1.Цвет древесины.

Под цветом древесины понимают определённое зрительное ощущение, которое зависит, в основном, от спектрального состава отражённого ею светового потока. Цвет - одна из важнейших характеристик внешнего вида древесины.

2. Блеск древесины - это способность отражать световой поток с поверхности в определенном направлении. У различных пород блеск неодинаковый;

3. Текстура древесины.

Текстура древесины - это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза

4. Запах древесины.

Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ. Древесина только что срубленного дерева или сразу после ее механической обработки обладает сильным запахом, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород.

5 .Макроструктура

Макроструктура характеризуется шириной годичных слоев, определяемой числом слоев на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на поперечном срезе

6 Влажность - Влажностью (абсолютной)древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.

7 Усушка - Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка начинается после полного удаления свободной влаги и с начала удаления связанной влаги.

8 Внутренние напряжения -Напряжения, которые возникают без участия внешних сил, называют внутренними. Причина образования напряжений при сушке древесины - неравномерность распределения влаги.

9 Коробление.

При высыхании или увлажнении древесины изменяется форма поперечного сечения доски. Такое изменение формы называется короблением.

10 Разбухание.

Разбуханием называется увеличение линейных размеров и объема древесины при повышении содержания связанной влаги.

11 Водопоглощение - способность древесины благодаря пористому строению поглощать капельно-жидкую влагу. Водопоглощение происходит при непосредственном контакте древесины с водой.

12 Плотность древесины- зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности - 12%.

Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной.

13 Теплопроводность - это способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности 0,17-0,31 Вт/ (моС), зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина плохой проводник тепла.

14 Звукопроводность - это способность древесины проводить звук. Звукопроводность древесины вдоль волокон больше звукопроводности воздуха в 16 раз, а поперек волокон - в 3-4 раза.

15 Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности древесины. Электропроводность сухой древесины незначительна, что позволяет применять ее в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели и т.д.).

№91

 Среднюю плотность древесины определяют взвешиванием и измерением размеров образца древесины. При этом принято полученные результаты расчетов приводить к стандартной влажности, составляющей 12%. Такой пересчет на стандартную влажность можно провести по формуле:

r₁₂ = r_w + 2,5(12-w),

где r₁₂ – средняя плотность древесины при стандартной влажности, кг/м³;

 r_w – средняя плотность древесины, определенная при испытании, кг/м³; 

w – влажность испытуемого образца, %.

     Эта формула пригодна только для пересчета влажности в пределах 0-30% (т.е. только до точки насыщения волокон древесины).

     Часто среднюю плотность древесины определяют погружением образца в сосуд с водой. Образец – продолговатый стержень постоянного сечения. По длине его делят на 10 равных частей, после чего опускают в сосуд с водой. По величине погружения образца определяют его среднюю плотность. Если образец неправильной геометрической формы, его помещают в воду сначала одним концом, затем другим. В этом случае среднюю плотность древесины определяют либо как среднее значение двух показаний, либо по формуле:

r_cp = L – (h₂ – h₃)/2,

Влажность - одна из основных характеристик древесины. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к сухой массе древесины.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины. Согласно ГОСТу, абсолютная влажность паркета должна составлять 9%(+/- 3%).

Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.

По степени влажности древесину различают на следующие виды:

Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.

Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%.

Воздушно-сухая. Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.

Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%.

Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%.

№94

 Влажность древесины, соответствующая пределу гигроскопичности, мало зависит от породы и в среднем принимается при температуре 20 °С равной 30%.

№95

Усушка - процесс уменьшения линейных размеров и объема древесины при уменьшении влажности. Виды усушки:

• абсолютная - изменение линейных размеров пиломатериалов в величинах длины или объема;

• относительная - отношение абсолютной усушки к размерам пиломатериала в сыром виде;

• полная усушка - изменение размера пиломатериала при уменьшении влажности в древесине от предела насыщения до 0;

• частичная усушка - изменение размеров пиломатериалов при уменьшении влажности в древесине от предела насыщения до заданной конечной влажности.

№96

№97

КОРОБЛЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

изменение формы пиломатериалов, заготовок и деталей при их высыхании (разбухании). Осн. причинапоперечного К. д. - различие в усушке (разбухании) в радиальном и тангенциальном направлениях.Продольное К. д. вызывается разницей усушки вдоль волокон отд. зон доски (напр., при наличии такогопорока древесины, как крень). Винтовое К. д. образуется при наличии тангенциального наклона волокон.Временное К. д. может наблюдаться при неравномерных увлажнении или сушке пиломатериалов. К. д.происходит также при механич. обработке пиломатериалов или заготовок, имеющих значит. остаточныенапряжения, сохранившиеся после камерной сушки. См. рис.

