Дерево

Дерево, многолетнее растение, которое характеризуется мощным развитием осевой части (древесного ствола) и сосредоточием осей второго и высших порядков (ветвей) в верхней части ствола.

Строение Д. Совокупность ветвей, расположенных на древесном стволе, носит название к р о и ы Д. Крона может иметь разнообразную форму, от яйцевидно-эллиптической, округлой до обратно-яйцевидной, на вершине притупленной. С возрастом, по мере ослабления роста Д. по высоте, крона начинает приобретать более притупленный и зонтикообразный вид, так что по внешним очертаниям кроны у одной и той же породы возможно иногда судить о возрасте дерева. Развитие кроны дерева а вместе с тем и самого ствола, в значительной степени зависит от того, находится ли дерево на открытом, со всех сторон освещенном месте или растет в насаждении, то есть в соседстве с другими затеняющими его деревьями. В первом случае у него развивается широкая и очень низкоспущен. крона, короткий ствол приобретает форму конуса и весьма слабо очищается от сучьев. При росте в насаждении крона дерева поднимается высоко на стволе, Занимая лишь небольшую верхнюю его часть, нижние сучья отмирают, и ствол очищается от них на большую высоту, а благодаря сосредоточию кроны в верхней части ствола здесь происходит и концентрация прироста, и сам ствол приобретает форму, близкую к цилиндру, становясь, как говорят, полнодревесным. В силу того, что верхние ветви кроны затеняют нижние и поглощают своими листьями световую энергию, наступает такой момент, когда на нижних ветвях почки уже не развиваются в побеги и листья, ветви отваливаются, места их прикрепления зарастают, и ствол становится гладким. Поэтому, регулируя известным образом жизненные процессы дерева, можно придать ему форму и качества, наиболее отвечающие практическим надобностям, то есть прямизну, нолнодревесность и отсутствие сучьев.

Нолнодревесность ствола определяют или путем вычисления особых видовых чисел, показывающих отношение объёма ствола к объёму цилиндра, имеющего одинаковую с деревом высоту и нижний диаметр, или же путем определения сбега ствола, то есть разницы верхнего и нижнего диаметров ствола, отнесенной к единице его длины. Полно-древесность ствола зависит от природы Д., класса бонитета и полноты насаждения, в которой выросли Д.

Наибольшей прямоствольностыо обладают: из хвойных пород—ель, пихта, дугла-сова пихта, за ними следуют лиственница, веймутова сосна, обыкновенная сосна; из лиственных пород—тополь, ольха, сидячецветный дуб. Рост дерева в высоту происходит путем ежегодного образования нового побега из верхушечной п о ч к и, а иногда из боковых почек на вершине Д. Рост по высоте подчиняется определенному закону, по которому вначале он идет довольно медленно, достигает в определенном возрасте максимума, а затем падает и сходит почти напет. Этот же закон применим и к росту Д. но диаметру, с тем отличием, что максимум роста наступает несколько позднее и продолжается, хотя в слабой степени, до самого конца жизни Д. Иллюстрацией этого закона может служить фигура 1, на которой приведены кривые прироста у пихты по высоте (сплошная кривая) и диаметру (пунктир). Древесные породы, у которых максимальный прирост по высоте наступает в раннем возрасте, называются быстрорастущими; те же, у которых он приходится на более поздний возраст, носят название медленнорастущих. По быстроте роста можно расположить древесные породы в следующем убывающем порядке: лиственница, осина, черная ольха, береза, ильмовые, сосна,

Возрасты

Фигура 1.

клен, ясень, дуб, липа, ель и пихта. Наибольшей продолжительностью роста по высоте обладают: ель, пихта, лиственница, сосна; средней: дуб, ясень, бук, липа, клен, ильмовые; наименьшей: береза, граб, ольха, ива. Как быстрота роста по высоте, так и продолжительность зависят от внешних условий, то есть от почвы, климата и воспитания. Во всех случаях, когда внешние условия и методы воспитания благоприятны данной породе, она дает и наибольший прирост по высоте. В отношении достигаемых Д. размеров высоты их можно разделить на три класса. К Д. 1-го класса можно отнести такие, которые в возрасте 100—150 лет достигают 35—40 .и высоты, а в более старом возрасте—даже 50 м; сюда принадлежат: ель, пихта, лиственница, дугласова пихта, обыкновенная сосна, веймутова сосна. Из лиственных пород к этой же категории относятся те, которые достигают в 100 л. 30—35 .и, а именно: дуб, бук, ясень, клен, липа, ильмовые, ольха. Д. 2-го класса характеризуются высотой в 20 — 25 м, редко—в 30 м; к ним относятся: осина, виды Pirus и Prunus, береза, граб, ива, сибирский кедр, тисс, горная сосна (Г. uncinata), гикори, виргинский можжевельник. К 3-му классу относят деревья, высота которых 8— 15 м; это уже полудеревья или высокие

Фигура 2.

