Что относится к физическим свойствам древесины

Справочник | Лесоматериалы | Деревянное строительство

Вы здесь

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся цвет, блеск, запах и текстура.

Цвет древесины обусловлен климатом, составом почвы, возрастом дерева, его породой и т. д. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, красящие, смолистые вещества и окислы этих веществ.

Блеск древесины — это способность отражать световой поток с поверхности в определенном направлении. Блеск зависит от плотности древесины, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Светлая и более плотная древесина обладает большим блеском, что придает текстуре древесины особую красоту.

Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ. Древесина только что срубленного дерева или сразу после ее механической обработки обладает сильным запахом, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород.

Текстура древесины — это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения (рис. 1). Текстура зависит от расположения древесных волокон на разрезе ствола, видимости годовых слоев, цветовой гаммы древесины, количества и размеров сердцевинных лучей. Декоративные породы: орех, красное дерево, дуб обладают красивыми текстурой и цветом, а также блеском.

Рис. 1. Текстура древесины сосны на трех разрезах: а — на поперечном; б — радиальном; в — тангенциальном

Красивую текстуру имеет свилеватая древесина карельской березы. Красивую текстуру получают из дубовых кряжей, распиливая их в радиальном или тангенциальном направлении для получения ножевой фанеры или текстурной дощечки. У бука, клена, дуба выразительная текстура при радиальном разрезе, у хвойных пород — при тангенциальном разрезе.

По цвету, блеску и текстуре определяют породу древесины. Плотность древесины — это отношение её массы к объему, измеряемой в г/см3 или кг/м3. Плотность зависит от влажности, породы, возраста и условий роста древесины. Различают относительную и абсолютную плотность древесины, определяемую в лабораторных условиях.

Объёмная масса древесины — один из показателей ее качества и механических свойств. Объемную массу пород древесины сравнивают между собой на образцах влажностью 15 % (стандартная влажность). Древесину по объёмной массе делят на группы:

Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25 — 35%.

Древесину, полученную после сушки при температуре 105 °С с полным выделением всей гигроскопической влаги, называют абсолютно сухой древесиной.

На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8 — 12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12 — 18%), атмосферно-сухую древесину (18 — 23%) и влажную (влажность превышает 23 %).

Средняя объёмная масса древесины различных пород

Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200 %. Различают также эксплуатационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.

Усушка древесины — это уменьшение её объёмных размеров при сушке в результате испарения гигроскопической влажности. Усушка (рис. 2) в тангенциальном направлении составляет 6 — 12 % (на 1 м), в радиальном — 3 — 6%, а вдоль волокон — около 0,1 %, т. е. 1 мм на 1 м, что обычно не учитывается.

Неравномерная усушка древесины по различным направлениям вызывает деформации и дефекты деревянных деталей и конструкций.

Разбухание древесины — это увеличение размеров и объема при насыщенности ее водой до границы гигроскопичности. Разбухание, как и усушка, неодинаково в различных направлениях.

Из-за усушки и разбухания деревянные конструкции деформируются и могут стать полностью непригодными. Вот почему деревянные конструкции изготовляют из стандартно-сухой древесины.

Коробление древесины — результат неравномерной усушки, вызывающий внутренние напряжения и трещины. Усушка досок в наружных слоях больше, чем во внутренних, что вызывает коробление. Доски из сердцевинной части ствола менее подвержены короблению. Коробление граней пиломатериалов в зависимости от места нахождения в стволе показано на рис. 3. Для предупреждения коробления влажность в момент изготовления изделий должна соответствовать эксплуатационной влажности. При этом соблюдают конструктивные требования: столярные плиты склеивают из узких реек, уложенных с различно или взаимно перпендикулярно направленными волокнами древесины. Рейки не только склеивают, но и закрепляют рамой или наконечниками.

Рис. 2. Усушка древесины в различных частях ствола.