Увеличение линейных размеров и объема при повышении влажности называется разбуханием. Разбухание происходит при повышении влажности от 0 до 30%.

Явления усушки и разбухания объясняются следующим. Поглощение древесной влаги вызывает утолщение прослоек влаги между микрофибриллами и, следовательно, увеличение размеров клеточных стенок, т. е. приводит к разбуханию. Обратный процесс— удаление связанной влаги — вызывает усушку.

№98

Прочность — способность древесины сопротивляться разрушению от механических усилий, характеризующихся пределом прочности. Прочность древесины зависит от направления действия нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков.

Предел прочности на растяжение. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 1300 кгс/см2. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

Предел прочности при сжатии. Различают сжатие вдоль и поперёк волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон, которое во влажных образцах из мягких и вязких пород проявляется как смятие торцов и выпучивание боков, а в сухих образцах и в твёрдой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой.

Предел прочности при статическом изгибе. При изгибе, особенно при сосредоточенных нагрузках, верхние слои древесины испытывают напряжение сжатия, а нижние — растяжения вдоль волокон. Примерно посередине высоты элемента проходит плоскость, в которой нет ни напряжения сжатия, ни напряжения растяжения. Эту плоскость называют нейтральной; в ней возникают максимальные касательные напряжения. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в сжатой зоне. Видимое разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон. Предел прочности древесины зависит от породы и влажности. В среднем для всех пород прочность при изгибе составляет 1000 кгс/см2, то есть в 2 раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Твёрдость - это свойство древесины сопротивляться внедрению тела определённой формы. Твёрдость торцовой поверхности выше твёрдости боковой поверхности (тангенциальной и радиальной) на 30% у лиственных пород и на 40% у хвойных. По степени твёрдости все древесные породы можно разделить на три группы: 1) мягкие — торцовая твёрдость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан); 2) твёрдые — торцовая твёрдость 40,1-80 МПа (лиственница, сибирская берёза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина, клён, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень); 3) очень твёрдые — торцовая твёрдость более 8

Ударная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород. Ударную твёрдость определяют, сбрасывая стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, величина которого тем больше, чем меньше твёрдость древесины.

Износостойкость — способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.

Способность древесины удерживать металлические крепления: гвозди, шурупы, скобы, костыли и др. — важное её свойство. При забивании гвоздя в древесину возникают упругие деформации, которые обеспечивают достаточную силу трения, препятствующую выдёргиванию гвоздя. Усилие, необходимое для выдёргивания гвоздя, забитого в торец образца, меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперёк волокон. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается. Усилия, необходимые для выдёргивания шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для выдёргивания гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется сопротивление волокон перерезанию и разрыву.

№99

Наиболее характерным из механических свойств древесины и важным в практическом отношении является прочность при сжатии вдоль волокон. Для испытаний применяют образец в форме прямоугольной призмы с основанием 20X20 мм и высотой (по направлению волокон) 30 мм. После измерения на половине высоты, ширины а и толщины b образец располагают между опорными поверхностями машины и нагружают вдоль волокон равномерно со средней скоростью 4000±1000 кГ/мин на весь образец.

Испытание доводят до явного разрушения образца и по шкале машины отсчитывают максимальную нагрузку Рmах с точностью 5 кГ. Предел прочности вычисляют с точностью 5 кГ/см2 по формуле. Величина предела прочности при сжатии вдоль волокон существенно снижается при увеличении влажности до предела гигроскопичности. Деформация при сжатии вдоль волокон выражается в некотором укорочении образца. Разрушение обычно начинается с продольного изгиба отдельных волокон; во влажной древесине или в образцах из мягких или вязких пород наблюдается смятие у торцов и выпучивание боков, а в сухой древесине или в образцах из твердых пород — сдвиг одной части образца относительно другой по линии, проходящей на тангенциальной поверхности под углом около 60° к оси образца (рис. 52).

Рис. 52. Характер разрушения при сжатии вдоль волокон: слева — сдвиг; справа — смятение торцов.

Разрушения древесины при сжатии вдоль волокон в самом начале этого явления, еще совершенно незаметного для невооруженного глаза, в толстых стенках поздних трахеид хвойных пород появляются поперечные штрихи, так называемые линии скольжения, составляющие с осью трахеид угол около 70°. В дальнейшем линии скольжения соединяются в линии разрушения, направленные обычно под углом к волокнам; в этой стадии разрушения искривления волокон еще не наблюдается. После появления этих линий начинается разрушение, видимое невооруженным глазом. Это разрушение выражается в искривлении клеточных стенок, а вместе с ними и волокон (рис. 53).

