Свойства сосны технология 5 класс

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

Древесина сосны — востребованный строительный материал. Его используют при строительстве домов, бань, нашел он свое применение в мебельном производстве и кораблестроении. В природе существует несколько разновидностей этого дерева, каждая обладает своими отличительными эксплуатационными характеристиками. В России распространена сосна обыкновенная.

Характеристики и свойства

Сосна — высокое хвойное дерево с прямостоячим стволом, достигающим в высоту 30–50 м и в диаметре 70–100 см, некоторые деревья вырастают до 70 м. Ежегодный прирост составляет 1 м. Живет сосна 300–400 лет. Цвет древесины варьируется от светло-желтого до буро-оранжевого, заболонь светлее ядра. Влажность в ядре соответствует 33%, в заболони — 100–120%. Древесина сосны имеет смоляные ходы.

Благодаря высокой влагопроницаемости сосновое дерево легко поддается обработке антисептиками, антипиренами и другими защитными пропитками. Важной характеристикой древесины является ее устойчивость к растрескиванию и короблению в процессе эксплуатации. Основные технико-эксплуатационные характеристики сосны — модуль упругости, удельный вес 1 куб. м, уровень естественной влажности, объемная масса, прочность и плотность – зависят от породы дерева и места ее произрастания.

Состав и строение

Породы сосны, выращенные на севере, несколько отличаются от своих южных собратьев — именно их древесина получила распространение при строительстве. Описание физических и механических характеристик сырья соответствуют всем основным требованиям, предъявляемым к стройматериалам: они обладают высокой прочностью и стойкостью к действию насекомых-вредителей.

В середине ствола находится тонкая сердцевина, на срезе она выглядит как круг неправильной формы. Этот слой состоит из клеток паренхимы с одревесневшими стенками. Древесина состоит из ровных волокон, в нее входят трахеиды, смоляные ходы и сердцевинные лучи. Весь ствол по вертикали пронизан тонкими трахеидами, они обеспечивают доставку воды от корней к кроне. Толстостенных сосудов сосновая древесина лишена.

Ядро свежесрубленного дерева имеет меньший параметр влажности, нежели заболонь. Его функция, в основном, механическая — оно отвечает за устойчивость ствола. На срезе хорошо различимы годовые кольца, при этом более поздние слои темнее молодых.

Сорта

В зависимости от качества древесины выделяют несколько основных сортов.

Отборная сосна — материал высокой категории. В нем нет ссохшихся и гнилых сучков, признаков поражения грибком и плесенью, коробления и видимой непараллельности граней. Допускается присутствие здоровых сросшихся сучков.
Первый сорт — древесина правильной геометрической формы. В сравнении с отборным сортом чуть увеличено допустимое присутствие здоровых сучков, возможно наличие незначительного числа торцевых трещин и крена в пределах 20% от всей площади материала.
Второй сорт — довольно дешевый материал, который отличается большим наклоном волокна, чем материал первого сорта, и присутствием единичных смоляных кармашков. Возможно наличие небольших синеватых пятен и легкое изменение окраски вследствие поражения грибком. Такую доску используют при изготовлении строительных лесов, обрешетки и опалубки.
Третий сорт. Возможен незначительный крен, допускается двойная сердцевина, а число смоляных кармашков увеличено до 4 единиц на погонный метр. Допускается наличие червоточин и некоторого количества загнивших табачных сучков — их объем не должен превышать 50% от количества здоровых. Могут присутствовать сквозные и пластевые трещины. Это древесина низкого качества, она имеет ограниченное использование: для изготовления тары, поддонов и временных навесов.
Четвертый сорт. Число червоточин увеличивается до 6 единиц на погонный метр, доля гнили — до 10%. Допускается острый и тупой обзол, а также покоробленность по кромке.
Пятый сорт — древесина самого низкого качества с большим количеством дефектов. Используется преимущественно на топливо.

Плотность

Сосну относят к среднетвердым и среднеплотным сортам древесины, при этом она отличается высокой прочностью — при сжатии материала вдоль линии волокон максимальный предел прочности соответствует 440 г/см 2. Материал практически не поддается изгибу, обладает низкой сопротивляемостью раскалыванию.

Плотность древесины сосны невысока, при уровне естественной влажности до 12% она варьируется в диапазоне от 500 до 520 кг/м3. Предел плотности соответствует 350–800 кг/м3. Условная плотность материала, рассчитанная по специальным формулам, прямо зависит от места произрастания дерева. Так, максимальный параметр рассчитан для сосны, растущей в болотистой местности в составе одиночных посадок.

Материал отличается высокими показателями водо- и воздухопроницаемости. У сосны разных пород эти показатели различаются. Самыми лучшими характеристиками обладает северное дерево. Его годовые кольца располагаются на расстоянии не более 2 мм друг от друга, древесина менее рыхлая и более плотная, ее усадка минимальна.

Что касается теплопроводности, то по этому показателю сосна во многом опережает металлы, в том числе алюминий, и приближается к поливинилхлориду. Именно поэтому окна, выполненные из древесины сосны, по способности удерживать тепло в помещении существенно превосходят блоки, выполненные из металлопрофиля.

Масса одного кубометра сырой сосны составляет примерно 890 кг, сухой — 470 кг. Этот параметр прямо зависит от уровня естественной влажности. Следует иметь в виду, что в разное время заготовки древесины этот показатель может различаться: в утренние часы он на 20–30% выше среднего, а в дневные приближается к минимальной отметке.

