Пороки древесины: виды, ГОСТ, влияние на качество

Прирост

Под приростом подразумевается ширина годичных слоев. Чем меньше прирост, тем выше физико-механические показатели и более красивая текстура древесины. Для северных районов характерна малая ширина прироста. По европейским стандартам хвойные лесоматериалы высших сортов должны иметь прирост не более 4 мм. Российские лесоматериалы из северных регионов имеют прирост 1-3 мм.

Измерение прироста на комплевых бревнах проводят на верхнем торце, для остальных – на верхнем и нижнем торцах. Для проведения замеров выбирают радиус на торце круглого лесоматериала, имеющий по визуальной оценке наибольший прирост. На измеряемом участке подсчитывается количество колец, затем длину участка делят на количество колец, полученный результат округляют до 1 мм.

Виды пороков и дефектов древесины

Пороками древесины принято считать различные отклонения в строении древесины от норм ГОСТа, которые существенно ухудшают как качество самого строительного материала, так и ограничивают сферы его использования.

Все пороки внешней и внутренней части дерева можно подразделить на естественные, то есть возникающие на этапе роста, и образующиеся уже после производственной обработки или хранения древесины.

Естественные недостатки дерева постепенно или быстро развиваются под влиянием разных по характеру и времени воздействия причин, это и неподходящие условия погоды в местности произрастания, случайные внешние удары, неблагоприятная деятельность насекомых и микроорганизмов, процесс старения дерева.

Выявленный недостаток может по-разному отражаться на качестве всего пиломатериала. Некоторые недостатки, например гниль по всему стволу, считаются безусловными, то есть эти дефекты не дадут вам применять древесину там, где необходимо. Другие пороки, например, расположенные в определенном месте завитки и сучки, наоборот весьма ценятся мастерами.

Пороки, образующиеся под механическим влиянием на заготовленную древесину, принято называть дефектами обработки. На качестве всей древесины негативно может сказаться хранение заготовленных стволов деревьев, их неправильная транспортировка и обработка. От выявленных специалистами пороков зависит сортность материла, поэтому недостатки определяются по ГОСТ 2140-81.

Подробнее о разновидностях пороков древесины — на видео:

Пороки формы ствола

ГОСТ определяет следующие пороки формы:

1. Сбежистость. Сбег – плавная убыль радиуса ствола. Сбег в норме — снижение диаметра ствола на 1 см на одном метре его длины. Если величина сбега выше нормативной, говорят о высокой сбежистости.
2. Овальность. Этот порок определяют у лесоматериалов, если соотношение меньшего и большего диаметра поперечного сечения ствола меньше, чем 1:1,5.
3. Нарост. Локальное изменение толщины ствола. В тканях нароста определяются рельефные разводы разнообразной формы.
4. Кривизна. Степень отклоненности продольной оси ствола (пиломатериала) от прямой. Практически не бывает у елей, тополей, дубов, пихты.

Строение и развитие

В сучках хвойных пород почти всегда присутствует крень

, а лиственных —тяговая древесина (см.).

Почернение луба является верным признаком его отмирания и начала формирования неприросшего

сучка.

Дерево реагирует на загнивание сучка и окружает его антисептическими веществами, таким образом, загнившей оказывается только вершина сучка. Вероятность загнивания сучка возрастает с увеличением его диаметра и уменьшением угла отхождения от ствола.

Загнившие

,гнилые итабачные сучки в материалах хвойных (кроме пихты) и ядровых лиственных пород (дуб, каштан, ильм, вяз, берест, ясень) не заражают гнилью на окружающую древесину, поэтому на них должны распространяться те же ограничения, что и навыпадающие сучки. В лесоматериалах же безъядровых лиственных пород (берёза, осина, бук, липа, ольха, клён) и пихте при длительном хранении в сыром виде они могут заразить окружающую их древесину, поэтому на них должны быть установлены бо́льшие ограничения при отсутствии искусственной сушки.