Рис. 3. Усушка и коробление граней: I — грани древесины, не подвергавшиеся сушке; II — грани высушенной древесины; а, б, в, г — схемы усушки граней древесины в зависимости от их места в стволе.

Теплопроводность — это способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности древесины 0,17 — 0,31 Вт/ (м*°С), зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина плохой проводник тепла. Звукопроводность — это способность древесины проводить звук. Звукопроводность древесины вдоль волокон больше звукопроводности воздуха в 16 раз, а поперек волокон — в 3 — 4 раза. Качество древесины определяется звукопроводностью. После удара по комлевой части растущего или срубленного ствола хорошее распространение звука свидетельствует о качестве древесины. Прерывистый звук, переходящий в глухой, свидетельствует о загнивании древесины.

Электропроводность сухой древесины незначительна. Это позволяет использовать древесину в качестве электроизоляционного материала. Электропроводность используют для определения влажности древесины.

Коррозионная стойкость древесины — это ее способность сопротивляться действию агрессивной среды. Древесина не подвержена воздействию слабых растворов щелочей, солей, различных органических и минеральных кислот. Хвойные породы более стойки к коррозии, чем лиственные породы.

Источник

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся: цвет, блеск, текстура, запах, вес, влажность, усушка, набухание, коробление, растрескивание, гигроскопичность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность.

Цвет древесины имеет большое значение при определении породы дерева, так как каждой породе свойственна своя естественная окраска. Цвет древесины зависит от места и условий произрастания дерева, а также от наличия в древесной массе красящих и дубильных веществ. Чем теплее климат, тем древесина будет более темной окраски.

Блеск древесины зависит главным образом от сердцевинных лучей: почти все древесные породы обладают блеском. Различают блеск шелковистый (клен, чинара, вяз), серебристый (береза) и золотистый (маклюра). Блеск имеет большое значение при изготовлении судовой мебели и отделке судовых помещений.

Текстура — это рисунок древесины на разрезах дерева. Текстура зависит от направления перерезанных волокон, свилеватости, ширины годичных слоев, окраски древесины и блеска сердцевинных лучей. Наиболее красив рисунок на радиальном разрезе. Рисунки древесины зависят от породы дерева. Древесина хвойных пород имеет более простой рисунок, чем древесина лиственных пород. Особенно красивы рисунки у карельской березы, наплывов грецкого ореха и разновидности клена «птичий глаз».

Запах древесины зависит главным образом от смол, эфирных масел, дубильных и других находящихся в ней веществ. Характерный запах скипидара у сосны и ели. Запах древесины в некоторых случаях имеет значение при распознавании породы древесины, однако гораздо большее значение он имеет при изготовлении из нее тары для хранения упаковки различных пищевых продуктов.

Вес. При характеристике веса древесины необходимо различать два понятия: а) удельный вес древесинного вещества и б) объемный вес древесины.

Удельный вес древесинного вещества выше единицы и, как показывают исследования, обнаруживает незначительные колебания. Удельный вес мало зависит от породы дерева. Его принимают равным 1,54.

Объемный вес древесины — понятие для характеристики веса древесины (вес единицы объема), выражаемого в граммах на кубический сантиметр.

Для древесины разных пород он различен, не одинаков он и для древесины одной породы, даже одного ствола. На величину объемного веса влияют: влажность древесины, ширина годовых слоев, положение древесины в стволе, возраст дерева и другие причины.

Объемный вес древесины имеет большое практическое значение, так как по нему судят о весе древесины, кроме того, он служит показателем ее технических свойств.

Влажность. Влага в древесине пропитывает стенки клеток и заполняет внутриклеточные и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая стенки клеток, называется связанной или гигроскопической, заполняющая внутриклеточные и межклеточные пространства — свободной.

При высыхании древесины сначала из нее испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. Древесина с влажностью больше 23% называется сырой, а находящаяся долгое время в воде — мокрой.

