Как и почему связаны плотность и твердость древесины?

10 ответов на вопрос “Как и почему связаны плотность и твердость древесины?”

Delalore 15-11-2019 Ответить

Очень важную роль в строительстве играет качество материалов. Как и другие строительные материалы, древесина (любые пиломатериалы) различается по свойствам и характеристикам. Зависят эти характеристики от породы дерева, применяемого в качестве используемого материала. Для тех или иных задач и назначений подбирают соответствующие породы древесины, способные выполнять поставленные перед ними задачи.

Свойства относящиеся к древесине:

Плотность древесины
Твёрдость
Влажность древесины
Усушка
Разбухание
Коробление
Раскалываемость
Износостойкость
Гибкость
Деформативность
Тепловые свойства древесины

Плотность древесины

Что такое плотность древесины

Плотность древесины – это отношение массы древесины к объёму древесины, то есть плотность определяется массой древесного вещества в единице своего объёма. Выражается плотность в кг/м?.
Плотность древесины зависит от её влажности. Как и все остальные показатели физико-механических свойств древесины, она определяется при влажности 12 %. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. При определении плотности древесинного вещества его массу определяют взвешиванием, а объем рассчитывают по разнице объема образца древесины и объема жидкости, заполнившей пустоты в этом образце.
По плотности древесины при влажности 12 % все породы делят на три группы:
с малой плотностью (540 кг/м? и меньше-) — бальза, ель, пихта, сосна, кедр, можжевельник, тополь, осина, ива, липа, ольха, каштан;
средней плотности (540…740 кг/м?) — лиственница, берёза, бук, дуб, клён, ясень, орех грецкий, рябина, яблоня, груша, вяз (карагач), лещина;
высокой плотности (750 кг/м? и более+) — акация, граб, береза железная, дуб, ясень, самшит, фисташка.
Необходимо отметить, что почти вся древесина у хвойных пород деревьев, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.

Твёрдость древесины

Твёрдость древесины, в первую очередь, зависит от породы. Условия роста дерева также влияют на этот показатель (одна порода древесины может иметь различную твердость в зависимости от окружающих природных условий, в которых росло конкретное дерево). Также на величину твердости влияет влажность древесины. В европейских странах и в России принято измерять твердость по методу Бринелля, в США – по методу Янка (Janka). Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила (У торцовой поверхности твердость выше, чем у тангенциальной и радиальной в среднем на 30 % у лиственных и на 40 % – у хвойных пород.).
Суть метода Бринелля заключается в способности древесины сопротивляться внедрению (вдавливанию) в неё более твёрдого тела (индентора). При измерениях по Бринеллю используются инденторы в виде шариков из закалённой стали. Первоначально индентор устанавливают на проверяемом образце древесины, следом прилагается основная нагрузка. Спустя определенное время после приложения, нагрузку снимают и измеряют глубину оставшегося на дереве отпечатка. Рассчитывают твёрдость древесины по Бринеллю таким образом: приложенную нагрузку делят на площадь поверхности отпечатка, при этом соответствующими нормативными документами определены диаметры индентора и время экспозиции.
При методе Янка также используется индентор в виде металлического шарика, однако оценивается не глубина вдавливания, а сила, которую надо приложить, чтобы вдавить шарик в древесину на половину диаметра.

Все древесные породы по твёрдости делят на три группы:

мягкие породы (торцовая твёрдость равна или меньше 38,5 Мпа). К мягкой древесине относят: ель, сосну, кедр, пихту, тополь, липу, осину, ольху.
твёрдые (торцовая твёрдость породы древесины от 38,5 до 82,6 МПа). К этой группе относятся: берёза, лиственница сибирская, бук, клён, карагач, ясень, яблоня.
очень твёрдые (торцовая твёрдость более 82,6 МПа). В эту группу входят: акация белая,керуинг, берёза железная, самшит, кизил.
Nalmern 15-11-2019 Ответить

