Despre lemn – proprietăți și clase de rezistență

Culoare 

Varietatea speciilor este una dintre nenumăratele avantaje ale lemnului ca material de construcție. Iar unul dintre indicatorii diferențiatori este culoarea, care îi conferă frumusețea și are o mare valoare în determinarea calității acestuia. De asemenea, ajută la identificarea lemnului. 

Partea folosită în construcții (duramenul) are culori specifice pentru anumite specii, de exemplu: negru pentru curmal, maro închis pentru nuc, maro deschis pentru stejarul alb, brun-roșcat pentru stejarul roșu, alb-gălbui pentru plop, roșu-maroniu pentru sequoia.

Miros

Mirosul lemnului se datorează faptului că substanțele aromatice pe care le conțin unele specii se volatilizează în aer și îi pot imprima un miros caracteristic. De asemenea, expunerea la intemperii reduce și adesea schimbă mirosul. Multe tipuri de lemn se disting prin mirosuri puternice și deosebite: cedru, pin, stejar, mahon, tec sunt doar câteva exemple.

Nu în ultimul rând, descompunerea lemnului este de obicei însoțită de mirosuri pronunțate.

Proprietăți fizice ale lemnului

a) Densitatea aparentă este raportul, exprimat în g/cm³, dintre masa aparentă și volumul lemnului. Ea variază de la o specie la alta. Poate varia inclusiv la arborii din aceeași specie în funcție de condițiile de creștere, de lățimea inelelor anuale, proporția de lemn târziu sau timpuriu, existența unor substanțe de încrustare și umiditate.

În funcție de densitatea aparentă, putem clasifica lemnul astfel: 

• ușor: anin, brad, castan, ienupăr, molid, nuc american, pin, plop, salcie, tei etc.;
• potrivit de greu: alun, arțar, cireș, dud, mesteacăn, paltin etc.;
• greu: anin de munte, carpen, corn, fag, frasin, jugastru, paltin, prun, salcâm, stejar, ulm, tisa etc.

Densitatea aparentă a speciilor de la noi din țară este cuprinsă între 0,35 și 0,98 g/m³.

b) Umiditatea reprezintă conținutul de apă, exprimat în procente, din greutatea lemnului. Ea influențează mai toate proprietățile mecanice și fizice ale lemnului: durabilitatea, uscarea, impregnarea, prelucrarea mecanică și chimică. Datorită structurii și compoziției chimice complexe, lemnul are capacitatea de a absorbi și reține apa din atmosferă. Astfel, are tendința să realizeze o umiditate corespunzătoare condițiilor de păstrare sau de folosință. În funcție de umiditate, lemnul își modifică dimensiunile, ceea ce produce deformarea sau craparea lemnului. O umiditate de echilibru pentru realizarea mobilei se consideră a fi de 10% ± 2%.

c) Umflarea și contragerea reprezintă mărirea dimensiunilor, respectiv micșorarea volumului lemnului datorită creșterii sau scăderii umidității.

Proprietăți termice ale lemnului

• dilatarea termică – reprezintă schimbarea dimensiunii unei piese de lemn sub acțiunea căldurii. Coeficientul de dilatare termică depinde de specia lemnoasă, densitatea și umiditatea lemnului.
• difuzibilitatea termică –  indică viteza de conducere a căldurii. Este un indice important în practica uscării, impregnării, încleierii și presării lemnului.
• conductivitatea termică –  este proprietatea de a conduce căldura. Având o conductivitate termică redusă, lemnul este utilizat ca material de izolare termică.

Proprietăți electrice și magnetice ale lemnului

Acestea depind de umiditatea lemnului și de direcția fibrelor. În general, lemnul este un bun izolator electric, mai ales atunci când este uscat. Când umiditatea e mai mare, rezistența electrică scade. La aceeași umiditate dar temperatură mai mare, scade și mai mult rezistența electrică.

