Важное свойство бруса: плотность и влажность сосны

Уникальные характеристики древесного волокна делают продукцию из него востребованной во многих областях деятельности человека. Ассортимент пород позволяет подобрать материал с нужными качествами. Важнейшим показателем является плотность, то есть отношение веса к объему. При выборе материала ориентируются на средние значения, поскольку натуральное происхождение леса и продукции из него зависит от места произрастания, природных условий и других факторов, влияющих на точные цифры той или иной характеристики. Например, плотность сосны варьирует в значительном диапазоне, зависящем как от качеств древесины, так и от ее состояния, в первую очередь влажности волокна.

Что такое плотность материала

Определяется значение по классической формуле P = m/V, где m — масса, а V — объем. Плотность дерева принято указывать в кг/м3, либо в г/см3. Для кругляка применяется специальный коэффициент, с учетом неровности поверхности и правильности диаметра. На практике чаще приходится сталкиваться с уже обработанными пиломатериалами, у которых правильная геометрия профиля. Так плотность бруса несложно рассчитать, вспомним школьные уроки геометрии. Длина умножается на сумму сторон сечения. Взвесив заготовку, узнается ее вес. Более точное значение получится при замерах бруса в штабелях, упакованных пачках.

Отчего зависит плотность

Структура древесного волокна у представленных на рынке пород разнообразна. Для пиломатериалов, сделанные из одинаковых видов леса допускают расхождения по плотности. Зависит это от следующих факторов:

• Влажность. Способность впитывать воду в различной степени способны все породы древесины. Некоторые виды волокна в сыром виде практически удваивают массу, относительно сухого материала. Соответственно и плотность такого дерева возрастает;
• Место произрастания. Имеет значение климатическая зона, особенности грунта, количество и качество естественного освещения;
• В пределах одного вида различают отдельные подвиды, изменяющие свои характеристики вследствие природных факторов. Различия не превышают нескольких процентов по плотности при одинаковой влажности.

Главной причиной увеличения плотности является влажность. По этой причине сырая древесина менее ценна и обходится дешевле. Естественная сушка — длительная процедура, не менее года в сухом теплом помещении. В промышленных масштабах столько времени тратить на эту операцию нерентабельно, поэтому повсеместно используют принудительную процедуру удаления излишней влаги. В сушильных камерах различных конструкций время сокращается в десятки раз. Базовым показателем влажности принято считать значение 12%. Такой материал относят к сухому лесу. Превышение указанного порога автоматически делает пиломатериал влажным.

Плотность и эксплуатационные характеристики

В производстве мебели, строительстве и других областях деятельности, где применяется дерево, значение имеют технические и механические качества продукции. При выборе обращают внимание на такой показатель как плотность древесины, например сосна обыкновенная при влажности 12% обладает плотностью 500-540 кг/м3. Некоторые виды этой породы имеют более низкую плотность, менее 400 кг/м3. Иные показатели у модифицированной, технологичной продукции, так свойства клееного бруса отличаются от аналога их массива. В процессе производства заготовка пропитывается клеем, волокно уплотняется при прессовке. Изделие получается существенно прочнее, стабильнее, но плотнее. В зависимости от количества и толщины ламелей брус может прибавить до 20% массы. На такое же значение увеличивается плотность, при этом прочность возрастает еще больше — 30-70%. Характеристики достойные, если учесть, что этот материал намного меньше усаживается и впитывает влагу. Построенный из клееного бруса деревянный дом будет прочнее, надежнее и долговечнее обычного аналога.

Влияние структуры древесины на ее свойства

Строение волокна оказывает прямое влияние на характеристики пиломатериалов. Специалистами отмечается прямая зависимость плотности и твердости. Она не прямо пропорциональна, но заметна. Популярность хвойных пород обусловлена оптимальными характеристиками, идеально подходящими под решение тех задач, для которых используется. Они обладают небольшим весом, достаточной прочностью. Легки они в обработке даже для простых домашних мастеров. Ценные породы требуют особых навыков в работе и профессионального инструмента.