кустарники: обыкновенный можжевельник, бересклет, Viburnum, бузина, терн, сирень, дерен и тому подобное. Внутреннее строение ствола древесных пород легче всего видеть на поперечном разрезе (фигура 2; а— камбий,Ь—первичный се рдцев инн ы и луч, с—вторичный сердцевинный луч, d—ядро, е—заболонь, /—сердцевина, д—луб, h—кора). Снаружи ствол бывает одет коркой, представляющей собой отмершие части коры, за коркой находится пробковый камбий — особая ткань, делением клеток которой образуется нарастание пробковой т к а-н и. Непосредственно за пробковой тканью, представляющей защитный покров Д., находится лубяная ткань, состоящая из прозенхимных клеток: ситовидных трубок и лубяных волокон и некоторого количества лубяной парен-х и м ы. Вся система лубяной ткани, за исключением лубяных волокон, особенно ситовидные трубки, служит проводящей тканью, по которой направляются из листьев в нижние части ствола питательные вещества—так называется пластические, идущие на построение тканей всего древесного организма. На внутренней периферии лубяной ткани находится слой деятельных клеток, носящий название к а м б и я; путем деления этих клеток тангенциальными перегородками происходит образование элементов лубяных клеток, если они лежат кнаружи, и элементов древесных клеток, если они лежат внутри. Это—самая важная часть ствола, благодаря деятельности которой и происходит утолщение ствола. Вслед за камбиальным кольцом с внутренней стороны образуется состоящая из концентрических колец особая ткань, носящая название древесины, и, наконец, в центре ствола имеется ткань, носящая название

сердцевины. По радиусам от центра к периферии идут особые образования, которые носят название сердцевинных лучей; когда эти лучи идут от самого центра до периферии ствола, они носят название первичных сердцевинных лучей, а когда они начинаются на пек-ром расстоянии от центра, то их называют вторичными сердце-

винными лучами. Сердцевинные лучи, создавая связь между центральной частью ствола и периферией, являются, с одной стороны, как бы поперечной скрепой, а с другой—проводниками питательных веществ внутрь ствола, а также изнутри в кору. Распределение основных тканей ствола можно видеть на фигуре 3: а—камбий; Ь и с—сердцевинные лучи; /—сердцевина; от и до/—древесина;г—граница годичного слоя; к—граница летней зоны годичного слоя.

В самой древесине можно различить ряд живых и мертвых клеток: к первой категории принадлежат сердцевинные лучи и древесная паренхима, служащие местом отложения запасных веществ; ко второй—сосуды, т р а х е и д ы, по которым направляется ток воды от корней к кроне, и древесные волокна, составляющие меха-иич. ткань, придающую крепость древесине, благодаря толщине своих стенок. Внешние ряды древесинной ткани являются проводниками, по которым продвигается из корней вверх по стволу к его кроне вода и растворенные в ней минеральные вещества. Здесь, в листьях, эта вода и растворенные в ней вещества в процессе фотосинтеза превращаются в сложные органич. соединения тина углеводов. Концентрическ. слоистость в древесине происходит в силу того, что камбий в течение вегетационного периода откладывает неоднородные клетки,а именно: весной откладываются главн. образом тонкостенные клетки трахеид, а летом—ряды толстостенных клеток, преимущественно— древесных волокон. В силу резкой разницы в цвете между весенней частью древесины и летней, благодаря сильному утолщению стенок древесных волокон в летней части годичного слоя, получается концентричность в поперечном разрезе. Совокупность отложенной летней и весенней древесины носит название годичного слоя. Чем лучше условия погоды данного года, чем моложе Д., чем лучше условия • освещения и питания, тем большей ширины получается годичное кольцо. Надо отметить также, что при неблагоприятных условиях питания и при большом расходе питательных веществ во время образования плодов или под влиянием повреждений дерева годичное кольцо сильно суживается и при сильном угнетении дерева может даже совершенно отсутствовать. Если в течение вегетационного периода, в силу каких-либо неблагоприятных условий, деятельность камбиального слоя приостанавливается, а затем снова возобновляется, то могут образоваться два годичные кольца. Выпадение годичных колец и образование двойных— явления редкие, а потому счетом числа годичных колец на пневом срезе у корневой шейки можно легко установить возраст Д.

Абсолютно сухая мертвая древесина имеет следующий состав: 48—54% целлюлозы, 27—30% лигнина, 13—23% прочих углеводов, 0,3—0,5% зольных веществ. Свеже-срублепная древесина содержит 40—00% воды (по весу). В живых клетках древесины отлагаются в качестве запасных веществ крахмал, жиры, масла и содержатся частью белковые вещества, служащие основой про топлазменных образований в клетках. В качестве вместилищ для запасных веществ служат сердцевинные лучи и древесная паренхима. Кроме указанных веществ, в древесинной ткани встречаются дубильные вещества, смолы, жиры и терпены. Об элементарном химическом составе целлюлозы и древесной ткани можно судить по следующим цифрам (в % к сухому веществу):

с. и. о. N. Зола.

Целлюлоза

Древесная ткань 49,9—56.9 В — 6.6 37,4—43,4 0,9— 1,5 0,2— 0,5

В древесине (а иногда в коре) хвойных пород находятся особые образования, которые носят название смоляных ходов; в них образуются смолы. Содержание смолы в 1 -и³древесины хвойных пород, по данным проф. Майра, колеблется в след, пределах (в килограммах):

Сосна.18,7—19,6 Ель.3,5—6,6

Лиственница. 17,4—18,8 Пихта. 3,1—8,2

С возрастом внутренняя часть ствола, состоящая из омертвевших клеток, становится более сухой; в пей откладываются частицы минеральных, красящих и дубильных веществ, смолы и защитных веществ, имеющих характер антисептиков, для предохранения древесины от разложения; эти видоизменения в древесине приводят к расчленению древесного ствола на две части, отличающиеся как по цвету, так и по качествам. В тех случаях, когда внешняя, или з а б οποί) н а я, часть резко отличается по цвету от внутренней, называемой ядром, такие древесные породы носят название ядро-в ы х; к ним принадлежат: лиственница, сосна, тисс, обыкновенный можжевельник, туя, дуб, съедобный каштан, белая акация, ясень, ильм, тополь, ива. При отсутствии разницы в цвете между наружной и внутренней частями древесины, но при наличии разницы в качествах, внутренняя часть носит название спелой древесины, а самые древесные породы называются спел о-древесным и; к ним относятся: ель, пихта, бук, липа, береза, полевой клен. Наконец, древесные породы, у которых незаметна разница между древесиной наружной и внутренней частей ствола, носят название забо лонных; таковы: береза, ольха, клен, граб, осина.

