Трещины в пиломатериалах
Трещины являются одним из наиболее распространенных явлений, с которым встречаются производители, покупатели, строители и другие люди, работающие с этим материалом. Древесина обладает уникальными свойствами, разнообразным химическим составом в зависимости от породы и условий произрастания, а также сложным строением на макро- и микроскопическом уровне. Являясь анизотропным материалом, её свойства различны в разных направлениях, что влияет не только на физико-механические свойства, но и на трещинообразование. Именно поэтому трещинообразование является закономерным следствием естественных процессов, происходящих в древесине на протяжении всего срока её эксплуатации, а не исключительно признаком низкого качества материала.
В данной статье мы разберёмся, что такое трещины, откуда они берутся и на что обращать внимание.
Что такое трещины в древесине
Трещины в древесине – это разрыв структуры древесины вдоль волокон, они различаются по происхождению, характеру и по глубине.
Важно! Трещины в пиломатериалах относятся к порокам древесины согласно ГОСТ 2140-81. Однако само по себе причисление трещин к порокам не означает автоматического «брака» или непригодности использования. При оценке качества пиломатериалов учитывают вид, размеры, расположение и характер происхождения трещин.
Чаще трещины образуются вследствие внутренних напряжений, но нельзя исключать и результат внешнего механического воздействия.
Наиболее часто встречаемая причина образования внутренних напряжений связана с неравномерным распределением влажности в древесине и особенностями строения (неравномерная плотность, направление волокон, наличие сучков, смоляных ходов, наличие ядра и пр.). Эти причины, как правило, образуют самый распространенный вид трещин –трещин усушки.
Виды трещин
Трещины в древесине можно классифицировать в зависимости от происхождения:
Трещины усушки – это радиально направленные трещины, возникающие в древесине под действием внутренних напряжений в процессе сушки. Часто их еще называют трещинами усадки, поскольку при работе с пиломатериалами естественной влажности произойдет усушка и усадка, в ходе которой могут образоваться микротрещины.
Морозные трещины – радиально направленные наружные трещины, проходящие из заболони в ядро, такие трещины образуются в растущем дереве.
Отлупные трещины – трещины в ядре или древесине, проходящие между годичными слоями и имеют значительную протяженность по длине. На торце – дугообразные по ходу годовых колец, на пласти- продольные трещины. Также образуются еще в растущем дереве.
Метиковые трещина – радиально направленная трещина в ядре, отходящая от сердцевины и имеющая значительную протяженность по длине сортимента. Также образуется в растущем дереве; в срубленном дереве при усушке становится больше.
В зависимости от месторасположения различают боковую, пластевую, кромочную трещину; трещины, выходящие на боковую поверхность и торец или только на боковую – называют боковыми, а выходящие только на торцы – торцевыми, а также кромочная трещина.
Причины образования трещин
Факторы, влияющие на образование естественных трещин усушки (усадочных трещин) в древесине следующие:
Влажность пиломатериалов. Пиломатериалы, особенно брус, естественной влажности продолжают отдавать влагу в окружающую среду, процесс десорбции будет продолжаться до тех пор, пока древесина не дойдет до равновесной влажности. Этот процесс будет сопровождаться усушкой древесины (изменением геометрии) и появлением усадочных деформаций. Фактор влажности в трещинообразовании частично компенсируется проведением камерной сушки. Пиломатериалы после камерной сушки намного стабильнее, но далее все зависит от условий эксплуатации – повторные воздействия высокой влажности и затем атмосферная сушка может спровоцировать появление микротрещин, не влияющих на эксплуатационные свойства. Это естественная особенность древесины как материала.
Сечение (толщина) пиломатериалов. Тем толще массив древесины, тем сложнее обеспечить равномерный перенос влаги из середины пиломатериала на поверхность даже в условиях камерной сушки. В таких материалах, как брус, влажность в центре может значительно отличаться от влажности наружной структуры, что увеличивает риск возникновения внутренних напряжений и, как следствие, трещин.
Особенности строения древесины. Процесс усушки древесины относительно направления волокон происходит неравномерно. в тангенциальном направлении усушка происходит в разы интенсивнее, нежели вдоль волокон – разница за счет разницы в величине усушки различных участков материала и возникают внутренние напряжение, разрывающие древесину. Кроме направления волокон на склонность к растрескиванию влияют такие вещи, как наличие сучков, плотность древесины, наличие смол и смоляных кармашков и иных неоднородных участков древесины, влияющих на процесс усушки.
