Строение дерева своими руками

Дерево — основной строительный материал

Дерево — отличный строительный и поделочный материал. Оно обладает целым рядом достоинств: весьма прочно и упруго, имеет сравнительно небольшой удельный вес, его можно легко резать, колоть, пилить, склеивать и красить. К тому же, этот строительный материал прекрасно позволит реализовать множество архитектурных замыслов. Вместе с тем дерево не лишено и недостатков, главными из которых являются способность к гниению и воспламеняемость.

Впрочем, эти недостатки легко устранимы — современная химическая промышленность выпускает множество различных средств для защиты древесины и увеличения срока службы изделий из нее. Все породы дерева пригодны для строительных работ, но одни подходят лучше, другие — хуже. Работа с деревом требует определенных знаний его свойств, качеств и области применения.

Дерево как строительный материал существует в двух формах: исходной (лес-кругляк, бревна, ветки, корни) и вторичной (доски, брус, фанера, шпон, щепа и т. п.).
По степени пригодности для обработки режущим инструментом выделяют мягкие древесные породы, средней твердости и твердые. При этом учитываются различные характеристики древесины: влажность, наличие или отсутствие пороков, механические и физические свойства, например спелость или неспелость, то есть способность к сокодвижению, и т. д.

Для резьбы лучше всего подходят мягкие породы — они не оказывают сильного сопротивления инструменту, позволяют руке делать свободные движения. Древесина с различной структурой (прямослойная или свилеватая, слоистая или аморфная) режется по-разному; если этого не учитывать, в работе могут возникнуть трудности.
Древесина средней твердости может быть тверже или мягче в зависимости от условий произрастания (суровый или мягкий климат), особенностей строения (например, большее или меньшее количество сучков) и т. д.

Обработка твердых пород требует значительных усилий и определенных навыков.

Строение дерева

В состав крона дерева входят ветви и листья или хвоя. Листья преобразуют углекислый газ и воду в непростые органические вещества, таким образом обеспечивая дерево необходимыми для роста и жизни элементами. В промышленности крону используют немного. Из листьев и хвои готовят различное лекарственное сырье, популярную витаминную муку для животных и птиц, из веток — технологическую щепу для приготовления картона для тары, древесно-волокнистых плит и т.п.

Ствол является проводником питательных элементов (растворенных минеральных и органических веществ) от корней к ветвям и обратно. Он дает важную массу строительной древесины 50—90% объема всего дерева. Древесина ствола имеет большое значение и применяется в самых разных отраслях народного хозяйства. Тонкая часть дерева вершина, а нижняя, которая более толще комель.

Корни удерживают дерево в почве и получают из нее питательные вещества. Корни применяют в качестве второстепенного топлива. Пни и крупные корни хвойных пород (особенно сосны) после валки деревьев используют как сырье для получения скипидара и канифоли.

Строение древесины:
1 — сердцевина; 2 — сердцевинные лучи; 3 — ядро; 4 — заболонь;
5 — годичные кольца; 6 — камбий; 7 — лубяной слой; 8 — кора

Строение древесины

Существует три основных вида разреза ствола: поперечный (торцевой), радиальный и тангентальный. Поперечный разрез проходит перпендикулярно оси ствола и образует торцевую плоскость. Радиальный разрез — продольный, проходит по центру ствола дерева. Тангентальный разрез идёт вдоль ствола дерева, но удален от сердцевины на некоторое расстояние. Древесина, получаемая при указанных разрезах, имеет различный вид и тип рисунка и отличается качествами и свойствами.

На поперечных разрезах хорошо просматривается строение древесины и отчетливо видны все ее составные части. Кора покрывает дерево сплошным ковром и является его оболочкой. Кора состоит из наружного пробкового слоя и внутри луб. Пробковый слой оберегает дерево от внешних факторов, среды и механических повреждений; луб служит проводником сокодвижения. Кора бывает различной по виду и цвету. Ее применяют для дубления кож, получения химических веществ, также применятеся как сырьё для изготовления лекарственных препаратов, и дегтя. Из пробкового слоя делают поплавки, пробки, теплоизоляционные и строительные плиты; из луба делают мочало, рогожи, веревки и т.д.

