8. Физико-механические свойства древесины.
На свойства древесины оказывает влияние влажность.
Вода в древесине:
Капиллярная (свободная) – заполняет в древесине полости клеток, межклеточные пространства, сосуды.
Гигроскопическая – находится в стенках клеток
Химически-связанная – входит в химический состав веществ, образующих древесину
Состояние, когда отсутствует капиллярная и содержится только гигроскопическая – точка насыщения волокон (23-35 %)
По степени влажности древесина:
Мокрая, свежесрубленная (35 % и выше)
Воздушно-сухая (15-20%)
Комнатно-сухая (8-12%)
Гигроскопичность – свойство поглощать из воздуха парообразную воду
Равновесная влажность (при продолжительном нахождении на воздухе с постоянной относительной влажностью и температурой) 8-12% (комнатно-сухая)
Плотность зависит от объема пор и влажности и характеризует свойства – прочность, теплопроводность, водопоглощение
Пористость у хвойных 46-85%, у лиственных 32-80%
Усушка
– уменьшение линейных размеров и
объема при высыхании (происходит при
испарении гигроскопической влаги).
Вдоль волокон усушка 0,1-0,3%, в радиальном
3-6%, в тангенциальном 7-12%.
a-размер до высушивания
Объемная
усушка Yоб(%) :
Коэффициент объемной усушки (0,2-0,75%)
-влажность
образца
Набухание - способность древесины увеличивать размеры и объем при поглощении воды, преп….щей оболочки клеток
Разбухает до точки насыщения. Набухание вдоль волокон 0,1-0,8 %, в радиальном 3-5 %, в тангенциальном 6-12 %
Теплопроводность невелика, зависит от пористости, влажность, направления волокон, породы, плотности дерева и температуры. Вдоль волокон теплопроводность больше. Если плотность и влажность уменьшается, то теплопроводность увеличивается.
Электропроводность зависит от влажности. Электрическое сопротивление 75•107 Ом/см, сырой в 10 раз меньше.
Водопроницаемость зависит от породы, влажности, разреза, возраста древесины, ширины годичных слоев, местоположения древесины. Водопроницаемость вдоль волокон больше. Характеризуется количеством воды, профильтровавшейся через поверхность образца (г/см2)
Стойкость к действию кислот, щелочей и воды. Хвойные породы более стойки. Слабощелочные растворы не разрушают древесину. В кислой среде начинает разрушаться при pH≤2. В морской воде сохраняется хуже, чем в речной.
Механические свойства: зависят от многих факторов – наличие пороков, гнили, увеличение влажности.
Прочность при сжатии вдоль волокон 30-80 Мпа. Поперек волокон значительно меньше.
Прочность на растяжение (высокий показатель вдоль волокон) 80-190 Мпа
Прочность на статический изгиб высока (применяют для эл-ов, работающих на изгиб – балки, бруски) 50-100 Мпа. У лиственных в радиальном и тангенциальном направлении практически одинакова прочность на изгиб, у хвойных в тангенциальном направлении немного больше
Прочность на скалывание вдоль волокон невысокая 6,5-14,5 Мпа.
9. Влажность древесины и её влияние на свойства древесины.
Влажность относится к основным физическим свойствам древесины и выражается в процентах по отношению к массе сухой древесины.
В древесине содержится гигроскопическая влага (связанная молекулярными силами в стенках клеток) и капиллярная влага (свободно заполняющая полости клеток и межклеточное пространство).
Крупные поры заполняются водой при непосредственном контакте древесины с водой. Тонкие поры и капилляры заполняются влагой из воздуха при гигроскопическом увлажнении.
Влажность, соответствующая предельному содержанию связанной молекулярными силами влаги при её отсутствии в свободном состоянии, называется пределом гигроскопичности (обычно составляет около 30%).
Полной влажностью называется содержание как гигроскопической, так и капиллярной влаги в древесине. Её значение может значительно превышать 30%.
При длительном нахождении влажной древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности (упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха). Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха.
По содержанию влаги различают мокрую древесину – 100%; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушно-сухую —15...20%; комнатно-сухую — 8...12% и абсолютно сухую древесину – 0%.
Показатели свойств (плотность и прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12%.
Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объём и масса древесины увеличиваются, 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.
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. Линейную усушку поперёк волокон определяют в двух направлениях – тангенциальном (7…12%) и радиальном (3…6%). Усушку вдоль волокон в виду её незначительной величины не определяют. Объёмная усушка составляет в среднем 12…15%.
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.