Плотность древесины

Кратко: что показывает плотность древесины

Плотность древесины показывает, сколько массы приходится на единицу объема материала. Обычно ее указывают в кг/м3. Чем выше плотность, тем древесина тяжелее, прочнее на сжатие и износ, чаще лучше держит крепеж, но сложнее обрабатывается, медленнее сохнет и сильнее нагружает конструкции. Низкоплотные породы легче пилить, перевозить и монтировать, они лучше подходят для теплоизоляционных и ненагруженных элементов, но обычно уступают плотным породам по твердости и стойкости к истиранию.

Главный фактор, который меняет показатель в реальных условиях, — влажность. Одна и та же доска при 8%, 12%, 20% и 30% влажности будет иметь разную массу и расчетную плотность. Поэтому в справочниках часто используют плотность при стандартной влажности 12%, а для научных и лабораторных сравнений — плотность в абсолютно сухом состоянии. Для закупки пиломатериалов, расчета веса партии, подбора крепежа, настила пола, лестниц, фасадов и несущих элементов важно уточнять не только породу, но и влажность, сорт, часть ствола и условия эксплуатации.

Таблица плотности древесины по породам

Значения ниже приведены как ориентировочные для древесины при влажности около 12%. В реальных поставках плотность может отличаться из-за региона произрастания, возраста дерева, доли поздней древесины, наличия смолы, сучков, пороков, способа сушки и точности измерений.

Для инженерных расчетов нельзя подставлять усредненную табличную плотность без запаса. При проектировании несущих деревянных конструкций ориентируются на нормативные документы, расчетные сопротивления, класс прочности, влажностный режим и условия эксплуатации, а не только на справочную массу древесины.

Что такое плотность древесины?

Плотность древесины — это отношение массы образца к его объему. Формула записывается так: плотность = масса / объем. Если масса указана в килограммах, а объем в кубических метрах, результат получают в кг/м3.

У древесины различают несколько видов плотности. Это важно, потому что один и тот же материал может выглядеть по-разному в справочнике, на складе и в лабораторном протоколе.

• Плотность при текущей влажности — фактический показатель конкретной доски, бруса или образца на момент измерения.
• Плотность при 12% влажности — распространенный справочный показатель для сравнения пород в столярном деле, мебельном производстве и строительстве.
• Плотность абсолютно сухой древесины — показатель после высушивания до почти нулевой влажности, чаще используется в лабораторных расчетах.
• Базисная плотность — отношение массы абсолютно сухой древесины к объему в максимально разбухшем состоянии; применяется в лесоведении, целлюлозно-бумажной промышленности и научных работах.

«При оценке свойств древесины всегда нужно указывать влажность образца. Без этого плотность, прочность и масса кубометра становятся неполными данными, потому что вода в древесине существенно меняет результат измерения».

А. В. Уголев, доктор технических наук, специалист по древесиноведению, автор учебных материалов по древесиноведению и лесному товароведению

На плотность влияют порода, ширина годичных слоев, доля поздней древесины, условия роста, часть ствола, наличие ядра и заболони, смолистость, сучковатость, пороки, влажность и способ обработки. Поэтому у большинства пород корректнее говорить не об одном числе, а о диапазоне.

Как влажность влияет на плотность древесины?

Влажность повышает массу древесины, а значит влияет и на плотность. До точки насыщения волокон вода находится в клеточных стенках и меняет размеры материала: древесина разбухает при увлажнении и усыхает при сушке. Выше точки насыщения волокон свободная вода заполняет полости клеток, масса растет заметно, а размеры меняются меньше.

В практических расчетах часто используют такую зависимость: при росте влажности увеличивается масса кубометра древесины, но увеличение не всегда линейно из-за усушки, разбухания и различий между породами. Например, сухая сосновая доска для внутренней отделки и свежеспиленный сосновый лесоматериал могут отличаться по массе кубометра в полтора раза и более.

Если нужно приблизительно пересчитать массу древесины при изменении влажности, используют смысловую формулу: масса при новой влажности = масса абсолютно сухой древесины x (1 + влажность / 100). Для точного расчета дополнительно учитывают изменение объема из-за усушки или разбухания.

«Большая часть претензий к деревянным полам и лестницам начинается не с породы, а с влажности. Дуб или ясень могут быть отличными материалами, но если они уложены слишком влажными, геометрия все равно уйдет».

Сергей Никитин, технолог столярного производства, Москва

Группы пород по плотности

Деление по плотности помогает быстро выбрать древесину под задачу, но не заменяет проверку влажности, сорта и фактического качества партии. Для удобства породы можно разделить на несколько групп.

