CC BY
96
УДК 630.85:630.431.6
ТЕХНИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ДРЕВЕСИНЫ, ПОВРЕЖДЕННОЙ РАЗЛИЧНЫМИ
ВИДАМИ ПОЖАРА А. В. Макаров
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Технические качества древесины характеризуются значительным количеством её физико-механических показателей. Но к числу основных физических свойств относится плотность древесины, а из механических свойств наиболее существенное значение имеет твердость древесины.
Плотность является характеристикой данной породы и влияет на почти все физические и механические свойства древесины. Плотность так же влияет на качество и долговечность изделий, изготовленных из древесины. Поэтому плотность необходимо учитывать как в процессе лесовыра-щивания, так и при использовании древесины как конструкционного и технологического сырья.
Твердость древесины учитывается при механической обработке древесины режущим инструментом, при пилении, строгании, лущении и т.д. При использовании древесины на сопротивление ударам, толчкам, истиранию поверхности (полы), раскалыванию.
Технические качества древесины, подвергшейся воздействию пожара, довольно сильно зависят от вида пожара и времени рубки, прошедшего после пожара.
Низовой пожар с высотой пламени до
0,5 м, только снизу опаливший стволы деревьев, незначительно влияет на состояние древостоев и при этом есть большая веро-
ятность их сохранения. Там же, где прошел сильный низовой пожар, или только сильный низовой с высотой пламени свыше 1,5 м и протяженностью подгара на стволах деревьев от 6-8 до 18 м и более, древостои подвергаются значительным повреждениям, а, следовательно, и изменяется качество древесины.
Помимо вида воздействия пожара, определенный интерес представляет вопрос о влиянии на качество древесины времени рубки, прошедшего после пожара.
Для проведения исследований плотности и твердости древесины были отобраны модельные деревья (по среднему диаметру) из квартала № 49, подвергшиеся воздействию слабого низового пожара, и квартала № 10 - сильного низового и верхового пожара УОЛ ВГЛТА. Выбор указанных типов пожаров представляет определенный научный и практический интерес в плане дальнейшего использования древесины. Степень повреждения древо-стоев при этих видах пожара минимальная и максимальная.
Испытания проводились на древесине срубленных деревьев после пожара через 2 и 3 месяца (сентябрь, октябрь 2010 года). Столь небольшой временной промежуток времени является достаточным для установления характера повреждения древесины. Как показывает практика,
именно в первые два-три месяца после пожара происходит существенное снижение физико-механических свойств поврежденной древесины.
Изготовление образцов и проведение испытаний по определению плотности древесины соответствовали методике ГОСТ 16483.1-84 и статической твердости
- ГОСТ 16483.17-81. Из каждого модельного дерева были вырезаны срезы по высоте ствола: из комлевой части, в средине ствола и близкой к кроне. Из каждого среза образцы изготавливали по радиусу: в
центре, на 0,5 радиуса (средина) и на периферии.
В квартале № 49, где низовой пожар опалил стволы деревьев не выше 20-30 см, были выбраны для испытаний деревья диаметром 32-40 см. Плотность и твердость определялась по высоте ствола - в комлевой, срединной и вершинной части. Влажность образцов доводилась близкой до 12 %, после испытаний показатели плотности и твердости пересчитывались на стандартную, нормализованную влажность 12 % (рис. 1 и 2).
580
560
"5? а 540
(£ 520
н о о X 500
О 3 480
460
440
я
□ сен.10
□ окт.10
комель
средина вершина
Рис. 1. Плотность древесины, поврежденной слабым низовым пожаром
Средняя плотность по стволу в сентябре составила р12 - 530 кг/м3, в октябре р12 - 533 кг/м3, средняя торцовая твердость соответственно Н12 - 31,6 Н/мм2.
Стандартные показатели плотности и твердости сосны обыкновенной центральных районов Европейской части соответственно р12 - 525 кг/м3 и Н172 - 31,6 Н/мм2.