Различают также влажность древесины эксплуатационную и производственную. Эксплуатационная влажность древесины зависит от условий эксплуатации изделия, для которого употребляется древесина; производственная влажность — влажность древесины в период пребывания ее в производстве.

Влажность древесины определяют в процентах по формуле:

где А — вес образца древесины до высушивания; В — вес того же образца в абсолютно сухом состоянии.

Усушка — способность к древесины при высыхании сокращать свои размеры. Усушка связана с испарением гигроскопической влаги. Стенки клеток, отдавая влагу, сжимаются, становятся в объеме меньше. Усушка древесины в разных направлениях неодинакова: в тангентальном 8—12%, в радиальном от 5—8%, вдоль волокон в среднем 0,1 %.

Если выпилить три кубических образца по разным направлениям и высушить их, то первый образец примет форму ромба, второй — форму трапеции, а третий — форму овала (рис. 2).

Рис. 2. Усушка материала различного поперечного сечения.

Набухание — свойство древесины при поглощении воды увеличивать свои линейные и объемные размеры.

Набухание древесины в разных направлениях неодинаково и происходит в тех же размерах, как и усушка.

Усушка и набухание древесины — свойства отрицательные. Чтобы предупредить порчу изделий от усушки и набухания, их изготавливают из предварительно высушенной до эксплуатационной влажности древесины.

Коробление — свойство древесины изменять свою форму. Основная причина поперечного коробления — неодинаковая усушка и разбухание древесины в радиальном и тангентальном направлениях. Чтобы предупредить коробление древесины в изделиях, необходимо применять меры конструктивного характера (собирать щиты из узких делянок с подбором годовых слоев, расположенных в разные стороны или перпендикулярно один к другому); не только склеивать, но и скреплять щиты шпонками, вставными рейками, наконечниками или обвязывать рамками.

Растрескивание — явление, при котором вдоль волокон древесины появляются трещины. Основные причины растрескивания древесины — неодинаковая усушка ее в радиальном и тангентальном направлениях и неравномерное высыхание вследствие медленного продвижения в ней влаги.

Равномерная медленная сушка предохраняет древесину от появления трещин. Во избежание появления трещин, особенно у концов бревен и досок, хранящихся на складе, торцы их следует либо оклеить бумагой, либо покрасить масляной краской или известью.

Гигроскопичность — свойство древесины поглощать влагу из окружающего воздуха. Степень поглощения ею воды из воздуха зависит от температуры воздуха и его относительной влажности. Высушенная древесина, находящаяся во влажных условиях, увлажняется; влажная, наоборот, попав в сухие условия, сохнет. Гигроскопичность древесины приводит к постоянным изменениям ее влажности, размеров, формы и веса.

Теплопроводность — способность древесины проводить тепло. Теплопроводность сухой древесины незначительна, что объясняется пористостью ее строения. Межклеточные и внутриклеточные пространства в ней заполнены воздухом, который является плохим проводником тепла. Плотная древесина проводит тепло несколько лучше мягкой. Влажность повышает теплопроводность древесины, так как вода по сравнению с воздухом является лучшим проводником тепла.

Звукопроводность — свойство древесины проводить звук. Она характеризуется скоростью распространения звука в древесине. Звукопроводность древесины в продольном направлении в 16 раз, а в поперечном в 3—4 раза больше звукопроводности воздуха. Повышенная влажность древесины понижает ее звукопроводность.

Электропроводность — свойство древесины проводить электрический ток. Электропроводность сухой древесины незначительна. С увеличением влажности электропроводность древесины увеличивается.

Источник

Свойства древесины, обнаруживаемые при испытаниях, не приводящих к изменению химического состава, называются физическими. Физические свойства древесины характеризуются её внешним видом (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и др.

1. Внешний вид древесины

Он характеризуется следующими свойствами: цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.

Окраска древесины зависит от породы, возраста дерева, климата района произрастания. Древесина может изменять цвет при выдержке под влиянием воздуха и света, при поражении грибами, а так же при длительном нахождении под водой. Тем не менее, цвет многих пород настолько характерен, что может служить одним из признаков при их распознавании.

Текстурой называется рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов (годичных слоёв, сердцевинных лучей, сосудов).

Для оценки качества древесины по внешнему виду используют такие характеристики, как ширина годичных слоёв и содержание поздней древесины.

Содержание поздней древесины определяется соотношением (в процентах) между суммарной шириной зон поздней древесины и общей протяжённостью (в радиальном направлении) участка измерения, включающего целое число слоёв.

2. Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением

Различают две формы воды, содержащейся в древесине: связанную и свободную. Связанная вода находиться в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая только механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

При испытаниях с целью определения показателей физико-механических свойств древесины её кондиционируют, приводя к нормализованной влажности. Если нет особых примечаний, то показатель равен 12%.

На практике по степени влажности различают древесину:

мокрую, W > 100%, длительное время находившуюся в воде;
свежесрубленную, W = 50-100%, сохранившую влажность растущего дерева;
воздушно-сухую, W = 15-20%, выдержанную на открытом воздухе;
комнатно-сухую, W = 8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении;
абсолютно-сухую, W = 0, высушенную при температуре t=103±2°C.

Усушка. Уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении из неё связанной воды называется усушкой. Удаление свободной воды не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше усушка.

Под полной усушкой, или максимальной усушкой Bmax понимают уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении всего количества связанной воды.

Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

Полная линейная усушка древесины наиболее распространённых отечественных пород в тангенциальном направлении составляет 8-10 %, в радиальном 3-7 %, а вдоль волокон 0,1-0,3 %. Полная объёмная усушка находится в пределах 11-17 %.

Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

Коробление. Изменение формы пиломатериалов и заготовок при сушке, а также выпиловке и неправильном хранении называется короблением. Чаще всего коробление происходит из-за различая усушки по разным структурным направлениям. Различают поперечную и продольную покоробленность. Продольная покоробленность бывает: бывает по кромке, по пласти и крыловатость.

Коробление может возникать при механической обработке сухих пиломатериалов: при несимметричном строгании, ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных напряжений.

Влагопоглощение. Способность древесины вследствие её гигроскопичности поглощать влагу (пары воды) из окружающего воздуха называется влагопоглощением. Влагопоглощение практически не зависит от породы. Способность к поглощению влаги является отрицательным свойством древесины. Сухая древесина, помещённая в очень влажную среду, сильно увлажняется, что ухудшает её физико-механические характеристики, снижает биостойкость и т.д. Чтобы защитить древесину от влияния влажного воздуха, поверхность деревянных деталей и изделий покрывают различными лакокрасочными и плёночными материалами.

Водопоглощение. Способность древесины увеличивать свою влажность при непосредственном контакте с капельножидкой водой называется водопоглощением. Максимальная влажность, которой достигает погруженная в воду древесина, складывается из предельного количества связанной воды и наибольшего количества свободной воды. Очевидно, что количество свободной воды зависит от объёма полостей в древесине, поэтому, чем больше плотность древесины. Тем меньше её влажность, характеризующая максимальное водопоглощение.

Способность древесины поглощать воду, а также другие жидкости имеет значение в процессах варки древесины для получения целлюлозы, при пропитке её растворами антисептиков и антипиринов, при сплаве лесоматериалов и в других случаях.

Плотность. Это свойство характеризуется массой единицы объёма материала, и имеет размерность в кг/м3 или г/см3.

Этот показатель равен для всех пород 1,53 г/см3, поскольку одинаков химический состав клеточных стенок древесины.

Плотность древесины меньше плотности древесинного вещества, так как она включает пустоты (полости клеток и межклеточные пространства, заполненнве воздухом).

Источник

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

На микроуровне строение древесины является не менее интересным. Кроме того, оно определяет свойства хвойной и лиственной древесины. Например, у первых волокна прямолинейные (это связано со строением клеточных оболочек), следовательно, показатели прочности у них более высокие, а у последних они слегка извилистые, что обусловливает высокие показатели ударной вязкости, прочность при раскалывании, осуществляемом вдоль волокон, и т. п. Остановимся более подробно на физических свойствах древесины, которые поддаются осмотру, измерению и пр. К ним относятся следующие параметры:

5) электро-, звуко– и теплопроводность.

Внешний вид древесины складывается из таких

ее характеристик, как цвет, блеск, текстура и макроструктура (о ней уже говорилось ранее). Определенный цвет древесине придают дубильные и смолистые вещества и пигменты, которыми заполнены клетки. Он колеблется в широких пределах – от белого (у ели, липы) до черного (у черного дерева) со всеми промежуточными оттенками. Деревья, растущие на юге, отличаются более яркой и насыщенной окраской древесины, чем у тех, которые встречаются в северной и умеренной зонах. В границах одного климатического коридора одни и те же древесные породы окрашены одинаково, поэтому о цвете можно говорить как о дополнительном признаке, помогающем их идентифицировать.

В некоторых случаях цвет древесины не является постоянным и может меняться под воздействием света и воздуха. Например, только что срубленная ольха имеет светло-розовый цвет, но вскоре темнеет и становится желтовато-красной, а дуб после продолжительного нахождения в воде меняет цвет на коричневый или даже черный.

Качественные характеристики древесины, которые проявляются при испытаниях, не связанных с изменением химического состава, называются физическими свойствами.

Под влиянием микроорганизмов, например грибов, цвет также может варьироваться. Зависит это и от возраста дерева: у молодых цвет более светлый, чем у старых. Тем не менее ряд пород (каштан, самшит, груша и др.) характеризуется устойчивым цветом.

Данный параметр имеет особое значение, например, при изготовлении мебели, так как предмет, выполненный из древесины с богатой палитрой оттенков, сродни произведению искусства.

Цвет древесины при необходимости можно улучшить, подвергнув ее соответствующей обработке, например протравливанию, пропариванию или окрашиванию.

Помимо цвета, внешний вид изделий из дерева определяет блеск, представляющий собой способность древесины направленно отражать поток света. Он зависит от плотности, количества, размера и расположения сердцевинных лучей. Именно они придают блеск поверхности на радиальном разрезе. По этому признаку древесина далеко не однородна. Необычный блеск свойствен дубу, платану, белой акации, клену, а для липы, осины, тополя и других подобных пород характерна матовость.

Древесина приобретает красивый внешний вид благодаря блеску, который можно интенсифицировать путем полирования, лакирования, вощения или с помощью прозрачной пленки из искусственных смол.

Узор, который возникает на разрезах древесины, называется текстурой. Ее образ уют перерезанные волокна, годичные кольца, сосуды и сердцевинные лучи, поэтому она зависит от ширины годичных колец, наличия мелких или крупных сосудов, узких или широких сердцевинных лучей, а также от контрастности окраски ранней и поздней древесины и направления волокон (запутанного или волнистого). Хвойные породы отличаются необычной текстурой на тангенциальном разрезе благодаря разнице в окраске ранней и поздней древесины. Лиственные породы особенно хороши на радиальном и тангенциальном разрезах, поскольку на них наиболее ярко проявляются годичные кольца и широкие сердцевинные лучи. Наличие неправильно расположенных волокон придает древесине особую красоту.

Текстура хвойных и мягких лиственных пород довольно незатейливая и не слишком разнообразная в отличие от твердых лиственных пород, которые всегда являются не просто интересными по своей текстуре, но и изысканными.

Применение различных прозрачных лаков помогает подчеркнуть текстуру древесины. Ее ценность (а следовательно, и мебели из нее) определяется именно текстурой материала.

Запах – еще одно важное свойство древесины. Он зависит от тех веществ, которые входят в ее состав, в частности от наличия смол, эфирных масел, дубильных веществ и пр. По типичному запаху можно установить некоторые породы. Для хвойных характерен скипидарный запах, а для дуба – дубильных веществ, палисандру свойствен аромат ванили, приятный запах источает и можжевельник. Кроме того, свежая древесина пахнет сильнее, чем высушенная, а ядро ароматнее заболони.

Следующий важный параметр древесины – ее влажность. Под данным термином понимают отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Для определения влажности древесины разработан ГОСТ 16588-79.

В зависимости от того, пропитывает ли влага клеточные оболочки или заполняет полости клеток и межклеточное пространство, она бывает связанной, или гигроскопической (в первом случае), либо свободной, или капиллярной (во втором случае). При сушке древесины сначала испаряется капиллярная влага, а потом гигроскопическая. Если древесина впитывает влагу из воздуха, то в первую очередь ею насыщаются клеточные оболочки, а клеточные полости и межклеточные пространства могут пропитываться только в случае вымачивания, пропаривания и пр.

Гигроскопическая и капиллярная влага определяют общую влажность древесины. Чем больше в последней пустот, которые могут заполняться водой, тем выше в ней предельное количество гигроскопической влаги.

Состояние древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух, называется пределом гигроскопичности. Соответствующая ему влажность при температуре 20 °C составляет 30 % и никак не определяется породой древесины.

На практике древесина различается степенью влажности и бывает:

1) абсолютно сухой при влажности 0 % (достижимо только в условиях лаборатории при температуре 103 ± 2 °C);

2) комнатно-сухой – 8 – 15 % (при длительной выдержке в отапливаемом помещении);

3) воздушно-сухой – 16–20 % (при выдержке на открытом воздухе);

6) свежесрубленной – 40–75 % (влажность вегетирующего дерева);

7) мокрой – более 75 % (при выдержке в течение длительного времени в воде).

Для определения физико-механических параметров древесины ее кондиционируют, т. е. доводят до нормализованной влажности – 12 %.

Влажность – физическое качество древесины, которое определяется количеством находящейся в ней влаги. Процентное соотношение массы воды к массе сухой древесины называется относительной влажностью.

Если древесина продолжительное время находится в условиях постоянной относительной влажности, то она приобретает определенную влажность, которая называется равновесной. При изменении условий в ту или иную сторону (при повышении или понижении влажности) наблюдается набухание или усушка древесины. Усушку вызывает удаление из древесины связанной воды, что обусловливает уменьшение ее линейных размеров и объема, в отличие от удаления свободной воды, которое не приводит к усушке. Величина усушки древесины прямо пропорциональна степени уменьшения ее влажности.

Содержание влаги зависит от времени года, части ствола и его радиуса. Например, у заболони растущей сосны этот параметр в 3 раза больше, чем у ядра, чего нельзя сказать о лиственных породах, у которых влага более равномерно распределена по стволу.

По мере высыхания уменьшаются линейные размеры и объем древесины. Этот процесс и называется усушкой. Она начинается тогда, когда гигроскопичная влага полностью испарилась и наступила очередь капиллярной влаги. После удаления последней усушка считается полной. В различных направлениях она происходит неравномерно ив тангенциальном составляет 6 – 10 %, в радиальном – 3–5 %, вдоль волокон – 0,1–0,3 %. Сокращение объема древесины в результате испарения капиллярной влаги называется объемной усушкой.

Полная объемная усушка варьируется в пределах 11–17 %. Усушка, понижающая влажность древесины на 1 %, называется коэффициентом усушки и неодинакова у разных пород древесины. Наиболее высокий коэффициент усушки характерен для дуба, бука, граба, клена и составляет до 11 %. Умеренное усыхание присуще сосне, осине, тополю – до 3–5 %. Менее всего подвержены усыханию ель и лиственница – до 2 %. Величина усушки определяется как породой дерева, так и природно-климатическими условиями, в которых оно растет. Усушка должна учитываться при распиловке бревен, сушке пиломатериалов и т. п.

По величине коэффициента усушки отечественные древесные породы делятся на несколько групп (табл. 2).

Классификация древесных пород в зависимости от коэффициента объемной усушки

С сушкой древесины связаны следующие понятия:

1) внутренние напряжения. Их возникновение не связано с какими-либо внешними силами. Основная причина появления напряжений – неравномерное распределение влаги в процессе сушки древесины, которая наступает после того, как влажность поверхностных слоев переходит предел гигроскопичности. При этом вследствие сопротивления внутренние слои (как более влажные) могут усохнуть не полностью, что приводит к возникновению напряжений, которые растягивают древесину в поверхностных слоях и сжимают ее во внутренних;

2) растрескивание. После достижения растягивающими напряжениями предела прочности древесина покроется трещинами – поверхностными в начале сутки и внутренними в конце (рис. 6). Последние присутствуют в высушенном материале и становятся причиной деформации деталей при механической обработке;

Рис. 6. Разновидности растрескивания древесины: а – наружные трещины на бревне; б – наружные трещины на бруске; в – внутренние трещины

3) коробление (рис. 7). Это изменение поперечного сечения доски, которое бывает:

а) поперечным. При этом изменяется форма сечения доски в результате разницы в усушке по радиальному и тангенциальному направлениям. Размеры сердцевинной доски уменьшаются к кромкам, а доска, внешняя часть которой направлена тангенциально, подвержена большему усыханию, чем доска, внутренняя часть которой ориентирована радиально. Коробление увеличивается по мере приближения к сердцевине;

Рис. 7. Разновидности коробления: а, б – поперечное коробление брусков; в – поперечное коробление досок; г – продольное коробление; д – крыловатость

б) продольным, то есть по длине. При этом доска может изменяться дугообразно (типично для ядровых пород, у которых усушка ядра и заболони различна) или даже принять винтообразную форму (это называется крыловатостью и характерно для пиломатериалов с тангенциальным направлением волокон).

Характер внутренних напряжений различен: в поверхностных слоях возникают растягивающие напряжения, а в более глубоких, внутренних слоях – сжимающие.

В случае неправильного хранения материалов (при высокой влажности) их линейные размеры и объем могут увеличиваться, то есть возникает процесс, обратный усушке. Он называется разбуханием. Это наблюдается при возрастании влажности до предела гигроскопичности. Увеличение количества капиллярной влаги не сопровождается разбуханием. Данный процесс достигает максимального значения в тангенциальном направлении и минимального – вдоль направления волокон.

Усушка и разбухание относятся к негативным качествам древесины. При изготовлении мебели необходимо избегать их. Однако можно привести примеры, когда разбухание играет положительную роль. В частности, благодаря ему увеличивается плотность соединений у различных деревянных изделий (в бочках, лодках и пр.).

Способность древесины впитывать влагу из воздуха называется влагопоглощением. Это ее свойство не зависит от породы и является отрицательным качеством, поскольку сильное увлажнение, возникающее в условиях повышенной влажности, ухудшает физико-механические свойства древесины, ее биостойкость и пр.

Способность древесины впитывать влагу при непосредственном контакте с жидкостью называется водопоглощением. В наибольшей степени этому подвержены древесные породы, отличающиеся меньшей плотностью, поскольку они имеют большее количество полостей. Следовательно, чем меньше полостей, то есть чем выше плотность древесины, тем ниже водопоглощение. Ядро, будучи более плотным, поглощает меньше свободной влаги, чем заболонь.

Между плотностью и прочностью существует прямо пропорциональная зависимость: чем тяжелее древесина, тем она прочнее. Максимальную плотность имеет древесина таких пород, как самшит (960 кг/м 3 ) и саксаул (1040 кг/м 3 ), а минимальную – пихта сибирская (375 кг/м 3 ).

В зависимости от плотности древесины выделяют три группы, представленные в табл. 3.

Плотность древесины лиственных кольцесосудистых пород различна. Например, ранняя древесина более пористая и менее плотная, чем поздняя, сложнее лакируется и полируется, но прекрасно гнется. У рассеянно-сосудистых лиственных и хвойных пород она отличается высокой плотностью, поэтому хорошо поддается различной обработке, в том числе полированию и лакированию.

Классификация древесины по плотности при 12 %-ной влажности

Теплоемкость – это способность древесины накапливать тепло. Показателем теплоемкости является удельная теплоемкость. Это количество теплоты, требующееся для нагревания 1 кг древесины на 1 °C. Теплоемкость едина для любой древесины независимо от породы и возрастает при увеличении влажности.

Тепловым расширением называется способность древесины увеличивать линейные размеры и объем при повышении температуры. Коэффициент теплового расширения у древесины по сравнению с таким же показателем у металла, стекла или бетона в 3–10 раз меньше.

Звукопроводность древесины определяется скоростью распространения в ней звука. Она выше вдоль волокон, меньше в радиальном направлении, а самая низкая – в тангенциальном.

Если сравнить звукопроводность древесины вдоль и поперек волокон со звукопроводностью воздуха, то в первом случае она в 16 раз выше, а во втором – в 3–4 раза. Иными словами, если при изготовлении мебели звукопроводность древесины не имеет никакого значения, то при использовании данного материала в строительстве ее роль отрицательная, а в производстве музыкальных инструментов – положительная.

Сопротивление прохождению электрического тока называется электропроводностью. У сухой древесины этот параметр довольно незначителен, поэтому она может выступать в роли изолятора. Электропроводность древесины напрямую связана с породой дерева, температурой (ее повышение приводит к уменьшению сопротивления), влажностью (при возрастании влажности до 30 % сопротивление значительно уменьшается) и направлением роста волокон (сопротивление вдоль них меньше в несколько раз, чем поперек).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Если бы у начинающего резчика была возможность выбора древесины, то можно было бы порекомендовать для работы следующие породы дерева (начиная с лучших): красный эвкалипт, лимонное дерево, бук, грушу, выдержанную осину, березу, липу, можжевельник, самшит,

Физические свойства плиточных материалов

Физические свойства плиточных материалов Среди физических свойств материалов, из которых изготовлены плиты для подвесных потолков, особенно важны следующие:– звукоизоляция;– теплоизоляция;– светоотражение;– ударопрочность.Звукоизоляция – способность материала

Физические свойства плиточных материалов

Физические свойства плиточных материалов Среди физических свойств материалов, из которых изготовлены плиты для навесных потолков, особенно важны следующие:– звукоизоляция;– теплоизоляция;– светоотражение;– ударопрочность.Звукоизоляция – способность материала

Физические свойства древесины

Физические свойства древесины К основным физическим свойствам древесины, которые наиболее важны для резчика, относятся цвет, текстура, запах, влажность, гигроскопичность, способность к усушке и разбуханию. От них напрямую зависят красота и декоративность изделия.Цвет

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины К ним относятся такие качества древесины, как:1) твердость;2) прочность;3) упругость;4) пластичность. Секреты между строк Есть ли в арсенале резчика по дереву рашпили и напильники? Безусловно. Для грубой обработки древесины твердых пород

Глава 1 Свойства древесины

Глава 1 Свойства древесины ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДРЕВЕСИНЫ Древесина как материал для различных конструкций относится к самым распространенным в строительстве, даже несмотря на то, что постоянно создаются, производятся и внедряются новые, более совершенные, часто

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Механические качества древесины определяют ее способность противостоять воздействию внешних нагрузок, которые подразделяются на:1) статические, возрастающие постепенно, плавно;2) динамические (ударные), воздействующие резко, мгновенно

Источник