Очень легкие породы

Признаки сравнения: плотность обычно ниже 350 кг/м3, малая масса, невысокая твердость, простая обработка, ограниченная несущая способность.

Подходящие породы: бальса, павловния, некоторые виды тополя, легкая ива.

Где применять: модели, декоративные панели, легкие заполнители, упаковка, изделия без высокой нагрузки.

Ограничения: низкая стойкость к вмятинам, слабое удержание крепежа, необходимость защиты от влаги и механического износа.

Легкие породы

Признаки сравнения: плотность примерно 350-550 кг/м3, умеренная прочность, хорошая обрабатываемость, небольшой вес конструкций.

Подходящие породы: ель, пихта, кедр, осина, липа, ольха, тополь, ива, часть сортиментов сосны.

Где применять: каркасные элементы, обрешетка, вагонка, банные полки, внутренняя отделка, тара, резные изделия.

Ограничения: для полов, ступеней и нагруженных узлов нужна проверка прочности, сечения и защитной обработки.

Среднеплотные породы

Признаки сравнения: плотность примерно 550-700 кг/м3, хороший баланс массы, прочности, цены и доступности.

Подходящие породы: сосна плотных сортов, береза, орех, черешня, каштан, вяз, клен, часть лиственницы, часть бука.

Где применять: мебель, двери, лестничные детали, фанера, щиты, столешницы, внутренние несущие и полунесущие элементы.

Ограничения: разные породы из этой группы сильно отличаются по стабильности: например, береза требует защиты от влаги, а лиственница лучше переносит наружные условия.

Плотные породы

Признаки сравнения: плотность примерно 700-850 кг/м3, высокая твердость, хорошая износостойкость, заметный вес.

Подходящие породы: дуб, ясень, бук, граб, груша, яблоня, акация, плотная лиственница, клен твердых сортов.

Где применять: паркет, ступени, поручни, столешницы, нагруженная мебель, рукояти, спортивный инвентарь.

Ограничения: сложнее обработка, выше требования к сушке, крепежу, инструменту и компенсационным зазорам.

Очень плотные и тяжелые породы

Признаки сравнения: плотность выше 850 кг/м3, высокая масса, износостойкость и декоративность, часто высокая цена.

Подходящие породы: венге, мербау, палисандр, самшит, эбеновое дерево, бакаут, ипе, кумару, некоторые виды акации и тропических лиственных пород.

Где применять: премиальный паркет, палубные настилы, музыкальные инструменты, инкрустация, точные и износостойкие детали.

Ограничения: большая нагрузка на основание, сложное сверление и пиление, возможные ограничения по легальности происхождения, необходимость проверять документы на импортную древесину.

Плотность популярных и редких пород: подробное описание

Ниже породы описаны по единым признакам: плотность, вес и обработка, устойчивость к влаге, типичное применение, ограничения. Такой подход помогает сравнивать материалы не только по цифре в таблице, но и по реальному поведению в изделии.

Сосна

Плотность: обычно 500-560 кг/м3 при 12% влажности. Вес и обработка: сравнительно легкая, хорошо пилится и строгается, но смолистость может мешать отделке. Устойчивость к влаге: средняя, для улицы нужна антисептическая и лакокрасочная защита. Применение: брус, доска, каркасы, лаги, мебельный щит, внутренняя отделка. Ограничения: мягкость, сучки, смоляные карманы, неоднородная плотность ранней и поздней древесины.

Ель

Плотность: около 430-520 кг/м3. Вес и обработка: легкая, удобная в строительстве, но с большим количеством мелких сучков. Устойчивость к влаге: умеренная, при наружном применении требуется защита. Применение: стропильные системы, каркасы, клееные балки, музыкальные деки, отделка. Ограничения: хуже пропитывается защитными составами, чем сосна.

Лиственница

Плотность: примерно 650-760 кг/м3. Вес и обработка: тяжелее сосны и ели, смолистая, требует острого инструмента. Устойчивость к влаге: высокая среди доступных хвойных пород. Применение: террасы, фасады, сваи, мостки, наружная отделка, полы. Ограничения: склонность к растрескиванию при неправильной сушке и жестком креплении.

«Лиственницу часто выбирают за стойкость во влажной среде, но ее нельзя монтировать как обычную сухую сосновую доску. Нужны предварительное сверление, правильный крепеж и зазоры».

Александр Климов, инженер-строитель, Санкт-Петербург

Дуб

Плотность: примерно 690-800 кг/м3. Вес и обработка: тяжелый, твердый, хорошо держит крепеж, требует качественного инструмента. Устойчивость к влаге: выше средней, особенно у зрелой ядровой древесины, но торцы и соединения нужно защищать. Применение: паркет, лестницы, мебель, двери, столешницы, бочки. Ограничения: высокая цена, риск растрескивания при быстрой сушке, реакция с железным крепежом с появлением темных пятен.