Камбий — тонкий слой живых клеток дерева, расположен между корой и древесиной. В камбии когда растёт дерево происходит образование новых клеток, благодаря чему древесина становится больше на одно кольцо. Древесина с такими кольцами составляет основу дерева и является материалом для деревообрабатывающей промышленности. Годичные кольца располагаются концентрическими кругами от центра ствола дерева от узкой рыхлой сердцевины, ближе к краю коре.

У некоторых пород в центре дерева бывает более темная окраска. Данная часть ствола называется ядром, а более светлую периферическую называю заболонью. Такие породы называются ядровыми, например, дуб, ясень, сосна, лиственница и многие другие.

Есть некоторые породы дерева, у которых невидно разницы между периферической и центральной частью ствола, их называют безъядровыми. Такие породы делятся на спело-древесные и заболонные. У спелодревесных пород глубокие расположенные ближе к центральной части, слои разнятся по цвету от молодых, но имеют одинаковые свойства и строение. К данным породам относятся липа, пихта, ель и др. У заболонных пород по всей толщине и цвет и строение древесины одинаковые. Восходящее сокодвижение у таких деревьев происходит по всей толщине ствола. К ним относятся береза, осина, ольха, клен.

Сердцевинные лучи имеют все древесные породы. У одних они слабо заметны, у других — ярко выражены и имеют различную окраску. Сердцевинные лучи хорошо просматриваются на поперечном разрезе в виде светлых блестящих линий, направленных от сердцевины к коре. Они служат для проведения воздуха, воды и питательных веществ в горизонтальном направлении. Сердцевинные лучи создают красивый рисунок и дополняют декоративные качества текстуры древесины.

Источник

Строение древесины — главные разрезы ствола: корни, кора, крона. Физико-механические свойства и микроструктура древесины

10 лет назад в Канаде нашли останки деревьев, которые росли почти 400 млн лет назад. Древесина тысячи лет служит топливом, материалом для строительства, из нее делают мебель, бумагу, создают шедевры искусства и многое другое.

Понятие древесины

Древесина – это твердая ткань дерева или кустарника без коры. Основную массу дает ствол. Древесину составляют слои, расположенные от сердцевины к коре. Являются сложной тканью, в которой по сосудам поступает влага с микроэлементами от корней к кроне.

При росте дерева его центральная часть постепенно мертвеет. Сосуды, проходящие по ней, тоже постепенно закупориваются.

По расположению крупных сосудов древесину делят на:

• Кольцесосудистую – ильм, акация, дуб – самые большие сосуды находятся у центра. У кольцесосудистых деревьев древесина тяжелая и отличается прочностью.
• Рассеянно-сосудистую – бук, береза, рябина – сосуды размещены почти равномерно.

В древесине большинства растений хорошо заметны так называемые кольца роста (годичные или годовые), и сердцевинные (радиальные) лучи. Внутри годичного кольца есть ранняя зона, формирующаяся весной, и поздняя зона, формирующаяся летом. По сердцевинным лучам движется вода, содержащая питательные элементы и вещества.

Состав и строение древесины изучают по разрезам, они бывают трех видов:

• Поперечный (торцовый) – производится поперек.
• Радиальный – производится непосредственно через сердцевину вдоль.
• Тангенциальный – не касаясь сердцевины, параллельно росту.

Ствол дерева: его строение

Ствол состоит из следующих элементов:

1. Кора – внешний поверхностный слой.
2. Луб – находится под корой (под ее пробковой прослойкой) и покрывает заболонь.
3. Камбий – клеточный активный слой, в котором происходит весной и летом деление клеток. С середины осени и зимой деление прекращается до следующей весны. Процесс четко виден при поперечном разрезе. Так появляются годичные кольца.
4. Заболонь – по ней доставляются полезные вещества и влага вверх от корней к кроне.
5. Ядро – зрелая древесина. Физиологические процессы в ядре не происходят. Слой считается «мертвым». Ядро хвойных пород содержит много смол. Темнее по цвету, чем заболонь.
6. Сердцевина – относительно мягкая и рыхлая, находится под защитой твердых слоев.

