сучка, расположенных на отрезке длины сортимента, равном его ширине. У широких сортиментов этот отрезок должен быть равен 150 мм. При мутовчатом расположении ветвей, особенно характерном для сосны и лиственницы, образуются разветвленные (старое название — лапчатые) сучки. Они обнаруживаются на радиальных или близких к ним разрезах и включают два продолговатых сучка одной мутовки (рис. 6.2, б) или один продолговатый в сочетании с овальным или ребровым сучком одной мутовки (между ними может быть и третий — круглый или овальный сучок).

По степени срастания с окружающей древесиной в пилопродукции и шпоне различают сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся сучки, у которых годичные слои не срослись с окружающей древесиной на протяжении соответственно менее 1/4; более 1/4, но менее 3/4; более 3/4 периметра разреза сучка. Среди несросшихся сучков выделяют выпадающие (рис. 3).

По состоянию древесины сучки во всех видах лесоматериалов делятся на здоровые, загнившие, гнилые и табачные.

Здоровыми называются сучки, у которых древесина не имеет признаков гнили. Среди этой разновидности сучков в пилопродукции и шпоне выделяют сучки: светлые, окрашенные слегка темнее окружающей среды; темные, древесина которых пропитана смолой, дубильными и ядровыми веществами и поэтому значительно темнее окружающей древесины; здоровые с трещинами.

 

а б

Рис. 2. Сшивной (о) и разветвленный (б) сучки

Рис. 4. Измерение открытых (а) и заросших (б) сучков в круглых лесоматериалах:

1 — по бровке; 2 — по раневому пятну древесины;

 

Загнившими и гнилыми называются сучки, у которых зона гнили занимает соответственно менее или более 1/3 площади разреза. Табачными называют сучки, древесина которых полностью или частично сгнила и превратилась в рыхлую массу ржаво-бурого (табачного) или белесого цвета, легко растирающуюся в порошок.

Характеристика сортиментов по сучковатости включает указание разновидностей, размера и количества сучков. В круглых лесоматериалах при установлении разновидностей открытых сучков по состоянию древесины иногда трудно отличить табачные сучки от других пораженных гнилью сучков. В этом случае применяют зондирование щупом. Если зона разрушения распространяется на глубину не более 3 см, то такие сучки в зависимости от площади поражения относят к загнившим или гнилым, если же зона разрушения распространяется на большую глубину (часто до сердцевины), то это табачные сучки.

Открытые сучки измеряют по их наименьшему диаметру (рис. 6.4, а), при этом присучковый наплыв в размер сучка не включают. Заросшие сучки оценивают по высоте прикрывающих их вздутий над боковой поверхностью сортиментов. У лиственных лесоматериалов диаметр заросшего сучка можно определить по размеру раневого пятна или усам бровки (рис. 6.4, б). Хорошо заметная на гладкой коре некоторых пород (береза, бук, граб, осина) бровка в виде двух направленных под углом темных полосок — усов — возникает от давления разрастающейся ветви на древесину ствола. После отмирания и опадения ветви на месте заросшего сучка возникает раневое пятно, чаще всего правильной эллипсовидной формы.

Размер наиболее толстой части заросшего сучка в сортиментах из березы, бука, липы, ольхи и ясеня равен 0, 9, а из осины — 0, 6 максимального диаметра раневого пятна. В некоторых круглых сортиментах, например в фанерных кряжах, важно знать глубину залегания заросших сучков. Это позволяет установить величину бессучковой зоны, из которой может быть получен шпон высокого качества. Глубина залегания сучков в сортиментах из указанных пород может быть определена по соотношению между высотой и шириной раневого пятна и диаметру сортимента в месте зарастания сучка.

Таблицы для определения глубины залегания заросших сучков приведены в ГОСТ 2140—81. С уменьшением указанного соотношения при данном диаметре сортимента глубина залегания вершины заросшего сучка увеличивается. При одинаковом соотношении размеров раневого пятна залегание сучка тем глубже, чем больше диаметр сортимента.

