Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Дорожно-строительные материалы и изделия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Свойства древесины

Технические свойства древесины зависят от ее состава и строения. Физические и механические свойства в большей или меньшей степени обусловливают другие свойства древесины, поэтому им уделяется основное внимание.

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относят:

  • ? плотность (истинную и среднюю);
  • ? влажность;
  • ? пористость;
  • ? гигроскопичность;
  • ? водопоглощение;
  • ? теплопроводность;
  • ? звукопроницаемость;
  • ? теплотворную способность.

Истинная плотностьи) различных пород примерно одинакова: 1499... 1584 кг/м3 (в среднем 1540 кг/м3), что объясняется одинаковым химическим составом древесины разных пород.

Средняя плотность (р^) колеблется в широких пределах. Она зависит от породы дерева, пористости, влажности древесины и других факторов.

Для сравнения плотность древесины пересчитывается при влажности 12 %. Так, средняя плотность, определенная при стандартной 12 % влажности, равна для древесины, кг/м3: сосны — 500, ели — 450, липы — 500, березы — 630, бука — 670, дуба — 690, клена — 700.

Средняя плотность изменяется в зависимости от влажности древесины (W).

Влажность древесины W выражается в процентах от массы сухой древесины и вычисляется по формуле

где т2 — масса влажной древесины, г; тх — масса абсолютно сухой древесины, г.

Среднюю плотность древесины с фактической влажностью W пересчитывают на стандартную влажность (12 %) следующим образом:

где р012 — средняя плотность образца древесины при влажности 12 %; pw - средняя плотность древесины при фактической влажности W; К0 — коэффициент объемной усушки, который показывает, на сколько процентов изменяется объем образца при изменении его влажности на 1 %. У древесины большинства пород К0 = 0,5.

Пористость древесины колеблется в широких пределах: для хвойных пород от 46 до 85 %, для лиственных — от 32 до 80 %. Характер и размер отдельных пор влияют на водо- поглощение, возможность пропитки, тепло-, звуко-, электропроводность и другие свойства.

Важным свойством древесины является ее отношение к воде, которое характеризуется влажностью, водопоглощением, гигроскопичностью и др. Вода в древесине может быть в форме капиллярной, гигроскопической и химически связанной. Капиллярная вода заполняет полости клеток и межклеточные пространства; гигроскопическая — находится в стенках клеток; химически связанная — входит в состав образующих древесину веществ. Основная масса воды находится в древесине в виде капиллярной и гигроскопической. В сухой древесине находится только гигроскопическая вода, в свежесрубленной и мокрой — капиллярная и гигроскопическая.

Влажность древесины, в которой содержится наибольшее количество гигроскопической влаги, при отсутствии капиллярной, называется точкой насыщения волокон. Для разных пород она составляет 23...30 %.

По степени влажности выделяют древесину:

  • ? мокрую (влажность более 100 %);
  • ? свежесрубленную (35...100 %);
  • ? воздушно-сухую (15...20 %);
  • ? комнатную (8... 12 %).

При сушке древесины сначала удаляется капиллярная (свободная) вода до точки насыщения волокон, что снижает массу образца, но не сказывается на его размерах. Испарение гигроскопической (связанной) воды затруднено; оно сопровождается уменьшением размеров и объема древесины (линейная и объемная усушка), что оказывает существенное влияние на ее свойства. Особенно трудно удаляются последние

4...6 % гигроскопической влаги, так как она ориентированно закреплена (адсорбирована) в монослое молекулами целлюлозы (присутствуют водородные связи между гидроксилами целлюлозы и водой).

С приближением температуры сушки к 105 °С масса древесины сохраняет постоянное значение, что и принимается за абсолютно сухое ее состояние. Абсолютно сухая древесина состоит из двух компонентов — древесного вещества и воздуха. Фактически около 1 % гигроскопической влаги в абсолютно сухой древесине сохраняется, но благодаря относительно прочным водородным связям она не снижает ее качественных показателей. Дальнейшее повышение температуры вызывает более или менее глубокое разложение целлюлозы — ее деструкцию, особенно в присутствии воздуха и влаги.

