15.Влажность древесины и ее влияние на свойства древесины.

Влажность

Древесина , имея волокнистое строение и большую пористость, обладает огромной внутренней поверхностью,

которая легко сорбирует водяные пары из воздуха (гигроскопичность). Влажность, которую приобретает

древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью,

называется равновесной. Она достигается в тот момент, когда упругость паров над поверхностью древесины

оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха. По содержанию влаги различают мокрую

древесину с влажностью до 100% ; свежесрубленную -35 % и выше; воздушносухую -15...20 %;

комнатносухую 8...12 % и абсолютно сухую деревину . Стандартной принято считать влажность древесины 12%. Влажность древесины , при которой стенки клеток насыщены водой (предельное содержание

гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной

воды), называют пределом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35% от массы сухой древесины. Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины

увеличивается, а прочность снижается. Свободная вода в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния

между элементами древесины и поэтому не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу,

теплопроводность и теплоемкость. Усушка, разбухание и коробление . Как уже отмечалось, изменение

влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных

размеров и объема- усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или

поглощенной ею влаги и направления волокон . Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных

пород не превышает 0,1%, в радиальном направлении- 3...6 %, а в тангенциальном- 7...12 %. Разница в

усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается

возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание.

Боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев, а наибольшему короблению

подвержены доски, выполненные из древесины, расположенной ближе к поверхности бревна, и широкие доски .

16.Физико-механические свойства древесины.

Физ.свойства:

Истинная плотность древесины изменяется незначительно, так как древесина всех деревьев в основном из одного и того же вещества-целлюлозы (1,54 г /см3)(Истинная плотность-масса единицы объема абсолютно плотного материала.)

Средняя 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 др.природных условий.

(Средняя плотность-масса единицы объема материала в естественном состоянии(объем определяется вместе с порами))

Пористость древесины хвойных пород колеблется от 46-81%,а лиственных 32-80%.(пористость-степень заполнения объема порами)

Влажность

В древесине различают гигроскопическую влагу, связанную в стенках клеток, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.(Гигроскопичностью называют свойство капиллярнопористого материала поглощать водяной пар из воздуха.)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 древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности.

Равновесная влажность

Зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет 8-12%. Влажность воздушно-сухой древесины после продолжительной сушки на открытом воздухе составляет 15-18%

Усушка,разбухание,коробление

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,т.е. если влажность древесины становится меньше предела гигроскопичности,то усушка достигает максимального значения при полном удалении влаги, содержащейся в клеточных стенках.

Вдоль оси ствола(вдоль волокон) максимальная линейная усушка сравнительно невелика-около 0,1%(1 мм на 1 м,в радиальном направлении 3-6%(3-6см на 1м),а в тангенциальном -6-12%.(6-12 см на 1м)

Усушка и разбухание древесины вызывают коробление и растрескивание лесных материалов.

Короблением деревянных изделий является следствием разницы в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерности высыхания. Неравномерность усушки и коробление вызывают появление внутренних напряжений в древесине и растрескивание пиломатериалов и бревен. Широкие доски коробятся больше ,чем узкие, поэтому для настилки пола и столярных изделий применяют доски шириной 10-12см.

Текстура-это рисунок древесины, зависящий от сочетания ее видимых элементов: годовых слоев, сердцевинных лучей и сосудов.

Теплопроводность сухой древесины незначительна:сосны поперек волокон- 0,17 Вт/(м*градС);вдоль волокон 0,34 Вт/(м*градС).Теплопроводность древесины зависит от ее пористости ,влажности и направления потока теплоты. Теплозащита свойства древесины широко используется в строительстве.

Электропроводность

Древесины зависит от ее влажности. Электрическое сопротивление сухой древесины в среднем составляет 75*10^7 Ом*см; а сырой –в десятки раз меньше.

Механические свойства:

Прочность древесины определяют путем испытания малых чистых(без видимых пороков)образцов древесины. Прочность древесины характеризуется пределами прочности при сжатии,растяженн,статическом изгибе ,скалывании.Кроме того ,могут определяться условный предел прочности при местном смятии и предел прочности при перерезании поперек волокон.

Прочность на сжатие

Определяется путем испытания образцов ,имеющих форму параллелепипеда с основанием 20*20мм и длиной вдоль волокон 30мм.Определяют пределы прочности древесины вдоль и поперек волокон.Прочность на сжатие вдоль волокон в 4-6 раз больше ее прочности поперек волокон.

Прочность на изгиб

Предел прочности при растяжении вдоль волокон в среднем в 2,5 раза превосходит соответствующий предел прочности при сжатии.

Прочность при статическом изгибе

Древесины очень высокая:она примерно в 1,8 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон и составляет 70% прочности при растяжении,поэтому древесина чаще всего работает на изгиб.

Прочность древесины при скалывании

Имеет большое значение при устройстве врубок,клеевых швов и т.п. в деревянных конструкциях. Для определения предела прочности при скалывании используют спец.образы и приспособления. Предел скалывания вдоль волокон для основных древесных пород составляет 6—13 МПа, а при скалывании поперек волокон в 3-4 раза выше.

Статическая твердость численно равна нагрузке ,которая необходима для вдавливания в образец древесины половины метал.шарика радиусом 5,64мм.

Твердость древесины по торцуна 15-50%выше,чем в радиальном и тангенциальном напрвелениях.

Особенностью древесины является высокая ползучесть, проявляющаяся особенно во влажных условиях. (Ползучесть материалов (последействие) — изменение с течением времени деформации твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки или механического напряжения. Ползучести в той или иной мере подвержены все твёрдые тела — как кристаллические, так и аморфные.)