Тема «определение физических свойств древесины»

Качество применяемой в строительстве древесины определяется породой дерева, его физическим состоянием, свойствами, наличием пороков.

Положительные свойства древесины: сравнительно высокая прочность, небольшая плотность, низкая теплопроводность, высокая морозостойкость, легкость механической обработки.

К отрицательным свойствам древесины следует относить: неоднородность строения и обусловленная этим разница физико-механических показателей вдоль и поперек волокон; гигроскопичность и связанные с ней деформации и коробления, горючесть и способность загнивать в неблагоприятных условиях.

Все древесные породы классифицируются на хвойные и лиственные. Наибольшее распространение в строительстве имеют хвойные породы. К ним относят сосну, ель, пихту, лиственницу и кедр. В последние десятилетия большее применение находят и лиственные породы, такие как дуб, бук, береза, осина, липа, граб, ольха, вяз и др.

Древесину применяют для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, столярных изделий, опалубки, шпал, фанеры, древесноволокнистых и древесностружечных плит, устройства подмостей, и др.

Порядок выполнения работы

Определение средней плотности древесины

 

Среднюю плотность древесины в состоянии естественной влажности определяют как в лаборатории, так и за ее пределами (в полевых условиях).

 

Определение средней плотности древесины

Изготавливают образец (3 шт) в форме прямоугольной призмы (рис. 9) сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Обмеряют его по осям симметрии и вычисляют объем. Затем образец взвешивают.

Среднюю плотность древесины при влажности (W, %) рассчитывают по формуле:

, г/см³ (27)

где V_w - объем образца, см³ при влажности W

m_w - масса образца, г при влажности W

Средняя плотность древесины при любой влажности обязательно пересчитывается на стандартную влажность (12 %) по формуле:

, г/см³ (28)

где К_о - коэффициент объемной усушки (см. п. 3). Также может быть принят для березы, бука, лиственницы - 0,6, а для прочих пород - 0,5.

W - влажность древесины, %

Результаты определения оформляют в табл. 17.

Таблица 17

Результаты определения средней плотности древесины

Порода	Номер образца	Размеры образца	Масса образца mw, г при фактической влажности, W,	Плотность древесины, г/см3
Толщина, а, см	Ширина, b, см	Длина, l, см	ρmw	ρm12%

 

 

. Определение средней плотности древесины в полевых условиях

Изготавливают образец квадратного или круглого поперечного сечения и длиной 30…40 см. Измеряют длину образца. Затем образец 1 погружают вертикально в цилиндр 2 с водой (рис.10) и измеряют, выступающую над водой часть образца.

Среднюю плотность древесины при влажности (W, %) рассчитывают по формуле:

, г/см³ (29)

где Н - длина образца, см;

h - длина надводной части образца, см;

ρ_воды - плотность воды, 1 г/см ³.

 

Определение влажности древесины

Определение абсолютной влажности древесины

Изготавливают образец (3 шт) в форме прямоугольной призмы сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Затем его помещают в предварительно взвешенную (m₁) вместе с крышкой металлическую бюксу, взвешивают (m₂) и помещают в сушильный шкаф, где при температуре 103 2 °С высушивают до постоянной массы. После охлаждения взвешивают бюксу с образцом (m₃) и вычисляют влажность древесины по формуле:

(30)

Результаты испытаний оформляются в виде табл. 18.

Таблица 18

Результаты определения влажности древесины

Порода древесины	Номер бюксы	Масса, г.	Влажность древесины, W, %
m1	m2	m3

 

. Определение содержания поздней древесины в годичном слое

Поздняя древесина более плотная, темная и прочная часть годового слоя. Чем сильнее развита в годовых слоях поздняя древесина, тем лучше материал.

На торцевом срезе древесины (рис.14) в радиальном направлении (перпендикулярно годовым слоям) наносят отрезок ℓ длиной 10-20 мм. С помощью измерительной лупы ЛИ-3 определяют толщину (δ_i) поздней части древесины каждого годового слоя на участке ℓ с точностью до 0,1 мм. Содержание поздней древесины (m) вычисляют по формуле:

(36)

 

где - сумма толщин поздней древесины, мм на базовом отрезке;

ℓ - длина базового отрезка, мм.

 

Испытание проводят на трех образцах. Результаты определений заносят в табл. 20.

Таблица 20

Результаты определения поздней древесины

Номер образца	Порода древесины	Общая ширина древесины, Σ i, мм	База измерения, ℓ, мм	Содержание поздней древесины, m, %	Расчетные показатели при влажности 12%
Прочность при сжатии, Rсж, МПа	Прочность при изгибе, Rизг, МПа	Средняя плотность, rm ,г/см3

 

По величине поздней древесины можно с достаточной точностью вычислить ее основные физико-механические свойства в зависимости от породы древесины, например:

Средняя плотность древесины:

ρ_{m 12%} = 0,012 m +0,276, г/см³ - для сосны; (37)

ρ_{m 12%} = 0,007 m +0,335, г/см³ - для дуба. (38)

Предел прочности при сжатии вдоль волокон:

R_{сж 12%} = 1,39 m + 20,7, МПа - для сосны; (39)

R_{сж 12%} = 1,01 m + 6,37, МПа - для дуба. (40)

 

Приборы, инструменты, материалы: измерительная лупа типа ЛИ-3; измерительная линейка с ценой деления 0,5 мм; образцы древесины 30 х 30 х 10 мм; 20 х 20 х 30 мм; таблица с показателями физико-механических свойств древесины различных пород; весы с погрешностью взвешивания не более 0,01 г, технические; сушильный шкаф, обеспечивающий высушивание древесины при температуре 103 2°С; бюксы с притертыми крышками; номограмма Н.Н.Чулицкого; психрометр; штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм; влагомер ЭВ-2К.

 

 

Аттестационные вопросы

1. Назовите положительные и отрицательные свойства древесины.

2. В каком виде древесина используется в строительстве?

3. Как определить абсолютную влажность древесины?

4. Как определяется содержание поздней древесины в годичном слое

древесины?

5. Что такое равновесная влажность и как можно ее определить?

6. Как определить среднюю плотность древесины?

7. Как пересчитывается плотность древесины при любой влажности

на стандартную влажность?

8. Что такое усушка древесины и как она определяется?

 

 

Литература [ 1, 2, 3, 6, 12 ]

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13