Свойства древесины
Как материал древесина владеет рядом хороших особенностей: большой прочностью, в особенности на протяжении волокон, упругостью, маленькой теплопроводностью и объёмной массой, низкой ценой. Кое-какие породы имеют прекрасный цвет и текстуру. Оценка прочностных особенностей древесины в сопоставлении с другими материалами по коэффициенту конструктивного качества (ККК) говорит о том, что древесина как конструкционный материал превосходит по этому показателю обычную сталь (0,70 против 0,51).
Владея рядом хороших особенностей, древесина имеет следующие главные недочёты: – неоднородность свойств и строения на протяжении и поперек волокон, и по торцовому сечению ствола (анизотропность), что обусловливает теплопроводности показателей древесины и нестабильность прочности различных частей ствола; свойство поглощать и отдавать влагу при трансформациях температуры и влажности окружающего воздуха (гигроскопичность). Следствием гигроскопичности являются усушка и набухание. В сочетании с анизотропностью это приводит к появлению внутренних напряжений, коробление и образование трещин; – свойство древесины изменять собственные свойства под действием грибков и бактерий (загниваемость), что приводит сначала к трансформации цвета, а после этого к разрушению; сгораемость древесины, в следствии чего древесные конструкции являются огнеопасными и использование их ограничивается.
Физические особенности древесины. Древесина каждой породы имеет характерный цвет. Сосна, лиственница, дуб отличаются сильно выраженной окраской направляться части; ель, оереза, липа не имеют таковой окраски.
Цвет древесины может изменяться. Так, к примеру, только что спиленная ольха в следствии действия и окисления света из светло-розовой делается желтовато-красной. Древесина дуба, каштана под действием раствора солей железа темнеет.
Блеск древесины зависит от количества, расположения и величины сердцевинных лучей. Больший блеск имеет древесина на радиальном разрезе, на котором сердцевинные лучи прекрасно заметны, всецело раскрываются и занимают большую площадь. Повышенным блеском отличается древесина дуба, бука, клена, платана и др.
Блеск изделиям из древесины возможно придан отделкой полировкой и лакокрасочными материалами.
Текстура — это рисунок древесины на поверхности разреза. Текстура древесины зависит от ее строения, угла и вида разреза перерезания волокон. Древесина хвойных пброд владеет, в большинстве случаев, однообразной текстурой, лиственных пород — более сложной, что высоко ценится при столярно-отделочных работах.
Цвет, текстура и блеск древесины являются показателями ее декоративности.
Запах есть своеобразным показателем древесины, зависит от количества и вида содержащихся в ней смол, дубильных веществ и эфирных масел. Свежесрубленная древесина имеет относительно сильный своеобразный запах, что ослабевает и изменяется по мере подсыхания и при загнивании древесины.
Влажность характеризуется содержанием в древесине воды (%). Это один из самые существенных факторов, воздействующих на прочность, другие свойства и объёмную массу древесины. В срубленной древесине вода отрицательно воздействует на механические, теплозащитные и другие свойства и содействует гниению.
Условно обычной принимается влажность 15%, к ней приводят все показатели физических и механических особенностей при опробованиях древесины.
Влажность свежесрубленной древесины 35% и выше, мокрой (сплавной) древесины — более 35%, воздушно-сухой древесины 15—20%, комнатно-сухой древесины 8—13%.
При содержании в древесине гигроскопической жидкости в пределах 25 30% влажность соответствует предельной Wrm-p, либо точке насыщения волокон, которая колеблется в зависимости от породы в пределах 25—35%.
Гигроскопичностью древесины именуется свойство поглощать из воздуха пары воды, и свойство мокрой древесины отдавать влагу в вохдух. Гигроскопичностью разъясняются постоянные колебания влажности древесины, трансформации массы, формы и размеров лесных материалов.