Помимо вышеперечисленных факторов, относящихся к трещинам от усушки, существуют и другие причины возможного образования трещин:
Воздействие температуры и природные факторы. Резкие температурные изменения, особенно воздействие низких температур, может стать причиной образования морозных трещин. Их появление связано с возникновением значительных температурных перепадов и влажностных градиентов, приводящих к появлению внутренних напряжений в пиломатериалах или бревне. Морозные трещины возникают в растущем дереве. При многократном чередовании нахождении древесины в минусовой температуре (замораживание внутренней влаги) и оттаивания возникают цикличные напряжения, провоцирующие трещины. Природные факторы, такие как дождь, снег, солнечная радиация тоже влияют на трещинообразование, но в общем и целом влияние заключается в изменениях температуры и влажности условий. Таким же образом при резком погружении холодной древесины в горячую среду произойдет растрескивание.
Внешние воздействия. К таким относятся механические повреждения от валки дерева, удары молнии, чрезмерные нагрузки, неправильная транспортировка или воздействие силы сжатия (провоцирует опасные поперечные трещины), не соблюдение правил и условий монтажа. Все вышеперечисленное оказывает механическое воздействие на древесину, и в наиболее нагруженных, напряженных местах будут образовываться трещины.
Влияние трещин на физико-механические показатели древесины
Определенные виды трещин могут действительно оказывать влияние на эксплуатационные характеристики древесины и требуют дополнительной оценки. К таким трещинам относятся сквозные трещины.
Сквозные трещины – разрывы, проходящие через всю толщину или высоту пиломатериала. Такие трещины выходят на две его боковые поверхности или имеют два выхода на одну боковую поверхность. Сквозные трещины видны невооруженным глазом, и они сильно влияют на несущую способность древесины, поскольку сквозные разрывы уменьшают площадь рабочего сечения (поверхности, которая будет нести нагрузку). Помимо прочего, этот вид трещин является «открытыми дверями» для проникновения влаги, после скопления которой могут начаться процессы гниения, размножения микроорганизмов и насекомых.
Особенное влияние оказывают глубокие сквозные трещины, трещины в зоне максимальных нагрузок и повреждения древесины, нарушающие целостность пиломатериалов.
Важно! Для пиломатериалов, используемых в строительных целях в качестве несущих конструкций, допускаются трещины, которые не приводят к расколу элемента и потере несущей способности. Ключевой критерий – сохранение целостности пиломатериала.
Всегда ли трещины являются дефектом?
При оценке качества пиломатериалов первостепенное значение играет не сам факт наличия трещин, а их происхождение, размеры, глубина, расположение относительно пиломатериала. Поверхностные усадочные трещины (или же трещины усушки – возникающие в процессе удаления влаги и связанные с внутренним напряжением), не нарушающие целостность элемента и не снижающие его несущую способность, относятся к естественным особенностям древесины и в большинстве случаев не оказывают существенного влияния на её эксплуатационные свойства.
Трещины в импрегнированных пиломатериалах
Если импрегнированный пиломатериал будет использоваться в несущих конструкциях, то наличие трещин оценивается также, как и на обычных пиломатериалах – главным по-прежнему остается целостность пиломатериалов и их способность нести нагрузку.
Если же импрегнированные материалы будут использоваться для других целей (например, обустройства не несущих элементов или выполнение декоративных функций), то в таком случае можно не переживать из-за трещин – для микроорганизмов отсутствует питательная среда. Импрегнированная древесина обладает уникальными свойствами устойчивости к агрессивным воздействиям влаги и биологических поражений благодаря специальной технологии пропитки.
Технология импрегнации заключается в следующем: доски погружаются в герметичную автоклаву, создается отрицательное давление – вакуум «вытягивает» воздух и водяной пар из древесины. Затем давление поднимают, и благодаря градиенту давлений в процессе импрегнации специальный защитный состав Tanalit E проникает в капилляры и поры древесины. Благодаря красящей добавке Tanaton наши импрегнированные пиломатериалы приобретают темно-коричневый тон, глубоко зафиксированный в структуре древесины.
Импрегнированная древесина предназначена для эксплуатации в условиях контакта с водой, дождем, снегом, мокрой почвой и другими агрессивными факторами. Именно поэтому трещины в импрегнированной древесины необходимо рассматривать преимущественно с точки зрения целостности, а не как потенциальный риск гниения.
Трещины в брусе
Брус из древесного массива имеет большее сечение, нежели брусок или доска. Брус – это пиломатериал шириной и толщиной более 100 мм, поэтому глубокая продольная трещина, расположенная вдоль волокон, не всегда означает потерю несущей способности и снижение эксплуатационных характеристик.
Продольные трещины, образованные в ходе естественной усушки – трещины усадки (важно – не поперечные трещины сжатия!) проходят вдоль естественного расположения границ волокон древесины, не разрушая их поперечно (то есть большинство клеток – трахеид или волокон либриформа остаются целыми).