Большое влияние на свойства имеет влажность древесины. В сухом состоянии она тяжелее обрабатывается. По этой причине первичную разделку выполняют пока лес влажный. Некоторые технологические операции требуют принудительного увлажнения. Такая практика используется на крупных деревообрабатывающих предприятиях в целях ускорения процесса. К тому же принудительная сушка проводится намного быстрее, если заготовка не крупная. Оптимальным считается удаление влаги из досок. Операция достаточно короткая по времени и не приводит к сильному короблению пиломатериала, как было бы, если в камеру сушки помещались бы рейки и брус.

Классификация пород по плотности

Дерево на протяжении столетий используется человеком в различных сферах. Накоплен богатый опыт по оптимальному применению в тех или иных областях. Опытный мастер способен определить правильно, из чего делать то или иное изделие, или конструкцию. Это зависит от породы дерева и ее качеств. В первую очередь твердости и плотности. Не рекомендуется работать с древесиной естественной влажности. Она склонна при высыхании к усаживанию и короблению. Все данные по эксплуатационным характеристикам даются для сухой древесины. Классифицируют пиломатериалы по следующим категориям:

• Высокой плотности — выше 700 кг/м3;
• Средней плотности — выше 530 кг/м3;
• Низкой плотности —  ниже 530 кг/м3.

В зависимости от породы выбираются и способы обработки и технологии, характерные именно для этого вида. Сортов древесины, использующихся для практической деятельности сотни, однако широкое применение в силу ряда причин нашли такие породы как сосна, ель, лиственница, дуб, осина, береза. Это обусловлено как эксплуатационными характеристиками, так и доступностью, в том числе и ценовой.

Лиственные породы

В отличие от хвойных пород эта категория реже применяется в строительстве. Преимуществом лиственных видов древесины считается высокая прочность и декоративные качества. Видов очень много. Это и отечественные породы дуб, ясень, береза и другие. Сегодня часто можно встретить и экзотические виды, произрастающие в Азии, Австралии и Америке. Практическое применение лиственных пород в строительстве ограничено их дороговизной и сложностью обработки. Можно выделить два вида, которые охотно используются в этой области. Это осиновые и березовые пиломатериалы. К мягким видам лиственных пород относят липу. Ценится она за равномерную структуру и легкость обработки. По этой причине ее часто используют для резных элементов отделки и мебели.

Особое место на рынке занимает дуб. Прочный, долговечный и очень красивый материал. Практическое значение имеет удельный вес дуба. Средняя плотность породы 700 кг/м3, то есть в полтора раза больше чем у сосны при аналогичных показателях влажности. Однако прочность его выше примерно в два раза. Степень рыхлости сосны, ели и других хвойных пород выше, поэтому мебель, полы и элементы декоративной отделки предпочтительнее делать из дуба и родственных ему пород.

Хвойные породы

Самые популярные виды древесины этой категории это ель, сосна, кедр, лиственница. Определены области применения отдельных пород, где они проявляют свои качества в лучшем виде. К самым тяжелым хвойным породам относится лиственница. Плотность материала 580 кг/м3. Ценится за прочность и способность противостоять влаге. Самая легкая порода это кедровая древесина. Плотность — 420 кг/м3. Отличается приятным ароматом, считающимся лечебным, поэтому часто из нее делают домашнюю утварь и мебель. Плотность ели несколько выше — 430 кг/м3. Используется как для силовых строительных конструкций, так и в качестве отделочного материала. Самым востребованным на рынке материалом является сосна, плотность древесины которой при разной влажности может колебаться от 500 до 800 кг/м3. Объемы продаж хвойных пород существенно превышают аналогичный показатель по лиственным видам леса.

В заключении

Появление на рынке новых материалов привело к тому, что пользователи отказываются применять традиционные аналоги частично или полностью. Современные строительные технологии отличаются скоростью выполнения операций и удобством в работе. Но цивилизация не готова отказаться от использования натурального дерева. Уникальные характеристики делают его незаменимым в производстве мебели, строительстве. Ассортимент пород на рынке позволяет выбрать наиболее подходящий вид в каждом конкретном случае.

Важным критерием при этом становится плотность материала. Показатель необходим при расчетах прочности конструкции. Прямая зависимость от твердости определяет качество готового изделия и способы обработки. Чем выше плотность, тем изделие будет прочнее и надежнее, но тяжелее. Для строительных работ оптимальным видом древесины по праву считается сосна, которая отвечает нужным требованиям, как по качеству, так и по цене. В мебельной промышленности предпочтение отдают твердым породам, например бук, ясень, дуб, орех, граб.