الخشب: ما هو وما هي خصائصه؟ الهيكل والملمس والأنواع والوظيفة واللون. ما هو مدرج في التركيب الكيميائي؟ طلب

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-18 12:03

للخشب العديد من الوظائف - فهو يستخدم لبناء المنازل وصنع الأثاث وتدفئة الغرف به ، فهو يحيط بنا في كل مكان. لكن ما هو الخشب من حيث الفيزياء أو الميكانيكا؟ كيف يمكن استخدامه وما عيوبه؟

ما هذا؟

يُطلق على الخشب مادة خام طبيعية ، تُستخدم لإنتاج أنواع مختلفة من المنتجات والهياكل. إذا تحدثنا عن هذه المادة من وجهة نظر الفيزياء ، فإن الخشب هو نسيج نباتي يتكون من خلايا تلتصق ببعضها بكثافة عالية . وبسبب هذا ، فإن بنية الشجرة كثيفة ومرنة. الخلايا الشجرية (مثل أي خلايا حية أخرى) لها غلاف. يحتوي على السليلوز ، مما يجعل الخشب متينًا للغاية. تكون الخلايا على شكل أنبوب - طويلة وضيقة ، وهذا هو سبب تسميتها باسم الألياف.

يمتلك الخشب القدرة على الاحتفاظ بالحرارة . هذا بسبب وجود فراغات بين الخلايا - هم الذين يحبسون الحرارة ويتراكمونها. ترتبط القوة والوزن غير المتسقين بحجم الألياف. كلما كانت أكثر سمكًا ، كلما كان الخشب أكثر متانة.

من الأسهل تقطيع الخشب في الاتجاه الذي توجد فيه الألياف. من الأسهل معالجة خشب تلك الأنواع التي توجد فيها بالتوازي . تعد معالجة أشجار القيقب أكثر صعوبة ، نظرًا لأن بنية القيقب تحتوي على نسيج متشابك من الخلايا الليفية. ولكن لا يوجد السليلوز فقط في الخلايا الخشبية. لديهم أيضًا مادة معقدة وغامضة للغاية تسمى اللجنين. بفضله ، ترتبط الألياف ببعضها البعض. لم يتمكن العلماء بعد من استنتاج الصيغة الكيميائية للجنين ، فهي معقدة للغاية.

الخشب له ظل ورائحة فريدة تميزه عن غيره من المواد . كلاهما يرجع إلى وجود الراتنجات والزيوت في الصنوبريات - اللثة والمواد الأخرى في تكوينها. هذه العناصر نفسها تساعد الخشب على محاربة التسوس. ينقسم الخشب إلى نوعين من الأنواع - نفضي وصنوبري. كلا المجموعتين كبيرة جدا. تبرز مجموعة منفصلة - أشجار أحادية الفلقة ، والتي تشمل شجرة النخيل والخيزران.

بعض السلالات أكثر قيمة من غيرها. تزداد القيمة بخصائص مثل القوة والمتانة ووجود نسيج أصلي - نمط. تشمل الأنواع القيمة البلوط والكرز وخشب الزان وبعض الأنواع الأخرى.

الخصائص الأساسية

تنقسم جميع خصائص الخشب إلى ثلاث مجموعات كبيرة: فيزيائية وتكنولوجية وميكانيكية.

بدني

تسمى الخصائص التي لا تؤدي أثناء الاختبار إلى تغييرات في التركيب الكيميائي للخشب فيزيائية. وتشمل هذه الخصائص التالية:

• مظهر خارجي؛
• مستوى الرطوبة وكل ما يتعلق بتغيراتها ؛
• الموصلية الحرارية والاحتفاظ بالحرارة ؛
• التوصيل الكهربائي؛
• عزل الصوت وكل ما يتعلق به ؛
• التغييرات التي تكتسبها المادة بعد التعرض للإشعاع الكهرومغناطيسي.

