Свойства сосны для мебели: физические и механические
Физические и механические свойства сосны
Исторически сложилось так, что некоторые породы дерева используются для многих целей, в то время как другие породы дерева, менее доступные и не обладающие необходимыми качествами, применялись только в одной-двух областях. Вне конкуренции по широте применения — дуб. Благодаря вязкости, прочности и долговечности высоко ценился в различных областях: судо- и мостостроении, бондарном производстве, строительстве домов и изготовлении инструментов, шпал, и, конечно, пола, лестниц, мебели и панельной обшивки.
В настоящее время в мире используются сотни пород дерева, которые подразделяются на два обширных класса — лиственные (твердые породы дерева), и хвойные (мягкие породы дерева). Различить их просто — хвойные породы отличаются игловидными или чешуевидными листьями (хвоей), которые остаются на деревьях в течение всего года (исключение составляет лиственница), а лиственные породы, опять же за небольшими исключениями, сбрасывают свои листья осенью или зимой. И те, и другие имеют свои характеристики и широкий круг применения. Лиственные породы дерева востребованы в строительстве для пола, архитектурных, декоративных изделий, профильных изделий для внутренней и внешней отдели, обшивки панелями. Большая часть лиственных деревьев идет на мебель, полы и тару.Пилопродукция хвойных деревьев используется в строительстве для опалубки, строительных лесов, каркасов, обшивки пола, потолков, профильных изделий для внешней и внутренней отделки, обшивки панелями, оконных переплетов и др.
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.
Физические 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.
Проницаемость жидкостями и газами
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 среднепропитывающимся, тогда как ель и лиственница относятся к труднопропитывающимся. Древесина сосны относится к группе стойких к биологическим воздействиям (поражение грибами).
Тепловые свойства
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.
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.
Механические свойства сосны
Прочность
Наилучшими прочностными свойствами обладает древесина сосен, произрастающих в северных районах европейской части России. Сосна по прочности среди хвойных уступает 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.
Технические и эксплуатационные свойства
Ударная вязкость – 28 — 51 кДж/кв.м.
Твердость:
- Торцевая – 28 — 33 Н /кв.мм;
- Радиальная – 21-25 Н/кв.мм;
- торцевая – 16 — 23 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). Мебель из сосны, таким образом, не прочная, очень легко подвергается механическим повреждениям.
www.sladson.ru
Хвойные породы древесины. Свойства древесины сосны и кедра древесина
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.
Сосна — быстрорастущее светолюбивое хвойное дерево. Одно из наиболее распространенных в России, занимает около 15 % всех угодий. На территории нашей страны представлено 12 видов сосны. В высоту она достигает 50 – 75 метров. Живет сосна до 300-350 лет.Древесина сосны ядровая, довольно плотная, но в то же время мягкая и легко обрабатывается. К тому же сосна, уступая по прочности только лиственнице, прочнее ели, кедра и особенно пихты. Древесина сосны смолистая, обладает наиболее активным выделением смолистых веществ, содержащих фитонциды. Не случайно санатории и дома отдыха размещаются обычно в сосновых борах. Более всего ценится сосна, произрастающая в северных районах европейской части России. Северная древесина плотнее, а значит, меньше подвержена поражению грибками и долговечнее. На сегодняшний день сосна остается самым распространенным материалом для строительства деревянных домов. Это объясняется не только ее превосходными качествами, но и относительной дешевизной (по сравнению с лиственницей и кедром).
Сибирский КЕДР (иначе сибирская кедровая сосна) — хвойное, вечно-зеленое, крупное, стройное, светолюбивое дерево высотой до 40 м. Одно из самых древних деревьев семейства сосновых (около 100 млн лет), достигает возраста 400 лет, хотя более распространены кедровники в возрасте 200-250 лет.
Про кедр в легендах говорится, что это дерево самое щедрое, так как поселяются в нем только добрые духи. Согласно эвенкийским преданиям, сибирский кедр является источником силы, благородства и красоты. Он и сегодня остается царским деревом, патриархом северных лесов и целителем. Кедр не случайно называют деревом-фармацевтом. Кедровые насаждения, благодаря выделению фитонцидов, уничтожают болезнетворные микроорганизмы (воздух в кедровниках содержит меньше бактерий, чем воздух в операционной), придают воздуху целебные свойства. Пребывание в кедровом лесу укрепляет здровье, удлиняет жизнь. Красивая текстура, приятный розовый цвет и постоянно выделяющийся тонкий аромат, оздоровляющий и дезинфицирующий воздух помещения – вот что характеризует древесину кедра. Поэтому внутренняя отделка домов из кедровых досок оказывает благоприятное влияние на психологическое и физическое здоровье человека. Не случайно в России еще при Петре 1 кедр активно использовали в судостроении для внутренней отделки кораблей, а в Западной Европе древесина кедра (благодаря своей способности убивать гнилостные микробы) издавна шла на изготовление молочной посуды. Утверждают, что молоко в такой посуде долго не прокисает и, кроме того, приобретает приятный вкус. Древесина кедра достаточно прочная и вместе с тем мягкая, благодаря чему легко обрабатывается. В силу своих уникальных природных свойств древесина кедра, а следовательно и дома из нее – удовольствие более дорогое, чем из сосны или ели.
Древесина ели — легкая, мягкая, однородно-белая с чуть золотистым оттенком и в течении многих лет способна сохранять натуральный цвет. Но она трудна в обработке из-за большого количества и твердости сучков. К тому же ель по сравнению с сосной обладает меньшей стойкостью к загниванию и в сырых местах недолговечна.
Кедр и кедровая сосна и их древесина
Древесина кедра сибирского, произрастающего в Алтайском крае немного отличается от кедра в других районах Сибири. Мы проведем анализ и покажем характеристики этой породы, а также сравнительные показатели физико-механических свойств древесины алтайского кедра и кедра из других районов произрастания (Красноярского края. Западной Сибири), и сравним аналогичные показатели для сосны обыкновенной из Западной Сибири.
Кедр (Pinus), или сосна кедровая. В род (Pinus) кроме сосны обыкновенной входят и другие виды, известные под названием кедр. К ним относятся: кедр сибирский или сосна кедровая (P.sibirica) — на северо-востоке европейской части страны, з Сибири почти до Забайкалья и сосна кедровая корейская (P.coraensis) -в южной части Дальнего Востока, а также сосна малорослая или кедровый стланик (P.pumila ) — в горах Восточной Сибири и Дальнего Востока,7 сосна кедровая европейская (P.cembra) — в Карпатах.
В англоязычных странах кедром (Cedar) называют другие породы, не относящиеся к кедрам настоящим из семейства P.coraensis
Древесина кедра (или сосны кедровой) имеет ядро светло- или желтовато-розового цвета. не резко отграниченное от широкой, желтовато-белой заболони. Годичные слон заметны, переход от ранней древесины к поздней постепенный, растушеванный. Смоляных ходов у кедра меньше, чем у сосны обыкновенной, но они более крупные. Древесина кедра мягкая, хорошо обрабатывается в разных направлениях. По стойкости к гниению, согласно ГОСТ 20022.2-80, сосна кедровая сравнима с сосной обыкновенной и лиственницей и относится к классу стойких пород.
Характерная область применения кедра — карандашное производство. Кроме того, кедр применяется в тех же областях, что сосна и ель, т.е. в строительстве. мебельном и фанерном производствах, для крепления горных выработок и др.
Физические и механические свойства древесины 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.
Физические 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.
Проницаемость жидкостями и газами
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 среднепропитывающимся, тогда как ель и лиственница относятся к труднопропитывающимся.
Тепловые свойства
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.
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.
Механические свойства сосны
Прочность
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.Технические и эксплуатационные свойстваУдарная вязкость – 28 — 51 кДж/кв.м.
Твердость:
Торцевая – 28 — 33 Н /кв.мм;
Радиальная – 21-25 Н/кв.мм;
торцевая – 16 — 23 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).
В чем заключаются основные свойства древесины
Ниже перечислены некоторые критерии, которые облегчат выбор требующейся для строительства породы древесины, и приводятся наиболее важные преимущества и недостатки.
Прочность древесины Физические свойства древесины оказывают влияние на статическую прочность, особенно для балок перекрытий и прогонов. Например, брус из кедра, начиная с определённой длины, нельзя использовать для балок перекрытий, т.к. его древесина является слишком хрупкой. Обычно, для балок перекрытий используеся сосновый брус с необходимой площадью сечения. Если необходимо выдерживать особенно большие нагрузки, используют балку из сухой клееной древесины.
