Как удельный вес и плотность бруса из сосны влияет на его качественные характеристики? гост

Почему у разных пород древесины разная плотность?

Такова воля природы. Деревья растут и в жаркой пустыне, и в прохладных болотах, и в любых условиях стараются выжить. В средней полосе, где только зимой или в ветреную погоду приходится нелегко, растения имеют доступ к изобилию питательных веществ в увлажненной, умеренно теплой и вполне удобренной почве. Дерево, ни в чем себе не отказывая, насыщается через корни, камбий быстро разрастается, а волокна наполняются влагой. После сушки такая древесина сильно теряет в весе и, соответственно, в плотности.

Растениям в сложных климатических условиях приходится накапливать жизненно необходимые вещества внутри волокон. Они учатся вырабатывать масла, которые защищают их от засухи и насекомых. Постоянный дефицит и стресс делает деревья не только запасливыми, но и медленно растущими. Минимальное нарастание камбия в течение года делает годичные кольца практически неразличимыми, а недостаток влаги ведет к появлению масел в волокнах, которые не испаряются после усушки.

Промасленность некоторых пород чувствуется пальцами, а иногда и визуально — наприме, если обработать поверхность бруска растворителем:

Разные породы древесины зародились и прижились там, где смогли приспособиться к условиям, и растут в тесной взаимосвязи с окружающей флорой и фауной. Деревья улавливают любые изменения среды, отвечая на них адаптацией в самой структуре, поэтому даже внутри породы, семейства, рода и вида растения могут сильно отличаться друг от друга. В том числе и по плотности.

Эти породы произрастают на одном континенте в похожих погодных условиях, однако под микроскопом их структура сильно отличается:

Усушка древесины

При удалении
связанной воды происходит уменьшение
объема древесины и линейных размеров.
Это свойство и называют усушка. Усушки
не вызывает удаление свободной воды.
Большее количество клеточных стенок
на единицу объема древесины, способствует
более сильной усушке.

• Усушку древесины необходимо учитывать при распиловке бревен на доски, так называемые припуски на усадку. Например, при сушке пиломатериалов и т. д.
• Усушка, в разных направлениях неодинакова. Так, в радиальном направлении усушка меньше в 1,5-2 раза, чем в тангенциальном.
• Максимальная усушка происходит при удалении всего количества связанной воды.

Усадка древесины

Без участия внешних
нагрузок, в древесине возникает внутреннее
напряжение, которое образуется при
неодинаковых изменениях объема древесины.

В поверхностных зонах доски влажность ниже, чем в центре. Поэтому из-за того что свободная сушка стеснена, возникают напряжения «растягивающие». При этом внутри доски возникают сжимающие напряжения.

Если будет достигнут
предел прочности на растяжение поперек
волокон, растягивающего напряжения, на
древесине появятся трещины. Внутренние
и поверхностные.

Плотность древесины. Таблица значений плотности

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/м³

Обычно, в строительстве значение плотности древесины нужно для того, чтобы расчитать массу (вес) древесины.

Плотность у древесины напрямую зависит от её влажности – чем больше влажность, тем больше значение плотности.

Так же как и все остальные показатели физико-механических свойств древесины, плотность определяется при влажности 12%. При определении плотности древесного вещества его массу определяют взвешиванием, а объём рассчитывают по разнице объёма образца древесины и объёма жидкости, заполнившей пустоты в этом образце.

Очень тесная связь существует между плотностью и прочностью древесины. Более плотная (тяжёлая) древесина, как правило, является более прочной.

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, дуб, ясень, керуинг, самшит, фисташка.

Стоит отметить, что почти вся древесина у хвойных пород деревьев, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.

Переработка

Переработка древесины может осуществляться одним из нескольких способов, среди них:

· химико-механический;

· механический;

· химический.

Механическая технология переработки предусматривает изменение формы строганием, пилением, лущением, фрезерованием, точением, сверлением, раскалыванием, резьбой и измельчением. При механической обработке есть возможность получить товары народного потребления и промышленного назначения.

