Древесина как строительный материал

Традиционным материалом для стен малоэтажных зданий является дерево. Древесина как материал обладает множеством важных достоинств.

Преимущества древесины перед другими материалами и сравнительная характеристика пород дерева

Древесина достаточно легко поддается склеиванию, без особого труда соединяется гвоздями, шурупами и т.п. Она хорошо обрабатывается и поддается отделке. С точки зрения соотношения плотности и прочности древесину можно сравнивать с металлами. Стены дома должны быть долговечны, обладать хорошими звукоизоляционными качествами, иметь, возможно, меньший вес, обеспечивать в помещениях постоянный температурный режим, необходимый для здания. Ее недостатками являются лишь осадочная деформация в первые 1,5–2 года и невысокая огнестойкость. Однако в настоящее время с обоими недостатками можно справиться. Для повышения огнестойкости используют специальные средства, которыми пропитывают дерево. Это позволяет повысить огнестойкость до такой степени, что даже при высоких температурах дерево будет тлеть, но не гореть.

Самыми комфортными по санитарно-гигиеническим требованиям (в том числе имеющими низкую теплопроводность) являются брусчатые и рубленые стены из хвойных пород деревьев. Хвойные породы подходят больше, чем лиственные по той причине, что имеют более правильную форму ствола и меньше подвержены загниванию.

Основными параметрами, определяющими долговечность для дерева являются:

• прочность
• плотность
• стойкость к растрескивания
• стойкость против гниения
• износостойкость
• низкая сучковатость
• невысокая твердость
• высокая колкость
• легкость

1. Прочность древесины определяется породой дерева, плотностью, влажностью, наличием пороков.
2. Влажность бывает свободной и связанной. Особенностью свободной влаги является то, что она испаряется из дерева очень легко. Для того, чтобы это проверить, достаточно вспомнить, что промокшее под дождем дерево высыхает достаточно быстро, за несколько часов. Связанная влага, наоборот, испаряется медленно, и для того, чтобы высушить дерево, не прибегая при этом к помощи специальных технологий, может понадобиться несколько лет. По мере увеличения количества связанной влаги прочность древесины становится меньше. Когда же количество влаги переходит предел гигроскопичности (30 %), влажность перестает оказывать влияние на прочность древесины. Кроме того, практическая ценность различия между свободной и связанной влагой заключается в том, что при испарении первой меняется только тяжесть дерева, а при испарении второй изменяется объем, то есть происходит усушка. Уменьшение объема древесины при ее высыхание неодинаково по различным направлениям. В толщину больше, чем в длину. Древесные породы разделены на 3 группы по величине коэффициента объемной усушки.
   • Малоусыхающие: Ель, пихта, кедр, белый тополь, сосна и др.
   • Среднеусыхающие: Дуб, вяз, бук, осина, ясень, черный тополь, мелколистная липа и др.
   • Сильноусыхающие: Клен остролистный, граб, лиственница, береза.
   При сушке дерева влага испаряется неравномерно. Сначала влага испаряется из внешних слоев, а затем из внутренних. Такое неравномерное испарение влаги приводит к тому, что в древесине возникает внутреннее напряжение, растягивающее ее на поверхности и сжимающее внутри, в результате чего на дереве могут проявиться трещины. С плотностью и влажностью древесины тесно связана способность ее удерживать в себе металлические крепления. Чем больше плотность древесины, тем выше сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажность облегчает забивание гвоздей в древесину.
3. Твердость - это способность древесины сопротивляться проникновению в нее твердых тел. По степени твердости древесные породы можно разделить на 3 группы:
   • Мягкие: Сосна, ель, кедр, пихта, осина, липа, ольха, тополь.
   • Твердые: Береза, бук, вяз, лиственница сибирская, ясень, ильм, карагач, клен, яблоня.
   • Очень твердые: Граб, кизил, самшит, акация белая, береза.
   • Износостойкость древесины — это ее способность противостоять разрушению в процессе трения.
   Здесь существует такая закономерность: чем больше твердость и плотность древесины, тем меньше ее изнашиваемость. Гниль возникает в результате жизнедеятельности различных грибов, которые разрушают древесину и в большинстве случаев делают ее непригодной для работ.
4. Сучковатость — наличие оснований ветвей (сучков) живых либо отмерших во время роста. Сучковатость нарушает однородность строения древесины, снижает ее прочность, затрудняет обработку.
5. Легкость — свойство древесины, которое является выгодным при строительстве в сочетании с другими качествами.

Изделия на основе древесины

Круглые лесоматериалы представляют собой очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесоматериалы подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

• Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород деревьев должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4,0–6,5 м. Они должны быть ошкурены и опилены под прямым углом к продольной оси. По качеству бревна подразделяют на три сорта. Определение сорта обусловлено наличием в бревнах пороков древесины. Строительные бревна из хвойных пород применяют для несущих строительных конструкций жилых, промышленных и культурно-бытовых зданий, гидротехнических сооружений, а также для свай и пролетных строений деревянных мостов. Пиловочные бревна изготовляют из стволов хвойных и лиственных пород для получения различных пиломатериалов.
• Подтоварник — часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8–13 см и длиной ствола 3–9 м. Его используют для различных целей в жилищном и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных и временных сооружений.
• Жерди имеют диаметр верхнего торца не более 3см и длину 3–9 м. Их применяют для тех же целей, что и подтоварник.

Хранят круглые лесоматериалы в штабелях по породам, категориям и длине.

Пиломатериалы изготовляют путем продольной распиловки пиловочных бревен. По форме поперечного сечения различают следующие виды пиломатериалов: пластины, четвертины, горбыль, доски, брусья, бруски.

• Пластины получают при продольном распиливании бревен на две половины, четвертины, по двум взаимно перпендикулярным диаметрам.
• Горбыль представляет собой срезанную наружную часть бревна, у которой с одной стороны во всю длину сделан пропил, а другая поверхность не обработана. Применяют его для временных построек.
• Доски получают продольным распиливанием бревен по нескольким параллельным между собой плоскостям. Толщина досок 13–100мм, ширина 80–250 мм, т. е. отношение ширины к толщине должно быть более 2. Доски хвойных пород имеют длину до 6,5 м, лиственных — до 5 м с градацией через 0,25 м. В зависимости от чистоты опиловки кромок доски бывают необрезные с неопиленными кромками на всю длину доски или на половину длины и обрезные с кромками, пропиленными по всей длине в данном случае сечение доски представляет собой правильный прямоугольник) или более, чем на половину длины доски. По качеству древесины и по обработке доски подразделяют на пять сортов: отборный, 1, 2, 3 и 4. Доски высоких сортов служат для изготовления элементов деревянных конструкций, столярных изделий и т.п.
• Брусья имеют толщину или ширину 100–250мм при отношении ширины к толщине менее 2. Брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двухкантными, а опиленные с четырех сторон — четырехбитными. Строительные брусья применяют для устройства междуэтажных перекрытий, стропил и т.п.
• Бруски представляют собой пиломатериалы толщиной до 100мм, имеющие отношение ширины к толщине менее 2. Форма поперечного сечения брусков обычно близка к квадрату. Длина брусков та же, что и у досок. Из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций, столярные изделия.
• Заготовками называют доски и бруски, прирезанные применительно к заданным размерам и качеству древесины изготовляемых из них деталей готовых изделий и с припусками на механическую обработку и усушку. По виду обработки заготовки различают: пиленые, полученные путем пиления; клееные, изготовленные путем склеивания из нескольких более мелких заготовок; калиброванные, обработанные до заданных размеров. В строительстве широко используют также заготовки, имеющие после фрезерования специальную форму сечения (плинтусы, наличники, поручни и т.д.). Из пиломатериалов изготовляют широкую номенклатуру изделий, из которых основными являются строганые погонажные изделия, изделия для паркетных полов, столярные плиты, фанера и др.
• Строганые погонажные изделия включают доски для полов; шпунтованные доски, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой — гребень (выступ), что обеспечивает плотное соединение досок при устройстве полов; фальцевые доски, применяемые для обшивки стен и потолков. К этой группе изделий относят и профильные погонажные изделия (например, плинтусы и галтели), используемые для заделки углов между полом и стенами, поручни для перил, наличники для оконных и дверных коробок, а также доски подоконника. Длина погонажных изделий из древесины 2,1м и более (с градацией 100мм).