Молодой ствол дерева состоит из мягкого и пропитанного влагой слоя – заболони. Постепенно часть заболони отмирает и образуется сердцевина.

Породы деревьев, имеющие ядро, называются ядровыми (почти все хвойные породы, часть лиственных). Породы деревьев, у которых сердцевина отмирает, но ее цвет не меняется, называются спелодревесные (осина, ель).

У третьей группы деревьев сердцевина не отмирает, их называют «заболонные» или «безъядровые» (береза, груша). Существует в древесине некоторых лиственных пород деревьев ложное ядро (береза, ольха). Оно отличается от настоящего тем, что может пересекать контуры годичных колец.

Свойства древесины

Основные свойства делятся на:

Механические

1. Прочность – устойчивость к разрушающим механическим усилиям. При поперечном воздействии прочность снижается до 8 раз.
2. Упругость – способность сопротивляться изменению объема и формы при механических усилиях. Зависит от равномерности слоев и размеров радиальных лучей. На упругость влияет влажность.
3. Вязкость – способность гнуться не разрушаясь. Увеличивается при повышении влажности.
4. Степень устойчивости к деформации.

Физические

1. Внешние (например: окраска, текстура, запах).
2. Гигроскопичность – способность отдавать и поглощать влагу.
3. Плотность. Зависима от влажности. Уровень оптимальной влажности не более 15%. Высокая плотность обеспечивает хорошую прочность.
4. Твердость – способность древесины противостоять воздействию твердых тел (шурупов, гвоздей). Рассчитывается методом Бринелля или методом Янка. Плотность и направление волокон в зоне воздействия влияют на твердость. Существует 5 видов твердости: очень мягкая (пихта), мягкая (береза, липа), средней твердости (вяз, орех), твердая (ясень, яблоня, вишня), очень твердая (сукупира, мутения, тис). Твердость лиственницы сравнивают с камнем.
5. Теплопроводность.
6. Звукопроводность
7. Электропроводность.

Химические: Устойчивость к действию кислот и щелочей, газов. В лиственных породах содержится меньше целлюлозы, чем в хвойных. Этим объясняется их пониженная химическая стойкость.

Технологические

1. Способность держать крепления из металла (гвоздей, шурупов).
2. Износостойкость (способность не разрушаться при трении). Чем суше, тверже и плотнее древесина, тем выше стойкость к износу.
3. Пластичность.
4. Сопротивление расколу (делению на волокна под ударами клина). Увеличивается вместе с вязкостью.

Древесина как стройматериал

Положительные свойства древесины как стройматериала:

1. Прочность при относительно небольшой плотности.
2. Хорошие теплоизолирующие свойства (низкая теплопроводность).
3. Удельная прочность приближается к показателю стали и выше, чем у кирпича и бетона.
4. Жесткость близка к незакаленной стали.
5. Слабо подвержена линейному расширению.
6. Долговечность.
7. Слабо подвержена механическим вибрациям.
8. Прекрасно проводит радиоволны.

Серьезным недостатком является неоднородность древесины, что приводит к разбуханию, деформации, усыханию.

В настоящее время методы защиты древесины гарантируют долговечность. Технология изготовления клееного бруса практически полностью избавляет от этого недостатка.

Пороки древесины

К порокам древесины относят:

1. Наличие сучков.
2. Природные и приобретенные трещины.
3. Кривизна ствола.
4. Неравномерное расположение волокон, измененные формы годичных колец.
5. Поражения, нанесенные грибами (окрашивающие и разрушающие грибки).
6. Наличие биологических повреждений (червоточины).

Химический состав древесины

По своему химическому составу древесина всех деревьев практически одинакова.

Из этих элементов складываются вещества. Древесина на 1% состоит из неорганических химических веществ (зола, образуется при сжигании) и 99% составляют органические.

• Смола, эфирные масла и другие экстрактивные вещества. Составляют примерно 5%.
• Ароматические – лигнин. Составляет до 30%.
• Холоцеллюлоза (углеводы). Составляет 70 – 80%.

Холлоцеллюлоза в свою очередь состоит из целлюлозы (40 – 50%) и гемицеллюлозы (20 – 30%).

Источник