Поглощение древесиной жидкости из воздуха зависит от относительной влажности и температуры воздуха. Между содержанием жидкости в древесине и относительной влажностью воздуха существует зависимость. Зная, в каких условиях будет пребывать древесина, возможно выяснить ее равновесную влажность, пользуясь особой диаграммой (рис.
1).
Одна из несложных мер защиты древесины от влияния изменяющейся влажности воздуха — нанесение на ее поверхность красок и лаков.
разбухание и Усушка. По мере уменьшения влажности до точки насыщения (25—30%-ной влажности) древесина не меняет собственных размеров. При предстоящем понижении влажности древесина дает усушку С уменьшениемлинейных объёма и размеров.
Рис. 1. Диаграмма зависимости влажности древесины от влажности и температуры воздуха
При увлажнении сухой древесины до точки насыщения волокон объём и линейные размеры возрастают — имеет место разбухание. Изменение линейных объёма и размеров при разбухании либо усушке пропорционально трансформации содержания гигроскопической жидкости, но в связи с анизотропностью и неоднородностью структуры неодинаково в различных направлениях (по длине волокон около 0,1%, в радиальном направлении 3—6%, в тангенциальном 6—12%).
Этим разъясняется образование щелей в местах соединения элементов древесных конструкций, продольное и поперечное коробление отдельных элементов, образование трещин и др. Растрескиванию самый подвержены лиственные породы. направляться-срубленная древесина без коры более подвержена растрескиванию, чем с корой, но хранить бревна в коре не нужно, поскольку они загнивают.
направляться снимать не всю кору, а часть ее — кольцами, затесами через определенные промежутки.
объёмная масса и Плотность древесины. Плотность древесины зависит от вещества, из которого состоят стены клеток, и в среднем равна 1,54 г/см3. Объемная масса древесины зависит от количества пор, заполненных воздухом, и влажности.
Для большинства древесных пород она менее 1 г/см3.
По объемной массе породы древесины делятся на следующие группы.
Прочность древесины характеризуется свойством сопротивляться внешним механическим действиям. Она неодинакова в разных направлениях благодаря волокнистого строения древесины. Прочностные особенности древесины устанавливают, испытывая чистые, не имеющие пороков образцы стандартных размеров, приводя полученные результаты к 15% влажности.
Показателями прочности являются: прочность на сжатие на протяжении и поперек волокон; на растяжение на протяжении и поперек волокон; при изгибе; при скалывании.
Прочность при сжатии поперек волокон образовывает 1/5—’/io от предела прочности на протяжении волокон. Большое различие в прочности разъясняется тем, что при действии нагрузки поперек волокон происходит поперечное смятие волокон древесины без заметного разрушения их стенок (подобно смятию пучка соломы).
При предстоящем повышении нагрузки, в особенности действующей поперек волокон, древесина подвергается сильному уплотнению со большим уменьшением высоты примера без заметных следов разрушения, быстро увеличивается плотность примера. Это свойство употребляется при изготовлении вкладышей подшипников и других аналогичных подробностей, каковые приобретают способом прессования с одновременной пропиткой синтетическими смолами.
Древесина владеет большой прочностью при растяжении на протяжении волокон (71 —165 МПа) и малой поперек волокон (у хвойных пород всего 2—5% от прочности на растяжение на протяжении волокон). Это разъясняется весьма не сильный связью между древесными волокнами в поперечном направлении.
Прочнасть на протяжении волокон зависит от строения древесины — длины волокон, угла наклона волокон по отношению к направлению действующего упрочнения и т. п. На прочность древесины значительное влияние оказывают другие факторы и пороки древесины. Исходя из этого допускаемое напряжение при растяжении на протяжении волокон по нормам образовывает всего 50— 60 МПа. Влажность древесины не оказывает заметного влияния на прочность при растяжении.
Прочность при скалывании на протяжении волокон мала и образовывает всего 20% от прочности при сжатии на протяжении волокон. У лиственных пород прочность при скалывании в 1,5 раза выше, чем у хвойных. Прочность при скалывании поперек волокон в 2 раза ниже прочности при скалывании на протяжении волокон.