Краткие рекомендации по выбору пиломатериалов

Некоторые особенности материалов, требующие особого внимания.

• Необработанные края (обзол). Существует две основных причины, по которым покупатели получают пиломатериалы с плохо опиленными краями. Во-первых, деревообрабатывающие предприятия пытаются экономить, стараясь извлечь из меньшего объема необработанной древесины большее количество готовой продукции. При продольной распиловке бревна боковые грани пиломатериалов не спиливаются под прямым углом, а остаются слегка округлой формы. Во-вторых, доски с хорошо опиленными краями можно продавать по более высоким ценам (причем не только на экспорт, но и внутри страны), что и делают производители древесины.
• Необработанные края — это в основном проблема внешнего вида. Иногда из-за этого могут возникнуть трудности, например, с подгонкой и сочленением балок при сооружении какой-либо конструкции, однако прочность конструкции от этого никак не пострадает. Совсем другое дело — это необработанные края у досок, предназначенных для внутренней или внешней отделки. Эти материалы всегда должны выглядеть безупречно. Плотники, занимающиеся отделкой, вынуждены тратить время и дополнительные усилия на обрезку некачественных краев.
• Сучки. Для каждого сорта пиломатериалов существуют специальные стандарты, определяющие приемлемое количество сучков, их максимальный размер, тип и расстояние друг от друга. Внешний вид балки не влияет на ее несущую способность. Тем не менее, сучки могут сильно усложнить работу по отделке помещения и повысить стоимость работы, особенно если после завершения всех работ сучок начнет крошиться и превратится в дырку на самом видном месте.
• Низкая прочность. Низкая прочность пиломатериалов чаще всего обусловлена попаданием влаги при хранении или транспортировке, а также нарушениями технологии сушки на стадии производства. В некоторых случаях низкая прочность вызвана использованием на стадии производства в качестве сырья древесины молодых деревьев.
  Иногда недостаточно прочные пиломатериалы можно вовремя заметить и отбраковать, но нередко этот дефект проявляется уже после установки некачественной доски или бруса на свое место, когда заменить этот элемент уже не представляется возможным.
• Разброс размеров. Дизайнеры и строители часто сталкиваются с большим разбросом размеров в партии материалов как по толщине, так и по длине. Слишком большой разброс по длине может оказаться серьезной проблемой при установке балок, стропил и перекладин, особенно если они окажутся короче необходимой длины. При непостоянстве ширины материалов для отделки часто очень трудно бывает подогнать их друг к другу, и в результате в отделке остаются некрасивые зазоры, которые очень трудно ликвидировать.

Решение проблем

Есть несколько вариантов решения проблем. Первый — продолжать покупать пиломатериалы у тех же поставщиков, но отбирать их более тщательно, требуя заменить дефектные и возвращая некондицию.

Второй вариант — попытаться найти более качественную древесину у других поставщиков.

Третий — покупать качественные пиломатериалы по более высоким ценам. Четвертый вариант связан с переходом на металлические конструкции или искусственные материалы.

Перед тем, как вы выберете один из вариантов, стоит оценить, во сколько вам обходятся все ваши проблемы с качеством пиломатериалов, сколько вы теряете или можете потерять от брака и жалоб ваших клиентов. Если вы поймете, что имеет смысл покупать пиломатериалы по более высоким ценам, попытайтесь подсчитать, насколько больше вы согласны платить за более качественный продукт. Возможно, вам удастся подсчитать, сколько вы сможете сэкономить за счет увеличения производительности труда, имея более качественные материалы.

Не стесняйтесь выбрасывать бракованные пиломатериалы. При больших объемах поставок попытайтесь согласовать с поставщиком точные стандарты и требования к качеству продукции, при невыполнении которых он обязан заменить некачественные материалы или устранить их дефекты. Вы можете оговорить в договоре о поставках любые, даже самые незначительные детали, если по каким-либо причинам они окажутся для вас важными. Согласуйте точные условия замены некондиций, сроки замены, размер неустойки за просрочку. Если вы что-то не предусмотрели и менять условия договора уже поздно, вы можете докупить небольшую партию материалов более высокого качества взамен бракованных на других условиях либо у другого поставщика. Можно также попытаться использовать не совсем качественные материалы только там, где дефекты будут незаметны и не повлияют на общее качество конструкции.

Обзвоните различных поставщиков. Часто бывает выгодно закупать различные элементы конструкции у различных поставщиков. Например, брус закупается у одного поставщика, стойки — у другого, доски — у третьего. Попытайтесь выяснить, с каких заводов поставляются те или иные элементы. Если вам особенно понравилась продукция какого-либо завода, попросите своего поставщика поставлять вам продукцию непосредственно с этого предприятия. Если вам наоборот, не нравится продукция какого-либо завода, проинформируйте об этом поставщика.

Попытайтесь объединиться с другими дизайнерскими или строительными фирмами, которые также не удовлетворены качеством поставляемых им пиломатериалов. Совместными усилиями вы сможете добиться больших успехов в переговорах с поставщиками. Постарайтесь как можно точнее обозначить параметры необходимого вам продукта. Иногда таким образом удается найти товар отличного качества, причем по более низким ценам!

Тщательно изучите существующие стандарты в области пиломатериалов и выберите наиболее подходящий для вас класс как по качеству, так и по цене. Для каких-либо специальных применений вам, возможно, будет выгоднее перейти на другую породу древесины, нежели искать определенную породу с более высоким классом качества. Для дерева существует множество различных стандартов, зачастую малоизвестных. Учтите, что уровень качества в различных классах может зависеть от географического положения местности, климата и других условий. Независимо от этого, вы можете установить в контракте с поставщиком свои особые требования по качеству, никак не связанные с существующими стандартами.

Существует множество способов решения проблем с качеством древесины, и всегда можно найти пиломатериалы нужного вам качества, хотя, возможно, придется заплатить чуть больше.

Некоторые породы древесины

Породы древесины – это род и вид многолетнего древесного растения. Породы бывают хвойные (сосна, пихта, ель, кедровая сосна и т.д.) и лиственные (береза, дуб, липа и т.д.).

Породы древесины обладают собственными качественными показателями, такими как цвет, текстура, твердость, коэффициент линейного и объемного расширения.

• Цвет древесины зависит от породы дерева, возраста и климатических условий местности, и обусловлен содержащимися в ней дубильными, красящими и смолистыми веществами.
• Текстура древесины — это рисунок, образованный волокнами и слоями древесины и обусловленный особенностями структуры дерева. По цвету и текстуре определяют породу древесины.

Древесина бамбука устойчива к механическим и климатическим воздействиям. Естественный цвет этой тропической древесины – золотисто-соломенный, с темными поперечными полосами в местах нахождения узлов стебля.

Береза Древесина березы умеренно твердая и однородная, хорошо обрабатывается, но подвержена короблению и загниванию. Цвет – белый, с желтоватым или красноватым оттенком, годичные слои и сердцевинные лучи различаются слабо. Древесина березы хорошо окрашивается и полируется, легко поддается имитации под ценные породы. Наиболее ценной считается карельская береза, обладающая красивым цветом и структурой.

Бук

Древесина бука прочная, твердая и гибкая, с красивой однородной структурой, легко поддается обработке. Годичные слои и сердцевинные лучи хорошо различимы при любом распиле. Цвет древесины – красновато-белый или желтый, при тепловой обработке приобретает выраженный красный тон. Древесина бука восприимчива к загниванию и обладает высокой гигроскопичностью – поэтому быстро реагирует на изменения температуры и влажности.

Венге

Древесина венге, произрастающего в тропических джунглях Западной Африки, высоко ценится в художественном паркете. Это очень красивая древесина с ровноволокнистой крупной структурой, которая бывает разного цвета – от золотистого до очень темного коричневого. Со временем такая древесина темнеет и может стать почти черной. Обработка древесины венге может представлять затруднения, из-за высокого содержания маслянистых и минеральных веществ.

Вишня

Древесина вишни обладает средней твердостью, однородной структурой, розовато-коричневым или розоватом серым цветом с узкой желтой заболонью. Вишня хорошо поддается обработке и очень декоративна.