تشكل المكونات مثل اللون واللمعان والملمس والبنية الكلية المظهر . يُطلق على اللون الإحساس المرئي الذي يبقى بعد أن تعكس الشجرة تيارًا من الضوء ، أو بالأحرى من التكوين الطيفي لهذا الانعكاس. اللون مهم للغاية للخشب. يسترشدون بها عند اختيار السلالة التي سيتم تزيين الغرفة بها ، والتي سيتم من خلالها صنع الأثاث والآلة الموسيقية والنوع المزخرف والتطبيقي ، إلخ.

يعتمد لون الشجرة على العديد من العوامل - السلالة والعمر والمنطقة والمناخ في المنطقة التي تنمو فيها. قد يتغير اللون جيدًا تحت تأثير الرياح والشمس والعدوى الفطرية والرطوبة ، خاصةً إذا كانت الشجرة في الماء لفترة طويلة . لكن العديد من السلالات لها نغمة فريدة يمكن التعرف عليها بسهولة من قبل المتخصصين. اللمعان هو خاصية لشجرة تعكس دفقًا من الضوء. في بعض السلالات يكون اللمعان أقوى وفي بعض السلالات يكون أضعف. من بين الأنواع التي تنمو في روسيا ، أقوى لمعان في البلوط وخشب الزان وكذلك في الأشجار مثل الأكاسيا البيضاء.

النسيج ليس أكثر من رسم لشجرة . يصبح مرئيًا بعد قطع العناصر التشريحية (الحلقات السنوية ، أشعة القلب ، الأوعية). وفقًا لعرض حلقات النمو ومحتوى الخشب المتأخر ، يتم إجراء تقييم لمدى جودته العالية. عرض حلقة النمو هو عدد الطبقات الموجودة في سنتيمتر واحد ، موضوعة بشكل نصف قطري في نهاية الخشب.

من أجل فهم مقدار الرطوبة الموجودة في الخشب ، قدمنا خاصية مثل الرطوبة. يتم التعبير عنها كنسبة مئوية: كتلة الماء في الخشب إلى كتلة الخشب المجفف تمامًا.

يتم قياسه بالطرق المباشرة أو غير المباشرة. الطريقة الأسهل والأكثر موثوقية لقياس محتوى الرطوبة في الخشب هي تجفيفه . يستغرق الأمر وقتًا ، لكن الإجابة دقيقة. بقدر ما يتعلق الأمر بالأساليب غير المباشرة ، فهي أسرع بشكل ملحوظ. على سبيل المثال ، تُظهر القياسات باستخدام مقياس الرطوبة الكهربائي مقدار الماء الذي تحتويه الشجرة وموصلية الكهرباء. لكن دقة هذه الأساليب منخفضة - بحد أقصى 30 ٪ ، وبعد ذلك فقط حيث تم إدخال الإبرة للقياس.

يمكن أن تكون المياه في الشجرة مجانية ومقيدة . يمكن العثور على الأول في تجويف الألياف وفي الفراغ بين الخلايا. والثاني في بنية الخلية ، وهو مثبت بواسطة روابط فيزيائية كيميائية. إذا تمت إزالة الماء المجاني من الخشب بسهولة تامة ، فسيكون من الصعب جدًا إزالة المياه المقيدة. إذا غيّر الخشب شكله أثناء التجفيف أو النشر أو التخزين ، فإن هذا يسمى الاعوجاج. مهما كان سبب ذلك ، فإنه يؤدي إلى ظهور عيوب في الخشب ، لذلك يجب تخزينه ومعالجته وفقًا للتقنية.

للخشب خصائص مثل امتصاص الرطوبة والتورم (نتيجة لذلك) . يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند العمل معه. ليس من السالب دائمًا ، على سبيل المثال ، في الأوعية أو البراميل ، أن تتضخم خاصية الخشب ويزداد حجمها ، بسبب هذا ، تزيد كثافة التصاق العناصر الخشبية ببعضها البعض.

