Лесные материалы

Древесина относится к одному из весьма распространенных строительных материалов с многовековым опытом применения. Этому в немалой степени способствует то, что она самовосстанавливающийся материал. Высокая прочность и упругость древесины сочетаются с малой плотностью, а следовательно, с низкой теплопроводностью. Древесина морозостойка, не растворяется в воде и органических растворителях. Хорошо известна легкость обработки древесины, удобство скрепления деревянных элементов с помощью клея, врубок, гвоздей и пр. Вместе с тем древесина имеет ряд недостатков, ограничивающих ее область применения в строительстве: анизотропию свойств, вследствие волокнистой структуры; пороки структуры; гигроскопичность и, как следствие, влажностные деформации; загниваемость и возгораемость.

Физические свойства древесины

Истинная плотность древесины изменяется незначительно, так как древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же вещества – целлюлозы. В связи с этим истинную плотность древесины можно принять равной 1,54 г/см³. Плотность древесины разных пород и даже древесины одной и той же породы колеблется в весьма широких пределах, поскольку строение и пористость растущего дерева зависят от почвы, климата и других природных условий. С увеличением влажности и плотность древесины возрастает. Свежесрубленная древесина значительно тяжелее древесины воздушно-сухой, имеющей влажность 15 % (табл. 1).

Влажность выражают обычно в процентах по отношению к массе сухой древесины. В древесине различают гигроскопическую влагу, связанную в стенках клеток, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.

Предел гигроскопической влажности (в среднем он составляет около 30 %) соответствует полному насыщению стенок клеток древесины водой. Полная влажность древесины (считая гидроскопическую и капиллярную влагу) может значительно превышать 30 %. Например, влажность свежесрубленного дерева может колебаться от 40 до 120 %, а при выдерживании древесины в воде ее влажность может возрасти до 200 %. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности.

Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для определения равновесной влажности пользуются номограммой (рис. 4.). Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет 8-12%. Влажность воздушно-сухой древесины после продолжительной сушки на открытом воздухе составляет 15-18 %.

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

Усушка, разбухание и коробление. Колебания влажности волокон древесины влекут за собой изменение размеров и формы досок, брусьев и других изделий из древесины. При увлажнении сухой древесины до достижения ею предела гигроскопичностей стенки древесных клеток утолщаются, разбухают, что приводит к увеличению размеров и объема деревянных изделий. Свободная влага, заполняющая полости клеток, на размерах древесины не отражается. Усушка древесины происходит за счет удаления связанной влаги из стенок клеток, т.е. если влажность древесины становится меньше предела гигроскопичности, то усушка достигает максимального значения при полном удалении влаги, содержащейся в клеточных стенках.

О 20 40 60 80 Температура воздуха, С⁰

Рис. 4. Номограмма равновесной влажности древесины

(2-28% – величины равновесной влажности древесины)