Вяз (ильм, берест)

Древесина вяза имеет широкую желто-белую заболонь, плавно переходящую в светло бурое ядро. Годичные лучи хорошо различимы, а сердцевинные лучи заметны только на радиальном разрезе в виде коротких штрихов.

Граб

Древесина граба (белого бука) отличается высокой плотностью, твердостью и прочностью. Цвет варьируется от белого до серого, структура косослойная, заболонь и ядро практически не отличаются по цвету. Обработка древесины бука довольно сложна, но после правильной длительной сушки такая древесина практически не подвержена короблению.

Грецкий орех

Древесина грецкого ореха особо ценится в мозаичных работах благодаря широкой гамме цветов, красивой текстуре, плотности и легкости обработки. Древесина грецкого ореха легко тонируется и окрашивается. Особенно часто древесина грецкого ореха используется в мозаичных работах – главным образом, используется шпон.

Груша

Древесина груши тяжелая, но хорошо обрабатывается и полируется. Груша имеет среднюю плотность, твердая, отличается однородным строением. Текстура тонкая, рисунок годовых колец слабо выражен. Цвет молодых деревьев – почти белый, с возрастом древесина приобретает более темный цвет. Дикорастущая груша намного лучше сортовой. Из древесины груши выполняются имитации под черное дерево. При определенной температуре сушки груша приобретает ярко-розовый цвет.

Дуб

Древесина дуба традиционно используется для изготовления паркета. Цвет зрелой древесины варьируется от светло-коричневого до желтовато-коричневого, ядро желтовато-коричневая, заболонь узкая, светло-желтая. Со временем древесина дуба немного темнеет.

Текстура древесины дуба красивая, выраженная — сердцевинные лучи и годичные слои хорошо видны на всех срезах. Дуб твердый и прочный, долговечный и устойчивый к гниению.

Каштан

Зрелая древесина имеет средне-коричневый оттенок, со временем темнеет. Сердцевинные лучи незаметны. Древесина твердая и прочная. Каштан хорошо поддается обработке, при высыхании может образовывать трещины и коробиться.

Клен

Древесина клена твердая и плотная, мало усыхает, но склонна к образованию трещин. Структура ярко-выраженная – сердцевинные лучи и годичные слои хорошо видны на всех разрезах. Цвет древесины клена – белый с желтыми или красными оттенками. Заболонь по цвету почти не отличается от зрелой древесины.

Красный дуб

Древесина красного дуба обладает средней тяжестью, относительно прочная и твердая. Структура волокон прямая и плотная, годовые кольца отчетливо видны. Цвет – красноватый, заболонь чуть светлее.

Лапачо

Древесина лапачо очень тяжелая и прочная, с высоким содержанием маслянистых веществ. Не подвержена гниению, плесени и воздействию насекомых. Цвет – оливково-серый, с чередованием темных и светлых участков, заболонь красно-серая. Древесина лапачо темнеет со временем. Древесина лапачо часто применяется для изготовления художественных элементов.

Липа

Древесина липы часто используется в мозаичных работах. Цвет белый с розовым оттенком. Структура древесины липы слабо выражена, годичные слои заметны мало. Обладает однородным строением, легко поддается обработке, не подвержена образованию трещин, обладает высокой влагоустойчивостью.

Лиственница

Древесина лиственницы прочная и твердая, средней плотности, устойчива к гниению, однако склонна к образованию трещин. Цвет ядра красновато-бурый, заболонь буровато-белая, годичные кольца четко различимы на всех разрезах. Древесина лиственницы имеет характерный скипидарный запах. В России растет 14 видов лиственницы, среди которых особо известны Сибирская, Корейская, Даурская.

Можжевельник

Древесина можжевельника хорошо обрабатывается, прекрасно поддается полировке, приятно пахнет, он подвержена короблению. Древесина тонкослойная, с коричневым ядром и узкой заболонью. Темнеет под воздействием солнечного света.

Оливковое дерево

Древесина оливкового дерева очень декоративна. Она плотная и твердая, хорошо шлифуется, не подвержена усыханию. Текстура оливкового дерева очень тонкая и декоративная. Цвет – желто-белый, встречается с красноватым оттенком, лучи темные, нерегулярные.

Ольха

Древесина ольхи мягкая и однородная, хорошо поддается имитации ценных пород, хорошо обрабатывается и быстро сохнет, но склонна к загниванию. Цвет – белый, под воздействием воздуха быстро краснеет и становится бурым. Сердцевинные лучи и годичные слои слабо различимы.

Орех

Древесина имеет красивую текстуру, твердая и прочная, хорошо обрабатывается и полируется, устойчива к деформации и образованию трещин. Цвет варьируется от очень светлого до почти черного. Годичные слои ясно видны, а сердцевинные лучи различимы только на радиальном срезе. Свойства древесины ореха позволяют широко использовать ее для изготовления мебели и отделки интерьеров.

Палисандр

Древесина палисандра очень тяжелая, мало подвержена усыханию, хорошо обрабатывается и полируется. Цвет — пурпурно-коричневый или шоколадно-бурый, с черными и темно-коричневыми полосами, заболонь узкая, светло-желтая.

Платан

Платан обладает твердой древесиной, и выразительной структурой, которую образуют сердцевинные лучи на радиальном срезе. Годичные слои заметны слабо. Ядро красно-бурое, заболонь серая.

Пробковое дерево (Бальза)

Пробковое дерево отличается высокой пористостью. Это самая быстрорастущая, легкая и мягкая из всех пород, отличается высокой пористостью. Ядро белое, с легким красно-бурым оттенком, заболонь почти белая.

Розовое дерево

Розовое дерево – очень редкий и дорогой материал, гораздо чаще используются его имитации из светлого ореха. Древесина хорошо обрабатывается, имеет желтовато-бурый или розовато бурый цвет с коричневыми полосами. Используется в основном в мозаичных работах.

Сандал

Сандал – редкая порода, произрастающая в Юго-Восточной Азии. Обладает шелковистым отливом золотистого оттенка.

Тик

Древесина тика очень долговечна, устойчива к внешним воздействиям, хорошо поддается всем видам механической обработки, не подвержена гниению, она плотная, прочная и твердая. Текстура выразительная, цвет желтовато-белый.

Тис

Древесина тиса обладает красивой структурой и высоко ценится в качестве отделочного материала. Годичные слои извилистые, цвет красно-бурый, заболонь желто-белая, резко отграниченная. Из недостатков можно выделить сильную сучковатость.

Туя

Туя произрастает в Алжире. Древесина туи имеет очень интересную цветовую гамму – цвет представляет собой переплетенные бурые, коричневые, красные и желтые жилки с мягкими переходами тонов и буро-розовыми крапинками. Благодаря своей декоративности и характерному стеклянистому блеску высоко ценится в качестве отделочного материала. Отлично полируется.

Фисташка

Древесина фисташки очень износостойкая, твердая и прочная, маслянистая на ощупь. Свежая древесина имеет зелено-бурый цвет, при сушке и длительном хранении становится красно-бурым. Сердцевинные лучи почти незаметны, мелкие сосуды в поздней зоне годичных слоев образуют косорадиальные линии.

Эбеновое дерево

Древесина эбенового дерева твердая, плотная и тяжелая – тонет в воде. Имеет черное ядро и белую заболонь. Мелкие сосуды собраны в радиальные группы по 3–4 штуки, иногда бывают заполнены ядровыми веществами черного цвета. Годичные слои мало заметны.

Эвкалипт

Древесина эвкалипта очень прочная и стойкая к усыханию, не подвержена вреду от насекомых. Ядро бурое (иногда встречаются различные оттенки), заболонь светлая. Годичные слои заметны только на поперечном срезе.

Яблоня

Древесина яблони умеренно твердая и плотная, но сильно подвержена короблению. Хорошо поддается обработке и полировке. Текстура выражена слабо, цвет – розоватый, с красным или бурым. Используется для мозаичных укладок.

Ясень

Древесина ясеня вязкая и прочная, твердая и эластичная, почти не склонная к растрескиванию, стойка к гниению. Ясень обладает очень красивой структурой – годичные слои хорошо различимы, на радиальном срезе видны сердцевинные лучи. Цвет – желтовато-бурый, заболонь – желто-белая. Заболонь особо ценится при изготовлении паркета благодаря красивой структуре и цвету.