الخشب له كثافة تقاس بالكيلوجرام لكل متر مكعب (أو جرام لكل سنتيمتر مكعب) . أنواع مختلفة من الخشب لها نفس كثافة المادة الخشبية (1.53 جم / سم 3) ، لكن كثافة مختلفة من الخشب المجفف تمامًا. هناك عدة مؤشرات للكثافة - للخشب الرطب كثافة واحدة والخشب الجاف له كثافة أخرى. تتميز الشجرة بخاصية المسامية ، أي درجة ملء التجاويف الفارغة بالهواء. تتراوح مسامية الصخور المختلفة من 40 إلى 80٪.

يشير مؤشر النفاذية إلى مقدار المواد السائلة أو الغازية التي يمكن للخشب المرور بها تحت تأثير الضغط عليها. بشكل منفصل ، من بين الخصائص الفيزيائية للخشب ، يتم تمييز الخصائص الحرارية ، والتي تشمل السعة الحرارية ، والقدرة على توصيل الحرارة والتوسع تحت تأثيرها ، وكذلك القدرة على إجراء درجة الحرارة. تمتلك الشجرة خاصية التوصيل الكهربائي ، أي أن تيارًا كهربائيًا يمر عبرها . كلما كان الخشب أكثر جفافاً ، كان توصيل الكهرباء أسوأ ، والعكس صحيح.

التكنولوجية

تتضمن هذه الفئة من خصائص الخشب معلمات مثل الصلابة ومقاومة التآكل والمتانة والاحتفاظ بأنواع مختلفة من أدوات التثبيت والقدرة على معالجة المواد باستخدام أدوات القطع. المتانة الناتجة عن الصدمات هي خاصية للخشب لامتصاص القوة المطبقة عليه أثناء الاصطدام دون تغيير هيكل المادة . تعني اللزوجة العالية أن كسر العينة يتطلب الكثير من القوة.

تشير الصلابة إلى قدرة الخشب على مقاومة جسم أكثر صلابة عند الضغط عليه . المادة الأكثر صلابة للخشب واختبار الصلابة هي الفولاذ. يتم تحديد الصلابة باستخدام مقياس مقياس القوة. يشار إلى مقاومة التآكل للخشب من خلال خصائصه في مقاومة التآكل أثناء الاحتكاك بسطح مطلي بطبقة كاشطة. توجد معادلة خاصة لحساب معدل التآكل.

تختلف قدرة الخشب على الانحناء باختلاف أنواع الأشجار. أفضل الانحناءات هي الرماد والبلوط والزان والأسوأ - الصنوبريات. الخشب قادر ليس فقط على الانحناء ، ولكن أيضًا الانقسام. إذا كنت تقود مسمارًا بالقرب من الحافة ، فستكون الخاصية سلبية ، وإذا قمت بقطع الخشب ، فسيكون ذلك إيجابيًا.

ميكانيكي

الخشب قادر على المقاومة تحت تأثير القوى المطبقة عليه ، أي أن له خصائص ميكانيكية. وتشمل هذه القوة ومقاومة التشوه والخصائص التكنولوجية والتشغيلية. يتم تحديد الخصائص الميكانيكية للخشب في اختبارات مثل الشد والضغط والانحناء والقص .يُصنف الخشب على أنه مادة متباينة الخواص ، مما يعني أن له خصائص مختلفة في اتجاهات مختلفة.

القوة المطلقة هي الحد الأقصى المسموح به لمستوى الضغط الذي يسبق بداية كسر العينة . يجب تحديده على عينة خالية من العيوب صغيرة الحجم ونظيفة. من أجل تحديد مقاومة الانضغاط للخشب ، تحتاج إلى عينة ذات شكل موشوري.

القابلية للتشوه هي القدرة على تحمل الأحمال قصيرة المدى دون تغيير الشكل الأصلي . نظرًا لمرونته ، يمكن للخشب العودة إلى شكله الأصلي بعد الأحمال قصيرة المدى. يُحسب معامل المرونة باستخدام صيغة خاصة. هيكل الخشب يمكن أن يتشوه تحت الأحمال الثابتة. من المهم أن تعرف بالضبط كلاً من مؤشر القوة وحد المقاومة الإضافية ، فضلاً عن حد التحمل (للعينات التي تخضع لأحمال متناوبة).