Древесина может быть подвергнута механическому истиранию, что позволяет получить волокнистые полуфабрикаты. Переработка древесины может вестись по химико-механической технологии. Это позволяет получить промежуточный продукт из материала, однородного по размерам и составу. Поверхность покрывается связующим веществом.

Под воздействием давления и температуры происходит реакция полимеризации связующего, в результате этого промежуточный древесный продукт склеивается. При такой переработке получаются:

· цементно-стружечные плиты;

· древесностружечные материалы;

· столярные изделия;

· фибролит;

· арболит.

Химическая переработка осуществляется методом термического разложения и воздействия: растворителей кислот, щелочей, кислых солей, сернистой кислоты. Эта технология называется пиролизом или термическим разложением. Сырье нагревается при высокой температуре без доступа кислорода. Это позволяет получить продукты в разных состояниях, среди них:

· газообразные;

· жидкие;

· твердые.

Наибольшее практическое значение из них имеет древесный уголь.

Как работать с древесиной?

Любую древесину перед работой надо тщательно просушить в натуральных условиях. Ускорять данный процесс не стоит, так как это может вызвать растрескивание. Чем суше дерево, тем более прочным и устойчивым к гниению оно будет. Существуют «народные» методы, позволяющие узнать влажность предлагаемой в магазине древесины без специальных приборов. Для этого на строганой стороне пиломатериала следует провести полосу химическим карандашом. На сухой древесине цвет линии остается неизменным, на недосушенной — примет фиолетовый оттенок. Определить уровень влажности можно и по звуку от стука по деревянной заготовке. У сырого дерева он глухой, у полностью просушенного — мелодичный и мягкий.

Забить в дубовое дерево гвоздь или вкрутить шуруп почти невозможно, поэтому желательно предварительно просверлить небольшие отверстия. А вот клеевые соединения на дубовых элементах держатся довольно прочно.

Влажность древесины

  Влажность это соотношение массы влаги (воды), находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах ( % ). В древесине вода пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной.

Различают следующие степени влажности древесины:

  Мокрая — длительное время находящаяся в воде. Влажность мокрой древесины выше 100 %.

Свежесрубленная (свежепил) — влажность такой древесины от 50 до 100 %.

  Воздушно-сухая — к этой категории относится древесина долгое время хранившаяся на воздухе. Её показатели влажности зависят от влажности окружающего воздуха, но в среднем находятся в пределах от 20 до 35 %.

  Базовая (влажность 15 — 20 %) в зависимости от климатических условий и времени года, такая древесина показывает содержание влаги от 15 до 20 %.

Комнатно-сухая влажность 8 — 12 %

Абсолютно сухая влажность 0 %, древесина высушена при температуре t = 103°C.

  Содержание влаги в стволе растущего дерева изменяется по высоте и радиусу ствола, а также в зависимости от времени года. Например, влажность заболони сосны в 3 раза выше влажности ядра. У лиственных пород изменение влажности по диаметру более равномерное. По высоте ствола влажность заболони у хвойных пород увеличивается вверх по стволу, а влажность ядра не изменяется. У лиственных пород влажность заболони не изменяется, а влажность ядра вверх по стволу снижается.

  Влажность у молодых деревьев выше и её колебания в течение года больше, чем у старых деревьев. Наибольшее количество влаги содержится в зимний период (ноябрь-февраль), минимальное – в летние месяцы (июль-август).

КОЭФФИЦИЕНТЫ УСУШКИ ДРЕВЕСИНЫ, %

Порода	Усушка
объёмная	в тангенциальном направлении	в радиальном направлении
Лиственница	0,52	0,35	0,19
Сосна	0,44	0,28	0,17
Ель	0,43	0,28	0,16
Пихта	0,39	0,28	0,11
Кедровая сосна	0,37	0,26	0,12
Берёза	0,54	0,31	0,26
Бук	0,47	0,32	0,17
Ясень	0,45	0,28	0,18
Осина	0,41	0,28	0,14

Физические свойства древесины

1. Плотность.

