Файл: Строительные материалы_ Краткий курс_ Н_А_ Машкин, О_А_ Игнатова(1).pdf

138 

Основное  вещество  древесины  –  это  целлюлоза  (50 %),  а 

также  лигнин (25 %) и гемицеллюлоза (25 %). 

Главной  составляющей  частью  клеточных  оболочек  древе-

сины и всех высших растений является целлюлоза – природный 
полимер линейного строения. 

Рис. 8.4. Структура целлюлоза 

8.2. Свойства древесины 

 
Физические свойства 
1.   Плотность  –  400–700  кг/м

3

  (пихта  –  390,  сосна  –  540, 

лиственница – 790), истинная плотность – 1,54 г/см

3

. Плотность, 

определенную  при  конкретной  влажности  древесины,  принято 
пересчитывать при стандартной 12%-ной влажности: 

12% 

= 

 [1 + 0,01 (1 – К

0

) (12 – W)],      

где К

0

 = 0,6 для березы, дуба, бука, лиственницы) и К

0

 = 0,5 для 

осины, сосны, ели). 

2.   Гигроскопичность:  предел  гигроскопичности  (насыще-

ния волокон) – 30 %. 

3.   Влажность  W:  свежесрубленной  –  50–100 %;  воздуш-

но-сухой  –  15–20 %;  комнатно-сухой  –  8–12 %.  Влажность 
сплавной древесины может достигать 200 %. 

139 

Рис. 8.5. Деформация пиломатериалов при усушке:  

а – изменение формы поперечного сечения пиломатериалов  

при усушке; б – винтовая; в – продольная; г – поперечная  

покоробленность 

При  высушивании  древесины  наблюдаются  усушка  и  ко-

робление:  вдоль  волокон  –  0,1 %;  в  радиальной  плоскости  –  
3–6 %;  в  тангенциальной  –  6–12 %.  Эти  процессы  происходят 
при изменении влажности в пределах гигроскопичности от 7 до 
30 %. 

4.   Теплопроводность  сухой  древесины  поперек  волокон 

0,17, вдоль – 0,35 Вт/(м·ºС).  

5.   Стойкость  древесины,  особенно  хвойных  пород,  весь-

ма высока (к растворам солей, щелочей, к органическим и мине-
ральным  слабым  кислотам).  Плохо  сохраняется  древесина  в 
морской  воде,  разрушают  ее  и  концентрированные  растворы 
минеральных кислот (азотная – в любой концентрации). Наибо-
лее стойка в агрессивных средах смолистая древесина листвен-
ницы. 

6.   Долговечность  древесины  весьма  высока.  В  воздушно-

сухих условиях и в насыщенном водой состоянии древесина со-
храняется столетьями. 

7.   Цвет древесины определяют дубильные вещества. Тек-

стура  (рисунок  на  поверхности)  весьма  разнообразна.  Древеси-
на, в отличие от других строительных материалов, имеет прият-
ный душистый запах (смолы, эфирные масла). 

а) 

б) 

в) 

г) 

140 

Механические свойства 
Прочность древесина максимальна при нулевой влажности 

и  быстро  снижается  с  ростом  влажности  до  предела  гигроско-
пичности. 

Показатели  прочности древесины  также  пересчитывают  на 

стандартную влажность: 

12% 

 = 

w 

[1 +   (W – 12)],                           (8.2) 

где   = 0,04 для сжатия и изгиба,   = 0,03 для скалывания.  

Прочность  древесины  при  сжатии:  вдоль  волокон  –  50– 

100 МПа; поперек – 20 МПа; прочность при изгибе – 100–180 МПа. 
При  растяжении  –  130 МПа;  модуль  упругости  при  изгибе  –  
10

4

 МПа.  

Значительно снижают прочность пороки древесины:  

–  сучки (здоровые, загнившие, сросшиеся, несросшиеся);  
–  трещины (метиковые, морозные);  
–  пороки формы ствола (кривизна, закомелистость); 
–  пороки  строения  древесины  (наклон  волокон,  двойная 

сердцевина);  

–  химические окраски; 
–  грибные  поражения;  червоточины;  механические повре-

ждения. 

Рис. 8.6. Влияние влажности  

древесины на ее прочность  

при статическом изгибе 

141 

8.3. Методы повышения долговечности древесины 

 
Известны факты длительного хранения древесины. Тысяче-

летиями  сохранялась  древесина  в  гробницах  фараонов  и  мил-
лионы лет – в окаменевшем состоянии. Сухая древесина может 
служить очень долго. Для древесины опасно переменное увлаж-
нение, вызывающее ее загнивание.  

Химическая стойкость древесины весьма высока, известны 

случаи  многолетней  эксплуатации  деревянных  конструкций  в 
агрессивных  средах  (лотки  сточных  вод,  чаны,  электролизные 
ванны).  Наибольшую  стойкость  и  долговечность  в  таких  усло-
виях показывает лиственница. 

Сушка  древесины:  1)  естественная  сушка  (штабельная  ук-

ладка с защитой торцов известью, клеем, солью) от 2–3 месяцев 
до 1,5 лет (W – 15 %); 2) искусственная сушка (сушильные каме-
ры  непрерывного  и  периодического  действия:  паром  (70–80  ºС), 
горячим  воздухом  (50–60  ºС);  аэродинамические  сушилки). 
Продолжительность  сушки  в  таких  камерах  составляет  3–6  су-
ток  –  до  влажности    6–10 %.  Существуют  и  более  скоростные 
способы  сушки  древесины:  контактная  сушка  шпона  в  прессе, 
сушка токами высокой частоты; скоростная сушка в петролату-
ме (8–12 часов, t = 130 ºС).  

Защита от гниения. Гниение древесины – это увлажнение 

и деструктивные изменения древесины с разложением с целлю-
лозы на глюкозу. При влажности 18–20 % в ней начинают раз-
виваться споры лесных, складских или домовых грибов.  

Существуют  простые  меры  защиты  древесины  от  загнива-

ния: сушка, вентиляция, предохранение от увлажнения. При не-
обходимости могут применяться и более эффективные способы 
защиты.  

Антисептики  –  химические  вещества,  которые  убивают 

грибы,  вызывающие  гнили,  или  создают  среду,  в  которой  их 
жизнедеятельность  прекращается  (в  Древнем  Риме  использова-
лись  нефть,  битум).  Водорастворимые  антисептики:  фторид 
натрия NaF, кремнефторид натрия Na

2

SiF

6

, борная кислота и бу-

ра  техническая.  К  органикорастворимым  антисептикам  отно-
сятся  препараты  типа  ПЛ  (растворы  пентахлорфенола)  и  НМЛ 
(растворы  нафтената  меди  в  легких  нефтепродуктах).  Они  ок-

142 

рашивают древесину в зеленый цвет, затрудняют ее склеивание. 
Это  высокотоксичные  антисептики.  Маслянистые:  антрацено-
вое  масло  (получается  при  перегонке  каменного  угля),  сланце-
вое,  креозотовое  масло  (получается  при  дистилляции  каменно-
угольного дегтя). 

Способы антисептирования: поверхностная обработка (ан-

тисептирующие  пасты);  горяче-холодные  ванны;  автоклавная 
обработка (под давлением до 1,5 МПа); модифицирование син-
тетическими полимерами. 

Предохранение от возгорания. Температура воспламенения 

древесины – 250–300 ºС; самовоспламенение – при 350 ºС, дли-
тельный нагрев древесины при 120–150 ºС может также привес-
ти  к  ее  самовоспламенению.  Конструктивные  меры  защиты  
от возгорания: удаление от источника тепла; негорючие перего-
родки  (брандмауэры);  покрытие  асбестом,  штукатуркой  (что 
применялось  еще  в  крепостях  Древнего  Рима).  Эффективны  
и огнезащитные краски (жидкое стекло, мел, песок, красители). 
Для огнезащиты применяются также лаки и краски на полимер-
ной основе (меламино-мочевино-формальдегидные смолы). 

Антипирены:  фосфаты  и  сульфаты  аммония  (NH

4

)

2

SO

4

, 

(NH

8

)

2

PO

3

  –  разлагаются  с  выделением  серной  или  фосфорной 

кислоты  с  обугливанием  древесины;  бура  (борно-натриевая 
соль) Na

2

B

4

O

7

.

10H

2

O – выделяются пары воды; вспучивающие-

ся  покрытия  (на  основе  фурановых  соединений,  полимерсили-
катов). 

Модифицирование  древесины  –  это  пропитка  заготовок 

жидкими олигомерами или мономерами с последующим отвер-
ждением  в  порах  древесины.  При  этом  между  полимером-
модификатором  и древесиной  образуются  химические, физико-
химические и механические связи. Модифицированная древеси-
на  является  композиционным  древесно-полимерным  материа-
лом, обладающим свойствами и древесины, и полимера. 

В  клеточные  стенки  древесины  легко  проникают  фенолос-

пирты,  фурановые  смолы,  труднее  –  акрилонитрил,  стирол, 
ММА. 

Свойства  модифицированной  древесины:  плотность  –  до  

800 кг/м

3

; прочность при сжатии возрастает в 1,5 раза; древеси-

на темнеет.