Зразок витримують при завданому тиску протягом терміну, зазначеного у стандартах або технічних умовах на випробований матеріал. Для випробування при тиску 0,001 МПа до скляної посудини емністю не менш 2 л наливають воду, додають по краплях кислоту до слабкого забарвлення індикаторного паперу, зануреного до підкисленої води. Температура підкисленої води має бути кімнатною, тобто (20 ± 2) °С. На підставку поміщують скляну пластинку, зверху укладають індикаторний папір на всю поверхню пластинки, потім укладають зразок лицьовим боком вгору. У середині зразка установлюють сталеву трубу діаметром 100–110 мм, товщиною 1,5–2,5 мм та довжиною не більш 120 мм з одним відшліфованим торцем та рискою на внутрішній поверхні на висоті 100 мм для установлення рівня водяного стовпа, який забезпечує надлишковий гідростатичний тиск 0,001 МПа.
Рис. 8.2. Прилад для визначення водонепроникності рулонних покрівельних та гідроізоляційних матеріалів за гідростатичним тиском: 1 – робоча камера; 2 – гумові прокладки; 3 – зразок; 4 – контактна сітка; 5 – притискуюча плита; 6 – зажимні гвинти; 7, 8 – крани; 9 – гумова трубка, поєднана з водопроводом; 10 – манометр
У здовж кола труби при необхідності вилучають посипку на ширину не менш 2 мм. Потім трубу знімають, занурюють відшліфований торець труби на 10–15 мм до бітуму, підігрітого до температури (120–140) °С, витримують у ньому протягом 40–60 с, дають стекти надлишку бітуму протягом 5–6 с, установлюють трубу на зразок. Підготований до випробування зразок охолоджують. Після цього у трубу до риски наливають підкислену воду, кількість якої підтримують на постійному рівні протягом часу, зазначеному у стандартах або технічних умовах на випробований матеріал. Через кожні 24 год перевіряють зміну офарблення індикаторного паперу. При появі ознак зміни офарблення випробування припиняють.
Вважають, що матеріал витримав випробування, якщо протягом зазначеного часу при завданому тиску на поверхні зразка не з’явиться вода, а на індикаторному папері – ознаки зміни офарблення.
Теплостійкість та втрату маси при нагріванні визначають на трьох зразках розмірами (100 ± 1) × (50 ± 1) мм. Зразок матеріалу зважують m1, вимірюють його початкову довжину l1 з похибкою не
більш 2 мм та підвішують у вертикальному стані таким чином, щоб він знаходився на відстані не менш 50 мм від стінок шафи. Сушильну шафу підігрівають до температури, зазначеної у стандартах або технічних умовах на випробований матеріал. Зразки витримують у сушильній шафі при завданій температурі протягом часу, зазначеному у стандартах або технічних умовах на випробований матеріал. Потім зразки витягають з шафи, охолоджують у ексикаторі до температури (20 ± 2) °С, вимірюють довжину l2 та зважують m2.
Вважають, що матеріал витримав випробування на теплостійкість, якщо на поверхні зразка не з’являться здуття, сліди переміщень покривного шару, спостерігається збільшення довжини понад норму.
Збільшення довжини зразка у відсотках обчислюють з
|
точністю до 0,1%: |
|
|
|
∆l = |
l2 −l1 |
100, |
(8.13) |
|
l |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
де l1 – довжина зразка до випробування, мм; l2 – довжина зразка після випробування, мм.
Втрату маси у відсотках обчислюють з точністю до 0,1%
|
M = |
m1 −m2 |
100, |
(8.14) |
|
m |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
де m1 – маса зразка до випробування, г; m2 – маса зразка після випробування, г.
За збільшення довжини та втрати маси при нагріванні матеріалу приймають середнє арифметичне значення результатів випробування трьох зразків.
РОЗДІЛ 9
ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ ДЕРЕВИНИ
9.1. Зовнішні ознаки
Якість деревини залежить від породи дерева, яка обумовлює її будову та фізико-механічні властивості, наявності дефектів та вологості. Будову деревини визначають при різному збільшенні. При цьому розрізнюють макроструктуру – будову деревини, яку можна побачити зразу або при слабкому збільшенні, та мікроструктуру – будову деревини, яку розрізнюють при сильному збільшенні з допомогою мікроскопу.