Образование различных трещин

Трещины – это нарушение целостности лесоматериала, а если сквозные, то снижают во многих случаях механическую прочность. Выглядит как продольный разрыв волокон. Можно разделить их (см. рис.) по типам, положению в сортименте, глубине и ширине.

Типы трещин следующие: метиковый тип (простые и сложные); отлупная; морозная; трещина усушка.

По положению в сортименте: боковая; пластовая; кромочная; торцовая.

По глубине: несквозная (глубокая и неглубокая); сквозная.

По ширине: сомкнутая; разошедшаяся.

На образование трещин влияет как природный фактор, так и внутреннее напряжение, возникшее в стволе при росте дерева. Морозная трещина – это результат влияния сильных морозов на внутреннюю влагу (процесс расширения). Этот процесс приводит к сквозным трещинам, направленным радиально. Напряжение, возникающее внутри ствола, дает отслоение друг от друга годичных слоев и отлупные трещины. Метиковые трещины проходят вдоль ствола от комеля к вершине. Результаты усушки выявляются при сушке древесины. Дополнительно можете изучить способы их ликвидации.

Свилеватость

Неправильное расположение части волокон в стволе обозначают как свилеватость. Этот дефект характерен для всех пород деревьев, но чаще всего он затрагивает лиственные породы. Свилеватость может охватывать весь ствол целиком или определять только на небольшом участке дерева. Свилеватость негативно отражается на прочности древесины, необходимой в процессе ее растяжения, сжатия или изгиба.

Но в тоже время этот порок повышает прочность ствола в момент раскалывания и затрудняет строгание. Свилеватая древесина часто используется для изготовления отделочного материала, так как она ценится за выразительный рисунок на поверхности произведенного шпона или фанеры.

На фото — свилеватость древесины

Покоробленность

Коробление древесины, то есть изменение её формы, происходит во время её обработки, сушке, хранении.

Методы измерения покоробленности в пиломатериалах:

1. Продольные типы покоробленности и поперечный тип покоробленности определяют величиной стрелы прогиба материала.
2. Крыловатость определяют по наивысшему отклонению поверхности от общей плоскости.
3. Сложная покоробленность определяется величиной стрелы прогиба самого большого искривления в нее входящего.

Некоторые пороки древесины определяются визуально, но все же наиболее точно и корректно они выявляются и замеряются аппаратными методами. В настоящее время для этих целей используется гамма-дефектоскопия, фотоэлектрические, магнитные, рентгеноскопические, акустические методы.

Закомелистость

Закомелистость — это увеличение диаметра у нижнего торца, встречающееся у комлевых брёвен. Как правило, глубина такого порока около 1 м, и он поражает самую лучшую часть бревна, однако встречается и в других частях, что затрудняет переработку лесоматериала. Например, бревно попросту не войдёт в ограниченный диаметр окна станка. При большом поражении закомелистотью значительная часть бревна отправляется в отходы.

Выделяют округлую и ребристую закомелистость.

Округлая закомелистость — это поражение поперечного сечения с округлой формой.

Ребристая закомелистость (также называемая «корневыми лапами») — закомелистость, в результате которой на поперечном сечении образуются впадины и рёбра, что может повлиять на качество выходного пиломатериала.

Сучки на стволе

Сучок – часть ветки, проходящая через ствол. Существует множество типов сучков. Их можно классифицировать по следующим признакам:

• форма сечения (сучок в сечении может быть круглым, овальным, продолговатым);
• место выхода (выход расположен в кромке, ребре, торце изделия, либо в пласте материала);
• расположение относительно друг друга (отдельно разбросанные, собранные в группы);
• соединение с окружающими тканями (разветвленный, сросшийся частично или полностью, несросшийся, выпадающий);
• состояние (здоровый, загнивший, гнилой, табачный);
• количество выходов на поверхность изделия, материала (односторонний, сквозной, заросший)

Гниение

Под гниением понимают негативный процесс выражающийся разложением древесных волокон. Возникает гниение вследствие определенной деятельности плесени, грибков и болезнетворных микроорганизмов с разрушающим влиянием. Гниение может возникать еще в момент роста дерева, выявления подобных пороков снижает ценность сырья, поскольку подразумевает порчу его слоев и развитие различных болезней древесины.

