- •Испытания древесины
- •270800 «Строительство»
- •В ведение
- •1. Определение содержания поздней древесины в годичном слое
- •2. Определение влажности древесины
- •3. Определение равновесной влажности древесины
- •4. Определение плотности древесины
- •5. Определение плотности древесины в полевых условиях
- •6. Определение усушки древесины
- •7. Определение разбухания древесины
- •8. Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон
- •9. Определение предела прочности древесины при статическом изгибе
- •10. Определение предела прочности древесины при скалывании вдоль волокон
- •Аттестационные вопросы
- •Библиографический список рекомендуемой литературы
- •Осредненные физико-механические свойства и признаки древесины хвойных пород (при стандартной влажности 12 %)
- •Осредненные физико-механические свойства и признаки древесины лиственных пород (при стандартной влажности 12 %)
- •Определение равновесной влажности древесины
- •Коэффициент пересчета плотности древесины на стандартную влажность*
- •Полная усушка древесины разных пород
- •Испытания древесины
- •270800 «Строительство»
4. Определение плотности древесины
Плотность древесины оказывает существенное влияние на ее свойства, особенно прочностные. Чем выше плотность древесины, тем она прочнее. Так как древесинное вещество состоит в основном из целлюлозы, за истинную плотность древесины и принимают плотность целлюлозы – 1,53 г/см3. Древесина является капиллярно-пористым телом, в котором поры, образованные межклеточным пространством и полостями клеток, занимают больше половины объема (до 80 %). Объемная доля пор (пористость) зависит как от породы дерева, так и от условий его произрастания, поэтому средняя плотность древесины колеблется в широких пределах (прил. 1 и 2).
Помимо этого, средняя плотность одной и той же древесины изменяется в зависимости от ее влажности – при увеличении влажности плотность растет. В связи с этим, при испытаниях древесины помимо средней плотности в момент испытаний (отношение массы образца в естественном состоянии к его объему), в ряде случаев определяют также:
- плотность абсолютно сухой древесины как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему;
- парциальную плотность как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему при влажности меньше предела насыщения клеточных стенок;
- базисную плотность как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему при влажности, равной или больше предела насыщения клеточных стенок.
Среднюю плотность древесины определяют на образцах в форме прямоугольной призмы с основанием 2020 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Как правило, образцы предварительно кондиционируют (приводят в состояние нормализованной влажности по п. 3). Образцы взвешивают с погрешностью не более 0,01 г и измеряют штангенциркулем по осям симметрии с погрешностью не более 0,1 мм.
Среднюю плотность каждого образца при влажности W в момент испытаний mW, кг/м3 (г/см3) вычисляют по формуле
, (6)
где mW – масса образца при влажности W, кг (г);
aW, bW, lW – размеры образца при влажности W, м (см).
Результаты вычислений округляют до 5 кг/м3 (0,005 г/см3).
В случае, когда после кондиционирования нормализованная влажность образцов отличается от 12 %, среднюю плотность пересчитывают на влажность 12 % по формуле
, (7)
где K – коэффициент объемного разбухания, принимаемый ориентировочно равным 0,85mW (при измерении средней плотности в г/см3).
Если перед испытаниями образцы не кондиционировались, плотность древесины пересчитывают на влажность 12 % по формуле
, (8)
где KW12 – коэффициент пересчета. Для образцов с влажностью, равной или меньшей предела насыщения клеточных стенок, KW12 принимается по таблицам справочников (прил. 4). Для образцов с влажностью больше предела насыщения клеточных стенок KW12 рассчитывают по формулам:
для древесины белой акации, бука, граба и лиственницы
, (9)
для остальных пород
. (10)
Результаты испытаний и расчетов заносят в табл. 3.
Таблица 3
Результаты определения средней плотности древесины
№ обр. |
Масса, г |
Размеры, см |
Объем, см3 |
W, % |
K (KW12) |
Плотность, г/см3 (кг/м3) |
|||||||||
aW |
bW |
lW |
mW |
m12% |
|||||||||||
текущая |
средняя |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При необходимости плотность древесины в абсолютно сухом состоянии 0, кг/м3 (г/см3), определяют после высушивания образцов по п. 2 и вычисляют по формуле
, (11)
где m0 – масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг (г);
a0, b0, l0 – размеры образца в абсолютно сухом состоянии, м (см).
Парциальную плотность пW, кг/м3 (г/см3), рассчитывают по формуле
. (12)
Для определения базисной плотности древесины высушенные образцы вымачивают в воде до прекращения изменения размеров. Базисную плотность б, кг/м3 (г/см3), рассчитывают по формуле
, (13)
где amax, bmax, lmax – размеры образца при влажности, равной или больше предела насыщения клеточных стенок, м (см).