Анатомии, строение древесного ствола и соотношение в нем толстостенных и тонкостенных клеток в значительной степени предопределяют технич. ценность древесины, завися как от условий питания древесного организма, так и от условий его воспитания. В общем, можно сказать, что чем больше диаметр сосудов, чем тоньше их стенки, тем хуже технич. свойства Д. Наглядным признаком, свидетельствующим о хороших условиях произрастания и воспитания Д., является ширина годичного слоя: чем он шире, тем лучше вышеуказанные условия. Однако, для технич. оценки Д. одной ширины годичного слоя недостаточно. Наилучшим мерилом в этом случае является соотношение между шириной весенней и летней древесины в годичном слое: чем бблыную часть от общей ширины составляет летняя древесина, тем выше ее качество. У лиственных древесных пород, которые характеризуются сосредоточием сосудов в весенней части годичного слоя, уширение последнего происходит за счет увеличения ширины летней части древесины. Следовательно, у этих древесных пород, так называется ко ль цеп о-ровых, к которым относятся дуб, ясень, каштан, вяз, ильм, каркас, гикори и другие, широкослойная древесина будет в то же время п древесиной хороших технических свойств. Другая группа лиственных древесных пород (бук, граб, клен, ольха, береза, липа, тополь, ива), характеризующаяся рассеянным расположением сосудов по всей ширине годичного слоя, вышеуказанным соотношением между шириной годичного слоя и техническими качествами древесины не обладает. Утолщение годичного слоя у хвойных пород часто происходит за счет увеличения ширины весенней части годичного слоя и в этом случае ведет к ухудшению технич. качеств древесины. В одном и том же Д. количество летней древесины сильно колеблется в различных частях его; например, в стволе ели—от δ до 35%, в сучьях—до 75%. Вместе с тем оно зависит от возраста Д.; например, у сосны в возрасте 5 л. наблюдается 10% летней древесины, в возрасте от 5 до 105 л.—40%, от 105 до 155 л.—30% и от 155 до 200 л.—20%; у дуба в возрасте 20 ; 40 л.—79,5% летней древесины, а в возрасте 300 ; 400 л.—всего 5%. Количество летней древесины, а следовательно, и технич. свойства неодинаковы и в различных частях одного и того же ствола по его оси, как о том свидетельствуют следующие цифры для сосны:

Высота сечения ствола над почвой В м.. 1.3 4.5 7.7 10.9 14.1 17,3 20,5 % механич. тнанн. 24 24 16 18 13 ю 24

В общем можно установить, что для получения лучших технических качеств древесины необходимо, чтобы увеличение прироста сопровождалось улучшением общих условий питания Д., без усиленного развития кроны Д., к-рое влечет за собой преобладание сосудистых элементов в годичном слое, соответственно понижая качество древесины. Проф. Майр устанавливает, что увеличение ширины годичных колец обусловливает возрастание уд. в древесины до тех пор, пока условия произрастания данной породы близки к свойственному ей температурному оптимуму. Следовательно, воспитывая дерево в условиях пониженного испарения, регулируя развитие кроны и почвенных процессов в лесу, можно создать Д. нужных технич. свойств. Эти свойства являются и заданиями для лесоводства при воспитании древесины. Только правильно построенный ствол Д. и здоровая древесина дают хороший технич. материал. Разнообразные уклонения от нормального состояния, возникающие под влиянием различных внешних влияний, а также в силу нападения на Д. различных паразитов из мира насекомых и грибов, носят название пороков древес и н ы. Знание законов, управляющих ростом и развитием Д., позволит рационализировать систему воспитания древесных организмов для создания такой их формы и строения, которые бы отвечали насущнейшим запросам хозяйства к Д. как материалу для различ. рода технич. производств.

Лит.: Арнольд Ф. К., Русский лес, т. 2,

ч. 2. СШ’>. 1899; М о р О з о в Г. Ф., Учение о лесе, Л.—М.,1925; Никитин Π. И., Химии, переработка Древесины. Л. 1924; BUsgcn М., Ball u. Leben unserer Waldbiiume, :l Aufl. Jena, 1927; Lang G. Has IIolz als Baustoff. scin Wachstum u. seine Anwen-dung zu Bauverbanden, Wiesbaden, 1915; Cr а у e r K. Die Forsthenutzung, 12 Aufl., B., 1921; Handbook Skogsteknolugie, Stockholm, 1922. H. Кобранов.