لمقارنة نوع مع آخر ، من الضروري معرفة الخصائص المحددة الكامنة في الخواص الميكانيكية لأنواع مختلفة من الخشب. على سبيل المثال ، تتمتع الصنوبريات بقوة محددة أعلى من تلك المتساقطة. لديهم أيضًا مؤشر صلابة أعلى ، لكن جميع الخصائص المحددة الأخرى أقل.

نظرة عامة على الأنواع

هناك الكثير من أنواع الأخشاب ، عند اختيار مادة للبناء أو المعالجة ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار الخصائص والخصائص الفردية لكل منها. لا ينقسم الخشب فقط إلى مجموعات معروفة جيدًا من الأنواع المتساقطة والصنوبرية .على سبيل المثال ، هناك تصنيف للخشب حسب اللون. اعتمادًا على الأنواع ، تختلف ألوان الخشب. يعتمد لون الشجرة على عدة عوامل. هذا هو السلالة ، والعمر ، ومعدل نمو الشجرة ، وكذلك كمية الأصباغ التي تحتوي عليها.

كما يرتبط السطوع ارتباطًا مباشرًا بالعامل الأخير .الخشب العصاري للشجرة (الجزء الخارجي ، الذي يحتوي على خلايا حية) ، تكون النغمة دائمًا أخف من نغمة اللب. في الجزء الأساسي ، حيث يتركز العفص والراتنجات ، يكون الظل أكثر قتامة. وفقًا لذلك ، في خشب القلب الصلب ، يكون الخشب أغمق ، وفي خشب العصارة يكون فاتحًا.

الأول يشمل الصنوبر والصنوبر والرماد. الثاني ، ذو النواة الضيقة - البتولا ، الكمثرى ، الزيزفون ، الآلدر. من بين هؤلاء المدرجين ، خشب البتولا ذو ظل أبيض تمامًا من الخشب ، في حين أن الباقي ذو لون خشبي فاتح جدًا . هذا يرجع أيضًا إلى حقيقة وجود النشا في خشب العصارة. يستخدم Sapwood في صناعة ألواح الباركيه.

تستخدم الصنوبريات لإنشاء الخشب ومكونات البناء الأخرى . تتميز بهيكل خفيف الوزن وسهل الاستخدام. ينمو عدد كبير من الأشجار الصنوبرية في روسيا. أما الأخشاب الصلبة فيستخدم في صنع الأثاث والمفروشات.

بعض أنواع الأشجار لها قيمة أعلى ، ويطلق عليها قيمة . تكمن القيمة في حقيقة أن هذه الصخور تتمتع بقوة أعلى بكثير ، فهي تدوم لفترة أطول ولها نمط فريد. تُستخدم هذه الأصناف لإنشاء أثاث فاخر جميل وألواح خشبية وأبواب وعناصر ديكور أخرى. كلهم يكلفون أكثر بكثير من المنتجات التقليدية في نفس الفئة. تشمل الأنواع المحلية القيمة الكرز ، والبلوط ، والكمثرى ، وخشب الورد ، وكذلك خشب القيقب الأبيض أو المقدس.

يتميز الخشب أيضًا بعلامات السيولة وعدم السيولة

• خشب سائل - يستخدم للاحتياجات المنزلية. تتكون الأخشاب السائلة من الأخشاب التجارية وحطب الوقود. في المقابل ، تشتمل الأخشاب التجارية على الأخشاب المستديرة والمكسرة ، ولكنها لا تشمل الحطب. في تكوين الخشب الصناعي ، تتميز أيضًا الرقائق التكنولوجية وراتنج الجذع.
• خشب غير سائل - لا يمكن استخدامه للأغراض الاقتصادية لأنه فقد خصائصه الفنية بسبب عيوب طبيعية أو عيوب معالجة.

