Твердость и стабильность древесины
Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на эксплуатацию деревянного пола, является сорт дерева, а также его физические и механические свойства: стабильность, твердость, прочность, плотность, теплопроводность и т. д. У каждого сорта дерева эти свойства различаются, кроме того, показатели часто отличаются и в пределах одного сорта.
- Факторы, влияющие на свойства древесины одного и того же сорта дерева
- Твердость древесины
- Стабильность древесины
- Средняя твердость и стабильность различных сортов древесины [!]
Факторы, влияющие на свойства древесины одного и того же сорта дерева
- Ареал произрастания дерева. Свойства одного и того же сорта дерева могут различаться в зависимости от места и условий произрастания. Как правило, деревья в более холодных северных регионах растут медленно, поэтому их годичные кольца роста расположены ближе друг к другу и древесина часто обладает большей плотностью, которая обуславливает большую твердость и прочность будущих изделий.
- Возраст дерева. Более старая древесина обычно обладает большей плотностью.
Несмотря на то, что бамбук является травой, это правило действует и в его отношении, поэтому желательно, чтобы в производстве бамбукового пола использовался бамбук не моложе 4 лет. - На свойства дерева влияет и место вырезки, т. е. из какой части дерева была вырезана древесина. Установлено, что в древесине одних деревьев плотность увеличивается по направлению от сердцевины к коре, а в других – уменьшается. Плотность древесины колеблется также в зависимости от высоты ствола.
- Способ распила. Выделяются три основных способа распила деревянного пола:
Способы распила древесины
- Радиальный – продольный распил перпендикулярно годичным кольцам. Деревянный пол радиального распила отличается одинаковой прямой текстурой годичных колец, так как годичные кольца выходят на поверхность пола под углом почти 90°.
- Тангенциальный – продольный распил не перпендикулярно годичным кольцам. У такого пола живой изогнутый рисунок годичных колец, которые не создают прямого угла с поверхностью.
- Поперечный – распил дерева перпендикулярно стволу дерева и направлению волокна.
Доска радиального распила
Доска тангенциального распила
Установлено, что показатели твердости и стабильности древесины радиального распила несколько превышают эти показатели при тангенциальном распиле, поэтому такой пол будет тверже, а также будет в меньшей мере подвержен изменению климатических условий.
Учитывая вышеперечисленные факторы, на все в этом тексте упомянутые показатели физических и механических свойств древесины надо смотреть как на средние значения, полученные в результате большого количества измерений. Располагая этими показателями, можно судить об особенностях эксплуатации конкретного сорта дерева.
Древесина отличается множеством свойств, однако на эксплуатацию и долговечность деревянных полов, больше всего влияют их твердость и стабильность.
ТВЕРДОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ
Измерение твердости древесины по методу Бринелля
F – сила давления
D – диаметр шарика
d – диаметр отпечатка
Твердость – способность древесины сопротивляться вдавливаниям более твердых тел (напр., каблуков или ножек мебели). От твердости древесины зависит долговечность деревянного пола, сопротивляемость ударам падающих предметов, стиранию и царапанью.
Твердость древесины чаще всего устанавливается с использованием так называемого метода Бринелля: в поверхность древесины с определенной силой вдавливается стальной шарик, после чего измеряется полученная ямка и рассчитывается величина коэффициента твердости по Бринеллю. Чем тверже древесина, тем этот коэффициент выше.
Единица измерения твердости – HB (Hardness Brinell). 1 HB равен 10 МПа или 10 Н/мм². В таблицах этот коэффициент чаще всего приводится без единиц измерения.
СТАБИЛЬНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ
Стабильность древесины – свойство, обуславливающее степень и скорость изменения размеров древесины при изменении влажности в ней. Следует отметить, что влажность древесины может меняться из-за изменения в помещении климатических условий (относительной влажности воздуха и температуры), а также вследствие прямого контакта с водой (при мытье пола влажной тряпкой) или влажными поверхностями (при настиле на влажную основу). Это объясняется гигроскопичностью древесины, то есть ее свойством абсорбировать влагу из окружающей среды или отдавать ее. Абсорбирование или устранение влаги происходит до тех пор, пока влажность древесины не начинает соответствовать относительной влажности воздуха и температуре в помещении. Также, при постоянной относительной влажности воздуха, соответствующей влажности древесины, уровень влажности деревянного пола и его размеры не будут подвергаться изменениям.
Выделяются два типа изменения размеров древесины: усушка и разбухание.
Усушка – уменьшение размеров и объема древесины из-за уменьшения в ней количества воды. Усушка древесины обуславливается ее содержанием в сухом воздухе, во время чего происходит отдача в окружающую среду адсорбированной воды, находящейся в стенках клеток древесины. Из-за устранения адсорбированной воды уменьшаются толщина и размеры стенок клеток. Последствие усушки деревянного пола – возникновение щелей между отдельными досками.
Разбухание – увеличение размеров и объема древесины из-за увеличения количества воды в древесине, обусловленного ее содержанием во влажном воздухе или в воде. Таким образом, это свойство противоположно усушке, однако происходит по тем же принципам. Последствие разбухания – возникновение волнистости деревянного пола или его поднятие.