Физические свойства дерева. Цвет и б л е с к. Многие тропич. породы обладают характерной и интенсивной окраской; породы же, произрастающие в ( ССН и применяемые для строительных и технич. целей, не имеют резких различий в цвете древесины. Тем не менее, по оттенку древесины, в связи с ее строением, можно определить ее доброкачественность и породу дерева. Т. о., в древесине можно различать темное ядро от светлой оболони и темную зону летней древесины годового слоя от светлой зоны весенней древесины. Суждение о цвете древесины необходимо производить по свежему разрезу или расколу, так как под влиянием внешних условий окраска изменяется. Действие света и воздуха, пребывание в воде, пропаривание вызывают потемнение древесины в зависимости от продолжительности воздействия. Ненормальный цвет древесины, темные или цветные (красноватые, бурые, синеватые) пятна или полосы являются признаком загнивания. Здоровая древесина обнаруживает некоторый блеск на плоскостях раскола, в особенности в радиальных плоскостях, благодаря присутствию сердцевинных лучей. Первым признаком загнивания служит утрата древесиной свойственного ей блеска и появление матовости.

Запах. Вещества, содержащиеся в древесине, сообщают ей определенный запах, к-рый в некоторых случаях может служить дополнительным признаком при определении породы и доброкачественности древесины. Большинство хвойных пород отличается смолистым запахом, а нек-рые породы обладают резким специфик, запахом, как, наир., кипарис, камфорное дерево, сандаловое дерево, дуб. Дерево, пораженное гнилыо, не только утрачивает запах,присущий здоровой древесине данной породы, но и приобретает особый неприятный гнилостный запах.

Акустические свойства Д. Здоровая сухая древесина является довольно хорошим проводником звука, особенно в продольном направлении. Древесина, пораженная загниванием, теряет в большей или меньшей степени плотность и упругость и при постукивании по больным местам или около них дает глухой звук, к-рый, однако, отличается от мягкого звука сырой древесины. Скорость распространения звука для сосны —ок. 3 350 и для осины—около 5 000 м/ск. Подобно другим упругим материалам, древесина может вибрировать под действием звуковых волн, усиливая первоначальный звук. Это явление, называемое резонансом, широко используется в применении древесины для дек музык. инструментов.

Теплопроводность, теплоемкость и к о э ф ф. р а с ш и р е н и я. Древесина обладает слабой теплопроводно стью и потому часто употребляется в качестве изоляционного материала (значения теплопроводности — см. Сир. T9). Более плотные породы обладают большей теплопроводностью, чем менее плотные. С повышением влажности теплопроводность древесины увеличивается. Теплоемкость древесины практически м. б. принята одинаковой для всех пород дерева, а именно 0,327. Коэффициент расширения древесины вдоль волокон при обыкновенной температуре колеблется приблизительно от 0,000002 до 0,00001 (на 1°), поперек волокон—от 0,00003 до 0,00006.

Электропроводность. Древесина является плохим проводником электричества. Легкие породы проводят электричество хуже, нежели плотные. Влажность увеличивает электропроводность древесины. Соли, вводимые в древесину для предохранения от загнивания, также увеличивают электропроводность.

В л а ж и о с т ь. Под влажностью древесины подразумевается процентное отношение веса содержащейся в древесине влаги к весу этой древесины в абсолютно сухом состоянии, то есть

К _ Q, - Q, _1(Ю>

где Qj—вес до высушивания, Q,—вес после высушивании до постоянного веса при t° 100° (этот вес принимается как вес абсолютно сухой древесины, хотя в ней остается еще ничтожное количество влаги). Влага может находиться в древесине или в клеточных стенках или в полостях клеточек и межклетных пространствах (капиллярная влага). В первую очередь сухая древесина воспринимает влагу клеточными стенками, и лишь но насыщении их воспринимается капиллярная влага. Максимальное содержание влаги в стенках клеточек называется точкой насыщения волокон, которая бывает при влажности древесины в пределах 20 35%. Кроме точки насыщения волокон, практически различают три основных состояния древесины по влажности: а) свежесрубленное, при котором влажность в среднем около 100% по отношению к абсолютно сухой древесине, б) воздушносухое—при влажности от 10 до 20%, в) абсолютно сухое. В виду того, что влажность древесины имеет исключительно важное значение как для физич., так и для механич. ее свойств, необходимо, в целях сравнимости, относить все данные к определенной нормальной влажности, которая международными правилами установлена в 15%.

Г и г р о с к о п и ч и о с т ь—способность древесины поглощать или выделять влагу в зависимости от соотношения между ее влажностью и относительной влажностью воздуха. Определенной относительной влажности воздуха соответствует своя определенная влажность древесины, когда переход влаги прекращается и устанавливается равновесие. Переход влаги совершается тем сильнее, чем больше несоответствие между влажностью древесины и относительной влажностью воздуха. Гигроскопичность древесины уменьшается от влияния высокой темп-ры па древесину. Скорость поглоще ния влаги из воздуха древесиной с торцовой поверхности значительно больше, чем с продольных поверхностей, и для заболони больше, чем для ядра. При всех прочих равных условиях гигроскопичность зависит от породы дерева.