Текстура и цвет

Ядро свежеспиленной сосны имеет выраженный розовый отлив. Основной цвет зависит от породы сосны, места произрастания и возраста. Структура взрослого дерева однообразная, для нее характерна высокая прочность и низкая упругость. Волокна прямые. Специалисты относят сосну всех видов к средне-грубым породам дерева.

В процессе подсушивания пиломатериал приобретает красновато-коричневый оттенок, ядро становится темнее. Древесина взрослого дерева всегда темнее древесины молодого.

Обработка

Благодаря смолам древесина сосны не боится грибков, плесени и насекомых-вредителей. По смолистости выделяют материал 2 видов:

смолка — с повышенным содержанием смолы;
сухощепка (дубица) — с пониженным количеством смол.

Смолистые сосны не рекомендованы для применения в столярном деле, поскольку вязкая смола прилипает к инструменту и существенно затрудняет строгание и пиление. При обработке такую древесину нужно предварительно обессмолить, для этого используют спиртовые растворы, щелочные составы, бензин или ацетон.

Сухощепка, напротив, легко подвергается резке, распилу и строганию, ее можно красить. Для обработки такого материала используются механические и ручные инструменты: фуганок, рубанок и другие. Вдоль линии направления волокон такое дерево строгается легко, а вот поперек — с трудом, в этом случае лучше прибегнуть к распиливанию. Сухощепку можно шлифовать и склеивать, любые крепежи на ней держатся надежно.

Высокая смолистость делает материал склонным к горению, поэтому перед использованием в строительно-отделочных работах такую сосну нужно обрабатывать антипиренами.

При окрашивании на поверхности могут появиться пятна. Чтобы избежать этого эффекта, доску следует предварительно тщательно просушить, а для работы использовать краски и лаки самого высокого качества.

Сравнение с другими типами древесины

Древесина сосны похожа на еловую, но сучков в ней намного меньше. Кроме того, сосна отличается полосатой структурой, на месте спила четко видны годичные кольца, а сердцевинные лучи, напротив, почти незаметны. Сосновая древесина прочная и плотная, как лиственница, но при этом легкая и довольно мягкая. Высокая смолистость делает ее устойчивой к осадкам, действию паразитов и грибков.

Сосновая древесина легче, чем древесина других деревьев. Она проще поддается обработке, чем кедр.

Важным преимуществом сосны считается ее низкая стоимость. За счет того, что это дерево произрастает повсеместно, транспортные расходы сводятся к минимуму, и поэтому общая себестоимость строительных работ сокращается. К плюсам также можно отнести выраженный хвойный аромат, который оказывает благотворное воздействие на нервную, дыхательную и сердечно-сосудистую системы.

Сферы применения

Среди всех видов пиломатериалов сосна пользуется наибольшим спросом в народном хозяйстве. Причины такой популярности очевидны: надежность и низкая, в сравнении с лиственными породами, цена.

Как материал

Сосна является ценным материалом, который часто используется при строительстве жилых домов, хозяйственных построек и бань. Ее высокий прямой ствол с незначительным количеством сучков подходит для изготовления оцилиндрованных брусьев и бревен. Стойкость к гниению и действию паразитов выгодно отличает материал от елового. Однако для внутренней отделки предпочтение лучше отдать последней, ее смолистость ниже.

Плотность и прочность соснового дерева позволяет использовать ее для изготовления балок, стропил, свай, деревянных опор и других каркасных конструкций. Низкая теплопроводность сосны обеспечивает поддержание в помещении благоприятного температурного фона. Кроме того, в домах из этого материала отмечается высокий уровень звукоизоляции. Сосновый материал также используют для монтажа черновых полов и при внутренней облицовке жилых помещений.

Как топливо

Параметр теплового сгорания древесины соответствует 4,4 кВт•ч/кг или 1700 кВт•ч/м 3. Это делает возможным ее использование в качестве топлива — в виде дров для домашних печей и топливных брикетов. Отходы лесопроизводства при заготовке сосны широко используются на электро- и тепловых станциях, работающих на биоотходах для выработки энергии.

Среднее время жизни сосны — 350 лет; максимальная высота сосновых деревьев достигает 75 метров.

Всего известны около 130 видов сосны, произрастающих в умеренной и субтропической климатических зонах.

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris) — растет на всей территории Беларуси и России и широко заготавливается в целях деревообработки.

Окраска и структура сосновой древесины

Древесина свежеспиленной сосны узнаваема благодаря ядру розоватого оттенка, которое со временем буреет или краснеет. Цвет заболони (наружных молодых слоев) сосны варьируется от светло-желтого до красноватого.

Цвет заготовленной древесины сосны зависит от следующих факторов:

Местность произрастания;
Возраст спиленного дерева;
Порода сосны.

Физические свойства сосны

Сосна принадлежит к группе хвойных пород средней плотности. Отличается крепостью, устойчивостью против гниения и грибковых поражений. В строительстве сосну ценят за легкость обработки, небольшое количество сучков и незначительное изменение диаметра по длине ствола.

Заболонь растущей сосны имеет влажность до 120%. Содержание влаги возрастает в древесине по направлению к вершине (при этом влажность ядра остаётся неизменной). Влажность свежесрубленной сосны составляет 85% (100-120% для заболони и 30-40% для ядра).

Плотность древесины возрастает по направлению от сердцевины к коре, достигает максимума на 2/3 радиуса ствола и далее постепенно уменьшается.

Сосна отличается высокими показателями воздухо- и влагопроницаемости, благодаря чему при обработке дерева эффективно используют защитные средства (заболонь сосны относят к легокпропитывающимся породам, в то время как сердцевину — к среднепропитывающимся).

Благодаря смолистости, прочности и легкости обработки столярными инструментами, сосну используют в жилищном и гидротехническом строительстве, при изготовлении фанеры и шпона, а также в столярных и плотницких работах.

Сортность пиломатериалов из сосны в соответствии с ГОСТ

Сортность пиломатериалов из сосны определяют на основе следующих природных изъянов и дефектов обработки:

Точность размеров;
Влажность;
Гниль;
Трещины;
Сучки;
Обзол;
Поражение насекомыми-древоточцами и др.

Правила и ограничения применения сосны в зависимости от сортности

В древесине допускают здоровые сращенные и выборочно сросшиеся сучки (точное количество определяют по специальным таблицам стандарта). Не допускаются прогнившие и сросшиеся сучки. Допускают торцевые трещины глубиной до 16% от толщины детали. Не допускают распространение грибка, коробление древесины и расхождение параллельности граней обрезных материалов свыше 0,2-1,0%.

Первый сорт (А)

Не допускают поражения гнилью. Перечисленные дефекты актуальны для сосновой древесины в тёплое время года и не сказываются на эксплуатационных характеристиках изделий.

Второй сорт (В)

В деталях допускают не более 4-х смоляных карманов по одной стороне длиной до 200 мм; окрас от грибковых поражений и пятна синеватого цвета. Возможен обзол, сросшиеся, здоровые и несросшиеся сучки; в пластях и на ребрах допускают прогнившие сучки (до 50% от общего количества). Возможны растрескивания на 33% поверхности детали и пластевые сквозные трещины глубиной до 200 мм. Возможны поражения поростью и раком.

В пиломатериалах из сосны 2-го сорта не допускают червоточины и изъяны обработки: механические дефекты, инородные вкрапления и т.д.

Древесину второго сорта используют в строительстве, производстве опалубки, обрешётки для скатных крыш и при изготовлении лесов.

Третий сорт (С)

Допускают крень, смоляные карманы (до 4-х на погонный метр) и двойную сердцевину. Возможно поражение односторонней поростью и увеличение числа пятен ядра (не более 20%). Допускают червоточины, прогнившие сучки, но не больше, чем 50% от числа здоровых сучков того же диаметра, а также сквозные углубления и пластевые трещины, которые переходят в торцевые. Возможна крень до 50% от площади пласти и смоляные карманы (не более 4-х штук по одной пласти и длиной не более 300 мм). Допускают поражение поростью (1/3 от длины детали). Возможен обзол до половины длины заготовки, уклон спила (до 5% от плоскости торца торца к боковой поверхности), вырванные части древесины до 3 мм в глубину, а также пластевая и поперечная покоробленность.

Физические и эксплуатационные качества древесины 3-го сорта резко ухудшаются по сравнению с деталями 2-го сорта, поэтому пиломатериалы подходят для ограниченного использования: возведение временных построек, навесов, изготовление поддонов и тары.

Четвертый сорт

К 4-му сорту относят пиломатериалы с несросшимися сучками, которые занимают более половины ширины доски. Крень может занимать более половины площади детали. Допускают сквозные трещины до четверти детали, гниль, поражение плесенью и производственные дефекты.

Пиломатериалы 4-го сорта из-за изъянов, влияющих на прочность и структурную целостность деталей, используют для малоответственных задач строительства и производства тары. Возможен распил дисковой пилой макита на заготовки меньшего размера, из которых планируют сделать детали более высокой сортности. (Подробнее о пиломатериалах в Минске на STANERS.BY)

Области применения сосны

Сосну используют в строительстве, для производства конструкционных и отделочных материалов, для изготовления мебели, производства машин, выпуска тары, закрепления выработок в горном деле и в железнодорожном транспорте.

Сосну используют как сырье для производства целлюлозы и в производстве кормовых дрожжей.

Из-за повышенного содержания смолы и особенностей структуры древесины сосна не годится для массового мебельного производства.

После специальной обработки для удаления смоляного излишка древесину используют в производстве бань и саун.

Основная причина популярности сосновых пиломатериалов — распространенность и доступная цена.

Практические советы по применению сосновой древесины разных сортов

Первый сорт

К 1-му сорту относятся высокопробные пиломатериалы, которые подходят для использования (целиком или после раскраивания на заготовки) в производстве кузовных реек, оконных и дверных частей, обшивочных материалов.

Второй сорт

Пиломатериалы 2-го сорта используют в качестве болванок для изделий из сосны, которые используют в менее ответственных строительных задачах: обустройстве полов, площадок, облицовке стен.

Третий сорт

Сосновые пиломатериалы 3-го сорта подходят для строительных нужд и изготовления изделий, которые не подвергают серьезным механическим нагрузкам.

Четвертый сорт

К четвертому сорту относятся пиломатериалы с худшими свойствами, которые используют при изготовлении малоответственных изделий (болванки, клинья, дощечки для лотков и другой тары).

Качество сосновых пиломатериалов визуально определяют по годовым кольцам в вертикальном разрезе: чем больше видно колец — тем выше качество. Чем меньше промежутки между кольцами, тем плотнее и прочнее древесина. Прочностные характеристики сосновых пиломатериалов во многом определяет зона произрастания: в северных районах годовые кольца — уже, потому что за теплый сезон ткани дерева успевают дать меньший годовой прирост. Чем холоднее климат — тем выше ценят древесину сосны.

Древесина представляет собой довольно упругий материал, состоящий из длинных волокон. Слово древесина, говорит само за себя, из чего этот материал состоит. Чаще всего сюда относят ствол, ветки, корни деревьев, которые в дальнейшем проходят обработку и с конвейера сходит древесина. Этот удивительный материал нашел свое применение во всех углах земного шара. Он используется и в сельском хозяйстве и в химической промышленности.
Кроме древесины деревья дают и кислород, которым мы все дышим. К сожалению, человечество не осознает все свои действия и продолжает глобальную вырубку лесов. С одной стороны это логично, так как нефть и газ уже на исходе, а древесина является возобновляемым источником энергии. А с другой стороны нужно задуматься, что будем делать, когда деревья закончатся, а новые еще не вырастут.