Как сильно могут поменяться параметры древесины в одну или другую сторону зависит от сорта древесины. Далее следует таблица, в которой приведены значения изменения параметров некоторых сортов древесины.
| Таблица 1. Средние показатели изменения параметров неприклеенной древесины, полученные при изменении влажности древесины с 8 до 9 процентов и наоборот. | |
| Сорт древесины | Среднее изменение параметров древесины % |
| Дуб | 0,25 |
| Ясень | 0,22 |
| Бук | 0,32 |
| Клен | 0,30 |
| Береза | 0,24 |
| Мербау |
0,21 |
| Вишня | 0,23 |
| Орех |
0,20 |
В большинстве случаев, усушка и разбухание древесины косвенно зависят от плотности древесины: чем больше количество стенок клеток в единице объема древесины, тем больше адсорбированной воды может быть поглощено или отдано.
Степени усушки и разбухания древесины зависят и от способа распила древесины: для пола радиального распила эти показатели будут ниже, чем для пола тангенциального распила из той же древесины. Следует подчеркнуть, что изменение размеров древесины в основном происходит в поперечном направлении досок, тогда как в продольном направлении почти не ощущается.
Для каждого сорта дерева процесс усушки и разбухания занимает различный промежуток времени в зависимости от скорости впитывания влаги (например, дуб – 30 дней, ясень – 20 дней, бук – 14 дней, клен – 12 дней).
Условно все сорта древесины по уровню стабильности можно разделить на три группы: низкой стабильности, средней стабильности и высокой стабильности. Зная стабильность конкретной древесины, можно судить насколько сильно настеленный деревянный пол может расшириться или сжаться, какова вероятность возникновения волн или щелочек.
Далее приведенная таблица показывает примерное изменение влажности древесины в зависимости от изменения влажности и температуры воздуха.
| Таблица 2. Ориентировочное изменение влажности древесины в проц. в зависимости от климатических условий по Кайлверту (числа в таблице показывают влажность древесины) | |||||||
| Относительная влажность воздуха % | Температура | ||||||
| 10°C | 15°C | 20°C | 25°C | 30°C | 35°C | 40°C | |
| 90 | 21,1 | 21,0 | 21,0 | 20,8 | 20,0 | 19,8 | 19,3 |
| 85 | 18,1 | 18,0 | 18,0 | 17,9 | 17,5 | 17,1 | 16,9 |
| 80 | 16,2 | 16,0 | 16,0 | 15,8 | 15,5 | 15,1 | 14,9 |
| 75 | 14,7 | 14,5 | 14,3 | 14,0 | 13,9 | 13,5 | 13,2 |
| 70 | 13,2 | 13,1 | 13,0 | 12,8 | 12,4 | 12,1 | 11,8 |
| 65 | 12,0 | 12,0 | 11,8 | 11,5 | 11,2 | 11,0 | 10,7 |
| 60 | 11,0 | 10,9 | 10,8 | 10,5 | 10,3 | 10,0 | 9,7 |
| 55 | 10,1 | 10,0 | 9,9 | 9,7 | 9,4 | 9,1 | 8,8 |
| 50 | 9,4 | 9,2 | 9,0 | 8,9 | 8,6 | 8,4 | 8,0 |
| 45 | 8,6 | 8,4 | 8,3 | 8,1 | 7,9 | 7,5 | 7,1 |
| 40 | 7,8 | 7,7 | 7,5 | 7,3 | 7,0 | 6,6 | 6,3 |
| 35 | 7,0 | 6,9 | 6,7 | 6,4 | 6,2 | 5,8 | 5,5 |
| 30 | 6,2 | 6,1 | 5,9 | 5,6 | 5,3 | 5,0 | 4,7 |
| 25 | 5,4 | 5,3 | 5,0 | 4,8 | 4,5 | 4,2 | 3,8 |
Таблица 2 показывает изменение влажности древесины в зависимости от изменения относительной влажности воздуха и температуры. Из таблицы видно, что изменения относительной влажности воздуха обуславливают гораздо большие колебания влажности древесины, чем изменения температуры: при изменении относительной влажности воздуха от 40 до 60 проц., влажность древесины изменится на 2,5 проц. Тем временем, при изменении температуры воздуха от 10 °C до 25 °C, влажность древесины изменится лишь на 0,5 проц.
По европейским стандартам пол из деревянного массива должен просушиваться до 7-11 проц. влажности. При эксплуатации такого пола относительная влажность воздуха должна составлять около 40-60 проц. При таких условиях изменение параметров деревянного пола влажностью 7-11 проц. будет минимальным.
Эти цифры не случайны, так как относительная влажность воздуха 40-60 проц. является оптимальной и для здоровья человека. При наличии такой влажности воздуха улучшается иммунитет и устойчивость к стрессам, улучшается самочувствие, поддерживается баланс влажности кожи и волос, уменьшается риск хронических заболеваний дыхательных путей и облегчается их протекание.
СРЕДНЯЯ ТВЕРДОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ДРЕВЕСИНЫ
Средние показатели твердости по Бринеллю и стабильности древесины (график составлен по описаниям пород древесины, по данным производителей, а также руководствуясь нашим собственным опытом).