Усушка и разбухание. Изменение содержания в древесине капиллярной влаги не оказывает влияния на размеры взятой древесины, по изменение содержания влаги в клеточных стенках вызывает соответственно уменьшение или увеличение их размеров, а следовательно усушку или разбухание древесины. Разбухание представляет собою явление, противоположное усушке. Различают усушку объёмную и линейную по трем направлениям, а именно—продольную, тангенциальную и радиальную. Полная усушка происходит при постепенном уменьшении влажности от точки насыщения волокон до абсолютно сухого состояния их. Усушка выражается в % от размеров в абсолютно сухом состоянии, а именно:

У„=ЮО,

где V₁—линейный размер или объём древесины до высушивания, Г₂—линейный размер или объём древесины после высушивания. Для учета влияния усушки в зависимости от изменения влажности определяют коэфф. усушки, то есть усушку в %, соответствующую уменьшению влажности на 1%,

у а именно: У= ’, где К—влажность в %.

Линейная усушка неодинакова в различных направлениях. И продольном направлении она ничтожна (за нек-рыми исключениями, от ¹ к, до ¹3%) и практически во внимание не принимается. Б тангенциальном направлении усушка приблизительно вдвое больше, чем в радиальном. Для различных пород колебания в усушке наблюдаются следующие: в радиальном направлении от 2.1 до 8,2%, а в тангенциальном направлении от 4,2 до 14,3%, в объёмной усушке от 7,8 до 19,9%. В зависимости от породы коэффициент объёмной усушки колеблется от 0,2 до 0,75%. Величины усушки для разных пород см. Спр. ТЭ.

Коробление является прямым последствием неодинаковой усушки древесины в радиальном и тангенциальном направлениях. При высыхании боковой доски годовые слои, в особенности те, которые в продольном направлении перерезаны только одной плоскостью распила, стягивают древесину и заставляют отгибаться кромки доски в сторону выпуклости годовых колец, вследствие чего доска коробится. Чем больше относительное протяжение годовых колец в сечении доски по сравнению с ее толщиной, тем сильнее проявляется коробление, и, следовательно, чем дальше от сердцевины выпилена доска (тангенциальная распиловка), тем сильнее происходит коробление. Середовая доска (радиальная распиловка), вследствие Симметричности по отношению к сердцевине, коробления не обнаруживает. При косослойной древесине покоробившаяся доска получает одновременно некоторое закручивание соответственно степени косослойности. Коробление может также иметь причиной неравномерную усушку, вызванную различной степенью влажности материала по толщине.

Растрескивание. Вследствие того, что высыхание древесины происходит сначала с поверхности и только постепенно проникает вглубь, усыхающие наружные части сжимают более влажные внутренние, сами подвергаясь растяжению, которое, по достижении определенного предела, приводит к разрыву древесины, то есть к образованию трещин. Вследствие наибольшей скорости испарения влаги с торца, трещины на нем возникают особенно легко. Т. к. в тангенциальном направлении усушка вдвое больше, чем в радиальном, то значительные напряжения появляются в радиальных плоскостях, по которым и происходит растрескивание на боковых поверхностях. Для предупреждения появления трещин необходимо замедлять высыхание с поверхности, и потому торцы покрывают парафином, смолой, краской и другими веществами, задерживающими испарение влаги, а самый материал укладывают надлежащим образом в штабели.

Внутренние напряжения. Как последствия неравномерной усушки в древесине могут образоваться внутренние напряжения: а) сжатия внутренней зоны и растяжения наружной, когда последняя подсохла, а первая не успела отдать соответствующего количества влаги и наружная усохшая зона сдавливает внутреннюю; б) растяжения внутренней зоны и сжатия наружной, когда древесина высохла по всей толщине, но самое высыхание происходило в порядке, указанном в §а, а затем постепенно древесина высохла и получила соответствующую усушку внутренняя часть, в которой вследствие этого создалось натяжение по отношению к наружной части, сжимаемой таким обр. по своей периферии. Наличие внутренних напряжений может иметь следствием коробление материала при распиловке и уменьшение крепости древесины. Внутренние напряжения могут быть избегнуты посредством рациональной постановки высушивания.

В е с. Вес древесины характеризуется уд. весом, но так как древесина в том виде, в каком она идет для изделий, представляет собой пористое и гигроскопическое тело, то различают удельный вес древесины в этом виде, то есть с воздушными промежутками и влажностью (объёмы ы й, или относительный, удельный вес), от удельного веса самого древесинного вещества как тела плотного (абсолютный удельный вес). Удельный вес самого древесинного вещества приблизительно одинаков для всех пород, а именно около 1,5; поэтому характеристикой древесины по весу является ее объёмный уд. в Этот уд. в зависит гл. образом от количества древесинного вещества и влаги в данном объёме древесины, и поэтому он имеет значительные колебания для разных пород и разной влажности. II целях сравнения уд. веса древесных пород независимо от влажности, уд. в древесины, установленный в пределах влажности 10 ; 20%, приводят к нормальной влажности в 15%, для чего можно пользоваться следующей ф-лой:

0м-0»[1 + 0,01(1 -У)(15-2£)1,

где G/i—удельный вес при данной влажности К, У—коэффициент усушки в %, К—влажность в %. Величины уд. веса для разных пород см. Сир. ТЭ.

Механические свойства. Механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться воздействию внешних усилий, находятся в зависимости от условий, указанных ниже, и поэтому для сравнения коэффициентов механических свойств необходимо принимать во внимание влияние этих условий. Цифры, получаемые в результате испытаний нормальных образцов древесины, характеризуют ее с точки зрения доброкачественности, но не всегда могут служить основанием для расчета сооружений. Для последней цели необходимы специальные испытания в соответствии с формой и размерами отдельных частей и допустимыми недостатками применяемой в сооружениях древесины. Коэфф-ты механических свойств разных пород см. Спр. ТЭ.

