Как найти плотность дерева

4. Определение плотности древесины

Плотность древесины оказывает существенное влияние на ее свойства, особенно прочностные. Чем выше плотность древесины, тем она прочнее. Так как древесинное вещество состоит в основном из целлюлозы, за истинную плотность древесины и принимают плотность целлюлозы – 1,53 г/см 3 . Древесина является капиллярно-пористым телом, в котором поры, образованные межклеточным пространством и полостями клеток, занимают больше половины объема (до 80 %). Объемная доля пор (пористость) зависит как от породы дерева, так и от условий его произрастания, поэтому средняя плотность древесины колеблется в широких пределах (прил. 1 и 2).

Помимо этого, средняя плотность одной и той же древесины изменяется в зависимости от ее влажности – при увеличении влажности плотность растет. В связи с этим, при испытаниях древесины помимо средней плотности в момент испытаний (отношение массы образца в естественном состоянии к его объему), в ряде случаев определяют также:

— плотность абсолютно сухой древесины как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему;

— парциальную плотность как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему при влажности меньше предела насыщения клеточных стенок;

— базисную плотность как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему при влажности, равной или больше предела насыщения клеточных стенок.

Среднюю плотность древесины определяют на образцах в форме прямоугольной призмы с основанием 2020 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Как правило, образцы предварительно кондиционируют (приводят в состояние нормализованной влажности по п. 3). Образцы взвешивают с погрешностью не более 0,01 г и измеряют штангенциркулем по осям симметрии с погрешностью не более 0,1 мм.

Среднюю плотность каждого образца при влажности W в момент испытаний _m W , кг/м 3 (г/см 3 ) вычисляют по формуле

где m_W – масса образца при влажности W, кг (г);

a_W, b_W, l_W – размеры образца при влажности W, м (см).

Результаты вычислений округляют до 5 кг/м 3 (0,005 г/см 3 ).

В случае, когда после кондиционирования нормализованная влажность образцов отличается от 12 %, среднюю плотность пересчитывают на влажность 12 % по формуле

где K – коэффициент объемного разбухания, принимаемый ориентировочно равным 0,85_m W (при измерении средней плотности в г/см 3 ).

Если перед испытаниями образцы не кондиционировались, плотность древесины пересчитывают на влажность 12 % по формуле

где K_W 12 – коэффициент пересчета. Для образцов с влажностью, равной или меньшей предела насыщения клеточных стенок, K_W 12 принимается по таблицам справочников (прил. 4). Для образцов с влажностью больше предела насыщения клеточных стенок K_W 12 рассчитывают по формулам:

для древесины белой акации, бука, граба и лиственницы

Результаты испытаний и расчетов заносят в табл. 3.

Результаты определения средней плотности древесины

Источник

Плотность древесины

Данный параметр представляет собой соотношение массы древесины к ее объему. Плотность дерева выражается в кг/м³. В строительстве и изготовлении мебели или лестниц из дерева плотность служит для вычисления массы материалы.

Древесина имеет большое количество межклеточного пространства с пустотами. С помощью спрессовывания устраняются эти пустоты, за счет чего получают древесное вещество. Спрессованная древесина будет иметь меньшую плотность по отношению к удельному весу древесного вещества. Прочность материала будет зависеть от величины этого показателя. Древесина, имеющая больший удельный вес, трудно поддается обработке и антисептической пропитке.

Классификация древесины по плотности

По плотности древесины при влажности 12% все породы делят на три группы:

• с малой плотностью (540 кг/м³ и меньше-) — ель, сосна, тополь, бальза, пихта, кедр, можжевельник, осина, ива, липа, ольха, каштан;
• средней плотности (540. 740 кг/м³) — лиственница, берёза, бук, дуб, клён, ясень, орех грецкий, рябина, яблоня, груша, вяз, лещина;
• высокой плотности (750 кг/м³ и более+) — акация, граб, берёза железная, ясень, керуинг, самшит, фисташка, а так же плотность древесины дуба.

Все хвойные породы деревьев имеют низкую плотность. Исключениями могут быть только лиственница и несколько редких видов сосны.

Как измеряют плотность древесины?

Средняя плотность древесины измеряется по определенному алгоритму:

• Образец дерева выдерживается до влажности 12%
• Делается замер размера образца и его веса.
• На основе полученных параметров производится вычисление объема древесины. Заготовку помещают в дистиллированную воду на трое суток до тех пора, пока толщина не увеличится на 0.1 мм.
• Предыдущие параметры заново измеряются и рассчитывается максимальный объём увлажненной древесины.
• Заготовка проходит сушку и повторно взвешивается. Масса сухого образца делится на максимальный объем. Результат вычислений будет являться базисной плотностью.
• Повторно измеряется масса сухой заготовки. На основе этих значений вычисляется удельный вес древесины.

Данный алгоритм расчета удельного веса прописан в ГОСТ 16483.1-84. В рекомендациях указано, что измерения лучше всего проводить на заготовках, которые имеют форму прямоугольной линзы. Грани образца должны быть хорошо обработаны. Размеры заготовки должны быть следующими: длина – 20 мм, ширина 20 мм, высота 30 мм.

Зависимость плотности дерева от влажности

На плотность древесины влияют несколько параметров. Но ключевым является влажность дерева. Чем выше влажность, тем больше вес бруска. За счет этого увеличивается масса заготовки. В результате древесина с повышенной влажностью имеет большую плотность.

Выделяют 3 основных категории древесины по влажности:

• Абсолютно сухая: значение влажности составляет менее 25 %.
• Воздушно-сухая (полусухая): влажность составляет от 25 до 35 %.
• Сырая: значение влажности составляет свыше 35 %.

Свежесрубленная древесина обычно имеет влажность не менее 50%. Материал проходит сушку на свежем воздухе под специальным навесом. Такая процедура убирает влагу до 25%. Чтобы добиться 12% влажности дерева помещают в сушильную камеру. Только при таком проценте влажности можно проводить измерение.

Таблица плотности древесины различных пород

В следующей таблице представлена плотность различных пород древесины:

Источник

Плотность дерева (кг/м3): таблица плотности разных пород деревьев. От чего зависит + инструкция, как самостоятельно измерить

Плотность древесины – это одно из важнейших свойств этого материала. Плотность позволяет рассчитать нагрузку, способы обработки и возможности для бытового использования.

Более плотная древесина используется дуб или бук используется для стен в деревянных домах или мебели, а менее плотная – сосна, ель, береза – для различных отделочных работ. Не плотную древесину проще обрабатывать, а значит из нее легче сделать резные поделки.

Как рассчитывается плотность дерева (кг/м3)

Плотность для любого материала – это соотношение объема и массы, вернее, показатель сколько массы помещается в конкретный объем. В случае с древесиной этот показатель рассчитать не так просто, так как он зависит от структуры дерева.

Древесина – это неоднородный материал, который состоит из пористых волокон. В порах может содержаться вода или воздух, а это уже существенно влияет на вес древесины и ее плотность.

Очевидно, что вода значительно тяжелее дерева, а воздух – наоборот, легче. Поэтому сухое дерево будет значительно легче, а значит менее плотным, чем влажное.

Влажность древесины зависит от многих факторов:

• Влажности воздуха;
• Условий хранения;
• Срока, когда было срублено дерево;
• Структуры волокон самого дерева;
• Возраста дерева;
• Наличие смол в дереве, так как они препятствуют впитыванию влаги;
• Абсорбции древесины, то есть свойства конкретной древесины впитывать влагу.

Так свежесрубленное дерево всегда будет более влажным, чем даже бревно, которое лежало на земле рядом с ним. Перед тем, как поступить в какую-либо обработку дерево проходит специальную сушку.

Но даже после сушки показатель влажности древесины, а значит и плотность может меняться. Поэтому плотность замеряется у сухой древесины.

Различают несколько видов влажности:

• Влажное дерево с показателем влаги более 50% — это все свежесрубленные стволы. Замерять плотность у таких материалов нет смысла.
• Сырое дерево с влажностью в пределах 35-50% будет сырым. Это, как правило, срубленные стволы, которые пролежали некоторое время в естественных условиях.
• Полусухое дерево с насыщенностью влагой в пределах 25-35%. Это материалы, которые содержатся в естественных условиях при сухой погоде под навесом.
• Сухое дерево имеет содержание воды от 12 до 25%. Это древесина, высушенная в помещении или промышленным образом. Она редко деформируется и ее легко транспортировать.
• Абсолютно сухое дерево, показатель влаги в котором менее 12%. Такое дерево высушивается промышленным образом, и именно оно используется для строительства и производства мебели и поделок. Именно у такой древесины замеряется расчетная плотность, которая потом учитывается в любых показателях.

Для определения параметра плотности применяют следующий метод: массу умножают на влажность, это число делят на объем и снова умножают на влажность. Плотность при этом исчисляется в нескольких параметрах:

Важно! Древесина с высокой абсорбцией всегда будет более плотной, так как после сушки она в любом случае забирает влагу из атмосферы и напитывается ею.

На что влияет плотность дерева

Плотность древесины влияет на значительно большее количество факторов, чем это может показаться сначала.

На что влияет плотность древесины:

• Объемный вес материала, что важно для транспортировки и складирования материала, а также для расчета конечного веса изделия. Например, дом из дубового бруса и из березы потребует разного фундамента.
• Теплопроводность. Чем меньше плотность, тем ниже теплопроводность, так как волокна древесины содержат больше воздушной прослойки. Так для обустройства бани важны менее плотные сорта.
• Горючесть материала. Менее плотная древесина горит лучше, так как она содержит больше кислорода внутри себя. Так береза и ель сгорит быстрее, чем дуб или бук.
• Подверженность гниению. Чем плотнее материал – тем меньше в нем будут распространяться бактерии и грибки. Для плотной древесины влажность волокон – это норма. Именно по этой причине часто древесину вымачивают в соленой или дистиллированной воде, из-за чего она становится более стойкой.
• Стабильность. Более плотный материал стабилен при изменениях влажности воздуха – он не раздувается при повышении влажности и не трескается при резком снижении.
• Возможность обработки. Более плотная древесина сложнее подвергается резьбе.

Плотность древесины поможет сделать верный выбор породы для определенных целей. Например, разгрузочные работы имеют разную стоимость в зависимости от сорта дерева, что обусловлено плотностью и весом. Стоимость создания резных изделий также зависит от сорта и плотности материала.

Виды плотности древесины

Все породы дерева условно делятся на три основные группы по своей плотности. При этом учитываются различные сорта видов деревьев и структуру их волокон.

Плотность древесины зачастую влияет и на ее ценность. Более высокую цену имеют плотные породы, как наиболее долговечные. Но при этом и среди недорогих материалов можно подобрать себе подходящий вариант с учетом его свойств в быту.

Малая

Малой плотностью обладают прежде всего те деревья, которые очень быстро растут и неприхотливы к почвам. Малая плотность древесины составляет от 300 до 540 кг на куб. метр. В эту группу входят такие сорта деревьев:

• Ель – 400-500
• Сосна – 400-500
• Ольха – 380 — 500
• Орех – 450 — 600
• Ива – 460
• Липа – 320- 560
• Пихта – 390 — 430

Часто невысокой плотностью обладают сорта, которые растут в северных широтах.

Средняя

Этот вид древесины обладает золотой серединой. Такой материал не слишком тяжелый, но и не слишком нежный. Он обладает низкой теплопроводностью, хорошо обрабатывается и при этом не сильно горит.

К этой группе относятся деревья, обладающие плотностью в пределах 540 – 750 кг на метр кубический:

• Береза – 600
• Бук — 700
• Вяз – 670-710
• Каштан — 560
• Кедр – 580 – 770
• Кипарис – 600
• Ясень – 660-700

Как видно, некоторые виды деревьев могут иметь разную плотность, в зависимости от сорта.

Высокая

Высокой плотностью древесины обычно обладают виды деревьев, которые произрастают в южных широтах. Деревья с высокой плотностью оболони и ядра обычно растут очень долго, из-за чего считаются весьма ценными. Их плотность – выше 740 кг на метр кубический.

К таким видам древесины относятся:

• Акция – 830
• Бамбук – 870
• Венге – 900
• Граб — 820
• Дуб – 900
• Лиственница – 950 — 1020
• Олива – 900
• Сандал — 900
• Слива – 800
• Эбеновое дерево — 1100

Зная стандартную плотность древесины, можно выбрать необходимую породу для строительства, создания мебели, отделки разных помещений, в том числе и влажных.

При этом удастся не переплачивать как за само дерево, так и за его транспортировку, разгрузку или обработку.

Источник