Таким образом, при нагревании свыше 105... 110 °С непрерывно протекают процессы деструкции, а древесина сравнительно быстро теряет свои высокие физико-механические свойства, которые она имела в абсолютно сухом состоянии.

Различают линейную и объемную усушку древесины, вычисляемую по формуле

где Y0 — усушка, %; а2 — линейные размеры или объем влажного образца древесины, соответственно см или см3; аг — линейные размеры или объем образца, высушенного до абсолютно сухого состояния, соответственно см или см3.

Вследствие неоднородного строения древесины линейная усушка в различных направлениях неодинакова. Так, вдоль волокон она незначительна и для древесных пород, применяемых в строительстве, обычно не превышает 0,1 %. Линейная усушка в тангенциальном направлении максимальна и для различных древесных пород составляет 7... 12 %. Усушка в радиальном направлении равна 3...6 %.

Показателем усыхания древесины при удалении из нее гигроскопической влаги является также коэффициент объемной усушки К0, вычисляемый по формуле

Древесина как капиллярно-пористый материал обладает гигроскопичностью, т.е. способностью отдавать влагу или поглощать водяные пары из воздуха в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха и влажности самой древесины. При длительном нахождении древесины на воздухе с постоянными температурой и влажностью устанавливается состояние гигрометрического равновесия, характеризующееся тем, что упругость водяных паров в воздухе и в капиллярах древесины одинакова. Зависимость между равновесной влажностью древесины и соответствующими параметрами окружающего воздуха приведена на рис. 11.5.

Способность древесины поглощать воду называется водо- поглощением, которое зависит от плотности древесины: наиболее легкая поглощает большее количество воды.

Диаграмма зависимости влажности древесины от температуры и относительной влажности воздуха

Рис. 11.5. Диаграмма зависимости влажности древесины от температуры и относительной влажности воздуха

При увлажнении до точки насыщения волокон объем и линейные размеры древесины увеличиваются, т.е. наблюдается разбухание. Объемная и линейная деформации разбухания древесины (рис. 11.6) находятся в прямой зависимости от количества поглощенной ею влаги до влажности, соответствующей точке насыщения волокон. При дальнейшем увлажнении разбухание прекращается. При высыхании влажной древесины от точки насыщения волокон деформация усушки тем больше, чем больше количество испарившейся влаги.

Различные усушка и разбухание древесины в радиальном и тангенци-

Рис. 11.6. Линейные и объемные деформации разбухания древесины:

1 — вдоль волокон; 2 — в радиальном направлении; 3 — в тангенциальном направлении; 4 — объемные альном направлениях и вдоль волокон при неравномерном высыхании или разбухании приводят к возникновению внутренних напряжений, что может вызвать коробление и появление трещин.

Для повышения долговечности деревянных конструкций, обеспечения стабильности их форм и размеров и исключения возможности их растрескивания следует использовать древесину с влажностью, равновесной условиям ее службы в зданиях, сооружениях, а в случаях непостоянства температурновлажностных условий воздушной среды принимать меры по защите древесины от увлажнения.

Древесина как высокопористый материал характеризуется относительно низкой теплопроводностью. Теплопроводность абсолютно сухой древесины возрастает с повышением объемной массы вследствие уменьшения пористости. Теплопроводность вдоль волокон примерно в два раза больше, чем поперек волокон. Так, у сосны вдоль волокон А, = 0,35 Вт/(м • °С) [0,3 ккалДм • ч-°С)], поперек волокон А = 0,17 ВтДм • °С) [0,15 ккалДм • ч • °С)]. Теплопроводность древесины повышается с увеличением влажности. С увеличением плотности и влажности уменьшается количество воздуха, находящегося в пустотах, вследствие чего теплопроводность древесины увеличивается.

Теплоемкость древесины возрастает с увеличением влажности W и температуры t и ориентировочно может быть вычислена по формуле

Теплоемкость абсолютно сухой древесины всех пород примерно равна 1,38 кДжДкг • °С) [0,33 ккалДкг • °С)].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>