Сжатие является одним из наиболее распространенных видов напряжения, которым подвергают Д. в сооружениях. Различают сжатие вдоль и поперек волокон (в тангенциальном и радиальном направлениях). Сопротивление сжатью поперек волокон меньше сопротивления сжатью вдоль волокон в 3—G и более раз. Сопротивление сосны сжатью поперек волокон, в тангенциальном направлении, приблизительно в 1,5 раза больше, чем в радиальном; в породах с сильными сердцевинными лучами, как в дубе, сопротивление в радиальном направлении м. б. больше, чем в тангенциальном.

Изгиб статический находит широкое применение при нагрузке деревянных частей в виде балок. Направление годовых слоев оказывает влияние на коэфф. крепости, причем наименьшие колебания его наблюдаются при нагрузке в тангенциальном направлении. Предел упругости при изгибе почти равен (немного больше) коэфф-ту крепости при сжатии вдоль волокон. При применении коэффициентов крепости, полученных при испытании па изгиб небольших образцов (сечением 2x2 см, дл. 30 см, при расстоянии между опорами 24 см), для расчета прямоуг. балок крупных размеров, вместо обычной ψ-лы момента сопротивления поль-

„ τι bli",

зуются иногда следующей: W => ~ -, где b—

ширина, h—высота, а п—показатель, величину к-рого, в зависимости от качества дре-

„ 10

весины, принимают равной для авиацион. леса и для строительного леса. Способность древесины давать большую деформацию называют гибкостью, большую упругую деформацию — упругостью и большую остающуюся деформацию — вязкостью.

Изгиб у д а р н ы и имеет место во многих случаях практики (экипажи, аэропланы, земледельч. машины и прочие), и поэтому в настоящее время определение сопротивляемости древесины такого рода нагрузке приобретает все большее значение. Сопротивление ударному изгибу измеряется рабо той, поглощаемой образцом при разрушении и относимой или к объёму (по общей теории для удара) или к размерам поперечного сечения bhⁿ (по франц. данным), где п имеет то же значение, к-рое приведено выше.

Скал ы в а н и е. Под скалыванием древесины подразумевается разрушение ее от сдвига вдоль волокон под действием усилия в том же направлении. Древесина сопротивляется скалыванию очень слабо; в лучшем случае это сопротивление можно считать равным -у сопротивления сжатью вдоль волокон. Раскалывание представляет собою разделение древесины вдоль волокон под действием клина и имеет значение в работах при приготовлении колотого материала и при креплении гвоздями и шурупами. Раскалываемоеть древесины зависит от сопротивления разрыву поперек волокон и от упругости. В радиальных плоскостях древесина раскалывается легче, чем в тангенциальных, где приходится преодолевать сопротивление разрыву сердцевинных лучей. Сопротивление раскалыванию характеризуется максимальным усилием, приходящимся на единицу ширины образца определенной формы.

Скручивание древесины встречается реже сравнительно с другими видами напряжения, но в некоторых случаях, как, например, в валах мельниц или в лопастях пропеллеров, оно имеет место.

Твердость древесины характеризуется сопротивлением, которое она оказывает проникновению в нее другого, более твердого тела. Твердость древесины имеет значение при обработке и вообще при местном воздействии усилия. Удерживание гвоздей и шурупов используется очень широко, а так как древесина проявляет при этом сложное сопротивление, зависящее от ее упругости, от сопротивлений сжатью и разрыву поперек волокон и от трения, то это сопротивление часто определяется экспериментальным путем посредством вытаскивания определенного гвоздя или шурупа и установления требующегося для этого усилия.

II з нашивание. Сопротивляемость древесины изнашиванию определяется в тех случаях, когда она назначается для работы на трение, например, на мостовой, лестнице, на полу н пр. Об изнашиваемости судят по количеству древесины, снимаемой определенным способом с единицы поверхности в определенный промежуток времени. Для этой цели пользуются или пескоструйным аппаратом или вращающимся диском с наклеенной песочной бумагой, к которому испытываемый образец прижимается с определенным усилием.

Растяжение. Древесина выдерживает растяжение вдоль волокон лучше, чем другие механич. воздействия, но самая передача растягивающего усилия всегда связана или с зажатием конца или с применением скалывающего усилия на выступах у концов, что вызывает значительное увеличение концов, так как поперечному сжатью древесина сопротивляется в 5—10 раз, а скалыванию почтя в 30 раз хуже, чем рас тяжению. Коэфф-ты, получаемые при испытаниях, не являются достаточно характерными, так как величина их подвержена значительным колебаниям, а характер разрыва образцов отличается разнообразием. По этим причинам применение древесины в частях сооружений, работающих на растяжение вдоль волокон, и ее испытание на этот вид нагрузки встречаются редко. Растяжению поперек волокон древесина сопротивляется очень слабо: в 10—30 раз слабее, нежели вдоль их.

Факторы, влияющие на механические свойства древесины. Происхождение и условия роста. Качество древесины находится в тесной зависимости от условий произрастания (почва, густота насаждения, освещение, температурные условия и прочие), а следовательно, и от места произрастания в том или другом климате. Механические свойства повышаются с увеличением относительного содержания летней д р е-весины. Ширина годичных слоев влияет на крепость древесины только в тех случаях, когда она связана большим или меньшим содержанием летней древесины, но общим признаком для оценки качества древесины служить не может. Возраст дерева: наибольшее значение имеет возраст, соответствующий состоянию нерестойности для данных условий произрастания, так как в этом случае механические свойства древесины понижаются. Древесина, взятая из различных мест ствола, не обладает одинаковыми механическими свойствами. В поперечном сечении наиболее слабая древесина находится у сердцевины, по радиусу качество ее повышается вначале довольно быстро, а затем в зрелом, но не старом дереве сохраняется почти неизменным до коры, имея максимум на расстоянии, несколько большем половины радиуса. Древесина, образованная в поздний период жизни старого дерева, отличается слабостью по сравнению с древесиной более раннего периода. Оболонная древесина здорового зрелого, но не старого дерева почти не отличается по крепости от ядровой древесины, иногда несколько уступая ей при статич. нагрузке и превышая ее при ударной. По длине ствола крепость обычно повышается но мере удаления от вершины, если не считать неправильностей в строении древесины, встречающихся в комлевой части ствола. Значения коэфф. крепости древесины сильно колеблются в зависимости от направления волокон по отношению к направлению действующего усилия. Вследствие этого все неправильности в направлении волокон вызывают в большинстве случаев уменьшение крепости. Косослой, свилеватость, кривизна ствола, ройки, закомелис-тость, сбежистость и т. и. дают перерезание волокон при распиловке; при использовании такого пиленого материала направление действующего усилия получается невыгодным по отношению к направлению волокон, за исключением некоторых случаев скалывания и раскалывания. Трещ и н ы, часто встречающиеся в лесных материалах, ухудшают сопротивляемость древесины механическим воздействиям, в зависимости от размеров и направления трещины и рода испытываемого древесиной напряжения. Возможность увеличения трещины при некоторых условиях создает опасность пользоваться таким материалом в ответственных сооружениях. II р о с м о л к и, которые представляют собой большие отложения смолы в древесине, нарушающие связь между волокнами, имеют такое же значение, как и трещины. С у ч к и, хотя бы здоровые и сросшиеся, не только нарушают правильность строения древесины, но и заставляют изгибаться окружающие их волокна, что вызывает значительное понижение крепости древесины; только сопротивление скалыванию и раскалыванию увеличивается. Загнив а-н и е и червоточина, в зависимости от стадии развития, уменьшают крепость древесины вплоть до совершенного уничтожения связи между частицами материала. Внутренние напряжения понижают сопротивляемость древесины механическим воздействиям, так как они прибавляются к напряжениям, вызываемым нагрузкой. Влажность оказывает большое влияние на механическ. свойства древесины. Для приведения коэффициентов крепости (получаемых в пределах влажности -v, 8—20%) к нормальной влажности в 15% пользуются следующей формулой:

Χι₅=Х_к [1 + а (К —15)], где Х_к—коэфф-т крепости при влажности К, К—влажность в %, а—поправочн. коэффициент. Для образцов сечением 2x2 сантиметров (для сжатия—высотой 3 сантиметров и для изгиба—длиной 30 с.и при расстоянии между опорами 24 см) можно в общем принять: при сжатии а= 0,04, a при изгибе (статическом) а=0,02, то есть 4 и 2% крепости на 1 % влажности, если не установлены специальные коэффициенты для каждой породы. Удельный вес древесины, при прочих равных условиях, является в общем характерным показателем механических свойств древесины, которые улучшаются с повышением уд. веса. Зависимость механич. свойств от уд. в выражается или в виде очень отлогой части параболы (смотрите Спр. ТЭ) или просто прямой линией, ур-ие которой имеет вид x—aG_lb+b, где х—коэфф. крепости, G₁₅—уд. вес при влажности 15%, а и Ь—постоянные величины. Необходимо иметь в виду, что эти зависимости дают средние величины, так как вследствие неоднородности древесины рассеяние точек на диаграммах значительно, причем наименьшее рассеяние наблюдается при сжатии. Методика испытаний может оказывать влияние на получаемые результаты, и поэтому в целях возможности сравнения величин, характеризующих механические свойства древесины, необходимо пользоваться однообразной методикой.

Лит.: А рнольд Ф. К., Русский лес, т. 2,

ч. 2, СПБ, 1899; Нурдюмов Б. 11., Дерево как строит, материал, G изд., Л., 1926; Ф и л и н п о и П. А., Лесная технологии. Технич. свойства древесины, 2 изд., II., 1916; Я ш н о в Л., Технич. свойства древесины, фауты и сортименты, Горки, 1924; Б о ч-в а р А. М. и др., Товароведение, под ред. Я. Никитинского и II. Петрова. О изд., т. 2, М., 1922; С а н-к о в Е., Дерево, М., 1925; С а в к о в Е. И., Методы физико-механячеек, испытаний древесины, М., 1929; L· a n g О., Das Holz ais Baustoff, 2 Aufl., hrsg. v. II. Baumann. Mch., 1927; В a u m a η n It., Die bis-herigen Ergebnisse (1. llolzprufungen in d. Material-

prufungsanstalt an d. Technischer Hochschnle Stuttgart, В., 1922; С а у e r S., Die llolzarten u. ihre Verwrn-dung in d. Technik, 2 Aufl., Lp/., 1921; P i t о i s K., Utilisation scientifique et contrble des bois dans 1‘avia-tlon et 1 industrie, i’. 1920; Masviel J., Cours de technologic <lu bois, t. 1. 3 Cd. P., 1926; J u d g e A. W., Aircraft a. Automobile Materials of Construction, v. 2,L., 1921; Betts II. S., Timber, Its Strength, Seasoning a. Grading, N. Y., 1919; Kochle r A., The Properties a. Uses of Wood, New York, 1924; Record s. .1., The Mechanical Properties of Wood, N. Y. 1914; Forsaith Г. C., Thr Technology of New York state Timbers, Syracuse, New York, 1926; Stone II. A Textbook of Wood, L., 1921; Barling W. II., Timber, Its Identification a. Mechanical Properties, L·., 1918; Nowlin J. A. a. W i 1-s ο n T. R., The Relation of the Shrinkage a. the Strength Properties of Wood to Its Specific Gravity, Washington, 1919; Kellogg R. S., Lumber and Its Uses, 3 edition, New York, 1924; J e n k i n (., Report on Materials of Construction Used in Aircraft and Aircraft Engines, London, 1920; Koehler A. a. The lien R., The Kiln-Drying of Lumber, New York, 1926. * E. Савков.

Пороки Д.—недостатки Д. как материала, понижающие, а иногда и вовсе уничтожающие технич. пригодность его. Эти пороки, или ф а у т ы, происходящие от внутренних и наружных повреждений и неправильностей в строении древесины, м. б. классифицированы следующим образом.

I. Пороки в здоровой древесине. 1) Трещины, щели от действия сильных морозов и ветра: а) морозобо й—трещина, распространяющаяся от поверхности по радиальному направлению; б) ветренни-ц а—трещина, идущая лучеобразно от сердцевины и вдоль Д. на длину 35—140 см;

в) мет и к—трещина, идущая от сердцевины ствола (трубки)по радиальному направлению на значительную длину ствола: с о-гласный мет и к—трещина, остающаяся в одной плоскости; несогласный м е-т н к—трещина, последовательно меняющая свое направление по длине ствола; кресто-в ы и мет и к—система двух взаимноиересе-кающнхея метиковых трещин; г) отлуп— трещина между годовыми кольцами; д) луночка—отлуп от части годового кольца; e) с e р я и к а—луночка в деревьях хвойных пород, залитая смолой.

2) Суковатость — наличие большого числа сучьев нормального роста или дефективных сучьев: а) белый сук—нормальная ветвь Д., прочно соединенная с древесиной ствола, но тем не менее нарушающая однородность ее, уменьшающая крепость и гибкость материала; б) роговой су к— отмерший сук в хвойных породах, сильно пропитавшийся смолой; в) пасынок— вросший толстый сук, отходящий от ствола под острым углом и представляющий собой отставший н росте старый ствол; ^двойная вер ш и н а—развилина, появляющаяся в том месте ствола, где он разделяется на две вершины; ствол в этом месте в поперечном сечении имеет одну более длинную ось, по которой видны две сердцевины, разделенные заросшей корой.

3) Косослойность·—·неправильное расположение волокон: а) косослой— расположение волокон в виде спирали вокруг оси ствола; б) с в и л е в а т о с т ь—расположенно волокон в виде волнистых линий с б. или м. сильными изгибами; в) р о и к а— продольные углубления в нижней части ствола, являющиеся причиной сдавленности и разрыва волокон в этих местах; г) кап—

нарост, или наплыв, образующийся в тех местах, где была рана; имеет крайне перепутанные волокна.

4) Эксцентричность, или крен ь— односторон. твердослойность; годовые кольца с одной стороны шире, чем с другой, так что сердцевина находится не в центре сечения ствола, и узкая сторона годового кольца получается более плотной.

5) М о к р о с л о и ность — водослойные красные пятна, обнаруживающиеся при рубке Д., растущих на низких, сырых местах (сосны, ели, осины, березы).

II. Пороки, сопровождаемые болезнью волокон: 1) дряблость, или трухлявость, 2) синева, 3) с и т о в и н ы,

4) двойная заболонь, 5) ивлевой к р а π и в н ы и и т а б а ч н ы и с у к—сучья, находящиеся в разных степенях разложения, от перехода в размягченное состояние (ивлевой сук) до распадения в порошок (табачный сук); 6) гнилое коль-ц о (ложная заболонь)—несколько гнилых годовых колец внутри древесины; 7) г н и-л и (смотрите Гниение древесины); 8) д у п л о в ατό с т ь—пустота но оси ствола вследствие сгнивания внутренних волокон и 9) н е-прочность заболони.

III. Пороки Д. от внешних реагентов: 1) червоточина (смотрите Древесины вредители) ; 2) заражение Д. домовыми грибами (смотрите Грибы домовые).

Технич. значение разных пороков Д. различно; одни лишают Д. всякой технич. пригодности, давая возможность использовать его лишь как горючий материал; другие, делая Д. непригодным для одной цели, допускают его применения для других целей; иногда представляется возможным утилизировать с технич. целью здоровую часть ствола Д., отрезав от него поражённую, например, гнилью, часть. Предохранение Д. от гниения—см .Дерево, пропитка Д., Дерево, консервация Д., Вулканизация древесины, Сушка дерева.

Лит.: Г а р т и г Р., Болезни дерепьеп. М., 1894; Арнольд Ф. К., Русский лес, СПБ, 1899; Б р и-л инг С. Р., Технич. свойства строит, материалов, Μ., 1 С. Брилинг.

Дерево

К _ Q, - Q, 1(Ю>

К _ Q, - Q, _1(Ю>