Когда дерево растет, выделяют три его основные части это крона, ствол и корень. Все эти части по-своему уникальны и выполняют четкий ряд функций. К тому же каждая часть дерева используется по-разному.

Крона это лиственный покров дерева. Именно в этой части происходит процесс фотосинтеза с выделением кислорода. Но эта часть почти не ценится в производстве. Из нее изготовляют только пищевые добавки для домашнего скота.

Ствол дерева составляет большую часть дерева. Это часть, которая ценится более всего. Из ствола и добывают саму древесину.

Корни дерева находятся под землей и скрыты от человеческих глаз. На первый взгляд корни только держат дерева, но это далеко не так. Корневая система снабжает все дерева минеральными солями, которые были растворены в воде. Вдобавок корни могут запасаться водой на несколько лет. В засушливые годы дерева сможет, выжить если у него развитая корневая система.

Судя по примитивному строению древесины, она к удивлению обладает многими полезными свойствами. Гигроскопичность это одно из важнейших свойств, которое позволяет древесине извлекать влагу из окружающей среды. У этого свойства есть и обратное действие, то есть она может отдавать влагу более сухим предметам. Есть еще одно свойство связанное с влагой, которое называют усушкой древесины. Это значит, что при извлечение из дерева воды оно уменьшается в объеме, и это свойства так же имеет обратный эффект. Это были лишь два основных свойства древесины, но их существует гораздо больше. Каждое определенное свойства применяется по своему и в разных видах промышленности. Нужно знать, что у древесины намного больше свойств, чем у какого-либо метала.

Из древесины изготовляют только материалы для строительства. В основном это доски и брус. Также производятся различные обделочные материалы…

Доклад №2

Виды древесины и ее применение.

За более, чем десяток столетий, человечество научилось использовать или получать множество различных материалов и полимеров для своих нужд. Из камней строились крепости, кварц нагревали до стеклянного состояния, глину могли применять для создания посуды путем обжига. В настоящее время одним из самых распространенных ресурсов на Земле является древесина. Что она собой представляет? Каких видов бывает? И где находит свое назначение?

Краткое понятие о древесине. Ее свойства.

Данный материал имеет несколько определений. Возьмем наиболее простой для понимания. По крайней мере, именно такое понятие используют в повседневной жизни. Древесина – это дерево, находящееся под корой, внутри. Образуется этот участок дерева из проводящего пучка. Стоит также рассмотреть свойства, присущие древесине. Но их достаточно много, а потому возьмем только главные. Самое очевидное свойство — древесина является твердым веществом. И довольно прочное вещество, способное выдерживать приличные нагрузки. Однако, древесину можно подвергнуть деформации, если приложить усилия. Любое дерево горит. Но еще деревья умеют впитывать в себя влагу. Имеется сопротивление к постепенному разрушению поверхности при трениях. Про запах и вкус говорить не стану.

Как используют древесину? И сколько ее видов существует?

Всего на планете получают 16 видов древесины. Например, из ели, сосны или дуба. Каждый вид отличается друг от друга цветовым оттенком и полосами. Если говорить о применении, то оно весьма обширно. Первое, что придет на ум любому человеку – это пустить дерево на дрова. Да, наиболее частое использование – это как топливо. Стоит отметить, что дерево – это первое в мире топливо. А что с остальными функциями древесины?

Какой повседневный материал получают из дерева? Конечно, бумагу. Получается, что все тетради, учебники, альбомные листы, книги – это все дерево.
Дерево широко используется в мебельной промышленности. Те же столы и стулья, шкафы, даже ламинированное покрытие на полу – все из древесины.
Последнее, о чем хочется сказать – строительство. Двери в квартиру могут быть из дерева, рамы в окнах тоже. О чем говорить, если до сих пор можно встретить дома, полностью сделанные из досок и бревен!

5, 6, 7 класс, основные свойства, строение, продукция. По технологии

Вариант №2

Важную роль в жизни человечества в течение многих веков играют деревья. Благодаря деревьям и растения мы благополучно существуем, так как они выделяют кислород, который нужен для дыхания, дают нам защиту от солнца, поглощают углекислый газ.

Ещё в первобытном обществе многие орудия труда изготавливались из дерева. Данный вид материала очень популярен и в наше время. Люди все чаще употребляют древесину для строительства домов, баней, основ для больших, серьезных сооружений и много другого.

Породы деревьев

Дерево — великое растение, которое в длину достигает не менее 5 метров, состоит из корней, ствола и кроны. Деревья бывают хвойные, произрастающие ещё в каменном веке, и лиственные.

Для районов с более холодным климатом характерны хвойные породы, так как они в большей степени окисляют почву. Основное отличие заключается в том, что лиственные породы скидывают листву в холодное время года, чтобы сберечь энергию, а хвойные остаются с иголками на протяжении всего года.

Самые распространенные виды деревьев в России

Одними из самых распространенных видов деревьев в России являются: сосна, почки которой активно используются для изготовления эфирных масел, ель, распространена почти на всей территории нашей страны, и лиственница, чаще всего встречается на Дальнем Востоке и в Сибири.

Назначение корней

Снабжение всего растения питательными веществами и водой, минералами — вот основное назначение корней. Обратите внимание, что чаще всего грибы растут прямо под деревьями. Оказывается, все дело в том, что грибы выделяют в корни дерева некоторые необходимые питательные вещества, перерабатываемые из почвы, которые дерево само получить не может.

