Физические свойства древесины

Свойства древесины.

Объемная масса (плотность). Объемная масса древесины одной и той же породы не является величиной постоянной и увеличивается с повышением влажности. Поэтому принято характеризовать древесину по объемной массе при стандарт­ной 15%-ной влажности. Обычно объемную массу, определенную при некоторой фактической влажности, приводят к стандарт­ной по формуле

Pie = Pw(1.060-0.04W), или р15= pw(1.

где р.5 — объемная масса образца при 15%-ной влажности, т/сыт, | кг/м3; pw — объемная масса образца при фактической влаж­ности в момент определения, г/см8, кг/м3; первая формула W ресчета принимается для древесины березы, бука, граба и Ли­ственницы; вторая — для древесины прочих пород; w — влаж­ность древесины в момент определения объемной массы, %. От величины объемной массы зависит ряд строительно-техничес- '• ких свойств древесины.

Объемная масса древесины в воздушно-сухом состояний (при влажности 15%) колеблется в значительных пределах ^ от 380 кг/м3 для очень легких пород дерева (пихта сибирская) до 1050 кг/м8 для наиболее тяжелых (фисташка).

Плотность древесного вещества для всех пород примерно одинакова и равна в среднем 1,64 г/см3.

Теплопроводность древесины невелика и зависит от объем­ной массы, характера пор и влажности. С увеличением объем­ной массы и влажности уменьшается количество воздушных полостей, вследствие чего теплопроводность увеличивается.

Теплопроводность древесины неодинакова: в направлении вдоль волокон коэффициент теплопроводности примерно в два раза больше, чем поперек. Так, например, коэффициент тепло­проводности вдоль волокон для сосны в воздушно-сухом со­стоянии равен 0,35 Вт/(м°С) (0,3 ккал/м • ч • град), а в попереч­ном направлении — 0,17 Вт/(м°С) (0,15 ккал/м - ч • град).

Звукопроводность. Древесина является хорошим проводником звука, который распространяется в ней в 2-17 раз быстрее, чем в воздухе. Звук распространяется быстрее вдоль волокон и медленнее поперек волокон (особенно в тангенциальном направлении). Древесина сосны, например, проводит звук вдоль волокон со скоростью 5030 м/с, а в тангенциальном направлении – 850 м/с. <

Пористость древесины хвойных пород колеблется от 46 до 81%, лиственных – от 32 до 80%.

Влажность W выражают обычно в % по отношению к массе сухой древесины. В древесине различают гигроскопическую влагу, связанную в стенках, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.

Усушка, разбухание и коробление.

Колебания влажности волокон древесины влекут изменение размеров и формы досок, брусьев и других изделий из древесины. 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 клаги 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.

Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль оси ствола (вдоль волокон) максимальная линейная усушка сравнительно невелика – около 0,1% (или 1 мм на 1м), в радиальном направлении она составляет 3-6% (3 см на 1м), а в тангенциальном – 6-12% (6 – 12 см на 1м).

Усушка и разбухание древесины – свойства отрицательные, они вызывают коробление и растрескивание лесных материалов.

Коробление деревянных изделий является следствием: 1) разницы в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и 2) неравномерности высыхания. Неравномерность усушки и коробления вызывает 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 – 12 см.

Для предотвращения коробления, и растрескивания деревянных изделий используют древесину с той равновесной влажностью, которая будет в условиях эксплуатации

Текстура – это рисунок древесины, зависящий от сочетания ее видимых элементов: годовых слоев, сердцевидных лучей сосудов и др. Заболонная древесина характеризуется более высокой газопроницаемостью по сравнению с ядровой. Газы глубже проникают в сухую древесину, чем во влажную. Это свойство древесины используют для дезинфекции без разрушения изделий из древесины, зараженных насекомыми и грибами.

Резонирующая способность – способность древесины усиливать звук без искажения тона. Показателем резонирующей способности древесины является константа излучения, или акустическая константа

Газопроницаемость древесины при повышенном давле­нии или вакууме значительно выше, чем при атмосферном, давлении.

Константа излучения имеет значение при выборе древесины для изготовления дек музыкальных инструментов. Она зависит от объемной массы древесины, влажности, ширины годовых слоев, а также дефектов строения. Лучшей является древесина влажностью не более 7% и объемной массой 0,40 – 0,45 г/см³.

Внешний вид древесины обусловливается ее цветом и блеском, которые зависят от породы, района произрастания, возраста и других особенностей древесины. Цвет, блеск и текстура определяют декоративную ценность древесины.

По цвету можно определить состояние и доброкачественность древесины. Прежде всего, он зависит от содержания в древесине красящих, дубильных и смолистых веществ и продуктов их окисления, имеющихся в полостях и стенках клеток. На цвет влияют возраст и район произрастания дерева, также состояние древесины (например, влажность). Породы умеренного климатического пояса имеют бледноокрашенную древесину, и появление синей, красной, зеленоватой полосатой окрасок у этих пород указывает на поражение древесины микроорганизмами (гнилями) Многие древесные породы Прикарпатской Украины, Закавка­зья, некоторых областей Дальнего Востока имеют красивую текстуру и разнообразную окраску. Текстура дуба, чинары, бука, груши и некоторых других пород высоко ценится. в отделочных и краснодеревных работах. Древесные породы тропического пояса могут иметь своеобразную окраску, например, древесина эбенового дерева – черного цвета, бакаута – темно-оливкового.

Блеск, так же как и цвет, является признаком декоративности древесины. Для производства мебели наиболее ценится древесина с высоким блеском. Блеск древесины зависит от плотности и степени обработки. Блеск придается древесине путем полирования и покрытия лаками. Древесина теряет блеск при загнивании.

Запах древесины зависит от содержания в ней смолистых, эфирных и дубильных веществ. Например, древесина лиственницы и сосны пахнет скипидаром.

Отношение древесины к электричеству, свету, газе и радиации. Отношение древесины к электричеству определяется электропроводностью, электрической прочностью и д.р. В технике древесина в сухом состоянии известна как электроизоляционный материал.

Электропроводность древесины характеризуется удельным электрическим сопротивлением (Ом/м) и зависит от роды, направления волокон, влажности и температуры. волокон она меньше, чем поперек.

С повышением влажности древесины удельное сопротивление ее снижается, особенно в пределах точки насыщения. Так, удельное сопротивление комнатносухой древесины вдоль волокон в 5 – 20 раз меньше, чем поперек, а воздушно-сухой в 2 раза. На этой особенности древесины основано применение электровлагомеров.

Электропроводность древесины заметно возрастает с уличением температуры. Поэтому лакокрасочные покрытие наносят на древесину в электрическом поле высокого напряжения.

Электрическая прочность характеризуется пробивным напряжением в вольтах на 1 см толщины. Электрически прочность древесины невысока, зависит от породы, направления волокон, влажности и температуры.

Проницаемость древесины лучами света и рентгена зе сит от ее влажности и содержания смол. Лучи света проникают на толщину до 3 мм, а рентгеновские – до 50 см.

Различные части дерева неодинаково поглощают лучи peнтгена, поэтому их используют для обнаружения внутренних дефектов, например, пустот, которые поглощают рентгеновские лучей меньше, чем плотные участки. С помощью этих лучей можно изучать на тонких срезах субмикроскопическое строение оболочки клеток, так как кристаллы вызывают рассеивание, или интерференцию лучей.