Твёрдость древесины зависит, что весьма логично, от породы дерева. Условно можно разделить древесину по твёрдости на 6 групп: очень мягкая, мягкая, средней твёрдости, твёрдая, очень твёрдая, твёрдая как кость. Рассмотрим данное деление на наиболее известных сортах:
очень мягкая: верба, тополь, осина, пихта, ель, белая сосна,
мягкая: берёза, ольха, липа, лиственница, красное дерево,
средней твёрдости: вяз, орех, черная сосна
твёрдая: дуб, ясень, яблоня, груша, вишня, тиковое дерево,
очень твёрдая: дуб, граб, бук, тис, белая акация, палисандр,
твёрдая как кость: эбонитовое дерево, кокос, гвояковое дерево.
Измерение твёрдости древесины производится в Европе и Америке по разным шкалам – Бринеллю и Янку соответственно, вот пример вариант применяемый у нас, шкала Бринелля.

Твердость древесины по шкале Бриннеля

Для производства качественных изделий из дерева мастеру требуется определить твердость породы. Для ее определения традиционно применяется метод Бриннеля. Суть метода заключается в вдавливании 10 мм шарика в поверхность заготовки с силой 100 кг. По характеру повреждения и диаметру образовавшейся лунки и определяют величину твердости. Соответственно, древесина с более высоким коэффициентом твердости гораздо надежнее и крепче пород с меньшим показателем.
Учитывать следует и изменения в твердости, происходящие во время работы с заготовками. Так, например, твердость породы дерева меняется в зависимости от типа его распила (при радиальном распиле древесина тверже, чем при тангенциальном). Поэтому в данной таблицы собраны исключительно средние показатели.

Плотность древесины

Как известно, плотность древесины и уровень влажности напрямую связаны. Поэтому, для сравнения все заготовки приводят к единому показателю уровня влажности — 12%. Принято считать, что тяжелая древесина обладает повышенным запасом прочности, в то время, как легкая считается менее надежной. По влажности древесина подразделяется на три группы:
Породы с малой плотностью (сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, орех, каштан);
Породы средней плотности (лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень);
Породы высокой плотности (акация, береза, самшит, фисташка, кизил);
Качество и твердость древесины определяется по нескольким критериям. Ниже мы подробно рассмотрим каждый из них:
Износостойкость. Этим понятием обозначается способность древесины сопротивляться коррозии и износу, вызванному трением материала. Износ уменьшается с повышением твердости заготовки, а также ему свойственно неравномерное распределение по поверхности заготовки. Чем ниже влажность дерева — тем выше показатель износостойкости.
Ударная вязкость. Понятие ударной вязкости означает возможность древесины поглощать удар. Ее уровень определяется про испытании заготовки на прочность с помощью сбрасывания на железного шарика. В среднем, лиственные породы показывают в 2 раза лучший результат, чем хвойные.
Гибкость древесины. Очевидно, что это понятие обозначает способность древесины гнуться. Хвойные сорта обладают низкой способностью гнуться, в то время, как кольцесосудистые (ясень, дуб) обладают гораздо более высокой способностью. Гибкость древесины важна, в главную очередь, при изготовлении отдельных деталей, где дерево приходится мочить или разогревать, а после придавать ему особую форму.
Деформативность. Для древесины характерно некое редкое свойство: при некоторых уровнях нагрузки в заготовке образуются небольшие деформации, пропадающие вместе с нагрузкой. Основной показатель деформативность — упругость, повышающаяся вместе с уровнем влажности изделия. При высыхании часть заготовок теряет упругость и природную гибкость дерева, а вместе с ней и способность сопротивляться деформациям.
Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что качество паркета определяется по принципу «чем выше твердость дерева, тем выше надежность паркета», а сама твердость выражается значением Бринелля, то есть разностью твердости различных сортов древесины. С другой стороны, ни одна порода дерева не в состоянии выдержать постоянные точечные нагрузки от ножек тяжелой мебели и подобного, а само качество паркета влияет лишь на его долговечность и внешний вид.

Ещё немного таблиц

Ну и напоследок ещё пара таблиц.
Таблица твердости пород древесины по Янгу (кгс/мм?)

