Физико-механические свойства древесины

Действительная плотность древесины колеблется в пределах 1,49…1,56 кг/м³. Плотность древесины определяют вещества, составляющие оболочки клеток. Средняя плотность древесины зависит от влажности и пористости породы. Нормальной влажностью древесины принимается 12 %, относительно этой влажности приводятся табличные табличные данные ее свойств. В диапазоне от 0 до 30 % влажности (предел гигроскопичности) применяют пересчетную формулу:

,

где ρ₀¹² – средняя плотность древесины при влажности 12 %; ρ₀^W – средняя плотность древесины при влажности W; К_р.о – коэффициент объемного разбухания (для березы, бука, граба, белой акации 0,6, для других пород – 0,5).

При влажности древесины более 30 % среднюю плотность пересчитывают по формуле:

,

где А = 1,222 для березы, бука, белой акации и А = 1,203 для других пород.

По средней плотности древесины все породы условно разделяют на три группы: легкие (ρ₀¹² < 550 кг/м³), средние (ρ₀¹² = 550…750 кг/м³), тяжелые (ρ₀¹² > 750 кг/м³).

Воздушно-сухая древесина, которая длительное время находилась на воздухе имеет влажность 15…20 %. Различают гигроскопическую (связанную) и свободную влажность. Максимальное количество гигроскопической влаги, которая может поглотиться древесиной при выдерживании в воздушной среде, называют пределом гигроскопичности. Предел гигроскопичности зависит от породы древесины и составляет в среднем 30 %.

При удалении из древесины гигроскопической влажности наблюдается усушка, т.е. сокращение размеров лесоматериала, а при гигроскопическом увлажнении древесины стенки клеток утолщаются, что вызывает разбухание. Усушку и разбухание при данной влажности рассчитывают по формуле:

,

где V_г.г – объем образца, отвечающий пределу гигроскопичности; V_W – то же с заданной влажностью; V₀ – то же в абсолютно сухом состоянии.

После высыхания, вследствие неравномерного распределения влаги по сечению и анизотропности, в древесине остаются внутренние напряжения. Развитие этих напряжений вызывает растрескивание и коробление лесоматериала. Чтобы избежать этих дефектов особое значение имеет режим сушки древесины.

Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных образцах (влажность 12 %) является относительно большой. Для сосны и ели, например, она равняется в среднем 100 МПа. При разрыве поперек волокон предел прочности в 10…40 раз меньше. Сопротивление растяжению особенно сильно снижается при наличии сучков и косого слоя.

Наиболее важным характерным механическим свойством древесины является прочность при сжатии вдоль волокон. Этот вид нагрузки является решающим для балок, ферм, колонн, стен и др. конструкций. Стандартным образцом при испытании древесины на сжатие вдоль волокон является прямоугольная призма высотой 30 мм, поперечным сечением 20×20 мм.

При обработке режущим инструментом и при истирающем действии важной является твердость древесины. Это свойство определяется на образцах-кубах методом вдавливания. Наибольшей твердостью (50…90 МПа) обладают ясень, бук, дуб, вяз.

Гидротехнические деревянные сооружения имеют высокую долговечность, особенно в речной воде и очень изменяются после пребывания в речной воде лишь через насколько сотен лет. Морская же вода значительно быстрее ухудшает свойства древесины. Коррозионная стойкость лиственных пород ниже, чем хвойных.

Защита древесины от разрушения может осуществляться двумя способами: конструктивным и химическим. Конструктивные способы: изоляция деревянных конструкций от увлажнения, от грунта, камня, бетона гидроизоляционными материалами устройство отливов, каналов для проветривания и т.п.

Для защиты древесины от разрушения грибами или насекомыми прибегают к химической (антисептической) обработке. Антисептики – токсические химические соединения, придающие древесине стойкость против действия грибов и насекомым.

Антисептики разделяют на две основные группы: масла и вещества, растворяющиеся в маслах, а также водорастворимые. К первой группе принадлежат каменноугольные и сланцевые масла. Водорастворимые антисептики применяют в тех случаях, когда древесина постоянно не увлажняется. Наиболее известными из этой группы антисептиков является фтористый натрий и разные пасты, в которых он является составляющим элементом. Применяют также буру и борную кислоту, соли хрома, медный купорос.

Веществами, которые повышают огнестойкость древесины, называют антипиренами. Защитное действие антипиренов может быть обусловлена выделением при нагревании кристаллизационной воды в виде пара, или других негорючих газов, которые оттесняют воздух от поверхности древесины и разбавляют горючие газы (сернокислый и фосфорнокислый аммоний). Много антисептиков (борная кислота, силикат натрия, хлористый цинк) плавятся при нагревании и образуют защитную пленку, покрывающую поверхность древесины и затрудняющую доступ кислорода.

Дата добавления: 2014-03-21; просмотров: 403; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!