يسمى خشب لب الخشب بالتشكيلة المستديرة أو المقطعة التي ينتج منها السليلوز أو لب الخشب. يتم تحديد جودة هذا الخشب من خلال التنوع (الذي يوجد منه ثلاثة) ، وكذلك نضارة.

وصف الرذائل

تسمى عيوب الخشب تلك العيوب التي بها. هذا ينطبق على الجذع بأكمله وعناصره الفردية. يجب أن يؤدي الخلل بالضرورة إلى تدهور جودة الخشب ، مما يحد من إمكانية استخدامه. يتم سرد جميع أنواع العيوب والعيوب في GOST 2140-81 .يعتبر أي شيء ينحرف عن الهيكل الطبيعي للخشب عيبًا.

الرذائل طبيعية تنشأ بغض النظر عن إرادة الشخص (التعرض للعوامل المناخية ، والطيور ، والحشرات ، والقوارض ، والبكتيريا ، وما إلى ذلك) ، وهناك عيوب في المعالجة ، والتي تشمل تلك العيوب التي تنشأ نتيجة المعالجة غير الصحيحة للمواد أو تخزينها أو تخزينها.

يمكن أن تكون الرذائل مشروطة وغير مشروطة. يعتبر هذا العيب غير مشروط ، مما يقلل بشكل كبير من جودة الخشب ، مثل العفن أو الفطريات . العقد هي العيب الأكثر شيوعًا ، لكن العيوب الهيكلية في الخشب شائعة أيضًا. يمكن استخدام الجذع المعقود ، على سبيل المثال ، للديكور الأصلي ، لكنه لا يتوقف عن كونه نائبًا. لا تشتمل تركيبة المسموح بها على أكثر من عقدين لكل متر واحد من طول الأخشاب ، بينما يجب أن تكون العقدة صحية.

تشمل عيوب المعالجة كل ما أتلف الخشب أثناء التأثير الميكانيكي عليه .، وهي: النشر ، والحصاد ، والتخزين ، والتخزين ، والنقل ، وما إلى ذلك. ونتيجة للتأثير الميكانيكي ، يعاني الخشب في أغلب الأحيان ، ويكتسب عيوبًا لم تكن موجودة في البداية.

التطبيقات

يستخدم الخشب في العديد من مجالات الصناعة ، لكونه من أكثر المواد الصديقة للبيئة وفي نفس الوقت غير المكلفة.

مثل الوقود

أظهرت العقود الماضية أهمية استخدام المعادن والموارد المتجددة. هذا الأخير يشمل الحطب المستخدم كوقود. تم تسجيل النمو في استخدام الحطب لتدفئة المباني في جميع أنحاء العالم ، وروسيا ليست استثناءً . تُصنع كريات الوقود (الكريات) وقوالب الوقود في جميع مناطق البلد تقريبًا التي توجد بها غابات - بغض النظر عما إذا كانت صنوبرية أو نفضية. أصبح الفحم أيضًا شائعًا بشكل مفاجئ ، على الرغم من نسيانه سابقًا دون استحقاق. الآن يستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية وفي العمل.

لكن من المستحيل استخدام الخشب كوقود ومصدر للطاقة دون أي قيود.هناك عدد هائل من القواعد والمتطلبات المعمول بها قانونًا ، والتي لا يمكن للمواطنين الحصول عليها فقط من الحطب ، حتى للاحتياجات الشخصية. لا يمكن شراء الحطب إلا من المنظمات التي لديها إذن لهذا النوع من النشاط ، مثل القطع والتسجيل.