На срубленных стволах деревьев паразитируют и определенные складские грибки, они могут поражать и срубленные деревья, и пиломатериалы. Способствует этому не соблюдение условий хранения или недостаточная, отклоняющаяся от стандарта обработка.

В основном развитию гнилостных процессов способствует завышенная от нормы влажность. Гниль в дереве влияет на его экологичность и снижает качество заготовок на производстве до трех и меньше баллов.

В начальной стадии своего развития гниль определяется оценщиком по изменившейся окраске древесины, по снижению ее прочности. Затем постепенно пораженный участок разрушается и преобразуется в труху. Часто после срубки дерева обнаруживается полностью внутренняя трухлявая часть древесины, хотя с внешней стороны изменений может не быть никаких.

Гниль в сердцевине обусловлена развитием некоторых микроорганизмов, проникающих в срединную часть ствола через ранки, сучки. Так патологически измененное дерево не годится для изготовления нужных пиломатериалов, но часто после некоторой дополнительной обработки используется для создания уникальных по виду художественных изделий.

От гнили заготовленную древесину предохраняет сухость в помещениях и хорошая вентиляционная система. Заготовленный пиломатериал подвергают процессу обработки специальными антисептическими средствами и пропитками.

Различные типы гниения древесины

Дефекты формы ствола

Сбежистость

— сужение ствола (сортимента) не обрезного пиломатериала от корня к вершине более чем 1 сантиметр на 1 метр длины (указанная величина — предел нормы). Максимальное проявление сбежистости — при приближении к вершине ствола.

Сбежистость приводит к пересечению годовых слоев и искусственному косослою, что уменьшает крепость древесины на изгиб. Этот порок повышает объем остатков при переработке, увеличивает расход материала, снижая его сортность.

Закомелистость

— разновидность сбежистости: представляет собой резкое утолщение круглого сортимента или расширение не обрезного пиломатериала (ширина детали различается более 1,2 раза через 1 м длины). Этот порок увеличивает объем отходов и ухудшает качество полученных пиломатериалов из-за увеличения числа перерезанных волокон. Также различают округлую (изменение формы сечения) и рубчатую (корневые наплывы) закомелистость.

Продольная ребристость

— ройки или борозды вдоль ствола. Дефект встречается на лиственных деревьях (чаще на ольхе). Ограничивает возможности использования пиломатериалов.

Овальность

— изменение формы ствола, вызванное сильными ветрами, перегреванием и иными обстоятельствами, которое выглядит на распиле круглых пиломатериалов как увеличение большего диаметра (на 150% и более), в сравнении с меньшими сочетается со смещенной сердцевиной. Порок затрудняет обработку лесоматериалов и повышает объем отходов.

Двойная вершина

— порок, возникающий из-за надламывания или отмерзания макушки, которую заменили боковые побеги. Ограничивает возможности использования пиломатериалов (для обработки непригодна вся часть ствола выше развилки).

Нарост

(валок, наплыв и др.) — утолщение ствола, которое сопровождают уплотнение и утяжеление древесины. Этот дефект сопутствует свилеватости и затрудняет обработку материала.

Сувель

— ровный нарост без почек. Чаще возникает на комле лиственных деревьев. Еловые и сосновые сувели имеют характерные извилистые и относительно широкие годовые слои.

Кап

— неравномерный нарост на стволе с глазками и небольшими отростками. Древесина внутри капа отличается свилеватостью и плотным размещением глазков из заросших почек. Кап используют как сырье в декоративно-прикладном искусстве.

