60. Структура древесины. Осн св-ва древесины

Истинная плотность древесины изменяешься незначительно, так как древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же вещества – целлюлозы. В связи с этим среднюю плотность древесины можно принять равной 1,54 г/см'. Плотность древесины разных пород и даже древесины одной и той же породы колеблется в весьма широких пределах, поскольку строение и пористость растущего дерева зависят от почвы, климата и других природных условий. С увеличением влажности плотность древесины возрастает. Свежесрубленная древесина значительно тяжелее древесины воздушно-сухой, имеющей влажность 15 %.

Влажность выражают обычно в % по отношению к массе сухой древесины. В древесине различают гигроскопическую влагу, связанную в стенках клеток, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.

Предел гигроскопической влажности (в, среднем он составляет около 30 %) соответствует полному насыщению стенок клеток древесины водой. Полная влажность древесины (считая гигроскопическую и капиллярную влагу) может значительно превышать 30 %. Например, влажность свежесрубленного дерева может колебаться от 40 до 120 %, а при выдерживании древесины в воде ее влажность может возрасти до 200 %. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности.

Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для определения равновесной влажности пользуются номограммой. Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет 8 – 12 %. Влажность воздушно-сухой древесины после продолжительной сушки на открытом воздухе составляет 15 – 18 %.

Показатели свойств (плотность, прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12 %. При необходимости численные характеристики древесины (например, предел прочности) пересчитывают к влажности 15 %.

Усушка, разбухание и коробление. Колебания влажности волокон древесины влекут за собой изменение размеров и формы досок, брусьев и других изделий из древесины. При увлажнении сухой древесины до достижения ею предела гигроскопичности стенки древесных клеток утолщаются, разбухают, что приводит к увеличению размеров и объема деревянных изделий. Усушка древесины происходит за счет удаления связанной влаги из стенок; клеток.

Цвет и текстура древесины характерны для каждой породы дерева. Текстура дуба, чинится в отделочных работах. Древесные породы тропического пояса могут иметь своеобразные цвета. Блеск древесины зависит от плотности и степени обработки. Блеск придается древесине путем полирования и покрытия лаками. Древесина теряет блеск при загнивании. Запах древесины зависит от содержания в ней смолистых, эфирных и дубильных веществ.

Теплопроводность сухой древесины незначительна. Теплопроводность древесины зависит от ее пористости, влажности и направления потока теплоты: Теплозащитные свойства древесины широко используются в строительстве;

Электропроводность древесины зависит от её влажности. Древесина, используемая для электрической проводки (розетки, доски и т. п.), должна быть сухой.

60. 2. Механические свойства древесины

Прочность древесины определяют путем испытания малых чистых (без видимых пороков) образцов древесины. Минимальное количество образцов для проведения испытания вычисляют по формулам в зависимости от коэффициента вариации изучаемого свойства. Показатели прочности древесины должны быть пересчитаны на влажность 12 % (в случае необходимости – на влажность 15 %).

Прочность древесины характеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе, скалывании. Кроме того, могут определяться условный предел прочности при местном смятии и предел прочности при перерезании поперек волокон. Определяют пределы прочности древесины вдоль и поперек волокон. Прочность древесины на сжатие вдоль волокон в 4 – 6 раз больше ее прочности поперек волокон. Предел прочноти древесины при растяжении вдоль волокон в среднем в 2,5 раза превосходит соответствующий предел прочности при сжатии. Удельная прочность древесины при растяжении вдоль волокон примерно такая же, как у высокопрочной стали и стеклопластика.

Следовательно, древесина по своей удельной прочности конкурирует с современными конструкционными материалами. Однако использовать высокую прочность древесины не так легко, поскольку сучки, трещины и другие пороки сильно снижают ее механические свойства. В этом отношении большие возможности дает применение древесины в клееных деревянных конструкциях.

Прочность при статическом изгибе древесины очень высокая: она примерно в 1,8 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон и составляет около 70 % прочности при растяжении, поэтому древесина (балки, настилы и т. п.) чаще всего работает на изгиб. К тому же дерево стойко к концентрации напряжений ввиду наличия внутренних поверхностей раздела между волокнами.

Прочность древесины при скалывании имеет большое значение при устройстве врубок, клеевых швов и т. п. в деревянных конструкциях. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для основных древесных пород составляет 6 – 13 МПа, а при скалывании поперек волокон в 3 – 4 раза выше. Кроме этих испытаний, может определяться предел прочности древесины при перерезании поперек волокон.

Статическая твердость (рис. 12.10,г) численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в образец древесины половины металлического шарика радиусом 5,64 мм (при этом площадь отпечатка равна 1 см'). Твердость древесины по торцу на 15 – 50 % выше, чем в радиальном и тангенциальном направлениях.