ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Масу зразка визначають зважуванням його на важильних вагах з точністю до 0,1 г. Об’єм обчислюють як добуток результатів трьох вимірювань і виражають у частках кубічного метра.

Оскільки середня			густина	деревини залежить від		вологості,
її	визначають	і для порівняння зводять до			єдиної	стандарт-
ної	вологості,	яка	дорівнює	12 %. Середню	густину	деревини

у абсолютно сухому ρCm стані визначають на зразках, які висушені до постійної маси

ρCm =	mC	, г/см3,	(9.10)
	aCbClC

де mC – маса зразка у абсолютно сухому стані, кг (г); aC , bC – розміри поперечного переріза зразка, м(см).

lС – довжина зразка, м (с) (усі розміри зразка у абсолютно сухому

стані).

Середня густина деревини при вологості у момент випробування ρWm

	W		mW	,	(9.11)
	ρm	=
			aW bW lW

де mW – маса зразка при вологості W, г;

аW, bW – розміри поперечного переріза зразка при вологості W, см; lW – довжина зразка при вологості W, см.

Середня густина деревини при стандартній вологості 12 % ρ12m

	ρ12	=	ρWM	, г/см3,	(9.12)
			KW
	m
			12

де ρVM – середня густина деревини при вологості в момент випробування, кг/м (г/см3);

K12W – коефіцієнт перерахунку, який вибирають з табл. 9.1.

321

Таблиця 9.1

Коефіцієнт перерахунку K12W для переведення середньої густини деревини до середньої густини при стандартній вологості

		K12W для	W		W	для берези,
					K12
	Вологість,	берези, бука,	K12 для	Вологість,	бука, граба,		K12W для
	%	граба,	інших	%	модрини, білої		інших порід
		модрини, білої	порід
						акації
		акації
	5	0,980	0,972	14		1,005	1,007
	6	0,983	0,977	15		1,007	1,010
	7	0,986	0,981	16		1,009	1,014
	8	0,989	0,985	17		1,011	1,017
	9	0,992	0,982	18		1,013	1,020
	10	0,995	0,993	19		1,014	1,023
	11	0,997	0,996	20		1,016	1,026
	12	1,000	1,000	30		1,026	1,050
	13	1,002	1,004	-		-	-

Для переведення величини середньої густини деревини до стандартної 12 %-ної вологості (ρ12m , к/см3) користуються також формулою

ρ12	= ρW 1+0,01(1− K	0	)(12 −W ) ,	(9.13)
m	ь

де K0 – коефіцієнт об’ємного усихання (для деревини берези, бука та модрини K= 0,60, для деревини інших порід K0 = 0,50).

9.3. Механічні властивості

Механічні властивості деревини (міцність, твердість, деформатвність) характеризують її здатність чинити опір дії зовнішніх сил.

Міцність деревини залежить від породи дерева, середньої густини, напряму діючого навантаження, наявності дефектів. Внаслідок анізотропністі деревини, міцність її визначають окремо при дії навантаження уздовж та поперек волокон.

Границю міцності деревини на стиск уздовж волокон визначають на зразках у формі прямокутних призм з основою 20 × × 20 мм та довжиною уздовж волокон 30 мм (ГОСТ 16483.10). Штангенциркулем вимірюють розміри поперечного перерізу зразка

322

посередині його довжини уздовж волокон з точністю до 0,1 мм. Навантаження стиску на зразок, який установлено між плитами преса уздовж волокон, передають через шарнірний пристрій з постійною швидкістю (25 ± 5) КН/хв до руйнування. Після випробування визначають вологість деревини з допомогою методики, наведеної вище.

Границю міцності на стиск Rcт(W) уздовж волокон при даній вологості W (%) визначають за рівнянням

RCT (W ) = Fabmax , МПа (кгс/см2), (9.14)

де Fmax – руйнівне навантаження, Н (кгс);

а, b – розміри поперечного перерізу зразка, м .

Для перерахунку міцності деревини (Rcт(12)) до її стандартної вологості 12 % у випадку вологості зразків менше границі

гігроскопічності 30 % користуються формулою
R	= R	1+α(W −12) , МПа (кгс/см2),		(9.15)
CT (12)	CT (W )

де α – поправковий коефіцієнт, який дорівнює 0,04 для деревини будь-якої породи;

W – вологість зразка у момент випробування, %.

При вологості зразків, яка дорівнює або більша границі гігроскопічністі, міцність Rcт(12) при стандартній вологості 12 % визначають за виразом

R	= R	K 30	, МПа (кгс/см2),	(9.16)
CT (12)	CT (W )	12

де K1230 – коефіцієнт перерахунку, який дорівнює: 0,475 – для клена,

0,535 – в’язу, ясеня; 0,55 – для акації, в’яза гладкого, дуба, липи та вільхи; 0,45 – для бука та сосни; 0,445 – для граба, груші, ялини, верби, горіха, осики, смереки і тополі; 0,4 – для берези та модрини.