Омеловый нарост

— порок, который развивается из-за поражения дереваомелой (кустарником-паразитом). На плоскости торцевого распила видны протоки и дыры от гаусторий омелы (гаустория — орган питания паразита). Порок снижает выход деловой древесины, потому что при заготовке наплыв устраняют с несущей частью дерева.

Раковый нарост

— порок в виде нароста неправильной формы, вызванный раковым заболеванием дерева.

Узловатость

— порок сосны в виде большого числа затянутых корой сучков на мутовке (зоне расположения ветвей на одном уровне ствола).

Кривизна

— изгибание ствола. Порок уменьшает выход делового леса, создает искусственный косослой распила и уменьшает прочность пиломатериалов.

Различают следующие виды кривизны:

• Простая (1 изгиб);
• Саблевидная (дугообразное искривление);
• Сложная (более 1 изгиба на сортимент);
• Спиралевидная (винтообразность ствола).

Кривизна

Кривизна — это отклонение оси бревна от прямой линии, которая проходит через центры его торцов. Данный порок измеряют в процентах и делят на равномерную и местную кривизну.

Равномерная кривизна в свою очередь может быть простой — с одним изгибом, и сложной — с двумя и более изгибами в одной или нескольких плоскостях.

Местная кривизна гораздо проще. Это просто отклонение оси на маленьком участке длины. Как правило возникает в результате раздвоения вершины дерева или обломом.

Кривизна считается крайне критичным пороком: у пиловочника даже 1% отклонения от оси либо усложняет процесс обработки, либо значительно снижает выход материала. Согласно ГОСТ 9462-88 (лиственные породы) и ГОСТ 9463-88 (хвойные), простой кривизной считается до 2%, свыше — сложная кривизна. Такая древесина относится к 3-му сорту. Однако сейчас существует оборудование, которое позволяет распиливать брёвна кривизной до 3% без временных затрат и существенных потерь.

Строение древесины

Все деревья, растущие на земле, можно разделить на два вида: лиственные (покрытосеменные) и хвойные (голосеменные) – с листьями в виде иголок. К хвойным породам относятся сосна, кедр, ель, пихта, лиственница, можжевельник, тис. Лиственные деревья очень распространены и представлены множеством пород (береза, липа, дуб, орех, бук, ясень, клен, яблоня, вяз, ива и т. д.)

Дерево имеет три части: корень, ствол и крону (рис. 1). Резчики по дереву используют в основном ствол, в котором заключена основная масса древесины. Остальные части дерева также могут использоваться для производства различных изделий. Например, крону используют в качестве сырья для производства древесно-волокнистых плит, из ветвей ивы делают корзины и плетеную мебель, корни используются в декоративно-прикладном искусстве (корнепластика).

Рис. 1. Части дерева

Место перехода ствола в корень называют комлевой частью или комлем. Древесина в комлевой части имеет красивую текстуру и переливчатый блеск, что очень ценится в производстве художественных изделий из дерева.

Чтобы лучше понять свойства древесины, нужно хорошо представлять себе ее строение. Удобнее всего строение древесины рассматривать на трех основных разрезах ствола (рис. 2 и 3):

1. поперечном, или торцевом, когда плоскость разреза проходит перпендикулярно (поперек) стволу;
2. радиальном, когда плоскость разреза проходит вдоль оси ствола (параллельно волокнам древесины) через центр;
3. тангенциальном, когда плоскость разреза проходит вдоль оси ствола, но на некотором расстоянии от центра и по касательной к годичным кольцам.

Рис. 2. Разрезы ствола

Рис. 3. Строение древесины

В самом центре ствола расположена сердцевина, состоящая из рыхлых, непрочных тканей, образованных в первые годы жизни дерева.

Сердцевину окружают годичные кольца – слои прироста древесины за один год жизни дерева. На радиальном разрезе годичные слои видны в виде параллельных полос, а на тангенциальном – в виде извилистых линий. В годичном кольце различают внутренние слои из крупных светлых клеток, которые появляются весной, и наружные слои из мелких темных клеток – это область поздней, летней и осенней древесины.