Proprietăți mecanice ale lemnului

• Elasticitatea este proprietatea lemnului de a se deforma sub acțiunea sarcinilor exterioare și de a reveni la forma inițială după îndepărtarea lor. Pentru aceasta există însă o limită de elasticitate ce nu trebuie depășită, altfel deformările devin permanente.
• Plasticitatea este proprietatea lemnului de a se deforma sub acțiunea sarcinilor exterioare și de a-și menține noua formă după îndepărtarea lor. După natura solicitării, deosebim plasticitate la compresiune, întindere și încovoiere.
• Rezistența lemnului (la compresiune, tracțiune, încovoiere statică, prin șoc, forfecare și despicare) depinde de regulă de densitatea aparentă, umiditate, structura lemnului și defectele lui.
• Duritatea este proprietatea lemnului de a rezista pătrunderii unor corpuri mai tari. Ea clasifica lemnul în ‘tare’ sau ‘moale’, indicând și posibilitățile de prelucrare a lemnului cu sculele tăietoare.

Durabilitatea și clasele de rezistență

Durabilitatea denotă capacitatea lemnului de a-și păstra nealterate caracteristicile sale naturale și însușirile de lemn sănătos în mediile în care este întrebuințat. Ea depinde de specie, de natura mediului în care este folosit, rezistența la acțiunea bacteriilor și ciupercilor xilofage.

Lemnul poate fi folosit în aer liber, în încăperi închise, pământ, apă etc. Cel mai bine se păstrează cel scufundat în apă, evitându-se și atacul ciupercilor xilofage. Cel utilizat în aer liber, în contact cu solul sau îngropat, are o durabilitate mai redusă.

Durabilitatea medie a speciilor de lemn: 

– în aer liber: stejar (80 ani), larice (60 ani), pin, nuc (50 ani) etc.

– sub șopron: stejar (150 ani), larice (120 ani), pin, salcâm (100 ani) etc.

– scufundat: stejar, larice (500 ani), pin (400 ani), salcâm (300 ani) etc.

La proiectarea construcțiilor de lemn trebuie să se adopte unele măsuri și soluții constructive de protecție împotriva atacului ciupercilor și a insectelor xilofage și de evitare a umezirii, care să permită conservarea în bune condiții a materialului lemnos folosit.

Astfel, din punct de vedere al durabilității la alterarea biologică, speciile de lemn se clasifică în:

• specii puțin durabile: fag, plop, mesteacăn;
• specii cu durabilitate normală: brad, molid, salcâm, pin;
• specii foarte durabile: stejar. 

Clasele de durabilitate ale principalelor specii de lemn față de atacul ciupercilor xilofage sunt:

• clasa I – foarte durabile: cireș, stejar;
• clasa a II-a – durabile: frasin, salcâm;
• clasa a III-a – mediu durabile: pin, larice, cer;
• clasa a IV-a – puțin durabile: molid, brad, carpen, paltin, ulm;
• clasa a V-a – nedurabile: fag, mesteacăn, tei, anin, plop, salcie.

Iar în funcție de durabilitatea față de atacul insectelor xilofage, clasele sunt:

• D – durabil;
• M – durabilitate medie;
• S – sensibil.

În ceea ce privește impregnabilitatea elementelor, subansamblelor și construcțiilor din lemn sunt utilizate patru niveluri de clasificare:

• Clasa I – ușor de tratat: lemnul debitat poate fi penetrat cu un tratament sub presiune, fără dificultăți;
• Clasa a II-a – destul de ușor de tratat: în mod obișnuit o penetrare completă nu este posibilă, dar după un interval de 2-3 ore cu un tratament sub presiune, este posibilă atingerea unei penetrări laterale de peste 6 mm;
• Clasa a III-a – dificil de tratat: după un interval de 3-4 ore cu un tratament sub presiune, este posibilă atingerea unei penetrări laterale de maxim 3-6 mm;
• Clasa a IV-a – în mod virtual imposibil de tratat: o cantitate mică din produsul de protecție este absorbit chiar după 3-4 ore cu un tratament sub presiune; se obțin penetrări longitudinale și laterale minime.