Границю міцності деревини на стиск поперек волокон визначають на зразках розмірами 20х20х30 мм (згідно з ГОСТ 16483.11). Навантаження прикладають з постійною швидкістю по радіальній та тангенціальній площинам зразка. Ширину та довжину зразка перед

323

випробуванням вимірюють з точністю до 0,01 мм посередині його ширини та довжини. Деформацію вимірюють індикатором. Навантаження реєструють записуючим пристроєм. Випробування продовжують до чіткого переходу границі пропорційності.

За графіком залежність деформації від навантаження визначають з точністю до 0,5 МПа границю пропорційності як ординату точки переходу прямолінійної ділянки діаграми до криволінійної (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Діаграма стиску деревини поперек волокон (а – границя пропорційності)

Границя міцності деревини з вологістю W на стиск поперек волокон ( RCT(12) )

R	=	FПР	, МПа (кгс/см2),	(9.17)
CT(12)		ab

де FПP – зусилля, яке відповідає границі пропорційності, H (кгс); а, b – відповідно ширина та довжина зразка, м.

Для перерахунку міцності Rcт(12) при стандартній вологості 12 % користуються формулою

R	= R	1+α(W −12)		МПа (кгс/см2),	(9.18)
CT(12)	CT(W )

де α – поправкоий коефіцієнт, який дорівнює 0,035 на 1 % вологості;

W – вологість зразка в момент випробування, %.

324

Для зразків, вологість яких дорівнює або перевищує границю гігроскопічністі, міцність Rcт(12) при стандартній вологості 12 %

R	= R	K 30	, МПа (кгс/см2),	(9.19)
CT(12)	CT(W )	12

де K1230 – коефіцієнт перерахунку при вологості 30 %, який дорівнює

1,5 для листяних порід в обох напрямках стиску і 2,21 – для хвойних порід при тангенціальному стиску.

Границю міцності при статичному згині визначають на зразках у формі бруску розмірами 20 × 20 × 300 мм (довжина уздовж волокон). Річні шари на торцях зразка мають бути паралельні двом протилежним граням.

Схеми випробування: балка, навантажена двома рівними зосередженими силами на відстані одна від одної та від опор через 1/3 прольоту або одним навантаженням посередині прольоту. Навантаження здійснюють рівномірно зі швидкістю (7 + 1,5) кН/хв при випробуванні за першою схемою та швидкістю (5 + 1) кН/хв при випробуванні за другою схемою (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Схема випробування деревини на статичний згин:

а– при навантаженні у двох точках на відстані 1/3 прольоту;

б– при навантаженні в одній точці посередині прольоту

Границю міцності при статичному згині деревини при вологісті її в момент випробування W визначають з точністю до 1 МПа при навантаженні за першою схемою

R =

Fmax l

, МПа (кгс/см2),

(9.20)

зг(w) bh2

325

те саме, при навантаженні за другою схемою
R	=	3Fmax l	, МПа (кгс/см2),	(9.21)
зг(w)		2bh2

де Fmax – руйнівне навантаження, Н; l – відстань між опорами, м;

b, h – відповідно ширина та висота зразка, м.

Для перерахунку до міцності Rзг(12) при стандартній вологості

12 % користуються формулою
R	= R	1+α(W −12) , МПа (кгс/см2),		(9.22)
зг(12)	зг(W )

де α – поправковий коефіцієнт, який дорівнює 0,04 на 1% вологості; W – вологість зразка в момент випробування, %.

У випадку, коли вологість зразків дорівнює або перевищує границю гігроскопічності (30%), міцність при стандартній вологості

R	= R	К30	, МПа (кгс/см2),	(9.23)
зг(12)	зг(W )	12

де К1230 – коефіцієнт перерахунку при вологості 30 %, який дорівнює:

0,650 – для клену; 0,615 – для акації, в’яза, дуба, липи, вільхи, ясеню; 0,580 – для бука, груші, верби, сосни, ялини, тополі; 0,550 – для берези, граба, ялини, модрини і горіха.

Міцність на стиск та статичний згин для найбільш поширених для деревних порід наведені у табл. 9.2.

Таблиця 9.2

Середні значення границі міцності на стиск та статичний згин для найбільш поширених деревних порід

Порода	Границя міцності, МПа		Порода	Границя міцності, МПа
	на стиск уздовж	на статич-		на стиск уздовж	на статич-
	волокон	ний згин		волокон	ний згин
Дуб	51,0	94,0	Клен	51,0	107,5
Береза	46,5	90,0	Сосна	42,0	82,0
Бук	48,5	100,0	Модрина	54,0	82,0
Вільха	49,0	94,5	Ялина	40,5	77,5
В’яз	45,0	92,0

326

У зразка для визначення границі міцності на сколювання уздовж волокон (рис. 9.8) річні шари на торцях мають бути паралельні площині сколювання при тангенціальному та перепендикулярні при радіальному сколюванні. Твірні річних шарів мають бути паралельні довгим ребрам зразка.