У некоторых пород деревьев на поперечном (торцевом) разрезе можно увидеть более темную центральную часть – ядро и более светлую часть вокруг ядра – заболонь. Ядро отличается большей плотностью, твердостью и меньшим содержанием влаги, так как это самая старая по возрасту древесина, состоящая из омертвевших клеток, не принимающих участия в обмене питательных веществ.

Заболонь – самая молодая часть древесины, она служит для проведения воды и других питательных веществ по стволу из корней в крону. Древесина заболони менее прочная, чем ядровая, она сильнее усыхает и растрескивается, поэтому резчики не используют в работе заболонь некоторых пород деревьев, а используют только ядро.

В зависимости от наличия ядра, заболони и спелой древесины породы деревьев подразделяются на следующие виды.

Ядровые – такие породы имеют и ядро, и заболонь. К ядровым породам относятся сосна, кедр, лиственница, можжевельник, дуб, ясень, яблоня и другие.

Спелодревесные – у этой группы деревьев древесина в центральной части ствола почти полностью отмирает, но не отличается от заболони по цвету. Такую древесину называют спелой. К спелодревесным породам относятся ель и осина.

Заболонные – это породы деревьев, у которых между центральной и остальной частью ствола нет разницы ни в цвете, ни в содержании влаги. К заболонным породам относятся береза, липа, клен, груша и др.

На границе между древесиной и корой находится камбий – тонкий слой, состоящий из живых клеток, которые, развиваясь, каждый год образуют новый слой древесины.

Кора состоит из двух слоев – пробкового и лубяного. Расположенный снаружи пробковый слой защищает древесину ствола от морозов, солнечных лучей и механических повреждений. Лубяной слой коры (луб) проводит воду и выработанные в листьях органические вещества по стволу.

На торцовой поверхности древесного ствола у некоторых пород деревьев хорошо видны светлые блестящие полоски, направленные от сердцевины к коре, – это сердцевинные лучи. Они проводят в стволе воду в горизонтальном направлении, а также запасают питательные вещества. У всех хвойных деревьев и у таких лиственных, как береза, осина и груша, сердцевинные лучи настолько узкие, что почти не заметны; у дуба и бука, наоборот, лучи широкие и хорошо видны на всех разрезах.

Применение древесины с сучками

Сучковатую древесину не советуют применять для изготовления мелких резных элементов и резьбы с плоским или объемным рельефом. В данном случае порок отчетливо виден. Однако текстура некоторых сучков и рисунок переплетений древесины выглядят оригинально, изысканно и живописно. Такое сырье подходит для изготовления отделочных материалов, которые органично впишутся в интерьер деревянного загородного дома.

Заросшие и старые сучки с завитками вокруг подойдут для создания тонких изогнутых резных элементов. Для строительства дома или бани выбирайте качественную отборную древесину со здоровыми и светлыми сучками небольшой длины. Для этого подходит нижняя часть ствола, где наблюдается минимальное количество пороков.

Допускаются сросшиеся сучки диаметром до 10 мм, так как они не оказывают отрицательное влияние на прочность и твердость древесины. Дефекты диаметром 10-25 мм разрешаются в количестве трех-четырех штук на погонный метр пиломатериалов.

Для качественных пиломатериалов нельзя использовать изделия с табачными и несросшимися выпадающими сучками! Такие дефекты допускаются для материалов второй и третьей категории (сорта B и C) в количестве до четырех штук на 1м2 для каждой древесины, кроме березы, бука и ольхи.

Механические свойства древесины

Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться внешним воздействиям. К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость и жесткость.

Прочность – это способность древесины сопротивляться разрушению от механических усилий, таких как растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг, кручение. Растяжение и сжатие могут быть вдоль и поперек волокон, сжатие – в радиальном и тангенциальном направлениях, поперечный изгиб может быть радиальным (действующая сила направлена к сердцевинным лучам) и тангенциальным (по касательной к годичным слоям).