Стоимость древесины Ель и сосна имеют приблизительно одинаковую стоимость. Северный лес дороже леса средней полосы. Лиственница на нашем рынке дороже сосны и ели. Кедр еще дороже и, практически, не используется. Внешний вид и запах древесины Текстурный рисунок и окраска древесины с одной стороны является вопросом индивидуального вкуса, с другой стороны, очень часто, — вопросом сортировки.
Особенно красивым рисунком отличаются кедровые породы, лиственница, и сосна. Зато ель подкупает своей равномерной светлой окраской. В деревянных бревенчатых домах крупные сучки воспринимаются как более красивые, чем мелкие, такие как у ели. Наличие различных внешних признаков древесины зависит от доступности сырья определённого качества и возможностей сортировки.
Особое очарование деревянному дому придаёт запах древесины или древесных материалов и смол. Есть много древесных материалов, которые обладают приятным интенсивным запахом, как, например, сосна и лиственница. Хотя ощущение — это всегда вопрос индивидуального вкуса человека. Древесина ели имеет довольно нейтральный запах. Может ли запах древесных материалов, используемых при постройке деревянного дома, вызвать у некоторых людей аллергию — неизвестно, но нужно принимать такую возможность во внимание. Нет никаких сведений о том, что какая-либо порода древесины способна обусловить вредные для здоровья человека испарения.
Устойчивость древесины Наиболее защищёнными породами древесины являются породы деревьев, у которых сердцевина обладает природной пропиткой. Благодаря этому они хорошо защищены от гниения и повреждения насекомыми. Среди этих пород особенно выделяется лиственница, в несколько меньшей степени — сосна. У ели ядро не обладает пропиткой, и из вышеперечисленных пород ель обладает самой слабой самозащитой. Тем не менее ель обладает древесиной достаточно устойчивой и обеспечивает высокую долговечность деревянного дома.
Усадка древесины Сжатие древесины и усадка в результате этого сжатия, а также образование трещин происходит из-за сморщивания клеток древесной ткани при сушке. Не все породы древесины ведут себя в этом процессе одинаково. Усадка происходит в разной степени в зависимости от направления волокон древесины. Сильной усадкой во время сушки характеризуются такие породы как ель и сосна.
Меньше усадка у лиственницы. Усадка древесины учитывается при проектировании деревянных домов. При деревянном строительстве из древесины естественной влажности используются специальные конструктивные решения, исключающие негативные последствия усадки.
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.
Физические 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.
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.
Плотность
Среднее значение плотности дерева сосна при стандартной влажности 12% 505 кг/куб. м, плотность сосны (абсолютно сухой) – 480 кг/куб. м.
Проницаемость жидкостями и газами
Древесина сосны обладает высокими значениями воздухопроницаемости и влагопроницаемости.
Тепловые свойства: Теплопроводность и светопроницаемость
Механические свойства сосны. Прочность
sawwood.ru
Москва: Характеристики сосны
Сосна или Pine — хвойное вечнозеленое дерево, которое имеет около 100 разновидностей. Наиболее распространена сосна обыкновенная, она произрастает в России (в основном северные районы, Сибирь), а также в Северной Европе и на Дальнем Востоке. В высоту сосна достигает 30-40 метров. Это дерево отлично переносит морозы, повышенную влажность и другие природные явления, поэтому древесина сосны имеет очень широкий диапазон применения. Цвет древесины у сосны варьируется от желтого до желто-оранжевого, и даже красноватого. Это дерево также отличается долголетием, его возраст может достигать 80-120 лет.
Древесина сосны хорошо обрабатывается даже вручную, она прекрасно подходит для самых разных видов строительства. Особенно часто вагонка из сосны применяется для внутренней и внешней отделки помещений, а также для изготовления предметов интерьера, сада, мебели и др. Древесина сосны практически не поддается гниению, она прочная и отлично подходит для строительства террасы. Перед обработкой дерева необходимо нанести специальное средство, чтобы избежать в дальнейшем нежелательного выделения смолы.