В сортиментах из березы глубину залегания сучка можно определить также по величине утла между усами бровки. Чем больше угол между усами, тем глубже расположен заросший сучок (при постоянном диаметре сортимента). При одной и той же величине угла между усами глубина залегания больше у сортиментов большего диаметра. По длине уса можно ориентировочно судить о размере заросшего сучка. Длина уса, измеренная в сантиметрах, примерно соответствует размеру сучка в миллиметрах.

В пилопродукции и строганом шпоне размеры сучков определяют одним из двух способов: 1) по расстоянию между двумя касательными к контуру сучка, проведенными параллельно продольной оси сортимента, 2) по наименьшему диаметру сечения сучка. Круглые, овальные и продолговатые (или разветвленные) не выходящие на ребро сучки измеряют, как показано на рис. 6.5, первым (размеры а_и а₂ и т.д.) или вторым (размеры Ь₂ и т.д.)

 

 

Размер разветвленных сучков допускается определять, как сумму размеров составляющих сучков. Таким же образом определяют и размеры групповых сучков. В лущеном шпоне все сучки измеряют по наибольшему диаметру их сечения. Размеры сучков выражают в миллиметрах или в долях размера сортимента и подсчитывают их количество в круглых лесоматериалах и пилопродукции на 1 м или на всю длину сортимента, в шпоне — на 1 м² или на всю площадь листа.

Количество, размеры и расположение сучков зависят от породы дерева, условий его роста и зоны ствола. Стволы теневыносливой породы — ели имеют больше сучков, чем стволы сосны; деревья, выросшие в сомкнутых древостоях, очищаются от сучков раньше и выше, чем дерево, выросшее на свободе; комлевая часть ствола имеет меньшую сучковатость, чем вершинная. Размеры одних и тех же сучков и состояние их древесины изменяются по радиусу ствола. По мере продвижения от коры вглубь ствола к сердцевине размеры сучков уменьшаются, несросшиеся сучки переходят в сросшиеся, уменьшается количество загнивших и гнилых сучков.

При использовании древесины сучки в большинстве случаев оказывают отрицательное влияние — часто ухудшают внешний вид древесины, нарушают ее однородность и вызывают искривление волокон и годичных слоев, что приводит к снижению показателей многих механических свойств древесины. Вследствие большей твердости по сравнению с окружающей древесиной здоровые и особенно темные (роговые) сучки затрудняют обработку древесины режущими инструментами. Табачные сучки в круглых сортиментах сопровождаются скрытой ядровой гнилью.

Степень влияния сучка на механические свойства зависит от его относительных размеров, разновидности и характера напряженного состояния нагруженной детали изделия или конструкции. Наименьшее отрицательное влияние оказывают здоровые, круглые, вполне сросшиеся сучки, а наибольшее — сшивные и групповые. Наиболее сильно снижается прочность древесины при растяжении вдоль волокон, меньше всего — при сжатии вдоль волокон. При изгибе степень влияния существенно зависит от положения сучка по длине и высоте детали. Наибольшее отрицательное влияние оказывают сучки, расположенные в растянутой зоне опасного сечения изгибаемой детали, особенно если сучок выходит на кромку.

По стандарту ЕН 1310 в качестве основного принят способ определения размера сучка как полусуммы большей и меньшей осей его сечения.

Прочность увеличивается из-за наличия сучков при сжатии и растяжении древесины в радиальном направлении поперек волокон, когда ось сучка совпадает с направлением усилия. Сучки повышают прочность и при скалывании вдоль волокон в тангенциальном направлении, когда они расположены перпендикулярно плоскости скалывания.

В отверстия, остающиеся после выпавших сучков, при необходимости вставляют деревянные пробки (на клею или без него). Иногда специально высверливают сучки и заделывают отверстия пробками. Прочность древесины при этом не повышается, так как искривления волокон вокруг пробок по-прежнему остаются.