Ясень

Плотность: около 680-780 кг/м3. Вес и обработка: прочный, упругий, хорошо выдерживает ударные нагрузки. Устойчивость к влаге: средняя, для наружных работ требует защиты. Применение: лестницы, паркет, рукояти, спортивный инвентарь, гнутые детали. Ограничения: при переменной влажности возможны деформации, поэтому важны сушка и акклиматизация.

Бук

Плотность: примерно 680-760 кг/м3. Вес и обработка: плотный, хорошо гнется после пропаривания, удобен для мебельного производства. Устойчивость к влаге: низкая без защиты, склонен к короблению. Применение: мебель, стулья, ступени, паркет, фанера. Ограничения: нежелателен для сырых помещений и улицы без специальной обработки.

Береза

Плотность: около 620-700 кг/м3. Вес и обработка: достаточно плотная и однородная, хорошо шлифуется, используется для фанеры. Устойчивость к влаге: низкая без защиты, быстро поражается грибком во влажных условиях. Применение: фанера, мебель, токарные изделия, рукояти, внутренние детали. Ограничения: не лучший выбор для улицы и влажных зон без надежной пропитки.

Осина

Плотность: примерно 420-500 кг/м3. Вес и обработка: легкая, мягкая, мало смолится. Устойчивость к влаге: средняя, но в банях ценится за слабый нагрев поверхности. Применение: банная вагонка, полки, резьба, спички, тара. Ограничения: невысокая твердость и возможная скрытая гниль в сырье.

Липа

Плотность: около 450-530 кг/м3. Вес и обработка: мягкая, однородная, отлично режется. Устойчивость к влаге: невысокая без защиты, но комфортна в банных помещениях при правильной вентиляции. Применение: резьба, иконостасы, полки в бане, декоративные панели. Ограничения: легко получает вмятины и не подходит для износостойких полов.

Ольха

Плотность: примерно 490-570 кг/м3. Вес и обработка: мягкая, ровная, легко тонируется. Устойчивость к влаге: в воде может сохраняться долго, но в переменно влажных условиях требует защиты. Применение: мебельные детали, фанера, банная отделка, декоративные изделия. Ограничения: умеренная прочность и невысокая стойкость к истиранию.

Клен

Плотность: около 650-750 кг/м3. Вес и обработка: плотный, хорошо шлифуется, дает светлую ровную поверхность. Устойчивость к влаге: средняя, требует стабильных условий. Применение: мебель, полы, музыкальные инструменты, столешницы, декоративные элементы. Ограничения: на светлой поверхности заметны загрязнения и ошибки отделки.

Граб

Плотность: примерно 750-850 кг/м3. Вес и обработка: очень твердый и тяжелый, сложен в сушке и обработке. Устойчивость к влаге: невысокая без защиты. Применение: инструментальные ручки, детали с высоким износом, паркет, токарные изделия. Ограничения: сильная усушка и склонность к растрескиванию.

Тик

Плотность: примерно 630-750 кг/м3. Вес и обработка: плотный, маслянистый, стабилен. Устойчивость к влаге: высокая, поэтому тик применяют в судостроении и наружной мебели. Применение: палубы, террасы, садовая мебель, ванные комнаты. Ограничения: высокая цена, риск покупки древесины сомнительного происхождения, сложность склейки из-за природных масел.

Мербау, венге, палисандр, эбен и бакаут

Плотность: от 780 до 1300 кг/м3 в зависимости от породы. Вес и обработка: тяжелые, твердые, часто требуют твердосплавного инструмента. Устойчивость к влаге: у многих тропических пород высокая, но зависит от конкретного вида. Применение: паркет, премиальная мебель, шпон, музыкальные инструменты, декоративные вставки. Ограничения: высокая стоимость, возможная аллергенная пыль при обработке, необходимость проверять законность происхождения и сертификаты поставщика.

Отзыв покупателя на строительном форуме ForumHouse: «Для террасы взял лиственницу вместо сосны. Доска тяжелее, сверлить пришлось заранее, зато после двух сезонов геометрия нормальная, покрытие обновлял только на солнечной стороне». Источник: пользователь Андрей, обсуждение террасной доски на ForumHouse.

Как рассчитать плотность древесины?

Для бытовой проверки нужен образец правильной формы, весы, рулетка или штангенциркуль и влагомер. Чем ровнее геометрия образца и точнее измерена влажность, тем полезнее результат.

