5. Вычисление показателей пористости древесины

Используя полученные экспериментальным путем характеристики древесины (данные таблицы 1.2), для исследуемых образцов следует произвести расчет показателей пористости древесины. Результаты вычислений записывают в таблицу 1.3.

Параметр пористость П₀ характеризует относительный объем пустот в абсолютно сухой древесине. Пористость П₀ , % , вычисляют по формуле

, (1.6)

где V₀ , V_д.в. - соответственно объём абсолютно сухой древесины и объём древесинного вещества;

ρ₀, ρ_дв - плотность абсолютно сухой древесины и плотность древесинного вещества.

Плотность древесинного вещества ρ_дв составляет 1530 кг/м³ или 1,53 г/см³.

Воздухоёмкость древесины В_w характеризует относительный объем пустот в древесине с определенной влажностью. Воздухоёмкость, %, вычисляют по формуле

, (1.7)

где V_w - объем образца древесины при данной влажности, м³;

V_в - объем связанной и свободной воды в образце, м³;

V_д.в. - объем древесинного вещества (клеточных стенок), м³;

, ρ_в - соответственно плотность древесинного вещества и воды, кг/м³ .

Плотность воды ρ_в составляет ρ_в = 1000 кг/м³ или ρ_в = 1г/см³.

Максимально возможную влажность древесины W_max, %, можно вычислить по формуле

, (1.8)

где ρ_баз. – базисная плотность древесины.

Максимально возможную плотность влажной древесины ρ_{w max}, кг/м³, вычисляют по формуле

. (1.9)

Пропиточная ёмкость древесины Е, л/м³, определяет максимальный объем жидкости, который может поглотить сухая древесина при пропитке. Этот параметр вычисляют по формуле

, (1.10)

Таблица 1.3 – Показатели пористости древесины

Номер образца	Порода	Пористость, %	Воздухоёмкость, %	Максимально возможная влажность, %	Максимально возможная плотность влажной древесины, кг/м3	Пропиточная ёмкость древесины

Выводы

1 На основании вычисленных значений плотности древесины и, используя данные диаграммы 1.1, установите, обладают ли образцы, использованные в лабораторной работе плавучестью? При какой влажности они должны утонуть?

2 Установите, как влияет порода и влажность древесины на показатели пористости.

Контрольные вопросы

1 Как определить влажность древесины сушильно-весовым способом?

2 Назовите виды влаги в древесине и дайте их характеристику.

3 Какие факторы оказывают влияние на плотность древесины?

4 От каких факторов зависит величина максимальной влажности и плотности древесины?

5 Как изменяется воздухоёмкость древесины при изменении её влажности?

Лабораторная работа № 2

Гигроскопические свойства древесины (4 ч)

Древесина является гигроскопичным материалом. Ее влажность всегда стремится к равновесию с окружающим воздухом. В зависимости от состояния воздуха (температура, влажность) древесина либо поглощает влагу из воздуха (сорбция влаги), либо испаряет её (десорбция влаги). При этом также происходит изменение размеров древесины. Изменение влажности происходит до достижения древесиной некоторой устойчивой влажности. Влажность, к которой стремится древесина при выдержке её в воздухе определенного состояния, называется устойчивой влажностью. В технике выделяют устойчивую влажность сорбции W_у.с. и устойчивую влажность десорбции W_у.д. (рисунок 2.1). Экспериментально установлено, что для древесных сортиментов одинаковых размеров величина устойчивой влажности десорбции больше величины устойчивой влажности сорбции на некоторую величину называемую гистерезисом сорбции - ΔW. Для реальных пиломатериалов величина гистерезиса сорбции составляет от 2 до 2,5 %. Для измельченной древесины ΔW = 0.

Продолжительность выдержки

1, 2 - кривые изменения влажности для пиломатериалов;

3, 4 - кривые изменения влажности для измельченной древесины

Рисунок 2.1 - Кривые сорбции и десорбции древесины во времени

Влажность, которую приобретает древесина при длительной выдержке в насыщенном влагой воздухе (т.е. при относительной влажности воздуха 100%) называется предел гигроскопичности W_пг. Величина W_пг зависит от температуры. Максимально возможное количество связанной влаги, которое может содержаться в клеточных стенках древесины – предел насыщения клеточных стенок W_пн. Его величина не зависит от породы древесины и от температуры и ровна W_пн = 30 %. В интервале температур от 0 ⁰С до 20 ⁰С W_пн = W_пг = 30 %.

Устойчивую влажность измельченной древесины, одинаковую при сорбции и десорбции называют равновесной влажностью древесины W_р.

Установив для заданных значений температуры и влажности воздуха (приложение Б, рисунок Б.1) значение равновесной влажности, с помощью следующих формул можно вычислить значения W_у.с. либо W_у.д. для пиломатериалов

W_у.д. = W_р + 0,5W, (2.1)

W_у.с. = W_р – 0,5W. (2.2)

Одновременно с изменением влажности происходит изменение и линейных размеров древесных сортиментов (усушка или разбухание). Таким образом, гигроскопичность является важным свойством древесины, которое обязательно необходимо учитывать.