С увеличением размера сучков модули упругости при сжатии ндоль волокон и статическом изгибе снижаются, а при растяжении и сжатии поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях сильно возрастают в связи с большей жесткостью древесины самих сучков.

В. П. Левченко (Украинская сельскохозяйственная академия — УСХА) исследовал влияние сучков на механические свойства круглых лесоматериалов из древесины сосны. Снижение предела прочности при сжатии вдоль волокон образцов диаметром от 8, 5 до 12 см с увеличением отношения размера наиболее крупного сучка в мутовке к диаметру образца от 0, 18 до 0, 61 составило от 4 до 18 % по сравнению с чистой древесиной. Примерно такое же снижение прочности было установлено при испытании образцов на статический изгиб, если крупный сучок находился в растянутой зоне. У образцов диаметром 16 см и более не обнаружено существенного влияния сучков на прочность при сжатии вдоль волокон. Таким образом, в пиломатериалах сучки оказывают большее влияние на прочность, чем в круглых лесоматериалах. В круглых лесоматериалах, так же как и в пиломатериалах, сучки меньше влияют на модуль упругости, чем на прочность.

Трещины

Трещины — это продольные разрывы древесины, которые образуются под действием внутренних напряжений, достигающих предела прочности древесины на растяжение поперек волокон.

Трещины в круглых лесоматериалах и пилопродукции делятся но типу на метиковые, отлупные и морозные, появляющиеся в растущем дереве, и трещины усушки, возникающие в срубленной древесине.

Метиковые трещины представляют собой внутренние радиальные трещины в стволах деревьев. Встречаются они у всех пород, особенно часто у сосны, лиственницы, бука преимущественно в перестойных древостоях. Протяженность трещины по стволу достигает 10 м и более, иногда трещина от комля доходит до живой кроны. В круглых лесоматериалах метиковые трещины заметны только на торцах (лучше на комлевых), так как, начинаясь от сердцевины, они до коры не доходят и на боковой поверхности не видны. В пиломатериалах эти трещины обнаруживаются как на торцах, так и на боковых поверхностях. Простой называется метико-вая трещина (или две трещины, направленные по одному диаметру торца), расположенная в одной плоскости по длине сортимента (рис. 6.6, а). Сложными называются две или несколько трещин, направленных на торце под углом друг к другу (рис. 6.6, б), а также одна или две трещины, направленные по одному диаметру, но из-за спирального расположения волокон находящиеся не в одной плоскости (рис. 6.6, в). Метиковые трещины возникают в процессе роста дерева. Существует мнение, что трещины образуются и при валке дерева от ударов о землю. При высыхании древесины размеры трещины увеличиваются. Метиковые трещины представляют собой не сплошные, а прерывистые разрывы по длине сортимента.

Отлупные трещины — это отслоения (по годичному слою) древесины внутри ядра или спелой древесины стволов растущих деревьев; встречаются у всех пород. Отлуп можно обнаружить в круглых лесоматериалах только на торцах в виде дугообразных (не заполненных смолой) или кольцевых трещин (рис. 6.7, а, б), в пиломатериалах — на торцах в виде трещин-луночек, а на боковых поверхностях в виде продольных трещин или желобчатых углублений (рис. 6.7, е).

До сих пор причина появления отлупных трещин точно не установлена. Отлупные трещины образуются в местах резкого перехода мелкослойной древесины в крупнослойную. Возникновение отлупа может быть связано с образованием внутренней гнили [2], а у сосны и у лиственных пород — водослоя (см. далее).

Морозные трещины представляют собой наружные продольные разрывы древесины стволов растущих деревьев лиственных (реже хвойных) пород; распространяются вглубь ствола по радиальным направлениям (рис. 6.8). Они образуются при резком снижении температуры зимой. На них похожи старые трещины, возникшие от удара молнии. На поверхности ствола этот порок имеет вид длинной открытой трещины, часто с валиками разросшейся древесины и коры по краям. Морозные трещины располагаются в комлевой части ствола.

В круглых лесоматериалах морозные трещины хорошо заметны на боковой поверхности и торцах; снаружи они имеют наибольшую ширину, уходят вглубь древесины (часто до сердцевины), постепенно суживаясь. В пиломатериалах они обнаруживаются в виде длинных радиальных трещин с уширенными около них годичными слоями.

Трещины усушки возникают в лесоматериалах под действием внутренних сушильных напряжений. Трещины распространяются от боковой поверхности вглубь сортимента по радиальным направлениям. От метиковых и морозных трещин они отличаются меньшим протяжением по длине сортимента (обычно не более 1 м) и меньшей глубиной. Эти трещины могут появляться на торцовых поверхностях круглых сортиментов и пиломатериалов из-за неравномерности просыхания их по длине. В конечной стадии сушки пиломатериалов крупного сечения (чаще лиственных пород) иногда появляются внутренние трещины (свищи), которые обнаруживаются при раскрое сортиментов.

По расположению в сортименте различают торцовые трещины (рис. 6.9, а), находящиеся на торцах и не выходящие на боковые стороны сортимента, и боковые трещины, которые I расположены на боковых сторонах сортимента и могут выходить ] на торцы. Среди боковых трещин в пиленых сортиментах различают пластевые (рис. 6.9, б) и кромочные (рис. 6.9, в).

Если трещины распространяются на глубину менее 1/10 толщины сортимента (но не более 7 см для круглых лесоматериалов и 5 мм для пилопродукции), они называются неглубокими, если 1 на большую глубину (но не имеют второго выхода на боковую | поверхность) — глубокими. Сквозными называются трещины, выходящие на две боковые стороны или на два торца сортимента, а также отлупные трещины, выходящие в двух местах на одну сторону сортимента (могут образовать желобок). В шпоне трещины шириной менее 0, 2 мм называются сомкнутыми, а более широкие — разошедшимися.

Боковые трещины измеряют по глубине сортимента в миллиметрах, а по длине в сантиметрах или соответственно в долях толщины и длины сортимента. Для измерения глубины пользуются тонким стальным щупом. Торцовые метиковые, отлупные и морозные трещины в круглых лесоматериалах измеряют по наименьшей толщине сердцевинной доски, или диаметру окружности, в которую они могут быть вписаны, или по наименьшей ширине I неповрежденной периферической зоны торца. Торцовые трещины усушки в круглых лесоматериалах измеряют по глубине. В пилопродукции торцовые трещины измеряют по протяженности на торце в миллиметрах или в долях той стороны сортимента, на которой их проекция больше. Отлупные торцовые трещины в пилопродукции измеряют по хорде, а если трещина занимает более половины окружности годичного слоя — по диаметру. В шпоне трещины измеряют по длине, а разошедшиеся трещины — и по ширине; учитывают количество трещин на 1 м ширины листа.

Наименьшее снижение прочности из-за трещин наблюдается при сжатии вдоль или поперек волокон, наибольшее — при растяжении поперек волокон, если трещина расположена в плоскости, перпендикулярной направлению действия усилия, а также при скалывании, если трещина совпадает с плоскостью скалывания. При изгибе наибольшее отрицательное влияние оказывает трещина, перпендикулярная направлению изгибающего усилия и расположенная в нейтральной плоскости. Здесь нормальные напряжения отсутствуют, но касательные напряжения I

Рис. 6.9. Торцовые (а), пластевые (б) и кромочные (в) трещины максимальные и снижение прочности пропорционально уменьшению площади, работающей на скалывание. Поданным Н. Л. Леонтьева, трещины не оказывают влияния на модуль упругости при растяжении и сжатии вдоль волокон, но сильно снижают модуль упругости при статическом изгибе в том случае, когда плоскость трещины перпендикулярна направлению изгибающего усилия.