Функция кроны и ствола дерева

Крона представляет собой ветки с листьями или иголками, основная её функция — фотосинтез в листьях и иглах. Соединяет крону и корни ствол, который хранит в себе самое большое количество питательных веществ, кроме того, в день, примерно один кубометр воды поступает в крону через ствол.

Дерево в быту человекаКак известно, дерево отлично сохраняет и держит тепло, благодаря чему активно используется в строительстве. Кроме того, за счёт содержания огромного количества питательных веществ в нем, активно используется в медицине.

Любопытные факты о деревьях:

В 2006 году самым высоким в мире была признана вечнозеленая секвойя, достигнув в высоту 115 метров.
Некоторые деревья в Европе перешли возрастной рубеж аж за 1000 лет и вырастают до 100 метров!
Самое старое в мире дерево, которое было известно человечеству − сосна, достигнувшая возраста 5100 лет.
Существует интересный факт о таком дереве, как дуб. Известно, что он 200 лет растёт, 200 лет живет и еще 200 лет умирает.

Графика (что такое графика)
Графика, в переводе с греческого языка, обозначает рисовать, царапать. Графика — вид изобразительного искусства, в котором изображение предмета выполняется в виде рисунка, на плоскости. Основные выразительным средством являются штрихи,
Эвоплоцефал
Эвоплоцефал — это древнейший ящер заселявший нашу планету около семидесяти миллионов лет назад. Его останки были найдены еще в начале двадцатого века на территории Америки. Результаты исследований и раскопок подтверждают время
Тамплиеры
Тамплиеры — это религиозные рыцари под покровительством церкви, и папы римского в частности. Орден Тамплиеров был основан в 1119 году на территории, так называемой Святой земли, ныне эта земля является частью государства Израиль.

Болотников Сергей

Конспект урока 5 класс

Породы древесины, части дерева. Виды пиломатериалов.

Цель: ознакомить учащихся со значением древесины как конструкционного материала в народном хозяйстве страны, ее породами, строением, основными видами пороков и применением, научить определять по внешнему виду образцов древесные породы и виды пороков.

Инструменты и оборудование: комплекты образцов древесных пиломатериалов, шпона, фанеры, образцы древесины с пороками, инструкционно -технологические карты.

Ход урока:

I. Вводная часть.

1. Закрепление пройденного материала.

Повторение пройденного материала.

Вопросы:

1. Клин должен выступать над крышкой стола на высоту, меньшую, чем высота. (заготовки)

2. Как называется изучаемая нами дисциплина? (Технология)

3. Основание верстака — это (подверстачье)

4. Он может быть режущим и измерительным. (Инструмент)

5. Профессия рабочего, занятого ручной обработкой древесины. (Столяр)

6. Служит для закрепления заготовок. (Зажим)

7. Деревянные брусочки, пред назначенные для упора заготовок (Клинья)

I. Изложение нового материала.

Лесные массивы занимают в нашей стране площадь свыше 700 миллионов гектаров. Несмотря на такие огромные лесные богатства, все должны бережно относиться к лесу, так как он существенно влияет на климат, на растительный и животный мир. Кроме того, лес имеет большое народнохозяйственное значение. Главный его продукт — древесина — применяется в строительстве, мебельном, спичечном производстве, химической промышленности и др. Лесные богатства в нашей стране охраняются законом.

— Давайте сравним свойства древесины и таких материалов, как, например, металл и камень.

Приходим к выводу, что древесина — легкий, прочный, хорошо обрабатываемый режущим инструментом материал, отличается красивым внешним видом.

Одновременно древесина имеет и отрицательные качества: легкая загораемость, коробление при высушивании, загниваемость.

— Какие древесные породы вам известны и на какие виды подразделяются?

Лиственные и хвойные.

Деревья, имеющие листву, называются лиственными, а имеющие хвою — хвойными. К лиственным породам относятся береза, осина, дуб, ольха, липа и др. ; к хвойным — сосна, ель, кедр, пихта и др.

— Из чего же состоит дерево?

Из ствола, корня, сучьев, листьев или хвои. Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части. Рис. 3

— Что по ним можно узнать?

Для изучения строения древесины различают три основных разреза ствола (рис. 4). Разрез (1, проходящий перпендикулярно сердцевине ствола, называют торцевым. Он перпендикулярен годичным кольцам и волокнам. Разрез (2, проходящий через сердцевину ствола, называют радиальным. Он параллелен годичным слоям и волокнам. Тангенциальный разрез (3) проходит параллельно сердцевине ствола и удален от нее на некоторое расстояние.

Породы древесины определяют по их следующим характерным признакам: текстуре, запаху, твердости, цвету. (Показать, как определять породы древесины по плакату.)

Недостатками древесины являются еще и пороки: сучковатость (рис. 5р, червоточины (рис 5,6). Они ограничивают использование древесины в промышленном производстве, но могут оказаться ценными при изготовлении декоративных изделий.

Переходим к рассмотрению пиломатериалов и древесных материалов.

При продольной распиловке стволов деревьев на лесопильных рамах получают различные пиломатериалы (рис 6): брусья (а, б, бруски (в, доски (г, д, пластины (е, четвертины (ж) и горбыли (з)

Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласт, кромка, торец, ребро.

(Указать на плакате. В качестве конструкционного материала широко применяют фанеру.)

— Как ее получают?

Фанера прочнее древесины, почти не рассыхается и не растрескивается, хорошо гнется и обрабатывается.

— Где ее применяют?