كمادة خام

يتم تشييد المنازل الريفية في الغالبية العظمى من الحالات اليوم من الخشب. لا يمكن إنكار مزايا الخشب: فهو صديق للبيئة وطبيعي وله مظهر جذاب ويجعل من الممكن إنشاء الكثير من التصميمات - من كوخ روسي كلاسيكي إلى شاليه في جبال الألب. يبنون من الخشب ليس فقط المنازل ، ولكن أيضًا الحمامات والساونا وشرفات المراقبة .يستخدم الخشب في بناء المساكن وفي الهياكل الحاملة ، والعوارض ، والسقوف. في المستوطنات الريفية ، لا تزال المنازل منخفضة الارتفاع تُبنى من الخشب - لملاك 2 أو 4.

تسعى صناعة الأخشاب الآن إلى زيادة مقاومة الأخشاب المنشورة للرطوبة والحريق والقوة وأيضًا لتحسين امتثال الأخشاب والألواح لقوانين البناء . ولكن في الوقت نفسه ، يجب أن يظل الخشب مادة طبيعية قابلة للتنفس ، وأن يحتفظ بنمط فريد ورائحته المتأصلة. تظهر تقنيات المعالجة والبناء الجديدة باستمرار ، على سبيل المثال ، يعد بناء المنازل باستخدام تقنية الأخشاب المزدوجة ظاهرة جديدة نسبيًا تكتسب شعبية فقط في روسيا.

إلى جانب البناء ، يستخدم الخشب على نطاق واسع كمواد هيكلية لإنتاج الأثاث . - أرائك وكراسي وطاولات وخزائن ملابس والمزيد. السلالم ، الدرابزين ، الألواح الخشبية ، الدرابزينات ، الممرات والأرصفة في الحديقة ، والعناصر الزخرفية الأخرى في تصميم المناظر الطبيعية والمباني مصنوعة من الخشب.

كمادة حرفية

يشارك كل من الهواة والمحترفين في الفن التطبيقي اليوم. يستخدم الخشب للصناعات اليدوية بأشكالها الأكثر تنوعًا - من نشارة الخشب والألواح إلى القضبان وألواح الباركيه. سيقوم الحرفيون ذوو الأيدي الذهبية ومن الصناديق الخشبية أو المنصات بإنشاء كرسي حديقة - Adirondack ، والذي لن يبدو أسوأ من كرسي المصنع . من التخفيضات ، يتم الحصول على كل من مسارات المشي الأصلية في الحديقة ، بالإضافة إلى ألواح التقطيع الرائعة أو الصور المحروقة باستخدام بانوراما.

معالجة

على الرغم من أن الشجرة هي مورد طبيعي متجدد ، إلا أن الغابة تستغرق عدة عقود حتى تتعافى تمامًا. تؤثر إزالة الغابات وحرائق الغابات سلبًا على الظروف المناخية والبيئية وتقلل من كمية الموارد المتاحة للاستخدام . لذلك ، يتم إعادة تدوير الخشب لإعادة استخدامه في الإنتاج ، وكذلك لمعالجة النفايات الناتجة.

من خلال الاستخدام الجيد للمخلفات والنفايات الناتجة عن معالجة الأخشاب ، يمكن توفير كمية كبيرة من الغابات.

يمكن تقسيم الخشب إلى أعمال تجارية وغير تجارية .الأول يشمل ، على سبيل المثال ، الألواح والألواح السفلية. الثاني يشمل القشرة والألواح ، وبصورة أدق ، بقاياها ، وقطع المنشار من جذوع الأشجار ، والقطع المختلفة والخردة من أنشطة النجارة ، واللحاء ، ونشارة الخشب ، ونشارة الخشب ، والغبار يشار إليها أيضًا بالخشب غير التجاري. يستخدم الخشب التجاري لإنشاء منتجات جديدة. تخضع الأنشطة غير التجارية للتحصيل والمعالجة الإضافية والتخلص اللاحق. على الرغم من أنه فيما يتعلق بالأخشاب غير التجارية ، يتم تنفيذ عمليات التطوير والبحث عن طرق المعالجة. على سبيل المثال ، يتم ضغط النشارة ونشارة الخشب ، وبعد ذلك يتم استخدامها لصنع فضلات القطط.