Абсолютное значение, измеряемое соотношением веса к объему. Плотность напрямую зависит от разновидности породы и количества влаги. Чем меньше влажность, тем ниже плотность.

2. Теплопроводность.

Свойство древесины пропускать тепло от корней до кроны. На качество теплопроводности влияют такие факторы:

• температура воздуха;
• внутренняя влажность;
• насыщенность;
• количество теплоты.

3. Звукопроводность.

Особенное свойство лесоматериалов — пропускать звук. Звукопроницаемость у древесины повыше, чем у некоторых материалов

Этот показатель необходимо принимать во внимание в строительстве, где крайне важна звукоизоляция стен и столярных изделий

4. Электропроводность.

Положительное свойство пиломатериалов пропускать ток. На электропроводность влияют влажность, порода, направление волокон и температура. Сухая древесина не пропускает электроток, что даёт возможность использовать ее как изоляционный материал.

5. Влажность.

Степень увлажненности пиломатериалов, это — показатель качества и износостойкости изделий из древесины. Отличительное свойство: чем меньше содержание влажности, тем дольше она не подвергается гниению.

6. Коррозионная стойкость.

Отсутствие коррозии — немаловажное свойство у изделий, изготовленных из древесины. Особенно это касается тех изделий, которые подвергаются эксплуатации на открытом воздухе

7. Цвет, блеск, запах и текстура.

Данные свойства позволяют зрительно определять породу древесины и имеют чисто художественное значение.

Что такое плотность древесины. Какую плотность имеют дуб, бук и другие породы

В описаниях межкомнатных дверей и пород деревьев, из которых они изготовлены, часто проскальзывает термин «плотность древесины». Описания — это хорошо, но они не дают такого четкого понимания, как цифры — что значит «древесина дуба чуть-чуть плотнее»? Значения в виде цифр дают точную картину, на основании которой вы сами решите, какое дерево наиболее подойдет для изготовления межкомнатных дверей.

Что такое плотность дерева

Прежде чем перейти к цифрам, определимся, что такое плотность древесины

и для чего ее нужно знать.

Плотностью древесины называют отношение ее массы к объему. Проще говоря, чем кубометр дерева весит больше, тем он плотнее. Плотность древесины, называемая упрощенно плотностью дерева, зависит от влажности окружающей среды, поэтому принято оперировать значениями, полученными при влажности, равной 12%. Необходимо отметить, что значения плотности представляют приблизительные цифры, ибо даже один кусок древесины в разных местах может обладать разной плотностью.

С первым вопросом разобрались, переходим ко второму. Плотность древесины напрямую влияет на два важных свойства — прочность и гигроскопичность. Плотная древесина обладает более высокой прочностью и в большинстве случаев гигроскопичностью. Последний термин означает, что двери из высокоплотной древесины более зависимы от изменений влажности — всем известно, что древесине свойственно впитывать влагу и расширяться. По этой причине двери из осины, липы или сосны, находящиеся в самом низу таблицы, используют в саунах и банях, где двери из бука просто перестали бы закрываться.

Показатели плотности древесины

Значения приводятся в граммах на кубический сантиметр (г/cм

3) при влажности 12%

Обратим ваше внимание, что в некоторых случаях даны средние значения

В правой колонке приведены значения твердости древесины по методу Бриннеля, которые в целом подтверждают зависимость твердости древесины от ее плотности.

Порода	Плотность	Твердость
Породы высокой плотности
Орех бразильский	0.9	5.9
Ясень	0.75	4.0
Клен канадский	0.71	4.7
Породы средней плотности
Дуб	0.69	3.7
Бук	0.68	3.8
Тиковое дерево	0.67	3.6
Лиственница	0.66	3.2
Вяз	0.66	3.0
Клен европейский	0.65	3.6
Орех американский черный Орех европейский	0.65	3.4
Береза	0.65	2.6
Породы низкой плотности
Липа	0.53	1.5
Сосна	0.52	1.6
Осина	0.51	1.8
Ольха	0.49	2.1
Ель	0.45	1.6

Cтатья оказалось полезной? Порекомендуй ее другим:

xn—-8sbehcecv9crqa.com.ua

От чего зависит твёрдость древесины

Показатели плотности отличаются для каждой породы дерева, но имеется ряд общих факторов.

Даже одно дерево может иметь разную степень прочности, если оно растёт в условиях высокой или низкой влажности

Факторы, влияющие на степень твёрдости дерева:

• возраст породы, чем старше древесина, тем более высокие характеристики прочности она имеет. Молодое дерево влажное, а старое иссушается и становится прочнее;
• климат и география произрастания. В холодном климате деревья прочнее, потому что растут крайне медленно;
• способ, которым было распилено дерево. Существуют определенные методики для усиления прочности при распиле;
• участок, в котором обрезан ствол. Плотность коры всегда выше, чем у сердцевины дерева.

Древесные породы

В природе существует множество древесных пород, имеющих различные свойства, применяемые в разных сферах промышленности. Чтобы правильно выбрать нужную породу дерева, необходимо знать особенности каждой из них.

Разные виды древесины отличаются один от другого по цвету. Цвет зависит от нескольких факторов: породы дерева, возраста, скорости роста, а яркость цвета — от количества содержащихся в нем красящих веществ. Заболонь дерева имеет более светлый оттенок, чем ядро. Заболонью называют внешнюю часть дерева с живыми клетками. Ядровая часть дерева всегда более темная, где сконцентрировано основное количество дубильных веществ и смол. Ядровые породы деревьев имеют темную древесину, а заболонные – светлую. К ядровым относятся такие распространенные породы деревьев: лиственница, сосна, ясень и другие. У заболонных пород ядровый слой очень узкий и по цвету мало отличается от заболони. К таким породам относится береза, груша, липа, бук, граб и ольха. У клена, ясеня и граба очень светлая древесина, а у березы — белая. В основном из этих пород изготавливают паркетную доску. Желтую древесину имеет самшит. Используется в художественных и декоративных целях. Сосновая древесина при старении приобретает серый оттенок.

Из хвойных пород изготавливают пиломатериалы и другие строительные компоненты, так как они обладают легкой структурой, удобной для обработки. Самой легкой из них является пихта. Большинство используемых хвойных пород, произрастают в нашей местности, поэтому покупателю предоставляется широкий выбор дерева для различных целей по приемлемым ценам.

Самой легкой в мире является древесина бальсы. Она растет в лесах Южной Америки. Использовалось индейцами для изготовления плотов. Оно растет настолько быстро, что не имеет годичных колец. Его структура состоит из сплошной клетчатки, наполненной водой. После просушки древесина стает тверже дубовой, а вес составляет 120 г на 1 куб.м., что в два раза легче коры пробкового дерева. Бальсу используют в самолето- и кораблестроении, также это отличный изоляционный материал.

Змеиное дерево или снейквуд – самое тяжелое и твердое дерево в мире. Произрастает в Гвиане, Гайане и Суринаме. Его плотность составляет 1300 кг на 1 куб.м. Из снейквуда изготавливают декоративные поделки высочайшего качества, ручки для ножей, зонтов, смычки и луки для стрельбы. Материал из этого растения трудно поддается обработке из-за своей твердости, но дает хороший результат при отделке и полировке.

Лиственные породы успешно используются для производства различных видов мебели. Они имеют более темную древесину, широкую палитру цветов, успешно используемую в дизайне элементов мебели и декора.

Качество любого изделия, изготовленного из дерева, зависит от уровня твердости используемого материала. Чем тверже материал, тем выше его износостойкость. Уровень твердости определяется методом Бриннеля. Для этого в поверхность заготовки вдавливают металлический шарик диаметром 10 мм с силой 100 кг. Результат определяется по диаметру углубления и типу деформации. Чем выше показатель коэффициента твердости, тем крепче и тверже порода дерева.

Мягкая древесина

Мягкие сорта древесины с коэффициентом до 40 МПа имеют такие известные лиственные растения: липа, тополь, каштан. Хвойные: ель, сосна, пихта. Все они используются в строительстве, хорошо обрабатываются, из них сооружают стропильные конструкции, изготовляют мебель, окна, двери, мелкие декоративные изделия.

Твердая древесина

Коэффициент твердости от 40.1 МПа до 80 МПа имеют твердые породы, а выше 80 МПа – очень твердые породы древесины. Вершину твердости среди лиственных пород занимает дерево ятоб, растущее в лесах Южной Америки. Дерево имеет кирпично-красный цвет при распиле. Из него производят мебель, паркет, мелкие элементы интерьера. За ятобом по твердости следует сукупира, ярра амазонская, мутения, орех грецкий, ясень, дуб. А из хвойных пород рекорд твердости принадлежит лиственнице, изделия из которой приравниваются к каменным. Твердые сорта деревьев нашли свое применение в изготовлении высокопрочных конструкций.

Прочность

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, скалывание), породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности – напряжением, при котором разрушается образец.

Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

При растяжении поперек волокон прочность древесины очень мала и в среднем составляет 1/20 от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т. е. 6,5 МПа. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.

Корневая система акации. Внешний облик

• Белая акация – крупное дерево, которое может вырастать до 30-35 м, однако средняя высота чаще 20-25 м.
• У неё мощнейшая корневая система , что делает её лучшим деревом для создания лесозащитных полос.
• Ствол изрезан глубокими бороздами, цвет – тёмный (серый или коричневый). Ширина его порой достигает одного метра.
• Крона акации густая и раскидистая, кажется кружевной из-за непарноперистых листьев.
• Каждый лист , длина которого 10-25 см, состоит из 9-19 листочков эллиптической формы.
• Цветки акации белой бывают не только белого, но и нежно-розового цвета. Склоняющиеся кисти соцветий издают приятный аромат, за который акация так любима.
• Плоды белой акации – бобы продолговатой формы коричневого оттенка.

Твердость древесины

Твердость дерева по Бриннелю

Твердость  дерева определяется еще по шкале Бриннеля. Измерения твердости дерева по Бриннелю проводятся при влажности дерева составляющей 12%. Метод Бриннеля заключается в том, что на шарик диаметром в один сантиметр оказывается давление с постоянной определенной силой и определенный промежуток времени. И по тому, какая вмятина при этом образовалась, и судят о твердости дерева. Чем вмятина меньше, тем твердость больше. Чаще всего методом Бриннеля пользуются для определения твердости таких материалов как паркет, доски из массива и других материалов из дерева, предназначенных для укладки пола. В принципе и первые два способа определения твердости дерева и метод Бриннеля показывают одинаковые результаты, только единицы измерения разные. Ниже представлена сводная таблица твердости дерева по первым двум способам (единица измерения переведена в проценты) и по методу Бриннеля.

Но какой бы твердость дерева не была, она все равно не сможет выдержать больших и продолжительных нагрузок, особенно это касается ножек мебели или падения какого-либо тяжелого предмета. Именно поэтому на ножки мебели нужно прибить резину. Хотя можно этого не делать, ведь вмятины от мебели на полу есть почти у каждого уважающего себя человека.

Технология

§ 3. Свойства древесины

Древесина, как и любой конструкционный материал, обладает определёнными свойствами, которые нужно учитывать при изготовлении изделия. Различают свойства физические (плотность, влажность, цвет, запах) и механические (твёрдость, прочность, упругость). С такими свойствами, как цвет и запах древесины, вы уже ознакомились в 5 классе.

Рассмотрим физические свойства древесины. Плотность ρ древесины — это её масса m (г), занимающая единицу объёма V (см3):

Если сухая берёзовая дощечка размером 10 х 10 х 1 см3 (то есть объёмом 100 см3) имеет массу 64 г, то плотность её будет равна: 64 : 100 = 0,64 г/см3.

Плотность сухой древесины составляет 0,35…0,7 г/см3 (350…700 кг/м3). Более плотной является древесина берёзы, клёна, ясеня, лиственницы, дуба (ρ = 0,64…0,72 г/см3), менее плотной — древесина липы, тополя, кедра, ели, осины, сосны (ρ = 0,4…0,52 г/см3).

Влажность древесины — это количество содержащейся в ней влаги. Влажность определяется отношением веса этой влаги к весу сухой древесины и выражается в процентах:

где m₁ — масса образца влажной древесины;

m₂ — масса этого же образца древесины после высушивания.

Если, например, масса бруска влажной древесины составляла 80 г, а после его высушивания — 50 г, то первоначальная влажность древесины была равна:

У свежеспиленного дерева влажность древесины очень высокая — около 80 %. Влага ухудшает механические свойства древесины, поэтому древесину сушат до тех пор, пока влажность не будет составлять 9…15 %. Применяют следующие виды сушки древесины: естественную на воздухе (которая может длиться до 2 лет) и искусственную в специальных сушильных камерах (от 2 до 25 дней).

Рассмотрим механические свойства. Твёрдость — это свойство древесины сопротивляться проникновению в неё другого тела, например режущего инструмента во время резания или гвоздя при его забивании. По степени твёрдости породы древесины подразделяют на мягкие (ольха, тополь, липа, осина, ель, сосна), твёрдые (клён, ясень, лиственница, дуб, бук) и очень твёрдые (самшит, граб, акация, груша). Твёрдость древесины зависит от её влажности: чем суше древесина, тем больше её твёрдость.

Прочность древесины — это свойство материала сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. Наибольшие нагрузки выдерживает древесина дуба, бука, берёзы, лиственницы. Менее прочной является древесина липы, ели, ольхи, ясеня.

Упругость — свойство древесины восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Упругость зависит от влажности, плотности и возраста древесины. Чем древесина суше и плотнее, тем она более упругая. Древесина клёна, ясеня, бука, вяза и берёзы обладает большей упругостью, чем остальные древесные породы.

Лабораторно-практическая работа № 3

Исследование плотности древесины

1. Получите у учителя образцы сухой древесины, измерьте их длину а, ширину б, толщину в и вычислите их объём V (в см3). Результаты запишите в таблицу.

2. Взвесьте образцы и запишите их массу m в таблицу.

3. По формуле определите плотность древесины ρ.

Лабораторно-практическая работа № 4

Исследование влажности древесины

1. Получите у учителя образцы сухой древесины, взвесьте их и запишите массу m₂ в таблицу.

2. Проделайте такой опыт: опустите образцы в воду на 5-10 мин, затем извлеките их из воды и протрите насухо тканью; взвесьте образцы и запишите их массу m₁ в таблицу.

3. Определите разность масс (m₁ — m₂) и влажность древесины (В_л) по формуле, приведённой в § 2. Запишите результаты в таблицу.

1. Сравните влажность образцов и сделайте вывод, какая древесина впитывает влагу лучше, а какая — хуже.

Новые слова и понятия

Свойства древесины: физические (плотность, влажность), механические (твёрдость, прочность, упругость); сушка древесины.

Проверяем свои знания

1. Как определяют плотность древесины?

2. Как вы думаете, почему у свежеспиленного дерева очень высокая влажность древесины?

3. Каким образом определяют влажность древесины?

4. С какой целью сушат древесину?

5. Чем отличается упругость древесины от её прочности?