По очикуваній площині сколювання штангенциркулем вимірюють ширину та довжину зразка з точністю до 0,1 мм. Зразок в пристрої для випробування установлюють між плитами преса. Навантаження на зразок передають рівномірно зі швидкістю (4 + 1) кН/хв до руйнування зразка. Максимальне навантаження в момент руйнування зразка відліковують по манометру з точністю до 50 Н. Після руйнування зразка для більшої його частини визначають вологість.

Границю міцності на сколювання RCK (W ) при вологості деревини в момент випробування W визначають з точністю до 0,1 МПа

RCK (W ) = Fblmax , МПа (кгс/см2), (9.24)

де Fmax – руйнівне навантаження, Н (кгс); b – ширина зразка, м (см);

l – довжина сколювання, м (см).

а б

Рис. 9.8. Форма та розміри зразків для визначення міцності деревини при сколюванні уздовж волокон: а – у тангенціальній площині;

б – у радіальній площині

327

Міцність RСК(12) при стандартній вологості 12 % перераховується за формулою

R	= R	1+α(W −12) , МПа (кгс/см2),		(9.25)
СК(12)	СК(W )

де α – поправковий коефіцієнт, який дорівнює 0,03 для усіх порід; W – вологість зразка в момент випробування,%.

Для зразків з вологістю, яка дорівнює або перевищує границю гігроскопічністі (30 %), міцність при стандартній вологості

R	= R	K 30	, МПа (кгс/см2),	(9.26)
СК(12)	СК(W )	12

де K1230 – коефіцієнт перерахунку при вологості 30 %, який дорівнює:

0,780 – для акації, в’яза та дуба; 0,535 – для берези та горіха; 0,610 – для бука, сосни, ялини та модрини; 0,570 – для граба, верби, осики та тополі; 0,650 – для клену, липи, вільхи, ялини та ясеня.

Границя міцності на сколювання уздовж волокон складає (МПа):

у дуба – 9,6–12,8; бука – 15–19; у модрини – 2,7–14,6; у ялини – 2,3– 12.

9.4. Основні дефекти деревини

Дефектами називають недоліки окремих ділянок деревини, що знижують її якість та обмежують можливість використання. Дефекти визначають за зовнішніми ознаками на окремих сортиментах (колодах, дошках, шпоні), а також на зразках у вигляді дощечок довжиною 15–20, шириною 10–12 і товщиною 3–5 см. Головні дефекти деревини наведені у табл. 9.3.

Дефекти деревини поділяють на групи: сучки, тріщини, дефекти форми стовбура, дефекти будови деревини, хімічні забарвлення, грибкові ураження, біологічні пошкодження, сторонні включення, механічні пошкодження і дефекти обробки, короблення. Дефекти кожної групи поділяють на види та підвиди.

Сучок – це частина гілки, яка міститься у деревині стовбура

(рис. 9.9, 9.10).

328

Рис. 9.9. Основні різновиди сучків: 1 – круглий; 2 – овальний, 3 – продовгуватий; 4 – пластевий; 5 – кромочний; 6 – ребровий; 7 – зшивний;

8 – групові; 9 – розгалужені

Рис. 9.10. Світлий здоровий сучок (сосна)

329

Таблиця 9.3

Головні дефекти деревини

	Причина	Група	Основний вид дефектів
	дефекту
	1	2	3
	1. Сучки	Сучки	За формою розрізу на поверхні сорти-
			менту: круглі, овальні, продовгуваті.
			За положенням у сортименті: пластеві,
			кромочні, реброві, торцеві, зшивні.
			За взаємним розташуванням: розкида-
			ні, групові, розгалужені.
			За ступенем зростання: зрощені, част-
			ково зрощені, випадні.
			За станом деревини: здорові (світлі
			або темні), здорові з тріщинами, загни-
			лі, гнилі, тютюнові.
			За виходом на поверхню: однобічні,
			наскрізні
	2. Тріщини	Тріщини	За умовами утворення: морозні, від-
			лупні, метикові прості та складні,
			тріщини усихання.
			За розташуванням у сортименті: бокові
			(пластеві та кромочні), торцеві.
			За глибиною: ненаскрізні (неглибокі та
			глибокі), наскрізні
	3. Дефекти	Збіжистість.
	будови	Окоренкуватість.	Округла, ребриста
	стовбура	Кривизна
	4. Дефекти	Нахил волокон.
	будови	Завилькуватість.
	деревини	Пористість.	Тангенціальний, радіальний.
		Засмолок.
			Хвиляста, плутана
		Крен.
		Сухобокість.
		Подвійна стержень
	5. Хімічні	Хімічне забарвлення	За типами: продубина, жовтизна.
	забарвлення		За інтенсивністю кольору: світле, темне
	6. Грибкові	Грибкові ядрові	За кольором: синява, кольорові зобо-
	ураження	плями (смуги).	лонні плями.
		Плісень.	За інтенсивністю кольору: світлі, темні.
		Заболонні грибкові за-	Торцова, бокова
		барвлення. Побуріння.
		Гниль

330