Кроме того, древесина сосны отличается прочностью и легкостью, поэтому она является хорошим материалом для отделки фасадов домов. Ваш дом долгие годы будет сохранять первоначальный внешний вид. Сосна обладает незабываемым ароматом и декоративной текстурой, поэтому она также используется и в отделке интерьера, особенно для изготовления паркета. Древесины сосны легко шлифуется, отлично склеивается и не имеет проблем при сушке.
| Технические характеристики сосны (при 12% влажности) | |
|---|---|
| Плотность | 513 кг/м³ |
| Плотность в свежесрубленном состоянии | 625 кг/м³ |
| Жесткость в свежесрубленном состоянии | 79 кг/м² |
| Жесткость в сухом виде | 109 кг/м² |
| Удельный вес | 0,51 |
| Предел прочности при статическом изгибе | 71,8 Мпа |
| Предел прочности при сжатии вдоль волокон | 34,8 Мпа |
| Предел прочности при растяжении вдоль волокон | 84,1 Мпа |
| Предел прочности при скалывании вдоль волокон: | |
| — в радиальном направлении | 6,2 Мпа |
| — в тангенциальном направлении | 6,4 Мпа |
| Твердость: | |
| — торцовая | 23,4 Н/кВ.мм |
| — радиальная | 21,6 Н/кВ.мм |
| — тангенциальная | 20,7 Н/кВ.мм |
| Модуль упругости при статическом изгибе | 8,8 Гпа |
| Усушка: | |
| — в продольном направлении | 0,4% |
| — в тангенциальном направлении | 6-8% |
| — в радиальном направлении | 3-4% |
| Удельная работа при ударном изгибе | 1,6 Дж/см³ |
www.ecostroy29.ru
Прочность древесины при сжатии вдоль волокон.
Наиболее характерным из механических свойств древесины и важным в практическом отношении является прочность при сжатии вдоль волокон. Для испытаний применяют образец в форме прямоугольной призмы с основанием 20X20 мм и высотой (по направлению волокон) 30 мм. После измерения на половине высоты, ширины а и толщины b образец располагают между опорными поверхностями машины и нагружают вдоль волокон равномерно со средней скоростью 4000±1000 кГ/мин на весь образец.
Испытание доводят до явного разрушения образца и по шкале машины отсчитывают максимальную нагрузку Рmах с точностью 5 кГ. Предел прочности вычисляют с точностью 5 кГ/см2 по формуле. Величина предела прочности при сжатии вдоль волокон существенно снижается при увеличении влажности до предела гигроскопичности. Деформация при сжатии вдоль волокон выражается в некотором укорочении образца. Разрушение обычно начинается с продольного изгиба отдельных волокон; во влажной древесине или в образцах из мягких или вязких пород наблюдается смятие у торцов и выпучивание боков, а в сухой древесине или в образцах из твердых пород — сдвиг одной части образца относительно другой по линии, проходящей на тангенциальной поверхности под углом около 60° к оси образца (рис. 52).
Рис. 52. Характер разрушения при сжатии вдоль волокон: слева — сдвиг; справа — смятение торцов.
Разрушения древесины при сжатии вдоль волокон в самом начале этого явления, еще совершенно незаметного для невооруженного глаза, в толстых стенках поздних трахеид хвойных пород появляются поперечные штрихи, так называемые линии скольжения, составляющие с осью трахеид угол около 70°. В дальнейшем линии скольжения соединяются в линии разрушения, направленные обычно под углом к волокнам; в этой стадии разрушения искривления волокон еще не наблюдается. После появления этих линий начинается разрушение, видимое невооруженным глазом. Это разрушение выражается в искривлении клеточных стенок, а вместе с ними и волокон (рис. 53).
Характер разрушения может быть двух типов — сдвиг и смятие. В первом случае волокна искривляются, сдвигаясь в сторону и относительно друг друга, а во втором — одна часть волокна сминается и частично проникает в полость другой части. Древесина оказывает довольно большое сопротивление сжатию вдоль волокон, что обусловливает частое ее применение в этих условиях работы (сваи, стойки, ноги стропильных ферм и др.). Рассматриваемое свойство древесины хорошо изучено. Пределы прочности древесины основных пород при сжатии вдоль волокон приведены в табл. 35.
Рис. 53. Разрушение древесины сосны при сжатии вдоль волокон; ясно видно искривление волокон.