Плотность древесины (г/см3)
Banin 15-11-2019 Ответить

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению. Прочность зависит от породы дерева, направления действия нагрузки, плотности, влажности, наличия пороков. Существенное влияние на прочность древесины оказывает содержащаяся в клеточных оболочках влага (которую называют связанной). При увеличении количества связанной влаги прочность древесины уменьшается.Продолжительность нагрузок также оказывает существенное влияние на прочность древесины. Основные виды нагрузок: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание. Для всех пород существует средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон. На прочность при растяжении вдоль волокон большое влияние оказывает строение древесины. Небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности. Прочность при растяжении поперек волокон очень мала. Именно поэтому древесина практически не применяется в изделиях, работающих на растяжение поперек волокон. Прочность на растяжение поперек волокон имеет значение при установлении режима резки и сушки древесины. Сжатие древесины может осуществляться вдоль либо поперек волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении детали. Разрушение начинается с продольного изгиба отдельных волокон, которое во влажном состоянии древесины выражается в смятии торцов, а в сухом вызывает сдвиг одной части относительно другой. Прочность древесины при сжатии поперек волокон примерно в 8 раз ниже, чем вдоль. Древесину испытывают на сжатие поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях. Способность древесины изгибаться — полезное свойство. Способность гнуться выше у кольцесосудистых пород древесины — ясеня, дуба и др. Хвойные породы обладают меньшей способностью к изгибу. Ударная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе, не разрушаясь при этом. Износостойкостью называется способность древесины сопротивляться постепенному разрушению ее поверхности при трении. Износ с боковых поверхностей, как доказали исследования, значительно больше, чем износ с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твердости древесины износ уменьшается.

Прочность, твердость и вязкость некоторых пород древесины
**..ЧьЯ-тО ПрЕлЕсТь..** 15-11-2019 Ответить

