< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Особливості розташування сучків у стовбурах та їх фізико-механічні властивості

Вади деревини є важливою ознакою якості деревина, оскільки за їх наявністю та розмірами визначають сорт лісоматеріалів. Ступінь впливу вад на якість деревини залежить від виду вади, її розмірів, кількості, розташування та призначення лісоматеріалів. До основних сортоутворюючих вад деревини відносять сучки, гнилизни, тріщини та кривизну [26, 27].

Основною вадою деревини є сучки - основа гілок, яка заключена у деревині сортименту. Якщо розглядати окремо дерева, то прийнято говорити про їх сучковатість, розуміючи під цим терміном усю сукупність зарослих та відкритих сучків з урахуванням їх кількості, стану, розмірів та розподілу, а також впливу на технічні властивості деревини. Вивченню сучковатості насаджень приділялося досить багато уваги. Так М. Е. Ткаченко, О. И. Полубояриновим, М. И. Виликайнен, встановлено, що наявність сучків, їх розміри та кількість можуть бути обумовлені спадковими особливостями, умовами місцезростання, повнотою насадження, а також господарською діяльністю людини [28, 29, 30, 31, 32].

Питання формування сучковатості в культурах сосни були розглянуті в роботах О. И. Антонова [33], В. И. Мелехова, Н. А. Бабича, С. А. Корчагова [34], Д. Ю. Коновалова [35], тощо.

Природне очищення ростучих дерев від сучків складний біологічний процес, який проходить неоднаково не тільки у різних порід деревини, а навіть у однієї породи за різних умов формування деревини. Це довготривалий процес, в результаті якого стовбур дерева, з ростом вгору очищується від нижніх бокових гілок. Очищення дерев від сучків, один з найбільш доступних показників якості, який може бути отриманий безпосередньо в деревостані, під час оцінювання запасу або проведенні інших вимірів.

У літературі оцінка сучковатості, в основному, мала описовий характер "погане очищення від сучків", "добре очищений стовбур" тощо, тому В. И. Мелехов [36] запропонував фази процесу очищення стовбура від сучків залежно від маси відповідної фракції віднесеної до 1 м3 деревини. Всього було виділено 4 фази очищення від сучків.

Дослідженнями В. Д. Зеликова [37], Б. В. Абуткова [38], О. И. Полубояринова [39], Г. Л. Кравченко [40], В. А. Ряхина [41], В. И. Мелехова, Н. А. Бабича, С. А. Корчагова [34], Д. Ю. Коновалова [35] та іншими встановлено, що очищення стовбурів від сучків також залежить від віку деревостану.

Багаточисельними дослідниками показана роль умов місцезростання у формуванні сучковатості стовбурів: М. Буш, [42], Н. С. Нестеров [43], Б. В. Абутков [38, 44], О.И. Полубояринов [39], В. А. Ряхин [41], Г. Л. Кравченко [45], Г. П. Мусихин [46], Л. С. Арлаускас, А. П Тябера [47], В. И. Мелехов, Н А. Бабич, С. А. Корчагов [34], Д. Ю. Коновалов [35] тощо.

Так, за дослідженнями В. И. Мелехова, Н. А. Бабича, С. А. Корчагова [34], у разі покращення лісорослинних умов збільшується абсолютна довжина трьох основних зон стовбура та зменшується кількість сучків на 1 пог.м. У найбільш продуктивних типах лісу формуються сучки більших розмірів, що обумовлено не тільки кращими умовами зростання, але і меншою повнотою на даному етапі їх формування.

За дослідженнями Л. С. Арлаускаса [47], який розглядав сучковатість стовбурів ялини, встановлено, що найбільша довжина безсучкової зони стовбурів характерна для деревостанів із середнім ступенем товщини. Також було встановлено, що підвищення родючості ґрунтів викликає збільшення товщини сучків за всією довжиною стовбура, але збільшення вологості ґрунтів суттєво не впливає на товщину сучків. Також було встановлено, що підвищення родючості ґрунтів не впливає на сортність круглої деревини.

При дослідженні впливу географічного фактору на сучковатість Д. Ю. Коноваловим [35] було відмічено збільшення на 10-70 % різних зон стовбура при просуванні з півночі на південь. Загальна кількість відкритих сучків на стовбурах збільшується на 8-18 % у північному напрямку, причому їх середній діаметр зменшується на 24—15 %.

Дослідженням ступеня впливу сучків на якість лісоматеріалів та пило продукції, що з них отримується, приділено багато уваги. Так, рядом науково-дослідних інститутів [48, 49], визначено відсотковий вихід та цінностний коефіцієнт хвойних пиломатеріалів, отриманий з колод, що мали різні розміри максимального сучка. Було встановлено, що розмір максимального сучка практично не впливає на вихід пиломатеріалів. Різниця між максимальним та мінімальним значенням виходу для соснових, ялинових та листяних колод не перевищує 2,5 % [49]. Цінностний коефіцієнт хвойних пиломатеріалів для всіх досліджених порід та регіонів їх вирощування залежить від розмірів максимального сучка у колодах - зі збільшенням сучка цінностний коефіцієнт зменшується.

