2.3. Физические и механические свойства древесины
Физические и механические свойства древесины определяют способы ее переработки в строительные материалы и изделия, области применения и условия эксплуатации деревянных конструкций. К физическим свойствам древесины относятся: влажность, усушка, разбухание, истинная и средняя плотность, пористость, теплопроводность и др. (табл. 2.1).
Среднее значение физических свойств основных хвойных и лиственных пород (при влажности 12%)
Среднее число годовых слоев в 1 см
Для отделочных материалов немаловажную роль играют эстетические характеристики: цвет, блеск, текстура. Для древесины как конструкционного материала основными являются механические свойства: прочность на растяжение и сжатие (вдоль и поперек волокон), изгиб, сдвиг и др. Важными являются и технологические свойства древесины: легкость обработки различными инструментами, способность удерживать металлические крепления, хорошая окрашинаемость и склеиваемость и др.
Влажность (W, %) — количество воды, содержащееся в данный момент в древесине. Различают три вида влаги в древесине: капиллярную (свободную), содержащуюся в полости клеток и межклеточном пространстве, гигроскопическую, находящуюся в стенках клеток, и химически связанную, входящую в химический состав веществ, из которых состоит древесина. По степени влажности древесину разделяют на мокрую, долго находившуюся в воде (W = 100% и более); свежесрубленную (W = 35. 100%); воздушно-сухую (W = 15. 20%); комнатносухую (W = 8. 13%); абсолютно сухую (W = 0). Условно стандартной считают влажность, равную 12%. Все характеристики, полученные при определении плотности и прочности, должны быть приведены к стандартной влажности. В строительстве разрешается применять древесину с влажностью не более 20%. Однако следует учитывать, что повышенная влажность в древесине способствует поражению древесины плесенью, грибами, приводит к короблению, усушке и растрескиванию деревянных деталей и конструкций.
Гигроскопичностью древесины называют ее способность поглощать водяные пары из воздуха. Сухая древесина поглощает влагу, а влажная отдает влагу окружающему воздуху. Так как влажность воздуха не постоянна, то и влажность древесины также меняется. Равновесной называют влажность, которую получила древесина при длительном нахождении на воздухе при постоянной температуре и относительной влажности.
Усушкой древесины называют уменьшение ее линейных размеров и объема, происходящее при испарении из нее гигроскопической влаги.
Разбуханием древесины называют увеличение ее размеров и объема при поглощении гигроскопической влаги (оболочками клеток). Испарение капиллярной влаги не сопровождается усушкой, так же как и поглощение влаги клетками не сопровождается набуханием древесины.
Различают линейную и объемную усушку. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает или разбухает в различных направлениях неодинаково.
Обычно линейная усушка древесины бывает в пределах 0,1…0,3%, в радиальном направлении— 3. 6, в тангентальном — 7. 12%. Коэффициент объемной усушки в зависимости от породы дерева колеблется в пределах 0,2. 0,75%. Неравномерная усушка древесины в различных направлениях вызывает коробление и образование трещин. Это в свою очередь уменьшает прочность древесины, снижает ее качество. В строительной практике усушка древесины вызывает образование щелей между деревянными конструктивными элементами, а разбухание приводит к выпучиванию.
Для уменьшения водопоглощения и гигроскопичности древесины поверхность деревянных изделий покрывают лакокрасочными материалами.
Истинная плотность древесины для всех пород примерно одинакова и равна 1,55 г/см 3 .
Средняя плотность у разных древесных пород различна. Величина средней плотности зависит от строения древесины, пористости, влажности, условий роста и других факторов. Древесина сосны имеет среднюю плотность 500 кг/м 3 , дуба — 700 кг/м 3 .
Пористость древесины значительная, у разных пород колеблется в широком интервале: для хвойных пород — от 46 до 85%, лиственных — от 32 до 82%.
Механические свойства древесины зависят прежде всего от ее плотности, влажности и наличия пороков. Древесина большой плотности имеет более высокую прочность. При увеличении влажности от 8 до 30% снижается прочность и твердость древесных материалов и, наоборот, уменьшение количества влаги в рассматриваемых материалах, например от 20 до 8%, заметно повышает их механические характеристики. На прочность древесины влияет процент поздней древесины, наличие пороков, гнили.
Прочность древесины характеризуется пределами прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе и скалывании (табл. 2.2).
Источник
Вопрос № 2 Физические свойства древесины. Свойства древесины
К физическим относятся такие свойства, которые, проявляясь при взаимодействии с окружающей средой, не изменяют химического состава древесины. К физическим свойствам древесины относятся ее внешний вид, плотность, отношение к влаге, подверженность механическим усилиям, проницаемость для различных жидкостей и газов, теплопроводность, взаимодействие со звуковыми волнами, электрическим и магнитным полями.
Цвет, Основное вещество, из которого построена древесина, — целлюлоза. Цвет древесины очень разнообразен, он изменяется от почти белого (осина, пихта) до черного (черное дерево) и зависит от климата, возраста дерева и условий его произрастания.
Блеск. Блеск зависит от плотности древесины, количества и размеров сердцевинных лучей, занимающих на радиальном разрезе значительную площадь. Это свойство учитывают в тех случаях, когда древесину применяют в неокрашенном виде. Путем полирования и лакирования древесине можно придать искусственный блеск.
Текстура. Текстура зависит от строения пород древесины. Среди пород, произрастающих в нашей стране, красивую текстуру имеют дуб, орех, ясень и другие деревья с хорошо развитыми сердцевинными лучами. Породы со слабо развитыми сердцевинными лучами и неявно выраженными годичными слоями не обладают красивой текстурой (береза, осина, липа).
Запах. Запах древесины зависит, главным образом, от присутствия в ней смол, дубильных веществ. У свежесрубленной древесины запах сильнее; при высыхании он ослабевает, а иногда и меняется.
Плотность. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы: породы с мягкой плотностью (сосна, ель, пихта) породы со средней плотностью (лиственница, береза, бук, вяз, дуб,), породы с высокой плотностью (акация белая, груша). Плотность древесины имеет большое практическое значение. Древесину с высокой плотностью ценят за прочность и хорошую обрабатываемость.
Влажность. Под абсолютной влажностью древесины понимают отношение массы удаленной влаги к единице массы древесины в абсолютно сухом состоянии. Небольшие образцы абсолютно сухой древесины можно получить путем высушивания ее в специальных шкафах. В остальных случаях древесина всегда содержит в себе влагу.
Для столярно-строительных изделий древесина должна составлять влажность 18-20 %
Теплопроводность. Теплопроводностью называют способность материала передавать теплоту от одной поверхности к другой.. Плотная древесина проводит тепло несколько лучше рыхлой. Влажность повышает теплопроводность древесины,
Звукопроводность. Звукопроводностью называют свойство материала проводить звук. Широко используется при изготовлении музыкальных инструментов. Наилучшим материалом для них являются ель, пихта, кавказский и сибирский кедр.
Электропроводность. Электропроводностью называют способность материала проводить электрический ток.
Источник