Пороки формы ствола

Сбежистость. Для всех стволов деревьев характерно постепенное уменьшение диаметра в направлении от комля к вершине (сбег). Если на каждый метр высоты ствола (длины сортимента) диаметр уменьшается более чем на 1 см, То такое явление считается пороком — сбежистостью. Сбежистость измеряют как разность между комлевым и вершинным диаметрами у круглого сортимента (в комлевых бревнах нижний диаметр измеряют на расстоянии 1 м от комлевого торца), а у реобрезных пиломатериалов — между шириной комлевого и вершинного конца. Полученную разность относят к общей длине сортимента и выражают в сантиметрах на 1 м или в процентах.

Стволы лиственных пород более сбежисты, чем хвойных. Сильно сбежистые стволы у деревьев, выросших на свободе или в редком древостое. Чем выше бонитет насаждения, тем стволы полнодревеснее, т.е. менее сбежисты. Наименьшая сбежистость характерна для сортиментов, выпиленных из средней части ствола, наибольшая — из вершинной. Сбежистость увеличивает количество отходов при распиловке сортиментов и их лущении и косвенным образом влияет на прочность, так как становится причиной появления в пиломатериалах порока — радиального наклона волокон.

Закомелистость. Это такой случай сбежистости, когда наблюдается резкое увеличение диаметра в нижней части ствола; диаметр круглых лесоматериалов или ширина необрезной пилопродукции у комлевого торца более чем в 1, 2 раза превышает диаметр (ширину) сортимента на расстоянии 1 м от этого торца.

Округлой закомелистость называется в том случае, если поперечное сечение комлевой части имеет форму, близкую к окружюсти (рис. 6.10, а). Ребристая закомелистость характеризуется многолопастной формой поперечного сечения. На боковой поверхности сортимента видны продольные углубления (рис. 6.10, б).

Закомелистость измеряют как разность диаметров (для необрезных пиломатериалов — ширин) комлевого торца и сечения на

расстоянии 1 м от него. При ребристой закомелистости допускается определять разницу между максимальным и минимальным диаметром комлевого торца.

Овальность. Так называется эл-липсовидность формы торца круглых лесоматериалов, при которой наибольший диаметр не менее чем в 1, 5 раза превышает меньший.

Порок измеряют как разность указанных диаметров. Овальность сопровождает крень или тяговую древесину.

Наросты. Так называют местные утолщения ствола. Они могут быть с гладкой (сувели — рис. 6.11) или бугристой окоренной поверхностью и спящими почками (капы). Иногда капы можно отличить от сувелей по наличию на них побегов. Наросты образуются в результате неблагоприятного воздействия грибов, бактерий, вирусов, химических агентов, радиации, механических повреждений и т. п. Особенности формирования наростов, обусловленные нарушением ростовых процессов, исследованы в работах В. В. Коровина, Л. Л. Новицкой и др. На продольном разрезе суве-ля (см. рис. 6.11, а) годичные слои изогнуты и повторяют наружные очертания нароста. Для капов характерно свилеватое строение древесины. У хвойных пород образуются преимущественно сувели, у лиственных — наросты обоих типов. Свилеватость древесины капов и наличие в ней многочисленных следов спящих почек создает очень красивую текстуру на разрезах. Особенно декоративна текстура капов грецкого ореха. Прикорневые капы часто достигают значительных размеров. У ореха и березы они могут весить сотни килограмм, а иногда и больше тонны.

 

 

Рис. 6.11. Сувели: а — продольный разрез; б — внешний вид с корой

 

На стволах карельской березы часто образуются шаровидные утолщения с характерной текстурой.