В среднем для всех пород предел прочности при сжатии вдоль волокон составляет (с округлением) 450 кГ/см2, т. е. он примерно в 2,7 раза ниже предела прочности при растяжении вдоль волокон. Предел пропорциональности при сжатии вдоль волокон для некоторых наших пород (лиственницы, сосны, пихты, ясеня) составляет в среднем 0,7 предела прочности.
www.drevesinas.ru
Сосна — строительный материал
Использование древесины в качестве строительного материала имеет давнюю историю. В первую очередь это можно объяснить ее доступностью. Однако и теперь, когда строительная индустрия предлагает нам множество разнообразных современных материалов, популярность древесины нисколько не уменьшилась. Дерево – это не только доступный, но и единственный полностью экологически чистый и безопасный строительный материал.
Особое место среди пород древесины, используемых для строительства, ремонта и отделки помещений, занимает сосна.
О свойствах сосны
- как и другие хвойные породы, сосна практически не подвержена загниванию. Это замечательное природное свойство, но чтобы конструкции и изделия из нее служили как можно дольше, их следует периодически обрабатывать специальными защитными составами;
- особенностью сосны является ее ровный ствол. Это значительно облегчает обработку и избавляет от большого количества отходов;
- высокая прочность к механическим воздействиям, которая сочетается с небольшой плотностью;
- износостойкость и устойчивость к истиранию;
- привлекательный внешний вид;
- доступная стоимость.
К недостаткам принято относить изменение цвета древесины в процессе эксплуатации, однако на физических свойствах это никак не сказывается. Также возможно разрушение из-за воздействия насекомых и микроорганизмов.
Области применения сосны
Сосна – это надежный строительный материал. Именно ее в первую очередь используют при возведении срубов. Для этого подходят бревна и четырех- или двухкантные брусья. Стены готового здания обладают низкой теплопроводностью, поэтому их не нужно утеплять. Также не требуется отделка.
Фундамент под сруб может быть выполнен как из бетона, так и из сосны. Волокна древесины этой породы обладают достаточной прочностью и способны выдержать вес здания высотой до трех этажей.
Для возведения бани на приусадебном участке также подойдут пиломатериалы из сосны. Следует отдавать предпочтение тем ее сортам, которые растут в северных широтах. Они содержат крайне малое количество влаги, а значит, не подвержены разбуханию. Внутреннюю и наружную поверхности стен бани обязательно нужно обработать грунтовкой и покрыть лаком. Срок службы бани из сосны – не менее 10 лет.
Древесина сосны широко используется при отделке и ремонте помещений. Практически в любом городе можно купить двери из массива сосны, которые идеально дополняют интерьер любой квартиры. Такой выбор особенно хорош для семей, где есть дети или домашние животные. Сосновым дверям не страшны царапины или удары.
Повышенный спрос наблюдается и на деревянные стеклопакеты, рамы которых также выполняются из сосны. С такими окнами можно не бояться холодов и сильного ветра. Особая технология заготовки и обработки древесины для рам гарантирует длительный срок службы окна и стойкость даже к самым агрессивным кислотным дождям.
Вагонка из сосны является прекрасным отделочным материалом для стен. Чаще всего ее используют для облицовки балконов и лоджий. Однако подходит она и для жилых комнат, которые сразу же станут невероятно уютными. В помещении долго будет витать тонкий аромат настоящей хвои. Если дизайнерский проект не позволяет этого сделать, то есть другой вариант – сосновый паркет.
Существует более 100 видов сосны, отличающихся друг от друга по качеству и, следовательно, по цене. Широкому кругу покупателей доступны мебельные гарнитуры, изготовленные из сосны обыкновенной или сосны гибкой. Эти виды встречаются в наших широтах практически повсеместно.
А вот мебель из сосны приморской, черной японской или колорадской является настоящим произведением искусства краснодеревщиков и стоит очень дорого.
www.stroyservice.ru
Сосна
Сосна довольно мягкий материал, легко поддающийся обработке, не растрескивающийся при высыхании, устойчивый к гниению. В зависимости от степени смолистости, дерево делится на два вида: смолка (с высоким содержанием смолы) и сухощепка (с минимальным содержанием смолы. Древесина сосны имеет желтовато-красный или бледно-желтый цвет, рудовая сосна отличается красным цветом с оранжевыми прожилками. Благодаря этому в помещениях, где установлены окна из сосны, создается ощущение света, тепла и уюта.
