Основными отличительными признаками древесины являются: текстура, цвет, блеск и запах.
Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества. По цвету различают породы деревьев и выявляют их качество. Равномерная окраска характеризует доброкачественную древесину. Темные и цветные полосы показывают ее повреждение плесенью, гнилью и т.д.
Цвет древесины изменяется от белого до черного. Древесина ели, пихты, липы, осины - белый цвет с розовым оттенком. Цвет древесины груши, кедра, сосны - розовый, ореха - коричнево-серый, граба – светло-серый, дуба и ясеня – бурый, грецкого ореха – коричневый, ольхи – светло-розовый (свежесрубленное дерево) или желто-красная. Цвет древесины улучшают, подвергая различной обработке: пропариванию (бук), протравливанию (дуб, каштан) или окрашиванию химическими веществами.
Блеск – это способность направленно отражать световой поток. Блеск древесины зависит от ее белизны, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Древесина таких пород как бук, ясень, клен, дуб в естественном состоянии обладает блеском, который наиболее выразителен на радиальной поверхности и обусловлен главным образом малыми расстояниями между сердцевинными лучами. Светлая древесина, как правило, отличается большим блеском. Осина, липа, тополь имеют матовую поверхность. Блеск может быть усилен полированием, лакированием, вощением.
|
|
Текстура древесины представляет собой рисунок на ее разрезах, характерный для каждой породы дерева и образуемый различным расположением волокон, сердцевинных лучей, видом годичных колец и т.д.
Древесина декоративных пород (красное дерево, клен, дуб, грецкий орех) имеет красивую текстуру, сочетающуюся с красивым цветом и блеском.
Запах древесины обусловлен находящимися в ней эфирными маслами, смолами и дубильными веществами. Древесина хвойных пород пахнет скипидаром, приятный запах у кипариса, пихты, можжевельника. Древесина лиственных пород имеет слабый запах.
Показателем качества древесины является ширина годичных слоев – число слоев, приходящихся на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на торцевом срезе. Для древесины хвойных пород происходит улучшение свойств, если на 1 см насчитывается не менее 3 и не более 25 слоев.
Важной характеристикой древесины является влажность - насыщенность древесины водой по отношению к массе сухой древесины, выраженной в процентах
W=[(M-M0) /M0] ·100,
где W - влажность древесины, %; М - масса влажного образца древесины при данной влажности, г; М0 - масса того же образца в абсолютно сухом состоянии, г.
За М0 принимается масса древесины, высушенной при (100±5)0С.
|
|
Влажность древесины зависит от окружающих условий. Мокрая древесина считается та, которая длительное время находилась в воде и имеет влажность около 100%, свежесрубленная - 50...100%, воздушно-сухая 15...20%, в комнатных условиях влажность древесины составляет 8..12%, абсолютно-сухая – 0%. Сравнение свойств различных пород древесины производят при стандартной влажности W =15%. Влажность, отвечающая условиям, производственного помещения или на 2% ниже ее, называется производственной влажностью, что позволяет предотвратить усыхание древесины в конструкции.
Влажность древесины чаще всего определяют весовым или электрическим методом (ГОСТ 16588-79; 16483.7-71).
При весовом методе определения влажности выпиливают из древесины образцы призматической формы размером 20х20х30 мм, очищают от опилок и взвешивают с точностью до 0,01г. Взвешенные образцы помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре (100 ±5)0 С. Первое взвешивание образца производят через 30 мин после начала сушки, последующие - через каждые 15 мин.
Если разница при двух последующих взвешиваниях составит менее 0,02г, считают, что древесина абсолютно сухая. При этом влажность определяют расчетом.
Преимущество весового метода - точное определение влажности. Недостаток - длительность определения влажности.
Электрический метод определения влажности древесины основан на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Влажность древесины определяют электровлагомером. Две иглы электровлагомера вводят в древесину на определенном расстоянии друг от друга, пропускают через них ток и по шкале прибора определяют влажность. Преимущество этого метода - быстрота определения, недостаток - низкая точность.
Усушкой (У) древесины называется уменьшение ее линейных размеров или объема при высыхании. Объемная (полная) усушка выражается в процентах и определяется по формуле
У=(vw –v0)100/v0 ,
где vw –объем образца при влажности W, отвечающей точке насыщения волокна (23-30%); v0 –объем образца, высушенного до и абсолютно-сухого состояния.
На практике для оценки усушки пользуются коэффициентом усушки К, который представляет собой среднюю усушку при изменении влажности на 1% и определяется по формуле:
К = У /W,
где W – влажность воздуха.
Анизотропия древесины обуславливает различную усушку в зависимости от направления. Для различных пород дерева усушка в радиальном направлении (Кр) от 0,09 до 0,31%, усушка в тангенциальном направлении (КТ) от 0,17 до 0,49%.