Характер разрушения может быть двух типов — сдвиг и смятие. В первом случае волокна искривляются, сдвигаясь в сторону и относительно друг друга, а во втором — одна часть волокна сминается и частично проникает в полость другой части. Древесина оказывает довольно большое сопротивление сжатию вдоль волокон, что обусловливает частое ее применение в этих условиях работы (сваи, стойки, ноги стропильных ферм и др.). Рассматриваемое свойство древесины хорошо изучено. Пределы прочности древесины основных пород при сжатии вдоль волокон приведены в табл. 35.

Рис. 53. Разрушение древесины сосны при сжатии вдоль волокон; ясно видно искривление волокон.

В среднем для всех пород предел прочности при сжатии вдоль волокон составляет (с округлением) 450 кГ/см2, т. е. он примерно в 2,7 раза ниже предела прочности при растяжении вдоль волокон. Предел пропорциональности при сжатии вдоль волокон для некоторых наших пород (лиственницы, сосны, пихты, ясеня) составляет в среднем 0,7 предела прочности.

№100

Прочность древесины при статическом изгибе.

Для испытания на статический изгиб применяются образцы в форме бруска размерами 20X20X300 мм. Неподвижные опоры и ножи должны иметь закругление радиусом 15 мм; расстояние между центрами опор l = 24 см. После измерения посредине длины сечения (ширины b и высоты h) образец располагают на опорах и нагружают в двух точках на расстоянии 8 см от каждой опоры (рис. 55), равномерно со скоростью 700 ±150 кГ/мин на весь образец, который доводится до полного излома. По шкале машины отсчитывают максимальную Нагрузку Рmах с точностью 1 кГ. Предел прочности вычисляют по формуле:

Предел прочности при статическом изгибе существенно зависит от влажности. При изгибе в древесине возникают нормальные напряжения (на растяжение и сжатие вдоль волокон) и касательные напряжения (на скалывание вдоль волокон). Первые достигают максимума в крайних волокнах, наиболее удаленных от нейтральной плоскости, а вторые — в нейтральной зоне, которая теоретически должна проходить посредине высоты бруска.

Рис. 55. Схема испытаний на статический изгиб (вверху); эпюры напряжений при статическом изгибе в целых телеграфных столбах (внизу): а — образец; б— опоры; в — ножи.

В древесине из-за различий прочности при растяжении и сжатии вдоль волокон нейтральная плоскость смещается в сторону растянутой зоны (рис. 55), что обусловливает неравенство нормальных напряжений (на растяжение и сжатие вдоль волокон). Деформация при изгибе внешне выражается прогибом образца и измеряется стрелой прогиба. Так как прочность древесины при сжатии вдоль волокон значительно меньше, чем прочность при растяжении, разрушение при изгибе начинается в зоне сжатия в виде складок, хотя на глаз оно редко заметно. Окончательное разрушение происходит в зоне растяжения и заключается в разрыве или отщепе крайних волокон и полном изломе образца. Излом древесины высокого качества волокнистый или защепистый, при низком качестве — раковистый, почти гладкий (рис. 56).

Защепистость излома более резко выражена в растянутой зоне образца; пучки волокон там крупнее и длиннее; в сжатой зоне, наоборот, эти пучки мелкие и короткие. В табл. 37 приведены показатели предела прочности при статическом изгибе для древесины основных наших лесных пород.

Рис. 56. Характер разрушения при изгибе: а — раковистый; б — защепистый.

Прочность древесины при статическом изгибе по величине занимает промежуточное положение между прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон и может быть в среднем для разных пород принята равной около 900 кГ/см2. Если прочность при сжатии вдоль волокон принять за единицу, прочность при статическом изгибе будет примерно в 2 раза, а прочность при растяжении вдоль волокон — в 2,7 раза выше. Предел пропорциональности при статическом изгибе составляет в среднем 0,7 от предела прочности. Заштрихованная на диаграмме (рис. 57) фигура, ограниченная кривой изгиба и перпендикуляром, опущенным из точки максимального ее подъема на ось абсцисс, характеризует работу, затраченную на излом образца. Величина площади этой фигуры зависит не только от максимальной нагрузки Рmах и стрелы прогиба в момент разрушения fmax, но и от формы кривой и ее наклона по отношению к оси абсцисс; следовательно, площадь этой фигуры, пли работу А, затраченную на излом образца, можно выразить формулой:

где η — коэффициент полноты диаграммы, показывающий, какую часть площади прямоугольника со сторонами Рmах и fmax составляет площадь заштрихованной фигуры. Для древесины дуба коэффициент полноты в среднем равен 0,62. Разделив общую работу на объем образца получим удельную работу, которая может служить характеристикой вязкости древесины.