Макроструктуру деревини вивчають на трьох головних розрізах стовбуру: поперечному (торцевому), радіальному та тангенціальному. Поперечний розріз проходить перпендикулярно осі стовбуру, радіальний проходить уздовж осі стовбуру, тангенціальний – по хорді поперечного перерізу на деякій відстані від осі стовбуру. Поверхня кожного розрізу має визначений малюнок, який утворюють річні шари (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Головні розрізи стовбура дерева:
1 – поперечний (торцевий); 2 – радіальний; 3 – тангенціальний
Зовнішні ознаки деревини поділяють на основні та допоміжні. Основні ознаки деревини – це особливості макроструктури дере-
вини: наявність та загальний вигляд заболоні та ядра; ступінь відмінності річних шарів та їх окреслення; різниця між ранньою та пізньою деревиною річних кілець; розмір та видимість серцевинних променів; розмір, розподілення та стан судин; величина та кількість вертикальних смоляних ходів; серцевинні повторення. До допоміжних ознак відносять колір, текстуру, блиск, запах, орієнтовну міцність та твердість.
Зовнішні ознаки деревини вивчають на зразках з розрізами довжиною не менш 120 мм у трьох напрямках: поперечному, тангенціальному й радіальному з використанням лупи 3–5-кратного збільшення. Визначення числа річних шарів у 1 см здійснюють для орієнтовного уявлення про міцність деревини. За кількістю річних шарів визначають рік дерева. Кількість річних шарів у 1 см визначають на зразку у формі прямокутної призми з основою 20 × × 20 мм та довжиною уздовж волокон від 10 до 20 мм (рис. 9.2). На торцевій поверхні по радіальному напрямку відмічають границі цілих річних шарів. Відстань між відміченими точками вимірюють з точністю до 0,5 мм і підраховують кількість річних шарів на цій ділянці
де N – загальна кількість річних шарів на виміряній ділянці;
l – відстань уздовж радіального напрямку (см), на якому річний шар складається з двох частин, що відрізняються кольором та щільністю.
Рис. 9.2. Схема визначення вмісту пізньої деревини
Внутрішня частина річного шару має світлий колір і підвищену пористість, малу міцність деревини. Пізня деревина утворює зовнішню частину шару. Її характеризує темний колір, високі щільність та міцність. Відмінність між ранньою та пізньою деревиною яскраво відбивається у хвойних порід.
Для визначення відсотка пізньої деревини у кожному річному шарі на раніш виміряній ділянці розрізу стовбура знаходять ширину кожної пізньої зони вимірювальною лупою з точністю до 0,01 мм та підсумовують значення δ
де К – відсоток пізньої деревини; Σδ – сумарна ширина пізніх зон деревини по довжині, см;
l – відстань між граничними річними шарами, на якій вимірювали ширину зон пізньої деревини, см.
Для полегшення підрахунку ширини пізніх зон можливо використовувати косий зріз зразка.
Залежність міцності на стиск (МПа) від відсоткового вмісту пізньої деревини визначають для різних порід таким чином:
– для сосни (хвойної породи)
– для дуба (листяної породи)
R12 |
= 0,32K + 29.45, |
(9.4) |
СТ |
|
|
де RCT12 – міцність деревини на стиск при стандартній вологості де-
ревини, яка дорівнює 12 %; К – коефіцієнт пізньої деревини.
9.2. Фізичні властивості
Відбір зразків та підготовку їх до випробувань здійснюють відповідно до ГОСТ 6483.0. Заготовлену деревину розподіляють на бруски потрібних розмірів. При цьому на кожному етапі обробки робиться випадковий відбір. Для можливої часткової заміни зразків
число брусків має на 20–50% перевищувати потрібну для випробувань кількість. Зразки не повинні мати видимих дефектів. Вологість деревини має бути стандартною – (12 ± 1) %, а також в окремих випадках дорівнювати границі гігроскопічності – 30 %.
Зразки для випробувань відбирають з колод, дощок або брусків довжиною не менш 1,5 м. При відборі зразків з колоди від її нижнього торця відрізають частину довжиною 20 см. При відборі зразків з дошки її розпилюють на рейки з необхідним маркуванням, які висушують. Перед обробкою рейок з них видаляють кінці довжиною до 10 см (рис. 9.3).
Вологість деревини зростаючого дерева складається з капілярної вологи, що вільно заповнює міжклітинний простір, та зі зв’язаної або гігроскопичної вологи, яка утримується стінками клітин. При висиханні деревина спочатку втрачає вільну (капілярну) вологу, а далі починає виділяти фізично зв’язану гігроскопічну. Найбільший вміст гігроскопічної вологи відповідає точці насичення волокон деревини, величина якої знаходиться у різних порід в межах 25–30%. Вологість деревини обумовлює її середню щільність, міцність та інші властивості.
Вологість деревини визначають ваговим та електричним методами.
Ваговий метод (ГОСТ 164837-71) полягає у зважуванні стандартних зразків-прямокутних призм з основою 20 × 20 мм і висотою уздовж волокон 30 мм у природному стані та після сушіння у сушільній шафі при температурі (103 ± 2) °С до постійної маси.
