9. Влажность древесины и её влияние на свойства древесины.

Влажность относится к основным физическим свойствам древесины и выражается в процентах по отношению к массе сухой древесины.

В древесине содержится гигроскопическая влага (связанная молекулярными силами в стенках клеток) и капиллярная влага (свободно заполняющая полости клеток и межклеточное пространство).

Крупные поры заполняются водой при непосредственном контакте древесины с водой. Тонкие поры и капилляры заполняются влагой из воздуха при гигроскопическом увлажнении.

Влажность, соответствующая предельному содержанию связанной молекулярными силами влаги при её отсутствии в свободном состоянии, называется пределом гигроскопичности (обычно составляет около 30%).

Полной влажностью называется содержание как гигроскопической, так и капиллярной влаги в древесине. Её значение может значительно превышать 30%.

При длительном нахождении влажной древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности (упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха). Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха.

По содержанию влаги различают мокрую древесину – 100%; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушно-сухую —15...20%; комнатно-сухую — 8...12% и абсолютно сухую древесину – 0%.

Показатели свойств (плотность и прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12%.

Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объём и масса древесины увеличиваются, а прочность снижается.

Свободная вода в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу, теплопроводность и теплоемкость. 

Изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон. Линейную усушку поперёк волокон определяют в двух направлениях – тангенциальном (7…12%) и радиальном (3…6%). Усушку вдоль волокон в виду её незначительной величины не определяют. Объёмная усушка составляет в среднем 12…15%.

Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может  вызвать  ее коробление и растрескивание.

10. Глины: условия образования, составы и основные свойства глин.

Глина – тонкодисперсная осадочная горная порода, способная при затворении её водой образовывать пластичное тесто, которое после высыхания сохраняет приданную ему форму, а после обжига образует прочное водостойкое тело.

Глина – продукт выветривания изверженных полевошпатных ГП, содержащий примеси других ГП. Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита Аl₂О₃·2SiO₂·2H₂О, монтмориллонита Аl₂О₃·4SiO₂·4H₂О, галлуазитовых, иллитовых, гидрослюдистых и их смесей. Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, малопластичны, малочувствительны к сушке. Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу.

Глины классифицируются по:

минеральному составу (мономинеральные и полиминеральные)

гранулометрическому составу (собственно глинистые частицы – менее 0,005 мм, пылевидные частицы – 0,005-0,15 мм, песчаные частицы – 0,15-2 мм)

содержанию собственно глинистых частиц (тяжёлые глины – более 60%, собственно глины – 30-60%, тяжёлые суглинки – 20-30%, средние суглинки – 15-20%, лёгкие суглинки – 10-15%, супесь – 5-10%, песок – менее 5%)

химическому составу (кремнезём SiO₂ – 40-80%, глинозём Al₂O₃ – 10-30%, CaO+MgO – до 25%, K₂O+Na₂O – 4-7%, Fe₂O₃ – 5-8%, BO₂ – 2-4%)

вещественному составу

Свойства глин:

Пластичность – способность деформироваться под внешними нагрузками и принимать необходимую форму без нарушения сплошности и сохранять ее после снятия нагрузки.

Воздушная усадка – изменение (уменьшение) линейных размеров изделия в процессе сушки (до 120°С) в результате удаления свободной воды.

Водопотребность – количество воды затворения, необходимое для получения пластичного теста.

Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка. В зависимости от этого глины делятся на высоко-пластичные (80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28%, воздушная усадка 10-15%), средне-пластичные и умеренно-пластичные (30-60% глинистых частиц, число пластичности 7-25, водопотребность 20-28%, воздушная усадка 7-10%), мало-пластичные (5-30% глинистых частиц, число пластичности 7-15, водопотребность до 20%, воздушная усадка 5-7%).

Число пластичности – разность между нижней границей текучести и границей схватывания (П=W_т–W_р)

Связующая способность – способность глины сохранять пластичность при смешении с непластичными материалами.

Огневая усадка – изменение линейных размеров изделия в процессе обжига.

Огнеупорность – способность глин сопротивляться действию высоких температур, не расплавляясь.

Спекаемость – способность глин под действием высоких температур уплотняться с образованием плотного камнеподобного черепка.

Спекаемость характеризуется температурным интервалом спекания и интервалом спекшегося состояния. Температурным интервалом спекания называют разность между температурой, при которой начинается интенсивное уплотнение обжигаемого материала (температурой начала спекания, характеризуемой огневой усадкой) и температурой, при которой отмечаются признаки пережога (оплавление или вспучивание). Интервалу спёкшегося состояния соответствует разность между температурами начала пережога и полного спекания.