Одним из часто применяемых пиломатериалов в строительстве является брус. Сосновая древесина прямослойная, легкая и достаточно прочная.
Сосновый брус как материал (основные преимущества):
– не меняет своей формы во время эксплуатации;
– имеет большую по сравнению с обычной древесиной прочность;
– имеет меньшую теплопроводность;
– имеет минимальную усадку по высоте;
– не растрескивается;
– имеет высокое качество лицевых поверхностей;
– пазы и гребни по длине бруса жестко фиксируют в брус в стене и не пропускают влагу – уплотнитель не требуется;
– стена выглядит монолитной и не требует дополнительной отделки;
– угловые соединения – точны и влагонепроницаемы;
– позволяет существенно сэкономить сроки строительства.
Сосна (лат. Pi’nus) — род растений из семейства Сосновые (лат. Pinaceae).
Есть две версии происхождения латинского названия. Первая версия: от кельтского слова pin, что означает – скала, гора, то есть растущая на скалах. Вторая версия: от латинских слов pix, picis, что означает – смола, то есть смолистое дерево.
Существует от 105 до 125 видов сосен, которые рассеяны по всему Северному полушарию до полярного круга. В умеренном и холодном климате они образуют леса на равнинах, в тёплом обитают в горах.
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.
Физические 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%).
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.
Проницаемость жидкостями и газами
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 среднепропитывающимся, тогда как ель и лиственница относятся к труднопропитывающимся.
Тепловые свойства
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.
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.
Механические свойства сосны
Прочность
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.
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).
Сосна в деревне Егоровцы возраст 500 лет, обхват 5,3 метра. (ссылка)
oknasmart.ru
Сосна и её характеристики
На территории Российской Федерации естественно произрастают и культивируются более 50 видов сосны.
В строительстве используются главным образом сосну следующих видов: обыкновенная, гибкая, смолистая, болотная, корейская.
И в северных и в средних широтах самым распространенным видом является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L). Однако, качество древесины сосны обыкновенной зависит от места произрастания дерева.
Наилучшим материалом для строительства, имеющим превосходные физико-механические свойства, является сосна, произрастающая в северной полосе – ангарская, карельская, архангельская.
Это связано с тем, что на севере зима более длинная, холодная, а лето короткое и сухое, что делает расстояние между годовыми кольцами минимальным (не более 2-х мм). А сосна из средней полосы имеет более широкие кольца (до 10мм) из-за более теплого, влажного и длинного лета, мягкой зимы. Более толстые годовые кольца у сосны придают древесине рыхлость, и следовательно, бревно будет иметь более низкие показатели по прочности, теплоемкости и более высокие по растрескиванию и большему проценту усадки
Для примера: процент усадки архангельского бревна составляет 3-4%; кировского, вологодского бревна – 4-6%; костромского 6-7%; тверского, смоленского, ярославского – до 10%. Поэтому при выборе материала для строительства дома необходимо учитывать все эти моменты.
В зависимости от места и условий роста дерева, ядро сосны (центральная часть ствола) может иметь различную окраску. На более возвышенных, сухих и малоплодородных почвах у сосны формируется мелкослойная плотная древесина, называемая кондовой, которая особенно ценится в строительстве. Кондовая сосна имеет мясо-красное или желто-красное ядро. На плодородных, хорошо увлажненных почвах образуется крупнослойная, менее плотная, мяндовая древесина имеющая ядро бледно-желтоватого цвета. Мяндовая сосна ценится меньше и обладает худшими механическими свойствами.
Технические характеристики сосны
| Характеристика | Значение |
| Плотность | 513кг/м3 |
| Плотность в свежесрубленном состоянии | 625 кг/м3 |
| Жесткость в свежесрубленном состоянии, кг/см2 | 79 |
| Жесткость в сухом виде, кг/см2 | 109 |
| Удельный вес | 0,51 |
| Предел прочности при статическом изгибе, Мпа | 71,8 |
| Предел прочности при сжатии вдоль волокон, Мпа | 34,8 |
| Предел прочности при растяжении вдоль волокон, Мпа | 84,1 |
| Предел прочности при скалывании вдоль волокон, Мпа: | |
| в радиальном направлении | 6,2 |
| в тангенциальном направлении | 6,4 |
| Твердость, Н/кВ.мм: | |
| Торцовая | 23,4 |
| Радиальная | 21,6 |
| Тангенциальная | 20,7 |
| Модуль упругости при статическом изгибе, Гпа | 8,8 |
| Удельная работа при ударном изгибе, Дж/см3 | 1,6 |
| Усушка, %: | |
| В продольном направлении | 0,4 |
| В тангенциальном направлении | 6-8 |
| В радиальном направлении | 3-4 |
Данные при 12% влажности; 1 МПа = 1 Н/мм2
Сравнительные характеристики древесины хвойных пород.