Усушка вдоль волокон невелика и практически не учитывается. Коэффициент объемной усушки составляет (Коб) от 0,17 до 0,6%. Учет возможной усушки при хранении и эксплуатации древесины имеет большое практическое значение, так как различная усушка в разных направлениях приводит к возникновению в древесных материалах (доски, бруски и др.) внутренних напряжений, следствием чего является коробление указанных материалов.
Набухание древесины связано с водопоглощением. Часто водопоглощение деревянными изделиями имеет отрицательные последствия. Так, набухание деревянных моделей ведет к искажению их геометрической формы и к изменению размеров. Неравномерное набухание по сечению деревянных изделий вызывает коробление и растрескивание последних.
Важной характеристикой древесины является объемная масса g. Для сравнения объемную массу древесины разной влажности приводят к стандартной (15%) влажности g15 (g15=0,34…0,98) г /см3.
g15=gw[1+0,01(1-K0)(15-W)]
где gw и g15 – объемная масса при влажности W%и 15%, К0- коэффициент объемной усушки, %.
Таблица 1
Механические свойства различных пород дерева (W=15%)
Порода древесины | Объемная масса г/см3 | Коэффициент усушки, % | Предел прочности, МПа при | Твердость, МПа | Модуль упругости при растяжении | |||||||||||
радиальной | тангенциальной | объемной | сжатии вдоль волокон | растяжении вдоль волокон | изгибе | скалывании вдоль волокон | радиальная | тангенциальная | торцевая | |||||||
вдоль волокон | радиально | |||||||||||||||
радиальных | тангенциальных | |||||||||||||||
Хвойные породы | ||||||||||||||||
Лиственница | 0,68 | 0,21 | 0,40 | 0,62 | 122,3 | 9,4 | 8,2 | 28,0 | 27,8 | 40,3 | 1,45 | — | ||||
Сосна | 0,51 | 0,18 | 0,31 | 0,51 | 6,9 | 6,7 | 21,7 | 22,3 | 26,2 | 1,17 | 0,051 | |||||
Ель | 0,46 | 0,18 | 0,32 | 0,52 | 6,2 | 6,2 | 17,3 | 16,8 | 24,1 | 1,43 | 0,062 | |||||
Кедр сибирский | 0,44 | 0,13 | 0,28 | 0,42 | 6,4 | — | — | 20,3 | — | — | ||||||
Пихта | 0,39 | 0,13 | 0,32 | 0,46 | 5,3 | 5,7 | 16,7 | 16,4 | 24,8 | 1,25 | — | |||||
Лиственные породы | ||||||||||||||||
Граб | 0,81 | 0,24 | 0,35 | 0,61 | 14,1 | 71,7 | 82,5 | — | — | |||||||
Дуб | 0,76 | 0,18 | 0,28 | 0,48 | — | 12,5 | 53,6 | 56,8 | 65,3 | 1,4 | 0,11 | |||||
Клен | 0,7 | 0,2 | 0,32 | 0,54 | — | 11,3 | 12,9 | 50,6 | 53,7 | 69,0 | — | — | ||||
Бук | 0,68 | 0,18 | 0,35 | 0,55 | 10,6 | 13,2 | 39,4 | 40,3 | 55,6 | — | — | |||||
Береза | 0,64 | 0,28 | 0,34 | 0,64 | 8,5 | 33,6 | 30,0 | 42,3 | 1,81 | 0,06 | ||||||
Липа | 0,5 | 0,23 | 0,33 | 0,58 | 7,8 | 7,4 | 15,6 | 16,3 | 23,4 | — | — | |||||
Осина | 0,5 | 0,15 | 0,3 | 0,47 | 5,7 | 7,8 | 17,5 | 18,3 | 24,1 | 1,54 | — | |||||
Из распространенных пород более легкими являются сосна, ель, липа, осина, ольха, очень тяжелыми - граб, груша, самшит. Чем плотнее древесина, тем выше ее прочность.
|
|
Модули упругости при растяжении и сжатии древесины вдоль волокна примерно равны и составляют 1,1х10-1...1,5х10-3 МПа.
Прочность древесины зависит от времени нагружения. Так sизг=100 МПа при кратковременном нагружении и sизг =60 МПа при нагружении в течение 60 суток.
Твердость древесины определяет ее обрабатываемость и износостойкость. В табл. 1 приведены механические свойства при статическом нагружении для различных пород дерева (W =15%).
При циклическом нагружении происходит усталостное разрушение древесины. Предел выносливости при циклическом изгибе связан с пределом статической прочности sв, следующей приближенной зависимостью sизг/sв = 0,24…0,38.
|
|