34/
33
32-
31
15 30
и
о
ч
& 29
V
м Н
28
27-
□ сен.10
□ окт.10
комель средина вершина
Рис. 2. Твердость древесины, поврежденной слабым низовым пожаром
По результатам испытаний можно сделать вывод о том, что слабый низовой пожар не изменяет качество древесины, плотность и твердость соответствуют стандартной как в сентябре, так и в октябре. Кроме того свойства древесины в пределах одного и того же ствола непостоянны, причем эти изменения подчиняются общепринятой закономерности. Лучшая древесина находится в комлевой части ствола, по мере поднятия по стволу (до начала живой кроны) плотность и твердость снижаются, при переходе в область живой кроны наблюдается некоторое повышение этих свойств.
Так как показатели качества после низового пожара по истечении двух и трех месяцев не изменяются, то проводить испытания этой древесины через год после пожара представляется нецелесообразным.
Древостои в квартале № 10 подверглись сильным низовому и верховому пожарам. Пожар стволов по высоте составил 18 м и более. Кора и крона деревьев обуг-
лена. Результаты экспериментальных исследований плотности и твердости древесины, поврежденной сильным низовым и верховым пожарами, представлены на рис. 3 и 4.
Средняя плотность по стволу в сентябре составила р12 - 412 кг/м3, в октябре р12 - 404 кг/м3, средняя торцовая твердость соответственно в сентябре составила Н12 -31,6 Н/мм2, а в октябре Н12 - 31,9 Н/мм2.
Снижение стандартной плотности от стандартного значения после сильного низового и верхового пожара в сентябре составила - 21 %, в октябре - 23 % от стандартных значений. Снижение твердости от стандартной составило: в сентябре - 29 %, в октябре - 27,2 %.
Анализ твердости древесины по радиусу ствола показал, что снижение твердости от центра к периферии составило около 40 %. Поражение древесины произошло как по высоте, так и по радиусу ствола при данном типе пожара.
и
а
(£
.а
н
и
о
Я
н
о
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
□ сен.10
□ окт.10
комель средина вершина
Рис. 3. Плотность древесины, поврежденной сильным низовым и верховым пожаром
30
25
20
л 15
>А
Н
о
§. 10 &
V
а
Н 5
жш
□ сен.10
□ окт.10
комель
средина
вершина
Рис. 4. Твердость древесины, поврежденной слабым низовым пожаром
Воздействие сильного пожара резко снизило плотность и твердость древесины. Снижение технических качеств древесины по всей высоте ствола свидетельствует о деструкции древесины под воздействием высокой температуры. Причиной снижения качества древесины является деструкция волокна. Кристаллическая зона мик-
рофибрилл в результате усиленного молекулярного движения сокращается и переходит в аморфную зону, менее прочную. Происходит также деполяризация целлюлозного волокна. Цепь волокна разрывается - коэффициент поляризации уменьшается, а, следовательно, прочность снижается. Кроме того, под воздействием высокой
0
температуры происходит химическая деструкция - сокращается количество гемицеллюлоз, особенно пентозанов, до 30 %. Происходит также термическое разложение древесины - пиролиз, сухая перегонка древесины, и она обугливается. Что и произошло с древесиной из квартала № 10.
В течение трех месяце после пожара не отмечено никаких повреждений, вызванных насекомыми и грибами. Это свидетельствует о том, что под действием высокой температуры произошла термическая стерилизация древесины. Периферийная часть стволов изменила химический состав и стала непригодной питательной средой для развития грибов и поражения насекомыми.
Таким образом, древесина горельни-ков, где прошел сильный низовой пожар и верховой пожар, утрачивает товарность и технические качества. Мелкий и средний круглый лес после сильного пожара имеет низкое качество уже в первые месяцы после пожара и не может быть использован как деловая древесина. Наиболее целесо-
образно использовать этот лес на дрова для отопления.
Библиографический список
1. Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов, Н.Е. Косиченко и др. Оценка состояния древостоев после лесного пожара 2010 года на территории УОЛ ВГЛТА // Полите-матический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ, 2011. №06 (70). С. 377-387.
- Шифр информрегистра: 04201100012/0204.
- Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/ 06^і27^і 0,688 у.п.л.
2. Макаров А.В. Исследование состояния древостоев после повреждения пожаром / Актуальные проблемы лесного комплекса / Под ред. Е.А. Памфилова. Сб. науч. трудов по итогам междунар. науч.-технич. конфер. Выпуск № 28. Брянск: БГИТА, 2011. С. 111-114.