В процессе высыхания в толстых массивных пиломатериалах (брусья, бруски или толстая доски) возникают внутренние напряжения вследствие неравномерного удаления влаги из наружных и внутренних слоев древесины. Чем толще материал, тем больше градиент влажности – больше перепад содержания влаги внутри на поверхности древесины. Проведение камерной сушки максимально щадящими режимами помогает снизить образование таких трещин, но не избавляет целиком. Формирование продольной трещины на брусе позволяет частично снять напряжение и является естественным механизмом адаптации древесины к новым температурно-влажностным режимам эксплуатации.
Проще говоря, продольные трещины усушки на брусе появляются чаще чем на других пиломатериалах меньшего сечения из-за их толщины, и компенсируют перераспределение внутренних напряжений древесины в процессе усушки.
Важно! Даже если брус подвергался камерной сушке, то после всех пройденных циклов изменения условий окружающей среды в ходе эксплуатации бруса могут образовываться микротрещины, не оказывающие влияние на несущую способность конструкции.
Причем трещины в брусе не только чаще встречаются, но зачастую они глубже и длиннее. Но это явление по-прежнему связано с его значительным поперечным сечением и особенностями строения цельной древесины.
Трещины в клееном брусе
Клееный брус отличается от массивного бруса тем, что он склеен из ламелей специальным водостойким клеем. Специальное расположение волокон в соседних слоях и симметричность сборки относительно оси помогают максимально компенсировать внутренние напряжения в клееном брусе. Однако, несмотря на высокую стабильность, клеёный брус не является стабильном в понимании «целиком и полностью».
Древесина, из которой собран клееный брус, остается древесиной, а значит продолжает обладать анизотропными свойствами и реагировать на изменения окружающей среды. Изменяется влажность воздуха, и ввиду свойства гигроскопичности древесины происходят сезонные циклы поглощения и отдачи влаги из окружающей среды.
Небольшие поверхностные микротрещины возможны и являются естественным проявлением свойств такого сложного природного материала, как древесина. Тем не менее, по сравнению с массивным брусом, вероятность появления трещин на клееном брусе значительно ниже.
Принцип оценки трещин
Качество бруса, доски или любого другого пиломатериала определяется не абсолютным отсутствием трещин, а сохранением его эксплуатационных свойств и соответствию назначению.
Наличие естественных усадочных трещин в древесине является следствием воздействия изначальных внутренних напряжений, имеющихся в дереве, пока оно еще росло. Сами по себе трещины не могут рассматриваться отдельно от других характеристик материала. Правильно высушенный пиломатериал может сохранять высокие эксплуатационные качества при наличии допустимых трещин.
Эксплуатационные свойства пиломатериалов (особенно это касается бруса, так как он чаще всего выполняет несущую роль в конструкциях) сохраняются при выполнении следующих условий:
Трещины не образуют раскол древесины, не приводят к разрушению;
Сохраняется геометрическая целостность пиломатериала;
Трещины не затрагивают участки соединений, крепежей;
Отсутствуют признаки поражения гнилью, насекомыми и другими организмами.
Часто задаваемые вопросы
Почему в древесине образуются трещины?
Как правило, трещины образуются из-за внутренних напряжений, которые появляются из-за изменений влажности, температуры, в процессах усушки. Это естественный процесс, связанный с природными свойствами древесины.
Являются ли трещины признаком плохого качества пиломатериалов?
Не всегда. Допустимые усадочные трещины являются естественной особенностью такого анизотропного материала, как древесина, и не означают потерю эксплуатационных свойств. Браком трещины будут считаться в том случае, если они действительно нарушают целостность пиломатериала или не соответствуют требованиям к конкретному сорту и назначению изделия.
Почему в брусе трещины глубже и длиннее, чем в других пиломатериалах?
Это явление связано с большим сечением древесного массива, которое в любом случае затрудняет равномерную сушку по всему объему. В результате образуются более высокие внутренние напряжения, провоцирующие более глубокие и протяженные трещины.
Влияют ли трещины на прочность древесины?
Влияние трещин на прочность древесины зависит от характера трещин и их расположения. Продольные усадочные трещины, при сохранении целостности пиломатериалов, обычно не снижают эксплуатационные характеристики.
Какие трещины считаются допустимыми?
Допустимыми можно назвать трещины, размеры и расположение которых не противоречит назначению пиломатериала, в котором эта трещина находится.
Можно ли полностью избежать образование трещин в древесине?
Так как древесина является сложным капиллярно-пористым телом с анизотропными свойствами, полностью огородиться от возможных трещин невозможно. Снизить вероятность образования трещин помогает камерная сушка и щадящие условия эксплуатации (без резких перепадов температуры, переменного воздействия влаги и т.д.)
Вывод
Компания Крона предлагает пиломатериалы, качество которых основано на сочетании понимания свойств древесины и современных технологий деревообработки. Наши специалисты помогут вам сориентироваться в каталоге наших материалов, профессионально подготовленных для уверенного использования в строительстве.