,
где – средняя плотность древесины при стандартной влажности, г/см3; – средняя плотность древесины при данной влажности, г/см3; k0 – коэффициент объемной усушки, %; W – влажность образца, %.
Если коэффициент объемной усушки k0 не определялся, то при пересчете плотности на стандартную влажность для древесины березы, бука и лиственницы значение его берут равным 0,6, а для прочих пород – 0,5.
Теплопроводность древесины вследствие ее высокой пористости в целом невелика, при этом вдоль волокон теплопроводность значительно больше, чем поперек. Например, теплопроводность сосны вдоль волокон равна 0,35 Вт/(м. °С), а поперек волокон – 0,17 Вт/(м. °С).
Древесина – горючий материал с температурой воспламенения 238-255 °С.
Механические свойства древесины. Механические свойства древесины характеризуются пределами прочности при сжатии (вдоль и поперек волокон), растяжении, статическом изгибе и скалывании, модулями упругости. При испытании на прочность образцы, как правило, должны иметь нормализованную влажность (равновесную влажность в среде с температурой (20±2) °С и относительной влажностью воздуха (65±2) %). Для этого перед испытанием образцы кондиционируют при указанных параметрах среды до приобретения древесиной нормализованной влажности. В то же время действующим стандартом допускается проводить испытания на образцах, не подвергавшихся кондиционированию, с влажностью, отличающейся от нормализованной.
Предел прочности при сжатии вдоль волокон кондиционированных образцов пересчитывают на стандартную влажность 12 % с погрешностью до 0,5 МПа по формулам:
– для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности (30 %)
,
где – предел прочности при сжатии образца при стандартной влажности, МПа;– предел прочности при сжатии образца с влажностью W в момент испытания, МПа; a – поправочный коэффициент, равный 0,04; W – влажность образца в момент испытания, %;
– для образцов с влажностью, равной или больше предела гигроскопичности,
,
где – коэффициент пересчета при влажности 30 %, равный 0,550 – для дуба, липы, ольхи; 0,450 – бука, сосны; 0,445 – ели, осины, пихты, тополя; 0,400 – березы и лиственницы.
Предел прочности древесины на сжатие поперек волокон в 4-6 раз меньше предела прочности при сжатии вдоль волокон.
Предел прочности древесины при статическом изгибе при данной влажности(в МПа) определяют на образцах в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением 20´20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм по формуле
,
где – максимальная разрушающая нагрузка, приложенная по центру образца, Н; l – расстояние между опорами, мм; b и h – ширина и высота образца, мм.
Пересчет предела прочности древесины при статическом изгибе на стандартную влажность производится так же, как для предела прочности при сжатии.
Предел прочности древесины при скалывании вдоль волокон невелик и составляет примерно 12-25 % от предела прочности при сжатии вдоль волокон.
Модули упругости при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе примерно одинаковы; у воздушно-сухих сосны и ели находятся в пределах 10000-15000 МПа. Их значение возрастает с увеличением плотности, а увлажнение величину модулей упругости снижает.
Пороки древесины. Пороки древесины подразделяют на группы: сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения древесины, химические окраски, грибные поражения и прочие пороки.
Сучки– части ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и затрудняют механическую обработку.
Трещины (метиковые, морозные, отлупные) – разрывы древесины вдоль волокон. Нарушают целостность материала, снижают механическую прочность и долговечность.
Пороки формы ствола. Различают: сбежистость– уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающее нормальный сбег (равный 1 см на 1 м длины бревна); увеличивает расход древесины при распиловке, снижает прочность материалов; закомелистость – резкое увеличение комлевой (нижней) части ствола; кривизну, котораязатрудняет механическую обработку древесины, снижает ее прочность при растяжении и изгибе.
Пороки строения древесины.Различают: наклон волокон (косослой) – непараллельность волокон древесины оси древесного материала, снижающую ее прочность при растяжении и изгибе; крень –ненормальное утолщение поздней древесины в годовых слоях; свилеватость– волокнистое или беспорядочное расположение волокон древесины, чаще в комлевой части ствола; завиток–резкое местноеискривление годовых слоев под влиянием сучков и проростей; сердцевину – узкую центральную часть ствола, состоящую из рыхлой древесной ткани, которая, попадая в изделия, усиливает их растрескивание.
К химическим окраскам относятся желтизна, оранжевая окраска, чернильные пятна, дубильные потеки. Все они проникают на глубину 1-5 мм и мало влияют на физико-механические свойства древесины, ухудшая в основном только внешний вид пиломатериалов.
Грибные поражения (гнили), образующиеся в растущем дереве под действием дереворазрушающих грибов, существенно снижают механические свойства и сортность древесины. Гнили отмершей древесины являются одними из самых опасных пороков. Они образуются под действием домовых грибов. Древесина становится не только непригодной к применению, но и опасной для окружающих материалов.
Такие пороки, как грибные окраски, развивающиеся в отмершей древесине, мало изменяют ее прочность, но ухудшают внешний вид.
К прочим порокам древесины относятся повреждения насекомыми (червоточины), инородные включения и дефекты, деформации (покоробленность – искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении).
Защита древесины от гниения и возгорания.Основным приемом защиты древесины от гниения и повышения ее прочности является сушка. Различают естественную и искусственную сушку. Естественнаясушка происходит на складах – площадках на возвышенности с оборудованными водостоками, защитой от атмосферных осадков в виде навесов. Для предотвращения быстрого высыхания и растрескивания торцы досок промазывают жидким составом из извести, клея, поваренной соли. Доски складывают в штабеля, верхний слой размещают под наклоном и покрывают гидроизоляционным материалом. Естественная сушка не требует специального оборудования, но осуществляется медленно, зависит от погоды и занимает от 2-3 месяцев до 1-1,5 лет. Воздушно-сухую древесину получают с минимальной влажностью 15 %. Искусственнаясушка происходит значительно быстрее и позволяет высушить древесину до влажности 6-10 %. Искусственную сушку часто производят в камерных сушилах периодического действия, теплоносителем в которых является нагретый воздух, пар или дымовые газы с температурой 70 – 80 °С; в них можно создать мягкий режим сушки и избежать растрескивание древесины; продолжительность сушки сосновых и еловых досок толщиной 50 мм составляет 3-6 суток. Кроме того, применяют контактную сушку, когда тонкую древесину (шпон, фанеру) сушат между периодически смыкающимися горячими плитами пресса; скоростную сушку в горячих жидких средах, когда древесину в виде пакета погружают в ванну с нагретым до температуры 130 – 140 °С раствором петролатума на 8-12 часов (при этом древесина не растрескивается и не коробится; одновременно производится ее антисептирование); сушку токами высокой частоты, когда древесину помещают между сетчатыми электродами, к которым подведен ток высокой частоты (этот вид сушки требует большого расхода энергии и применяется только для высококачественных древесных материалов).
Для химической защиты древесины от гниения и поражения насекомыми применяют специальные вещества – антисептики. Они делятся на водорастворимые и нерастворимые в воде (маслянистые). К водорастворимым антисептикам относятся: фтористый натрий NaF (применяется в растворах 2-3 % концентрации); кремнефтористый натрий Na2SiF6 (применяется совместно с фтористым натрием, а также в составе антисептических паст); препараты ХХЦ (смесь хлорида цинка и натриевого или калиевого хромпика) и МХХЦ (смесь хлорида цинка, хромпика и медного купороса); органорастворимые препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфенола в легких нефтепродуктах); высокотоксичные антисептики в виде жидкостей и паст, содержащие арсенаты металлов. Маслянистые антисептики – антраценовое, сланцевое, креозотовое масла – обладают сильным антисептическим действием, не вызывают коррозию металла, но окрашивают древесину в темный цвет, имеют резкий фенольный запах. Применяются для обработки шпал, деталей мостов, свай, наземных деревянных конструкций.
Пропитку антисептиками производят поверхностной обработкой, в горяче-холодных ваннах и под давлением в автоклавах.
Для защиты древесины от возгорания предусматривают: соответствующие конструктивные меры (устройство разделок из несгораемых материалов, защитных покрытий – штукатурных и др.); окрашивание поверхности древесины огнезащитными красочными составами (композициями из связующего вещества – обычно жидкого стекла, наполнителя – кварцевого песка, мела, магнезита и щелочестойкого пигмента (охры, мумии и т.п.); пропитку огнезащитными веществами – антипиренами (бура, сульфат аммония, фосфорно-кислый натрий и аммоний), которые при пожаре либо образуют оплавленную пленку на поверхности древесины, затрудняющую доступ кислорода, либо выделяют негорючие газы, снижающие концентрацию кислорода в газовой среде возле конструкции.
Fenridal 15-11-2019 Ответить

Микроструктура – включает
Влажность
Древесину характеризуют такие особенности, как анизотропность
(разнородность свойств в направлении вдоль или поперек волокон) и
гигроскопичность — т.е.способность изменять свою влажность с изменением
состояния окружающей среды.
Абсолютной влажностьюдревесины
называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к
массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Относительная
влажность древесины – это отношение массы влаги, содержащейся в древесине,
к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентах.
Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и
связанной влаги. Влага, находясь в полостях клеток и межклеточных
пространствах, называется свободной, или капиллярной, а в клеточных стенках –
связанной или гигроскопичной.
Если древесину длительное время выдерживать в воздухе неизменного
состояния, то ее влажность будет стремиться к определенной величине, называемой
устойчивой или равновесной влажностью.
Равновесная влажность– средне значение
между устойчивыми влажностями древесины при сорбции и десорбции,
соответствующее определенному сочетанию температуры и влажности окружающего
воздуха. Устойчивой (равновесной) влажности древесина достигает, поглощая
водяные пары из воздуха (сорбция), или выделяя их ( десорбция). Водяные пары из
воздуха могут поглощать только клеточные стенки. Процессы сорбции и десорбции
не вполне обратимы при одинаковом состоянии воздуха: устойчивая влажность при
сорбции меньше, чем при десорбции.
Таблица показывает изменение влажности древесины в зависимости от
изменения относительной влажности воздуха и температуры. Из нее видно, что
изменения относительной влажности воздуха обуславливают гораздо большие
колебания влажности древесины, чем изменения температуры.
Равновесная
влажность дерева
Относительная
влажность
воздуха, %
Температура воздуха, °С
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
90
21
20,8
20,6
20,4
20,2
20
19,7
19,4
18,9
18,7
18,7
85
19,2
18,8
18,5
18,3
18,1
17,8
17,5
17,2
16,8
16,5
16,2
80
17,5
17,2
17
16,7
16,3
16
15,7
15,3
15
14,7
14,4
75
15,3
15,2
15
14,9
14,7
14,4
14,1
13,8
13,6
13,3
13
70
13,6
13,4
13,2
13,1
13
12,8
12,6
12,4
12,1
11,8
11,5
65
12,3
12,2
12
11,8
11,6
11,4
11,2
11
10,8
10,6
10,4
60
11,3
11
10,8
10,6
10,5
10,4
10,3
10,1
10
9,7
9,5
55
10,2
10,1
10
9,9
9,8
9,7
9,5
9,3
9,1
8,9
8,7
50
9,6
9,4
9,2
9,1
9
8,8
8,6
8,4
8,2
8
7,8
45
8,8
8,7
8,6
8,5
8,3
8,1
7,9
7,7
7,5
7,3
7,1
40
8,2
8,1
8
7,8
7,6
7,4
7,2
7
6,8
6,6
6,4
35
7,2
7
6,9
6,8
6,7
6,6
6,4
6,4
6,2
6
5,8
30
6,3
6,2
6,1
6
5,9
5,8
5,7
5,5
5,4
5,2
5
25
5,4
5,3
5,2
5,1
5
4,9
4,8
4,7
4,6
4,5
4,3
20
4,7
4,6
4,5
4,4
4,3
4,2
4,1
4
3,9
3,8
3,6
15
3,9
3,8
3,7
3,6
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
3
2,9
По европейским стандартам пол из деревянного массива должен
просушиваться до 7-11% влажности. Влажность паркета согласно ГОСТ должна
составлять (9 +/- 3%). Для соблюдения указанных параметров относительная
влажность воздуха должна составлять около 40-60%. При таких условиях изменение
параметров деревянного пола будет минимальным. Относительная влажность воздуха
40-60% является оптимальной и для здоровья человека. При такой влажности
воздуха улучшается иммунитет и устойчивость к стрессам, улучшается
самочувствие, поддерживается баланс влажности кожи и волос, уменьшается риск возникновения
хронических заболеваний дыхательных путей и облегчается процесс их протекания.
Стабильность
Стабильность древесины – свойство,
обуславливающее степень и скорость изменения размеров древесины при изменении
влажности в ней. Следует отметить, что влажность древесины может меняться из-за
изменения в помещении климатических условий (относительной влажности воздуха и
температуры), а также вследствие прямого контакта с водой (при мытье пола
влажной тряпкой) или влажными поверхностями (при настиле на влажную основу).
Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при
удалении из нее связанной влаги. Усушка древесины обуславливается ее нахождением
в сухом воздухе, во время чего происходит отдача в окружающую среду адсорбированной
воды, находящейся в стенках клеток древесины. Из-за устранения адсорбированной
воды уменьшаются толщина и размеры стенок клеток. Усушка по разным направлениям
не одинакова. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении
составляет 6-10%, в радиальном 3-5% и вдоль волокон 0,1-0,3%. Последствие
усушки деревянного пола – возникновение щелей между отдельными досками.
Разбухание – увеличение размеров и
объема древесины из-за увеличения количества воды в древесине, обусловленного
ее содержанием во влажном воздухе или в воде. Таким образом, это
свойство противоположно усушке, однако происходит по тем же принципам.
Последствие разбухания – возникновение волнистости деревянного пола или его
поднятие.
В большинстве случаев, усушка и разбухание древесины косвенно
зависят от плотности древесины: чем больше количество стенок клеток в единице
объема древесины, тем больше адсорбированной воды может быть поглощено или
отдано.
Степени усушки и разбухания древесины зависят и от способа распила
древесины: для пола радиального распила эти показатели будут ниже, чем для пола
тангенциального распила из той же древесины. Следует подчеркнуть, что изменение
размеров древесины в основном происходит в поперечном направлении досок, тогда
как в продольном направлении почти не ощущается.
Для каждого сорта дерева процесс усушки и разбухания занимает
различный промежуток времени в зависимости от скорости впитывания влаги (например,
дуб – 30 дней, ясень – 20 дней, бук – 14 дней, клен – 12 дней). Условно все
сорта древесины по уровню стабильности можно разделить на три группы: низкой
стабильности, средней стабильности и высокой стабильности. Зная стабильность
конкретной древесины, можно судить, насколько сильно настеленный деревянный пол
может расшириться или сжаться, какова вероятность возникновения волн или щелей.
Внутреннее
напряжение
Напряжения, которые возникают без участия внешних сил, называют
внутренними. Причина образования напряжения при сушке древесины –
неравномерность распределения влаги.
Внутренние напряжения иногда сохраняются в высушенном материале и служат
причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке
древесины. Для уменьшения напряжения применяют высокотехнологичные
автоматические сушильные камеры. Сохранившееся после обработки остаточное
напряжение можно снять путем дополнительной обработки (механической или
увлажнение паром).
При высыхании или увлажнении древесины изменяется форма поперечного
сечения доски. Такое изменение называется короболением.

Виды коробления:
а, в – изменение формы поперечного сечения брусков с различным расположением
слоев на торце,
б – то же, досок (серцевинной и боковой),
г – продольная покоробленность,
д – крыловатость.
Плотность
древесины– это отношение
массы древесины к ее объему. Выражается плотность в кг/ м3. Плотность древесины
зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к
единой влажности – 12%.
Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По
плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:
– породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее): сосна, ель,
пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;
– породы средней плотности (550…740 кг/м3 ): лиственница, тис,
береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня,
ясень;
– породы с высокой плотностью (750 кг/м3 и выше): акация белая,
береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.
Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь.
Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Следует
отметить, что древесина, произрастающая в нашей стране, обладает мелкослойной
структурой благодаря короткому вегетативному периоду, а потому ее плотность и
прочность выше, чем у тех же пород, произрастающих в Европе.
Механические
свойства.
Под воздействием внешних сил в древесине нарушается
связь между отдельными ее частицами и изменяется форма. Механические свойства
характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил
(нагрузок).
Твердость
– это способность древесины
сопротивляться вдавливаниям более твердых тел (например, каблуков или ножек
мебели). От твердости древесины зависит долговечность деревянного пола,
сопротивляемость ударам падающих предметов, истиранию и царапанью. Чем больше
твердость и плотность древесины, тем меньше ее изнашиваемость, т.е. выше
способность противостоять разрушению. Твердость торцовой поверхности выше
твердости боковой поверхности (тангенциальной и радиальной) на 30% у лиственных
пород и на 40% у хвойных.
Твердость паркетного пола варьируется в зависимости
от сорта древесины и измеряется по методу Бриннеля: стальной шарик диаметром 10 мм вдавливают в
поверхность с определенной силой, затем измеряют образовавшуюся вмятину и
рассчитывают величину коэффициента твердости по Бриннелю. Чем тверже древесина,
тем этот коэффициент выше. Структура древесины предопределяет относительно
большие градации твердости.
По степени твердости все древесные породы можно
разделить на три группы:
1) мягкие – торцовая твердость 40 МПа и менее
(сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан);
2) твердые – торцовая твердость 40,1 – 80 МПа
(лиственница, сибирская береза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина,
клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);
3) очень твердые – торцовая твердость более
80 МПа (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташки, тис).
Приведенные данные являются средними значениями
большого количества измерений отделанной поверхности. Единица измерения
твердости – HB (Hardness Brinell). 1 HB равен 10 МПа или 10 Н/мм?. В
таблицах этот коэффициент чаще всего приводится без единиц измерения

Как и почему связаны плотность и твердость древесины?

10 ответов на вопрос “Как и почему связаны плотность и твердость древесины?”

Добавить ответ Отменить ответ