| Название древесины | Устойчивость к гниению | Твердость, кг/см2 | Плотность p15, кг/м3 | Плотность p усл, кг/м3 |
| КЕДР (сосна кедровая) | 3-4: от умеренной до невысокой | 200 | 440 | 350 |
| ЕЛЬ | 4: невысокая | 235 | 450 | 360 |
| ПИХТА сибирская | 4: невысокая | 255 | 380 | 300 |
| СОСНА | 3-4: от умеренной до невысокой | 260 | 520 | 400 |
| ЛИСТВЕННИЦА | 2-3: умеренная | 395 | 670 | 520 |
Описание основных хвойных пород древесины
СОСНА
Порода и ее основные свойства — древесина средней плотности, достаточно высокой прочности, стойкая против гниения и поражения грибком, хорошо обрабатывается. Особо ценится в строительстве из-за малого количества сучков и малого изменения диаметра по длине ствола.
Внешние признаки — ядровая порода со смоляными ходами (сосредоточены главным образом в поздней древесине). Заболонь широкая от желтоватого до розового цвета. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах с четкой границей между ранней и поздней древесиной. Сердцевинные лучи не видны.
ЕЛЬ
Порода и ее основные свойства — по физико-механическим свойствам (плотность, твердость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе) уступает сосне (примерно на 10%), но по коэффициенту качества несколько превосходит ее на 3-4%. Древесина труднее обрабатывается из-за обилия сучков и их повышенной твердости. Достоинства: односторонность строения, длинные волокна, устойчивый белый цвет, малая смолистость, высокая способность резонировать.
Внешние признаки — порода безъядровая, спелодревесная, имеет немногочисленные смоляные ходы. Древесина однородного белого цвета, иногда со слабым желтоватым или розовым оттенком. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах; поздняя древесина несколько отличается от ранней более темным цветом. Сердцевинные лучи не видны. В отличие от сосны имеет более крупные сучки расположеные мутовками, между которыми попадаются одиночные сучки меньших размеров.
ЛИСТВЕННИЦА
Порода и ее основные свойства — древесина, будучи высушенной, слабо подвержена гнили; хорошо противостоит действию воды.
Внешние признаки — годичные слои хорошо просматриваются при всех разрезах. Ствол лиственницы на 70 % состоит из ядра, резко выделяющегося по свойствам и цвету. Ядровая часть древесины содержат основную часть веществ, придающих лиственнице повышенную стойкость. Темная. Заболонь у лиственницы узкая, 8-20 мм, 25-30 % от древесной массы. Светлая. По физико-механическим свойствам уступает ядру
ПИХТА сибирская
Порода и ее основные свойства — древесина с заметно пониженными физико-механическими свойствами по сравнению с древесиной ели. В строительстве практически не используется.
Внешние признаки — порода безъядровая, со спелой древесиной; похожа на древесину ели, от которой отличается отсутствием смоляных ходов; однородного белого цвета. Годичные слои видны на всех разрезах; поздняя древесина отличается от ранней более темным цветом. Крупные сучки расположены мутовками, между которыми встречаются мелкие одиночные сучки.
КЕДР (сосна кедровая)
Порода и ее основные свойства древесина мягкая, легкая, легко обрабатывается. По физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между древесиной ели и пихты, но превышает их по стойкости против гниения. Прочность при сжатии и статическом изгибе ниже на 4-5% при плотности, равной плотности древесины ели
Внешние признаки — древесина имеет ядро светло- и желтовато-розового цвета, не резко отграничена от широкой желтовато-белой заболони. Годичные слои заметные, переход от ранней древесины к поздней постепенный, растушеванный. Смоляных ходов меньше, чем у сосны, но они более крупные. Сердцевинные лучи не видны.
ab.kraswood.ru