Прочность характеризуется пределом прочности, после которого происходит разрушение древесины под воздействием внешней нагрузки. Прочность древесины зависит от направления действия нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков. При увеличении влажности древесины ее прочность снижается, большое количество пороков (трещин, сучков) также значительно понижает прочность древесины.

Прочность древесины имеет большое значение при изготовлении мебели и несущих конструкций из дерева в строительстве.

Твердость – это способность древесины сопротивляться проникновению в нее более твердых тел (например, режущего инструмента). Поэтому твердость имеет большое значение при обработке древесины: пилении, строгании, фрезеровании, резьбе. Чем выше твердость древесины, тем труднее ее обрабатывать.

Твердость торцовой поверхности выше твердости боковой поверхности (тангенциальной и радиальной) на 30 % у лиственных пород и на 40 % – у хвойных. Твердость древесины, высушенной до 12 % влажности, в полтора-два раза больше твердости древесины 30 %-й влажности.

По степени твердости все древесные породы можно разделить на три группы:

1. к мягким породам относят сосну, ель, кедр, пихту, можжевельник, тополь, липу, осину, ольху, каштан;
2. к твердым – лиственницу, берёзу, бук, дуб, вяз, платан, рябину, клен, орех, яблоню, ясень;
3. к очень твердым – акацию белую, граб, кизил, самшит, фисташку, тис.

Твердость древесины в разных частях дерева неодинакова. Выше она в комлевой части ствола, в сучках и наростах. Ранняя и поздняя древесина годичных слоев некоторых пород (например, лиственница) резко отличаются по твердости.

Жесткость – это способность сопротивляться изменению размеров и формы, проявляется при гнутье древесины. Чем меньше жесткость древесины, тем легче она гнется. Жесткость древесины снижается при повышении ее влажности и нагревании.

Важными технологическими свойствами древесины являются износостойкость – способность древесины сопротивляться износу, т. е. постепенному разрушению ее поверхностных зон при трении, и способность удерживать механические крепления (гвозди, шурупы, саморезы, скобы). Особо прочными бывают соединения, если шурупы и гвозди завинчены или забиты в тангенциальном направлении. Чем больше плотность древесины, тем лучше она удерживает крепления.

Вредители

Древесине любого дерева угрожают как насекомые вредители, так и растительные микроорганизмы, к числу которых можно отнести колонии грибков. Насекомые вредители могут поражать как растущие стволы разных пород деревьев, так и уже заготовленные пиломатериалы, а также изделия из них.

Для дерева опасны в большинстве не сами взрослые особи, а их личинки, которые эти насекомые откладывают в коре дерева, щели. После вылупления из яиц личинки начинают продвигаться в разные стороны и роют для себя ходы, называемые червоточинами.

Эти самые червоточины не лучшим образом отражаются на состоянии древесины и снижают ее практичность использования до двух баллов.

К самым распространенным насекомым вредителям древесины относят:

• Усача домового. Этот жук предпочитает откладывать свои яйца в сухой древесине хвойных пород.
• Лжекороеду по силу справиться даже с самыми твердыми породами древесины. Этот жук прогрызает ходя вдоль волокон древесины и предпочитает селиться в необработанных антисептиком пиломатериалах.
• Жук долгоносик поражает стволы фруктовых деревьев, может жить и размножаться также в засохших и трухлявых деревьях.
• Жук-сверильщик предпочитает хвойные деревья, дуб или орех. Его личинки прорывают ходы диаметром в несколько миллиметров, после чего в них вырастает необходимая для питания сверильщиков грибница.
• Жук точильщик — самый распространенный вид вредителя. Обитает как в самих деревьях, так и может селиться практически во всех деревянных изделиях.

В заготовленных стволах деревьев, пиломатериалах и в стенах деревянного дома насекомые вредители могут быть обнаружены при помощи специального акустического прибора.