а
б
Рис. 9.3. Схема поділення деревного стовбура:
а – поділення дошки на рейки; б – поділення рейок на зразки
Зразки готують швидко, щоб їх вологість не встигла змінитись. Потім щіткою очищають їх від тирси та пилу, негайно укладають до бюксу, зважують з точністю до 0,001 г та поміщують до сушильної шафи. Перше зважування зразка здійснюють при сушінні м’яких порід не раніш, ніж через 6 год після початку сушіння, при сушінні твердих порід – не раніш 10 год. Друге та наступні зважування здійснюють через кожні 2 год до постійної маси. Перед зважуванням бюкси зі зразками зачиняють кришками і охолоджують до кімнатної температури в ексикаторі з безводним хлористим кальцієм або сірчаною кислотою.
Вологість деревини обчислюють з точністю до 0,1 %
|
W = |
m1 −m2 |
,% |
(9.5) |
|
m −m |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
де m – маса бюксу, г;
m1 – маса бюксу з пробою до сушіння, г; m2 – маса бюксу з пробою після сушіння, г.
За вмістом вологи розрізняють деревину мокру (вологість 100 % і більше), яка тривалий час знаходиться у воді, свіжозрубану
(35–100 %), повітряно-суху (15–20 %), кімнатно-суху (8–13 %) та абсолютно суху, висушену до сталої маси.
Вологість деревини, що дорівнює 12 %, умовно вважають стандартною. Результати визначення всіх фізичних властивостей слід зводити до цієї вологості.
При електричному методі визначення вологості деревини використовують електровологомір. Його дія ґрунтується на вимірюванні електричного опору деревини: прилад вимірює час заряджання конденсатора струмом, який проходить крізь зразок деревини. З підвищенням вологості деревини зменшується час заряджання конденсатору, включеного послідовно зі зразком деревини. Найчастіше застосовують електровологомір конструкції ЦНДІМОД-2, який одержує живлення від мережі змінного струму напругою 220 В. Електровологоміром можна вимірювати вологість деревини в межах 7–30 % з похибкою не більш +1,5%. Робоча частина вологоміра – сталева голка з підведеними до неї електропроводами. Голку вводять до деревини на глибину 8 мм, пропускають через неї струм і на шкалі приладу стрілка показує вологість деревини у відсотках в межах 7–80 %.
Усихання – це зменшення лінійних розмірів деревини та її об’єму при висушуванні. Усихання починається після повного вилучення з деревини вільної вологи через початок вилучення зв’язаної води. Методи визначення усихання деревини встановлено ГОСТ 16483.0. Усихання деревини неоднакове у різних напрямках
(рис. 9.4).
а б
в г
Рис. 9.4. Тріщини у деревині при усиханні:
а – зовнішні тріщини у колоді; б, в – те ж у брусах; г – внутрішні тріщини
Зразки для визначення усихання деревини мають розміри 20 × × 20 × 30 мм. Їх готують таким чином, щоб річні шари на торцевих поверхнях були паралельні одній парі протилежних граней та перпендикулярні іншій. Розміри поперечного перерізу зразків вимірюють з точністю до 0,01 мм. Зразки поміщують до бюксів і зважують з точністю до 0,001 г. Потім їх поміщують до сушильної шафи для попереднього сушіння при температурі (50–60) °С на 3 год, після чого сушіння продовжують при температурі (103 ± 2) °С подібно тому, як при визначенні вологості деревини. Після висушування зразків знов вимірюють розміри їх поперечного перерізу в тих же місцях, де й до сушіння. Лінійне усихання УТ, УР деревини визначають з точністю до 0,1 %:
|
– для тангенціального напрямку |
|
|
УТ |
= |
a −a0 |
100 %, |
(9.6) |
|
a |
|
|
|
|
|
|
– для радіального напрямку |
|
|
|
УР = |
b −b0 |
100 %, |
(9.7) |
|
b |
|
|
|
|
де а, b – розміри зразка при вихідний вологості, мм; а0 , b0 – розміри зразка в абсолютно сухому стані, мм.
Об’ємне усихання деревини обчислюють з точністю до 0,1%
|
УV |
= |
ab −a0b0 |
100 . |
(9.8) |
|
ab |
|
|
|
|
|
Коефіцієнти лінійного та об’ємного усихання Ку визначають з точністю до 0,01%
де W – вологість зразка, %.
Внаслідок неоднакового усихання деревини у різних напрямках і нерівномірності усихання відбувається її короблення та розтріскування.
Середня густина деревини непрямо характеризує її фізичні та механічні властивості. Для її визначення, відповідно до ГОСТ 16483.1, застосовують зразки розмірами 20 × 20 × 30 мм (останній розмір уздовж волокон) (рис. 9.5).
г
д
Рис. 9.5. Усихання деревини у радіальному та тангеціальному напрямку: а, б – брусків при різному розташуванні шарів на торці;
в – дошок серцевинної та бокової частин; г, д – поздовжня покоробленість та крилуватість дошок