1. Измерьте размеры. Для прямоугольного образца объем = длина x ширина x толщина. Все размеры переведите в метры.
2. Взвесьте образец. Массу укажите в килограммах. Например, 850 г = 0,85 кг.
3. Рассчитайте объем. Если образец 1 м x 0,1 м x 0,05 м, объем равен 0,005 м3.
4. Разделите массу на объем. Если масса 2,8 кг, а объем 0,005 м3, плотность = 2,8 / 0,005 = 560 кг/м3.
5. Укажите влажность. Итоговая запись должна выглядеть так: плотность 560 кг/м3 при влажности 12%.

Для партии пиломатериалов можно использовать обратный расчет: масса партии = объем партии x плотность при фактической влажности. Например, 2 м3 сосны плотностью 540 кг/м3 будут весить примерно 1080 кг без учета упаковки и погрешности измерений.

Если материал нужен для перекрытий, кровли, лестниц, балконов, общественных помещений или иных ответственных конструкций, расчет по плотности должен проверять проектировщик. Масса древесины — только часть нагрузки; отдельно учитывают снег, людей, оборудование, крепеж, отделку, влажностный режим и нормативные коэффициенты.

Как учитывать плотность при выборе материала?

Для каркаса и стропил

Плотность: чаще выбирают хвойные породы средней или низкой плотности — сосну, ель, пихту. Вес: умеренный, не перегружает конструкцию. Влажность: предпочтительно сухой или конструкционный пиломатериал с контролируемой влажностью. Риск: сырая древесина после монтажа может повести крепежные узлы и изменить геометрию.

Для пола и паркета

Плотность: лучше подходят среднеплотные и плотные породы — дуб, ясень, бук, клен, лиственница, мербау, венге. Вес: основание должно выдерживать покрытие. Влажность: материал должен быть акклиматизирован в помещении. Риск: слишком влажная доска даст щели, коробление или вспучивание после укладки.

Для лестниц

Плотность: желательны плотные и износостойкие породы — дуб, ясень, бук, лиственница, клен, граб. Вес: учитывают нагрузку на косоуры, тетивы и крепеж. Влажность: для внутренних лестниц обычно нужна камерная сушка. Риск: мягкая древесина быстро получает вмятины на проступях.

Для бани и сауны

Плотность: часто выбирают легкие и среднеплотные породы — липу, осину, ольху, кедр. Вес: невысокий, монтаж проще. Влажность: важны просушка, вентиляция и отсутствие застойной влаги. Риск: плотные породы сильнее нагреваются на поверхности и могут быть менее комфортны для полков.

Для фасада и террасы

Плотность: предпочтительны породы с хорошей стойкостью к влаге и износу — лиственница, тик, ипе, кумару, термообработанная древесина, качественная сосна с защитой. Вес: крепеж и подсистема должны быть рассчитаны на фактическую массу. Влажность: нужна стабильная влажность перед монтажом и компенсационные зазоры. Риск: плотная древесина без предварительного сверления может трескаться у крепежа.

Для мебели

Плотность: выбор зависит от назначения: липа и ольха — для легких и резных деталей, дуб и ясень — для нагруженной мебели, орех и черешня — для декоративных изделий. Вес: тяжелая мебель устойчивее, но сложнее в перевозке. Влажность: для помещений обычно нужна древесина около 6-10%. Риск: мебель из недосушенной древесины дает щели, перекос фасадов и проблемы с отделкой.

«В столярке плотность важна не сама по себе, а вместе с влажностью и стабильностью. Для фасада кухни я скорее выберу правильно высушенный ясень, чем красивый, но сыроватый дуб».

Игорь Романов, мастер-краснодеревщик, Нижний Новгород

Какие нормы и источники использовать?

Для справочных значений плотности используют учебники по древесиноведению, лесному товароведению, технологические справочники, данные испытательных лабораторий и нормативные документы. В российской практике при работе с древесиной и пиломатериалами часто ориентируются на ГОСТы, своды правил по деревянным конструкциям и требования проектной документации.

При закупке материала стоит запрашивать у поставщика породу, сорт, влажность, объем, условия сушки, документы на партию и, при необходимости, подтверждение происхождения древесины. Для импортных ценных пород особенно важны документы о легальности заготовки и поставки.

В открытых справочниках возможны разные значения плотности одной и той же породы. Это не обязательно ошибка: древесина не является однородным промышленным материалом. Например, сосна северного происхождения, быстрорастущая сосна из более мягких условий, комлевая часть ствола и верхняя часть ствола могут отличаться по плотности и прочности.

Для ответственных работ не следует заменять лабораторные данные и проектный расчет справочной таблицей из интернета. Таблица помогает предварительно оценить вес, сравнить породы и выбрать направление, но окончательное решение по несущим элементам принимают по нормативным расчетам и характеристикам конкретного материала.

Частые вопросы о плотности древесины