В строительстве, при изготовлении мебели, в машиностроении, самолетостроении.

— Вы, наверное, слышали слово ДСП, а что это значит?

Древесностружечные плиты. Их получают путем прессования и склеивания измельченной древесины в виде стружек, опилок, древесной пыли. Плиты изготавливают толщиной около 10-26 мм. Они прочны, почти не коробятся, хорошо обрабатываются режущими инструментами.

— Что из них изготавливают?

Мебель, двери, перегородки, стены, полы. Однако с течением времени они выделяют вредные для здоровья вещества, поэтому их нежелательно применять в жилых помещениях

— А что такое ДВП?

Древесноволокнистые плиты. Их прессуют в виде листов из пропаренной и измельченной до отдельных волокон древесной массы. Они имеют приятный серый цвет, ровные поверхности, гнутся, как и фанера. Применяют их для внутренней отделки помещений: облицовывания стен, потолков, полов, в производстве мебели, дверей.

— В чем общий недостаток фанеры, ДСП и ДВП?

Они боятся сырости.

Ш. Практическая часть

1. Учащиеся разрезают обычным ножом брусок древесины мягкой породы (сосна, липа) вдоль и поперек волокон. В результате выполнения этой операции они приходят к выводу, что древесина легко расщепляется вдоль волокон при небольшом усилии,- а поперек — невозможно, даже приложив большое усилие.

2. Учащиеся пробуют определить породы древесины по образцам, рассматривают образцы пиломатериалов, фанеры, ДСП и ДВП.

Проверяют, легко ли обрабатываются образцы каким-либо инструментом (напильником, ножовкой и другими).

IV. Заключительная часть.

Подвести итоги урока, отметить наиболее активных учащихся во время обсуждения материала.

Провести уборку мастерской.

КАК РАСПОЗНАТЬ ДЕРЕВО ПО ЕГО ЧАСТЯМ

Лучи также могут помочь определению породы дерева. Чаше всего они выглядят как тонкие линии поперечной штриховки, расположенные через одинаковые промежутки перпендикулярно годовым кольцам. На срезе дуба они подчеркнуто рельефные.

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕРЕВЬЕВ НАИБОЛЕЕ ПОПУЛЯРНЫХ ПОРОД

Ниже представлены некоторые образцы для идентификации пород лиственных деревьев. Однако следует иметь в виду, что на цвет и текстуру древесины оказывают влияние местность, где произрастало дерево, состав почвы, климат и многие другие факторы. Вначале надо определить, какую структуру имеет ваша древесина, а затем соотнести ее с одним из имеющихся вариантов.

Условия работы древесины в гидротехнических сооружениях

значительно отличаются от условий в обычных наземных сооружениях. Для многих гидротехнических сооружений режим влажности постоянно меняется вследствие естественного или искусственного понижения уровня воды; происходящее при этом переменное увлажнение и высыхание деревянных элементов способствует созданию благоприятной среды для их гниения. Кроме того, на древесину может влиять длительное воздействие ударных и вибрационных нагрузок, химический состав воды и т. п.

Выбор древесины

Поэтому при выборе древесины необходимо учитывать ее стойкость против загнивания и механическую прочность. В зависимости от условий среды долговечность древесных пород, различна. Так, в незащищенных от увлажнения нонструкциях малоустойчивы: ель, пихта, береза, бук, клен; в сырых местах высокой устойчивостью обладают: лиственница, дуб, ольха; относительно устойчивы в этих же условиях сосна, кедр.

Проведенные исследования позволили установить, что в результате воздействия среды, в которой древесина находилась 70 лет, полезное поперечное сечение деревянных элементов уменьшилось на 15—20% вследствие порчи их наружной части, вызванной процессом выщелачивания и ослизнения древесины пресной водой. Прочность древесины наружных слоев (на толщину 10— 15 мм) оказалась настолько малой, что она легко поддавалась смятию и разрушению при простом нажатии ногтем. Микроскопическим анализом установлено полное разрушение клеток и отсутствие какой-либо связи между ними. За пределами поврежденного наружного слоя, а именно в заболони и в ядре, не обнаружено следов разрушения структуры клеток. Таким образом, механическая прочность исследуемой воздушно-сухой древесины при сжатии, изгибе, скалывании оказалась не ниже норм, допускаемых для здоровой древесины.

Соли натрия, кальция, калия и др., находящиеся в морской воде, оказывают на древесину гидротехнических сооружений большее влияние, чем речная пресная вода. Исследования проф. С. И. Ванина показали, что прочность древесины свай ), находившихся около 30 лет в воде, на 40—70% ниже, чем у нормальной древесины, не бывшей в воде.

Основная порода древесины, применяемая в строительстве гидротехнических сооружений, сосна. Дуб и лиственница используются в конструкциях, от которых требуется высокая прочность и стойкость против загнивания. Для изготовления мелких деталей нагелей, шпонок, клиньев, подкладок и т. п. применяют дуб, бук и другие твердые породы. По прочности древесина должна удовлетворять следующим требованиям.

Предел прочности для древесины сосны 1-го и 2-го сортов (при испытании стандартных образцов с влажностью 15%) должен быть не менее:

при сжатии вдоль волокон…………………. 300 кг/см2
при изгибе ………………………………………… 500 кг/см2
при скалывании вдоль волокон…………. 50 кг/см2

Расчетный объемный вес для сзежесрубленной и сырой древесины составляет: для сосны 800 кг/м3, для дуба 1000 кг/м3.

Качество лесоматериалов

Качество лесоматериалов должно удовлетворять требованиям ГОСТ и дополнительным требованиям для несущих конструкций гидротехнических сооружений. Ни в одном из сортов лесоматериалов не допускается гнили. Для растягиваемых и изгибаемых элементов несущих конструкций применяют лесоматериалы 1-го сорта, а для сжатых элементов лесоматериалы 2-го сорта. Древесина капитальных портовых сооружений, находящаяся в. условиях, где она может быстро загнивать или портиться древоточцами, обязательно должна быть хорошо антисептирована.

В российской истории с сосной связан один любопытный случай. В начале XVIII века на Васильевском острове на Неве был густой сосновый бор. Петр I увидел в этом лесу сосну, боковой сук которой изогнулся и врастал в ствол. Царь велел срубить удивительное дерево – оно стало первым экспонатом учрежденной им Кунсткамеры, музея диковин.

Цвет - важнейшее свойство древесины, определяемое тремя факторами: цветовым тоном, чистотой и светлотой материала. Цветовой тон - это длина волны чистого спектрального цвета. Для ядровой древесины она равна 581,1 нм, тогда как для заболони - 579,0 нм. Чистота цвета ядровой древесины составляет 51,6 %, а заболонной части - 47,0 %. Светлота (или коэффициент отражения) древесины ядровой части - 49,0 %, заболонной части - 68,6 %. Заболонь сосны после попадания в речную воду иногда приобретает желтую окраску. У сосновой древесины красивая текстура, образующаяся вследствие перерезания анатомических элементов. Выразительный рисунок обусловлен различиями в окраске ранней и поздней древесины и наличием заболонной части и ядра. Ультрафиолетовое излучение вызывает свечение - люминесценцию некоторых веществ. Этот показатель называют интенсивностью свечения (коэффициентом яркости), у древесины сосны она составляет 17 %.

Макроструктура. Сосна - это порода с резким различием строения ранней и поздней зон годичных слоев древесины. Ранняя зона годичного слоя светлая и значительно менее плотная, чем темная, поздняя, зона. Именно поэтому сосну относят к породам с малой равноплотностью. Количество годичных слоев у деревьев, растущих на севере европейской части России, в 1 см может варьировать от 4 до 11,8, и этот показатель зависит от состава почвы и влажности. Древесина с большим количеством годичных слоев в 1 см будет обладать большей плотностью, а значит, и более высокими прочностными свойствами по сравнению с древесиной с меньшим количеством годичных слоев. Среди сосен, растущих на севере европейской части страны, деревьев с поздней древесиной 26 %. Для сравнения: в Западной Сибири эти показатели 6,9 и 29 % соответственно, в Восточной Сибири - 11,2 и 27 % соответственно. У сосны, растущей в Ленинградской области, среднегодовая влажность заболони 112 %, а влажность ядра 33 %. Влажность коры сосны в свежесрубленном состоянии 120 %.

Древесина сосны обладает анизотропными свойствами (неодинаковыми в разных направлениях). Так, например, в тангенциальном направлении древесина подвержена усушке в 1,5-2 раза больше, чем в радиальном. Тангенциальная усушка поздних и ранних зон заболонной древесины составляет 9,2 и 5,5 % соответственно. А усушка поздних и ранних зон заболонной древесины в этом же направлении - 8,5 %. Коэффициенты усушки и разбухания для древесины сосны составляют: по объему - 0,44 и 0,51 %; по радиальному направлению - 0,17 и 0,18 %, по тангенциальному - 0,28 и 0,31 % соответственно.

Древесина сосны обладает и адсорбционными свойствами. Кроме адсорбции в микрокапиллярах клеточной стенки, происходит конденсация паров воды. Сорбционная способность древесины сосны в большей мере выражена у гемицеллюлоз, содержащихся в ее составе, слабее - у целлюлозы, еще слабее у лигнина. Максимальная влажность древесины сосны при водопоглощении - 185 %.

Средняя плотность древесинного вещества в абсолютно сухом состоянии у заболони сосны - 540 кг/м, а ядровой древесины - 620 кг/м. Средняя плотность древесинного вещества при влажности 12 % составляет 505 кг/ м. Средняя плотность древесинного вещества в абсолютно сухом состоянии равна 480 кг/м. Базисная плотность древесины сосны - 415 кг/м.

Сосна относится к породам с низкой плотностью древесины. Для сравнения: породы средней плотности (550-740 кг/ м) - лиственница, тис, береза повислая и др.; породы с высокой плотностью древесины (более 750 кг/м) - акация белая, дуб каштанолистный, фисташка и самшит. Проницаемость древесины для газов в радиальном направлении больше, чем в тангенциальном, в 2-5 раз. У ядра сосны весьма невысокая воздухопроницаемость, в 10-15 раз меньше, чем у заболони.

Тепловые и акустические свойства древесины сосны

Теплопроводность древесины сосны в тангенциальном направлении - 0,53 Вт/(м•ºС). В радиальном направлении этот показатель несколько меньше. При нагревании древесина расширяется. Вследствие анизотропии расширение по разным направлениям будет разным. Наименьший коэффициент линейного расширения в направлении вдоль волокон (α'||) составляет 4,2 × 10-6 1/ºС. Средний коэффициент линейного расширения в радиальном направлении (α'r) равен 15,0 × 10-6 1/°С. Наибольший коэффициент линейного расширения в тангенциальном направлении (α't) - 29,0 × 10-6 1/°С.

У сухой сосновой древесины очень низкая электропроводность. Удельное объемное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии составляет 2,3 × 1015 Ом∙см поперек волокон и 1,8 × 1015 Ом∙см - вдоль волокон.