 

Древесина сувелей имеет большую усушку вдоль волокон (от 0, 5 до 1, 0 %), низкий модуль упругости и малую прочность при сжатии вдоль волокон. Древесина капов более плотная и твердая, чем нормальная стволовая древесина, и имеет менее выраженную анизотропию. Наросты измеряют по длине и ширине. Они затрудняют использование круглых лесоматериалов и осложняют их переработку, однако древесина капов высоко ценится как материал для художественных поделок и сырье для облицовочного строганого шпона.

Кривизна. Искривление ствола по длине встречается у всех древесных пород. Вследствие потери верхушечного побега и замены его боковой ветвью, из-за наклона дерева в сторону лучшего освещения, при росте на горных склонах и по другим причинам ствол дерева может оказаться искривленным. Различают простую и сложную кривизну, характеризующуюся соответственно одним или несколькими изгибами сортимента.

Простую кривизну измеряют как величину стрелы прогиба сортимента в месте его искривления (в процентах от протяженности искривленного участка сортимента). При раскряжевке длинного сортимента на короткие кривизна их оказывается меньше примерно во столько раз, на сколько равных частей был разрезан длинный сортимент. Сложную кривизну характеризуют величиной наибольшего искривления, измеряемого так же, как в случае простой кривизны.

Пороки формы ствола увеличивают количество отходов при распиловке и лущении круглых сортиментов и являются причиной появления радиального наклона волокон в пиломатериалах и шпоне.

Пороки строения древесины

Все пороки этой группы можно разделить на семь подгрупп.

1. НЕПРАВИЛЬНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ВОЛОКОН И ГОДИЧНЫХ СЛОЕВ. Наклон волокон. Отклонение волокон от продольной оси сортимента (раньше этот порок назывался косослоем) встречается у всех пород. В круглых лесоматериалах наклон обусловлен природным спиральным расположением волокон; обнаруживается на боковой поверхности по направлению бороздок коры или в окоренных сортиментах по винтовым трещинам (рис. 6.12, а). В пилопродукции и шпоне различают две разновидности этого порока — тангенциальный и радиальный наклон. Тангенциальный наклон волокон обнаруживается на тангенциальном разрезе по отклонению направления смоляных ходов, сосудов,

сердцевинных лучей, трещин и полосок грибных поражений от продольной оси сортимента (рис. 6.12, б).

Если указанные признаки выражены недостаточно четко, то следует прочертить риски тонким, но не острым инструментом или провести пробное раскалывание вдоль волокон; отклонение риски от продольной оси сортимента или неплоскостность поверхности радиального раскола укажут на наличие порока.

Наклон волокон на тангенциальной поверхности пиломатериалов может не быть связан со спиральным расположением волокон в стволе дерева, а возникнуть в результате распиловки прямо-волокнистой доски (бруса) на мелкие детали при направлении резов под углом к продольной оси исходного сортимента. У такого порока в отличие от природного тангенциального наклона волокон одинаковые углы наклона волокон на противоположных сторонах сортимента.

Радиальный наклон волокон наблюдается при перерезании годичных слоев на радиальной или близкой к ней поверхности пиломатериала. Указанная разновидность наклона волокон (по старой терминологии — искусственный косослой) получается при распиловке сильно сбежистых, закомелистых и кривых бревен. Если резы пилы проходят параллельно продольной оси бревна, то годичные слои и, следовательно, волокна на радиальной поверхности пиломатериала оказываются под углом к ребру сортимента (рис. 6.12, в). В этом случае на тангенциальной поверхности пиломатериалов, а также на лущеном шпоне видны близко расположенные границы годичных слоев.

Наклон волокон круглых лесоматериалов измеряют в наиболее типичном месте проявления порока — на боковой поверхности — как отклонение волокон от линии, параллельной продольной оси сортимента, на протяжении 1 м и выражают в процентах или сантиметрах. В комлевых бревнах наклон волокон измеряют, отступив 1 м от нижнего торца*. Допускается измерять порок на верхнем

* Такой метод принят и в европейском стандарте ЕН 1310.

торце по хорде к (см. рис. 6.12, а) в сантиметрах или долях диаметра торца. В пилопродукции наклон волокон измеряют как отклонение к (см. рис. 6.12, б, в) на длине /, равной не менее двойной ширины сортимента (в процентах от длины этого участка по продольной оси).

В шпоне тангенциальный наклон измеряют так же, как в пилопродукции, а радиальный наклон — по средней ширине перерезанных годичных слоев, которые подсчитывают на отрезке длиной 100 мм в том участке тангенциальной поверхности листа, где эти слои расположены наиболее тесно.

Чем больше наклон волокон, тем сильнее снижается прочность древесины. Наибольшее снижение прочности наблюдается при растяжении вдоль волокон, заметно снижается прочность при статическом изгибе; наименьшее влияние оказывает этот порок на прочность при сжатии вдоль волокон. По данным Н. Л. Леонтьева, наклон волокон, равный 12%, вызывает снижение предела прочности сосны при сжатии вдоль волокон на 3 %, при статическом изгибе на 11 %, а при растяжении вдоль волокон на 14 %. Модуль упругости также существенно снижается при увеличении наклона волокон, особенно при сжатии вдоль волокон.

Наклон волокон увеличивает усушку сортиментов в продольном направлении и служит причиной образования винтовой по-коробленности (крыловатости) пиломатериалов, скручивания столбов. Кроме того, наклон волокон затрудняет механическую обработку древесины и снижает ее способность к изгибу.

Свилеватость. Так называется извилистое и беспорядочное расположение волокон, которое встречается чаще всего у лиственных пород.

Волнистая свилеватость выражается в более или менее упорядоченном расположении волнообразно изогнутых волокон и образует характерную струйчатую текстуру (рис. 6.13). Такое расположение волокон наблюдается преимущественно в комлевой части ствола, особенно в местах перехода ствола в корни.

Путаная свилеватость характеризуется беспорядочным расположением волокон; встречается главным образом в древесине наростов типа капов.

Обычно свилеватость представляет собой местный порок, так как ограничивается отдельными участками древесины, но иногда может обнаружиться на большом протяжении ствола, например в карельской березе (см. рис. 3.1, в). Согласно исследованиям Н. О. Соколова, А.Я.Любавской и другие, для такой древесины характерно наличие крупных ложношироких сердцевинных лучей, содержащих скопления мелких паренхимных клеток. Своеобразный коричневатый узорчатый рисунок обусловливается бурым пигментом, находящимся в клетках ложношироких лучей и участков паренхимы.

·

Рис. 6.13. Волнистая свилеватость у березы

 

Измерив ширину и длину свилеватой части поверхности, устанавливают процент площади поверхности сортимента, занятой пороком. Свилеватость снижает прочность при растяжении, увеличивает ударную вязкость и сопротивление раскалыванию. Механическая обработка свилеватой древесины затруднена. Вместе с тем свилеватость (особенно путаная) создает красивую текстуру, которая высоко ценится при использовании древесины в качестве декоративного материала, поэтому свилеватость следует считать условным пороком.

Завиток. Это местное искривление годичных слоев у сучков и проростей. На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне заметны скобообразные, изогнутые или замкнутые концентрические контуры искривленных годичных слоев. Односторонним называется завиток, выходящий на одну 1ши две смежные стороны сортимента (рис. 6.14), сквозным — выходящий на две противоположные стороны сортимента.

На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне измеряют ширину и длину завитка, а также подсчитывают число завитков на 1 м или на всей длине сортимента в пиломатериалах и заготовках и на 1 м² или на всей поверхности листа в шпоне. Завитки, окружающие сучки, допустимые в данном сортименте, не учитываются.

Наибольшее снижение прочности наблюдается при наличии сквозных завитков, находящихся под действием растягивающих напряжений. Завитки снижают также ударную вязкость. Особенно опасны завитки для мелких сортиментов.

 

 

Рис. 6.14. Односторонний завиток юны годичных слоев.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: