Физико-механические свойства древесины (краткое описание и

Физико-механические свойства древесины
Абсолютно сухая древесина - древесина, высушенная до постоянной массы при
температуре 103 ± 2°С.
Блеск древесины - способность поверхности древесины направленно отражать световые
лучи.
Блеск зависит от древесной породы, степени гладкости поверхности и характера
освещения. Блеском отличаются радиальные поверхности древесины клена, платана,
бука, ильма, дуба, кизила, белой акации, айланта, т.е. пород, у которых значительную
часть поверхности занимают сердцевинные лучи, состоящие из мелких клеток. Блеск
древесины - декоративное свойство, учитывается при определении пород .
Влажность древесины - отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе
абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.
Водопоглощение древесины непосредственном контакте с ней.
способность
древесины
поглощать
воду
при
Гигроскопичность древесины - способность древесины изменять влажность в
зависимости от изменения температурно-влажностного состояния окружающего воздуха.
Гигроскопичность для большинства пород равна 30% при 20°С.
Древесина содержит свободную (в полостях клеток и межклеточных пространствах) и
связанную (в клеточных стенках) воду. Предел насыщения клеточных стенок Wn,H, в
среднем равен 30%. Уменьшение содержания связанной воды вызывает усушку
древесины.
Деформативность древесины (коробление) - способность древесины изменять свои
размеры и форму при внешних воздействиях нагрузки, влажности, температуры.
Поперечное коробление связано с различной усушкой (разбуханием) древесины в
радиальном и тангенциальном направлениях. Его характер зависит от расположения
годичных слоев, обусловленных формой поперечного сечения сортимента, а также местом
выпиловки его из бревна.
Продольное коробление связано с некоторыми пороками древесины, например
крупными сучками, кренью, наклоном волокон.
Следствием коробления является порок древесины - покороблен-ность (поперечная,
продольная по пласти и по кромке, крылова-тость).
Поперечная и продольная покоробленности возникают также из-за нарушения равновесия
остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах при механической обработке:
одностороннем фрезеровании, ребровом делении толстых досок на тонкие.
Продольная покоробленность досок наблюдается при распиловке изменение формы
сечения образцов, вырезанных из разных мест бревна, при высушивании.
Покоробленность: а— поперечная; б - продольная по
пласти; в - продольная по кромке; г – крыловатость бревен вследствие остаточных
внутренних напряжений роста.
Диэлектрические свойства древесины - свойства, которые характеризуются
диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь.
Коэффициент разбухания древесины - среднее разбухание древесины при повышении
содержания связанной влаги на 1% влажности.
Коэффициент усушки древесины - средняя усушка древесины при снижении
содержания связанной влаги на 1% влажности.
Линейная усушка древесины - уменьшение размеров древесины в одном
из направлений при удалении из нее связанной воды. Линейное разбухание древесины увеличение размеров древесины в одном из направлений при повышении содержания в
ней связанной воды.
Нормализованная влажность древесины - равновесная влажность древесины,
приобретаемая при температуре 20 ± 2°С и относительной влажности среды 65 ± 5%.
Объемная усушка древесины - уменьшение объема древесины при удалении из нее
связанной воды.
Объемное разбухание древесины - увеличение объема древесины при повышении
содержания в ней связанной воды.
Относительная влажность древесины - отношение массы влаги, содержащейся в
древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентах.
Плотность абсолютно сухой древесины - отношение массы абсолютно сухой древесины
к ее объему.
Плотность древесинного вещества - отношение массы вещества, образующего
клеточные стенки древесины к ее объему.
Древесинное вещество представляет собой материал клеточных стенок древесины.
Плотность древесинного вещества не зависит от породы древесины и равна 1530 кг/м .
Плотность древесины из-за наличия в ней пустот, заполненных воздухом, колеблется в
пределах от от 100 кг/м (бальса) до 1300 кг/м (гваякум).
Плотность древесины - отношение массы древесины к ее объему.
В зависимости от влажности древесины различают следующие способы выражения
плотности:
- стандартная (нормализованная), или табличная, (при стандартной влажности 12%);
- во влажном состояние в абсолютно сухом состоянии условная (отношение массы
абсолютно сухой древесины к объему максимально разбухшей или свежесрубленной).
Значение плотности зависит от строения древесины и содержания в ней экстрактивных
веществ (смол).
Значения плотности изменяются в пределах древесной породы, внутри одного ствола
дерева.
Полная усушка древесины - усушка древесины с начальной влажностью, равной или
выше предела насыщения клеточных стенок, при удалении из нее связанной влаги.
Полное разбухание древесины - разбухание древесины при увлажнении ее от абсолютно
сухого состояния до предела насыщения клеточных стенок.
Предел гигроскопичности - достигнутая при сорбции максимальная влажность
клеточных стенок древесины, выдержанной в насыщенном влагой воздухе.
Предел насыщения клеточных стенок - минимальная влажность клеточных стенок
свежесрубленной или выдержанной в воде древесины.
Предел прочности древесины - напряжение, при котором разрушается образец
древесины.
Предел прочности древесины при растяжении - нормальное напряжение растяжения,
при котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при сжатии - нормальное напряжение сжатия, при
котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при скалывании - касательное напряжение на срез, при
котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при статическом изгибе - нормальное напряжение, при
котором разрушается образец древесины.
Прочность древесины - способность древесины сопротивляться разрушению под
действием механических нагрузок. Различают прочность древесины при сжатии и
растяжении вдоль волокон, сжатии, местном смятии и растяжении поперек волокон в
радиальном и тангенциальном направлениях, статическом изгибе, скалывании вдоль и
поперек волокон в радиальной и тангенциальной плоскостях.
Испытания древесины на прочность проводят стандартными методами на чистых без
пороков малых (базисное сечение 20 х 20 мм) образцах при статических нагрузках.
Показатели прочности приводят к единой влажности 12%.
Равновесная влажность древесины - среднее значение между устойчивыми
влажностями древесины при сорбции и десорбции, соответствующее определенному
сочетанию температуры и влажности окружающего воздуха.
Разбухание древесины - увеличение размеров древесины при поглощении ею связанной
влаги.
Свободная влага древесины - влага, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных
пространствах древесины.
Связанная влага древесины - влага, содержащаяся в клеточных стенках древесины.
Сопротивление древесины выдергиванию гвоздей (шурупов) - способность древесины
удерживать гвозди (шурупы) при действии осевого растягивающего усилия.
Сопротивление древесины истиранию - способность древесины сопротивляться
разрушению от воздействия трения.
Сопротивление древесины раскалыванию - способность древесины сопротивляться
разделению под действием усилий, имитирующих внедрение клина вдоль волокон.
Статическая твердость древесины - твердость древесины при постепенном внедрении
более твердых тел.
Текстура древесины - естественный рисунок
на тангенциальных и радиальных разрезах древесины, обусловленный характерным
расположением годичных колец и анатомических элементов.
У древесины хвойных пород, состоящей преимущественно из упорядочение
расположенных трахеид текстура древесины однообразная, зависит от ширины годичных
колец и разницы в окраске ранней и поздней древесины. Основные анатомические
элементы, создающие разнообразную текстуру древесины лиственных пород, -крупные
сосуды, сердцевинные лучи, паренхима и волокна.
Твердость древесины - способность древесины сопротивляться внедрению в нее более
твердых тел.
Статическая твердость древесины численно равна усилию для внедрения на глубину 5,64
мм пуансона с полусферическим наконечником диаметром 11,28 мм, отнесенному к
площади проекции отпечатка, которая в этом случае равна 1 см . Единица статической
твердости древесины - кН/см .
Твердость тангенциальной и радиальной поверхностей различных пород практически
одинакова (у дуба, бука и ильма радиальная поверхность тверже тангенциальной на 510%) и меньше твердости торцовой поверхности в среднем на 30% у лиственных пород и
на 40% у хвойных. При повышении влажности ее твердость понижается.
Породы с твердостью 4 кН/см и меньше считаются мягкими (сосна, ель, кедровая сосна,
пихта, осина), с твердостью 4-8 кН/см -твердыми (лиственница, береза, бук, дуб, ясень) и
с твердостью более 8 кН/см - очень твердыми (граб).
Ударную твердость древесины определяют по площади проекции отпечатка от удара
стальным шариком диаметром 25 мм при свободном падении его с высоты 500 мм.
Значение ударной твердости равно отношению потенциальной энергии шарика к
площади проекции отпечатка.
Температуропроводность - характеризует нестационарный перенос теплоты в древесине,
т.е. ее тепловую инерцию при изменении температуры, и выражается в м /с.
Температура воспламенения - температура нагретой древесины, при которой из нее
начинают выделяются летучие продукты, способные воспламеняться от внешнего
источника тепла.
Температура воспламенения древесины зависит от степени ее измельчения, размеров,
скорости нагревания и удаления летучих продуктов. Наименьшая температура
воспламенения древесины равна 190-230°С.
Температурой самовоспламенения называется низшая начальная температура, при
которой в благоприятных условиях древесина самопроизвольно разогревается и
загорается (270-280°С).
Температурный коэффициент линейного расширения - характеризует тепловое
расширение древесины.
Диапазон изменения поперек волокон - на порядок выше, причем в тангенциальном
направлении в 1,5-1,8 раза больше, чем в радиальном.
Теплопроводность X - характеризует стационарный перенос теплоты в древесине, т.е. ее
теплоизоляционную способность, и выражается в Вт/(м -°С).
Она возрастает с повышением влажности, температуры и плотности, а также зависит от ее
строения (породы) и направления теплового потока. Вдоль волокон теплопроводность
примерно в 2 раза выше, чем поперек. Значение X древесины поперек волокон, например
сосны с условной плотностью 400 кг/м при температуре 20°С, составляет 0,15-0,19 и 0,280,33 соответственно для сухой с свежесрубленной древесины.
Ударная вязкость древесины - способность древесины поглощать энергию при ударном
изгибе на маятниковом копре.
Ударная твердость древесины - твердость древесины при мгновенном внедрении более
твердых тел.
Удельная теплоемкость - количество теплоты, поглощаемой единицей массы древесины
при нагревании ее на 1°С, и выражается в кДж/(кг-°С).
С повышением влажности и температуры удельная теплоемкость возрастает, составляя
при температуре 20°С 1,8-2,0 и 2,6-3,0 кДж/(кг-°С соответственно для сухой и
свежесрубленной древесины. От породы древесины удельная теплоемкость не зависит.
Удельное электрическое сопротивление объемное и поверхностное зависит от породы,
направления волокон (вдоль волокон оно меньше, чем поперек), влажности и
температуры. Сухая древесина по значению электрического сопротивления не уступает
лучшим электроизоляционным материалам.
С ростом влажности от нуля до точки насыщения клеточных стенок значение р резко
снижается. С дальнейшим ростом влажности снижение р продолжается, но в меньшей
мере.
Условная плотность - отношение массы абсолютно сухой древесины к ее объему,
измеренному при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок.
Усушка древесины - уменьшение размеров древесины при удалении из нее влаги.
Максимальная, или полная.
Цвет древесины - зрительное ощущение, соответствующее спектральному составу
отраженного древесиной светового потока. Цвет зависит главным образом от содержания
в древесине экстрактивных веществ. Длина волны Я отраженного света, называемая
цветовым тоном, у древесины разных пород различается мало. Интенсивность окраски
увеличивается с возрастом дерева.
Изменение натурального цвета древесины вызывается воздействием грибов, физических
или химических факторов.
Электрическая прочность древесины - напряженность однородного электрического
поля, при которой происходит электрический пробой древесины.
Ее определяют отношением пробивного напряжения к толщине образца и измеряют в
кВ/мм.
Электрическая прочность древесины сравнительно низка. Вдоль волокон она меньше, чем
поперек них. С увеличением влажности и температуры электрическая прочность
уменьшается.