Способность древесины отражать и проводить звук называется акустическим сопротивлением. В случае комнатно-сухой древесины вдоль волокон оно составляет 2,8 × 103 Па•с/м. Для сравнения: акустическое сопротивление древесины лиственницы 3,3 × 103 Па•с/м, воздуха - 429 Па∙с/м, а стали - 395 × 105 Па•с/м. Скорость распространения звука в комнатно-сухой древесине сосны при продольных колебаниях составляет 5360 м/с. Коэффициент звукового поглощения сосновой перегородки толщиной 19 мм в диапазоне частот от 100 до 4000 Гц находится в пределах 0,081-0,110.

Механические свойства древесины сосны

Таблица. Основные механические свойства древесины сосны

Предел прочности древесины сосны при сжатии вдоль волокон при влажности 12 % (нормальной) составляет 46 МПа, а при 30 % и более - 21 МПа (см. таблицу). Для сравнения: предел прочности древесины лиственницы - 62 и 25 %, тополей - 40 и 17 % соответственно.

Сосна относится к группе пород с мягкой древесиной. У поздней древесины (105,4 МПа) твердость значительно выше, чем у ранней (20,6 МПа). Ударная твердость древесины сосны при влажности 12 % составляет 0,72 Дж/см, при влажности древесины 30 % и выше - 0,55 Дж/см.

Износостойкость древесины сосны, или способность сопротивляться постепенному разрушению ее поверхностных зон при трении от воздействия абразивных элементов или микронеровностей более твердого тела в поперечном, радиальном и тангенциальном направлениях, составляет: 0,12 , 0,31 и 0,28 мм соответственно.

Способность древесины удерживать крепления напрямую зависит от плотности. Так, сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа древесины граба (плотность 730 кг/м) требует усилий примерно в четыре раза больших, чем в случае древесины сосны (плотность 440 кг/м).

Древесина сосны обладает небольшой способностью к загибу, она плохо гнется. Сопротивление раскалыванию относительно невелико и составляет при нормальной влажности (12 %) в радиальной и тангенциальной плоскостях 11,5 и 11,3 Н/мм соответственно. При влажности 30 % и выше это этот показатель падает до 7,2 и 7,1 Н/мм в радиальной и тангенциальной плоскостях соответственно.

Свойства древесины сосны в комлевой и вершинной частях неодинаковы. Например, плотность уменьшается в направлении снизу вверх и возрастает от центра к периферической части как для ядровой, так и для заболонной зон древесины. Ширина годичных колец тесно связана с физико-механическими свойствами древесины. Чем больше годичных колец в одном сантиметре (их число может варьировать от 3 до 25 в зависимости от условий произрастания), тем выше прочностные свойства древесины.

Характеристики древесины сосны позволяют создавать изделия или конструкции высокой прочности и жесткости при малой массе. Например, в транспортном машиностроении, авиа- и судостроении, строительстве и производстве некоторых музыкальных инструментов.

Основной областью применения сосновой древесины является изготовление пиловочных материалов. При прочих равных условиях важнейшим условием получения качественных пиломатериалов являются режимы сушки. Чем интенсивнее процесс сушки, тем выше остаточное напряжение в древесине. Так, после атмосферной сушки сосновых пиломатериалов сжимающие напряжения в поверхностных зонах не превышают 0,5 МПа, а растягивающие во внутренней зоне - 0,2 МПа. После камерной сушки напряжение в поверхностных и внутренней зонах сосновых сортиментов могут доходить до 4,4 и 1,7 МПа соответственно.

Кладезь

Для производства ряда веществ в промышленности используют продукты, вырабатываемые выделительными или секреторными системами сосны. Надрезами, наносимыми при подсочке на стволе дерева, вскрываются мельчайшие анатомические структуры: ходы, полости, содержащие эти продукты. Под действием внутреннего давления они выходят на поверхность ствола, и их собирают в жидком или затвердевшем виде. Продукцию подсочки можно подразделить на два типа: терпеноидные соединения и вещества углеводной группы. Углеводные продукты - полисахаридные камеди и сахаристые соки - находят промышленное применение в пищевом производстве. Наиболее ценную часть продукции подсочки образуют терпеноидные выделения. Среди них содержащие каучук латексы, гуттаперча и смолы, эфирные масла, спирты, альдегиды, кетоны и др. При переработке живицы на канифольно-терпентинных заводах получают основные виды продукции: скипидар и канифоль. Скипидар в качестве растворителя используется при производстве масляных и художественных красок, лаков, вакс, мастик, в медицинских целях. При разделении скипидара на фракции получают камфору, терпингидрат, продукты для парфюмерной промышленности, сырье для синтеза полиэфирных волокон - лавсана, терелена. Канифоль используется в качестве добавки к резине для придания ей эластичности и морозостойкости, для синтеза каучука, в производстве гербицидов и флотоагентов. Кроме того, это основа для кожзаменителей, эмульгаторов, пластических масс, изоляционных материалов для проводов, резины для автомобильных шин, лаков, красок.

В лечебных целях применяют сосновые почки, хвою, а также живицу, которая обладает многими целебными свойствами. Например, оказывает противомикробное действие. Продуктами переработки скипидара и канифоли являются креолин, различные медицинские мази, витамины А и Е. Сосновые почки (молодые побеги в самом начале роста), которые содержат смолу, витамин С, эфирное масло, дубильные вещества, минеральные соли, собирают с октября по май. Отвар сосновых почек оказывает отхаркивающее, мочегонное, дезинфицирующее действие. Его используют для ингаляций и полосканий при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей. Из свежей сосновой хвои весной готовят витаминный отвар. Его также добавляют в ванны, назначаемые при нервных расстройствах и заболеваниях сердечно-сосудистой системы.

Читайте также: