Породы древесины для строительства: классификация, свойства, применение

В зависимости от того, что вы будете делать – возводить стены дома, крыть крышу, отделывать фасад или интерьер, вы будете выбирать древесину, подходящую по параметрам. Одни породы древесины мягкие, удобные в обработке, другие износостойкие и крепкие, но, кроме основных свойств, у дерева немало дополнительных особенностей, и мне приходится их учитывать при разработке проектов. Многим будет интересно познакомиться с классификацией и характеристиками древесных пород, а также с тем, как они используются в строительстве.

О свойствах древесины

Древесина остается одним из самых распространенных строительных материалов благодаря удивительно гармоничному сочетанию качеств. Она обладает особой энергетикой, экологична по своей природе, поддается различным типам обработки.

У каждой породы имеется собственный набор характеристик. Однако, из-за различных условий произрастания, деревья даже одной породы часто значительно различаются по виду и свойствам, и это затрудняет выбор.

Чтобы разобраться в свойствах древесины различных пород, удобно разделить их на две группы:

• Физические. Сюда входит текстура, цвет, запах, а также влажность и структура; те свойства, что можно оценить «на глаз».
• Механические. Твердость, прочность, упругость к изгибу, плотность. Эти свойства напрямую влияют на сложность обработки материала, а также на функциональность будущего пиломатериала (или изделия).

  

На поперечном спиле ствола просматриваются следующие слои:

• Кора. Защитный слой, который не используется в работе.
• Камбий. Тонкий, не всегда различимый влажный слой, зона роста растения.
• Заболонь. То, что обычно и называют древесиной – менее плотный слой с годичными кольцами.
• Ядро или сердцевина. Центральный, более плотный слой, состоящий из отмерших клеток. Это защитный механизм дерева, затрудняющий распространение гнили, грибов и насекомых.

Ядро может отличаться по цвету от заболони (быть темнее) или сливаться с ней. По этому признаку древесные породы также делят на две группы:

• Заболонные (безъядровые). У сердцевины нет собственной выраженной структуры. В группу входит большинство лиственных деревьев (например, береза, клен, ольха).
• Ядровые. С четко выраженной плотной сердцевиной. Это все хвойники (сосна, ель, лиственница), а также некоторые лиственные деревья (дуб, ясень).

  

Дефекты и влажность

Различные дефекты снижают прочностные характеристики древесины; чем меньше их на пиломатериалах, тем лучше. При выборе дерева для строительства следует обращать внимание на следующие пороки:

• Свилеватость. Отклонения годичных колец из-за наличия неразвившихся побегов и наростов, что выражается в волнистом или извилистом расположении волокон. У таких пиломатериалов неоднородная плотность, поэтому снижается механическая прочность, сопротивляемость изгибу и сжатию; усушка тоже проходит неравномерно.
• Сучки. Они делятся на несколько видов: здоровые, с гнилью, выпадающие, окрашенные; могут срастаться с заболонью. Из-за такого разнообразия параметров они сильно влияют на прочность материала. Также важно обращать внимание на их размер, количество и разброс.

  

• Трещины. Они возникают на живых или срубленных стволах. У явления несколько причин: действие мороза, раскачивание ствола ветром, неравномерная сушка. Трещины возникают в разных местах, и форма может быть разной; они плохо сказываются на качестве всех типов древесины.
• Гниль. Древесная структура начинает гнить, когда на ней поселяются грибы; заражение наиболее эффективно во влажных условиях. Существует много видов грибов, одни предпочитают живые деревья, другие выбирают срубленные, третьи осваивают готовые конструкции.
• Насекомые и их личинки. Наличие вредителей выявляется по круглым или овальным ходам в толще и на поверхности древесины; диаметр отверстий колеблется от 1 до 8 мм. Для борьбы с вредителями используется ряд профилактических мероприятий.

Физико-механические свойства различных видов древесины могут изменяться в широких пределах. Это зависит не только от дефектов, но и от влажности материала. Влажность регулируется при проектировании и возведении несущих строительных конструкций; наибольший показатель не должен превышать 22-25%. При строительстве временных построек влажность пиломатериалов не ограничивается.

Главный параметр, от которого зависят особенности обработки различных пород древесины, – это твердость. Чем тверже ствол, тем качественнее будут изготовленные из него пиломатериалы или изделия: долговечные, крепкие, стойкие к износу и нагрузкам. Твердость различных пород (в виде коэффициента) вот уже более ста лет определяют по способу шведского инженера Бриннеля.

Испытания проводятся по методу вдавливания. Обычно используют металлический шарик, который вдавливают в поверхность образца с плавно нарастающей нагрузкой, после чего измеряют диаметр получившегося отпечатка и вычисляют коэффициент. Чем он выше, тем тверже образец. Существует три уровня твердости:

• Мягкие сорта древесины. Коэффициент до 40 МПа (плотность менее 540 кг на кубометр) характерен для ели, пихты и сосны. Среди лиственных это каштан, липа, тополь. Мягкие сорта просты в обработке; их традиционно используют для производства мебели, дверей и окон, стропильных систем.

  

• Твердые сорта. Коэффициент 40-80 МПА (плотность 550-740 кг на куб). Твердая древесина – основа для изготовления прочных конструкций. Среди российских пород твердостью отличается лиственница, дуб, грецкий орех.
• Особо твердые сорта. Коэффициент выше 80 МПа, плотность более 750 кг на куб. В группу входят экзотические растения, например, деревья рода Guaiacum. Их древесина, бакаут, тонет в воде. Бразильское розовое дерево – незаменимый материал для изготовления мебели, предметов декора, музыкальных инструментов.

Разделение на твердые и мягкие породы древесины необходимо, чтобы выбрать подходящий материал для строительства, а также соответствующий ему инструмент. Мягкие сорта удобны для изготовления различной столярки, плотное дерево незаменимо в строительных работах (например, при возведении стен или укладке полов).

Древесину классифицируют по разным параметрам (например, по стойкости к гниению), но самым привычным считается разделение на хвойные и лиственные сорта. С точки зрения древесины главное отличие заключается в структуре материала и в наличии (или отсутствии) смолистых веществ.

Смола (по-другому камедь) образуется в заболони, и по составу напоминает клей. С помощью смолы деревья залечивают повреждения: когда на стволе образуется трещина, она быстро заполняется смолой, и туда не может проникнуть влага и гниль. В строительстве отдают предпочтение хвойным пиломатериалам, более устойчивым к влаге, а, значит, к деформации и усадке.

Недостатком хвойников может стать избыток смолы. В этом случае в текстуре массива образуются смоляные кармашки, что снижает его прочность и ограничивает применение. Кроме хвойных и лиственных пород иногда в отдельную категорию выделяют древесину редких и ценных пород, произрастающих в тропиках. Из импортного материала чаще всего изготавливают мебель и отделку.

Большая часть хвойников без проблем поддается обработке; пиломатериалы обладают стойкостью к гниению и тонким смоляным ароматом. Это делает их незаменимыми при капитальном строительстве, изготовлении столярки, мебели, элементов декора. Характеристики древесины хвойных пород выглядят следующим образом:

• Сосна. Ядровая порода, в российских условиях относится к малоценным, из-за широкого распространения. Структура, цвет и твердость древесины варьируется в широких пределах и зависит от места произрастания. В строительстве ценятся деревья, выросшие на сухих почвах; их древесина получается плотной, с близко расположенными годичными кольцами.

  

• Лиственница. Главная ценность материала заключается в красивой фактуре и высокой устойчивости к влаге. Прочный и плотный материал (на треть выше, чем у сосны) незаменим при изготовлении свайных конструкций, венцов и срубов. Из нее получаются превосходные доски, которые подойдут для изготовления полов или покрытия террасы.
• Ель. По сравнению с сосной структура ели менее плотная, а ее теплопроводность ниже; поэтому стеновые конструкции из еловой древесины будут более теплыми. Ель хорошо ведет себя под нагрузкой: не деформируется и не лопается, поэтому из нее делают стропильные системы, балки перекрытий. дранку и музыкальные инструменты.

  

• Кедр. Материал известен эффектными и разнообразными оттенками, поэтому широко используется в интерьерной отделке и при изготовлении мебели. В кедровой древесине много смол, она пластичная, стойкая к деформациям, насекомым и сырости. Есть и минус – существенная дороговизна материала, поэтому в строительстве использовать ее не всегда целесообразно.
• Пихта. Хвойник с низким содержанием смол, из-за чего пиломатериалы подвержены короблению, а при повышенной влажности склонны к загниванию. Плюсом считается легкость обработки; поверхность поддается морению, лакировке и окрашиванию. Красивая текстура позволяет использовать ее для внутренней обшивки.

  

В строительстве применение древесины лиственных пород составляет не более 10-15% от общего объема пиломатериалов. Также из нее делают мебель и элементы декора. Лиственные породы характеризуются широким диапазоном прочности, что позволяет грамотно подбирать материал по назначению. Свойства деревьев лиственных сортов выглядят следующим образом:

• Дуб. Материал с красивой текстурой поверхности и цветом, зависящим от условий места роста; в основном идет на мебель, отделку лестниц и интерьера. Высокая стоимость компенсируется прочностью, долгим сроком службы и устойчивостью к влаге благодаря высокому содержанию дубильных веществ.
• Ясень. Текстурой ясень напоминает дуб, но имеет более светлый оттенок. Материал прочный и вязкий, хорошо гнется и сопротивляется удару. При регулярном повышении влажности ясень загнивает, поэтому его в обязательном порядке обрабатывают антисептиком.

  

• Бук. По прочности сопоставим с дубом, хорошо поддается распилу и гнется после обработки паром. Древесина отличается оттенками, от желтоватых, до красно-коричневых, склонна к гниению во влажных условиях, и поэтому нуждается в защите. Из бука изготавливают мебель, настилают полы.
• Акация. Из всех лиственных видов у акации наиболее твердая древесина. Ее структура (рост волокон) разнонаправлена, поэтому материал плохо поддается обработке. Сочетание прочности и привлекательной текстуры стало востребованным в изготовлении высококлассных полов и эксклюзивной мебели.

  

Коротко о главном

Благодаря физико-механическим свойствам натуральная древесина применяется в строительстве, дизайне, изготовлении мебели. Характеристики каждой породы определяются параметрами структуры, толщиной и расположением слоев. Наиболее прочный и долговечный материал в стволе называется заболонью.

Значительная часть древесины, применяемой в строительстве, относится к группе хвойников. Кедр, сосна и лиственница отличает долговечность и устойчивость к влаге; из лиственных особым качеством известен дуб, орех и акация. Для строительства дома рекомендуется выбирать местные породы; так вы уменьшите возможность различных деформаций.