Очень ответственным свойством, имеющим значение при изготовлении колотых сортиментов* — клепок, ободьев, спиц, есть с о-противление раскалыванию.
Твердость имеет громадное значение при обработке древесины режущим инструментом, и при эксплуатации древесных конструкций. Помимо этого, в ходе эксплуатации изделие из древесины может подвергаться истирающим и ударным действиям, при которых срок ее работы в значительной мере зависит от твердости.
Исходя из этого древесину подвергают опробованиям на статическую торцовую и боковую (методом вдавливания пуансона в пример с замером нагрузки), и ударную твердость. Определение ударной твердости выполняют по отдельным методикам, зависящим от специфики производства и принятой технологии.
По величине торцовой твердости породы древесины делятся на весьма жёсткие — твердостью более 75 МПа (самшит, белая акация, граб, груша, кизил и др.), жёсткие — 35—75 МПа (лиственница, береза, рябина, бук, вяз, дуб, ясень, орех, клен и др.) и мягкие — менее 35 МПа (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина и др.).
Биологические особенности древесины. материалы и Древесина из нее не являются биостойкими. Биостойкость древесины определяется стойкостью против грибков и насекомых, зависит от содержания смолистых и дубильных веществ, возраста дерева и его объемной массы.
Породы древесины по биостойкости подразделяются на три группы: самые стойкие (тисс, каштан, дуб, карагач, лиственница), среднестойкие (сосна, кедр) и малостойкие (береза, бук, осина, клен и др.).
Для предохранения древесины от преждевременного разрушения насекомыми и грибками создают и поддерживают определенные влажность и температуру, при которых грибки фактически не развиваются. Биостойкость древесины повышают кроме этого обработкой ее антисептиками — веществами, подавляющими развитие грибков и насекомых.
обработка и Антисептики ими древесины. На восстановление и ремонт изделий, сооружений и конструкций из древесины, пострадавших от гниения, повреждения грибками, насекомыми и других аналогичных обстоятельств, расходуется около 20% потребляемой древесины.
Одним из наиболее значимых профилактических мероприятий есть антисептирование древесины — обработка дезинфицирующими средствами (антисептиками) с целью увеличения ее биостойкости.
Антисептики — химические вещества, владеющие противо-микробным действием.
Они разделяются на: – растворимые (фтористый натрии NaF, кремнефтористыи натрий Na2SiF6, динитрофенолят натрия C6H32ONa, парофаз-ная фенольная смола), используемые в виде водных растворов разной концентрации; – нерастворимые в воде, маслянистые (антраценовое и сланцевое масла, древесный деготь, каменноугольные смолы, торфяной креозот, дезинфицирующие битумные,, силикатные), используемые в смеси с органическими растворителями.
К антисептикам предъявляются следующие требования: вероятно громадная токсичность (ядовитость) по отношению к дере-воразрушающим грибкам; долгое сохранение токсических особенностей; отсутствие вредного влияния на металл креплений и прочность древесины; свойство как возможно глубже попадать в толщу древесины; безвредность для животных и людей, отсутствие неприятного запаха.
Антисептирование производится поверхностной холодной — пропиткой-и обработкой, обжигом с последующей пропиткой в ваннах, пропиткой под разрежением и давлением, диффузионной пропиткой пастами и порошкообразными антисептиками.
самая глубокая пропитка достигается под разрежением и давлением и в высокотемпературных ваннах. Лучше пропитывается древесина лиственных пород, в древесине хвойных пород большинство ядра не пропитывается, очень незначительно пропитывается ель.
Для понижения горючести древесины используют пропитку антипиринами — аммофосом, сернокислым аммонием и диаммоний-фосфатом, окраску силикатными красками и нанесение огнезащитных. обмазок.