Спосіб визначення пошкодженості стовбурів сосни сучками був запропонований В. П. Левченко, і полягав у тому, щоб визначати пошкодженість не абсолютними розмірами сучків, а відносними величинами, зокрема "відношенням суми діаметрів сучків у мутовці до обводу стовбура в місці розташування мутовки" [50].

Для виявлення закономірностей розвитку деревного стовбура та розповсюдження у ньому сортоутворюючих вад на основі законів біоніки та закономірностей безрозмірних співвідношень була розроблена модель структурно-морфологічної будови стовбура [51]. В її основу покладено новий підхід до вивчення розмірно-якісних характеристик деревної сировини (рис.1.1) і запропоновано гіпотезу про взаємозв'язок морфологічного (безсучкова зона, зона мертвих сучків та зона живої крони) та внутрішнього структурного формоутворення стовбура дерева, які підпорядковуються законам біоніки (закон конуса та закон спіралі росту) та закономірностям безрозмірних співвідношень (принцип золотого перерізу).

Моделі стовбура для визначення їх якісних зон

Рис. 1.1. Моделі стовбура для визначення їх якісних зон [51]: а) структурно-морфологічна модель стовбура; б) геометричні моделі розподілу якісних зон за довжиною стовбура

Проте, А. Д. Голяков [52] відмічав, що у дослідників немає єдиної думки про вибір способу встановлення границі між безсучковою та сучковою зонами, недостатньо висвітлено питання її точності та форми, відсутня цілісна та зручна для аналізу математична модель зміни діаметру зрослих та незрослих частин сучків у межах моделі колоди. Тому була запропонована вибіркова технологічна модель сучковатості комлевих соснових колод [52]. Було встановлено, що розподіл сучків всередині комлевих колод носить зональний характер, довжина зарослих сучків та їх зарослих частин в середньому збільшується за довжиною колоди від комля до вершини.

Дослідженням сучковатості, з точки зору очищення дерев від сучків за допомогою механізмів, займалися Л. Г. Дорофеев [53], В. И. Дитрих [54]. Була встановлена залежність сучковатості від товщини стовбура. Найбільш чутливим та стійким параметром сучковатості є середній діаметр сучків, який лінійно залежить від діаметра дерева на висоті грудей.

Одним з перших провів дослідження фізико-механічних властивостей сучків В. П. Лопатко [55]. Дослідженням фізико-механічних властивостей деревини сучків та вершин карпатського бука і можливості їх використання для виготовлення гнутих меблів займався Т. М. Шкіря. [56]. Ним було встановлено, що показники межі міцності деревини сучків карпатського бука не нижчі показників деревини стовбура. Аналогічну залежність підтвердили дослідження В. П. Левченко [57] для деревини сучків сосни Київської області.

Ступінь впливу сучків на характеристики міцності деревного стовбура відмічалися Н. Н. Бураковим [58]. Під час досліджень на малих зразках, було встановлено, що за стиску вздовж волокон деревини сосни та ялини, межа міцності знижується у межах 20—10 %. За стиску поперек волокон спостерігається підвищення міцності, при випробуваннях на згин, наявність сучків викликає зменшення опору деревини, величина якого залежить від діаметра сучка та його розташування у зразку.

Волинським В. Н. [59], який проводив дослідження на зразках різного поперечного перерізу чистої деревини та деревини з сучками, була встановлена залежність межі міцності від розмірів поперечного перерізу зразка. Розбіжність у рівняннях зв'язку для чистої деревини і деревини з сучками знижується із збільшенням розмірів зразка.

Результати досліджень, що проводилися у центральному науково-дослідному інституті механічної обробки деревини (ЦНДІМОД) [49] щодо зниження межі міцності балок, брусків з сучками на крайці та дощок з сучками на пласті у межах середньої третини проліту, свідчать, що із збільшенням відносних розмірів сучка міцність за статичного згину та стиску вздовж волокон різко падає. За відносних розмірів сучка, який дорівнює половині ширини або товщини деталі, межа міцності знижується відповідно на 51 та 52 %. У зв'язку з цим розмір сучків в круглих лісоматеріалах обмежується.

За дослідженнями сучки є основною вадою, яка впливає на зниження механічних показників стовбурів. Виявлено так звану "зону впливу" біля сучка, яка характеризується нахилом волокон і має значний вплив на міцність стовбурів (рис. 1.2.).

Схематичне зображення розташування сучків у стовбурі та зони їх впливу

Рис. 1.2. Схематичне зображення розташування сучків у стовбурі та зони їх впливу [60]

Крім того, внаслідок ексцентричного розташування сучків та секцій з сучками зменшується кількість чистої деревини.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >