Основные свойства древесины. Часть 1
В древесине всегда содержится некоторое количество влаги. Вода в древесине может находиться в свободном и физически связанном состоянии. Свободная вода - капиллярная, заполняет полости клеток и сосудов, а также межклеточное пространство. Гигроскопическая вода (связанная) находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде гидратных оболочек, увеличивая и раздвигая клетки, что приводит к увеличению объема древесины. Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой, а полости и межклеточные пространства свободны от воды, называется пределом гигроскопической влажности.
Влажность выражают в процентах по отношению к массе сухой древесины. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе с постоянной относительной влажностью и постоянной температурой она постепенно достигает равновесной влажности. Свежесрубленное дерево имеет влажность примерно 35 %. Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет не более 13%. Влажность, которую приобретает древесина в процессе длительного нахождения на воздухе с постоянной относительной влажностью и температурой, называется равновесной влажностью. Таким образом, зная температуру и влажность воздуха, по заранее разработанной номограмме можно определить влажность древесины, находящейся в помещении.
Древесина обладает способностью не только терять влагу, но и поглощать ее из воздуха. Это свойство называется гигроскопичностью, свободная влага, заполняющая полости клеток, на размерах древесины не отражается. Усушка древесины происходит за счет удаления связанной влаги из стенок клеток, т. е. если влажность древесины становится меньше предела гигроскопичности, то усушка достигает максимального значения при полном удалении влаги, содержащейся в клеточных стенках, а при увеличении влажности древесины происходит ее разбухание. Первый процесс сопровождается уменьшением объема, второй - его увеличением. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль оси ствола (вдоль волокон) максимальная линейная усушка сравнительно невелика - около 0,1 % (1 мм на 1 м), в радиальном направлении - 3 - 6% (3 - 6 см на 1 м), а в тангенциальном - 6- 12 % (6- 12 см на 1 м).
При высушивании древесины от предела гигроскопичности до воздушно-сухого состояния (соответствующего 15 - 18 % влажности) усушка составит примерно половину своего максимального значения. При высушивании до комнатно-сухого состояния (т.е. влажности 8- 10%) усушка составит 3/4 максимальной.
Усушка и разбухание древесины вызывают коробление и растрескивание лесных материалов. Широкие доски коробятся больше, чем узкие, поэтому для настилки пола и столярных изделий применяют доски шириной 10-12 см.
Для предотвращения коробления и растрескивания деревянных изделий используют древесину с той равновесной влажностью, которая будет в условиях эксплуатации. Например, для столярных изделий влажность древесины не должна превышать 10 %, а для наружных конструкций - 18 %. Чтобы защищать древесину от последующего увлажнения, ее покрывают красками, лаком, эмалями. Для уменьшения растрескивания торцов деревянных изделий в результате усушки их обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими составами.
Истинная плотность древесины для всех пород в среднем равна 1540 кг/м3. Она изменяется незначительно, поскольку в составе оболочек клеток у всех пород находится в основном одно и то же вещество - целлюлоза.
Средняя плотность древесины колеблется в широких пределах и зависит от условий роста, влажности и древесной породы (450 - 900 кг/м3). Свежесрубленная древесина в 1,25 раза тяжелее воздушно-сухой. Показатели свойств (плотность, прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12%.