1868

11

Механические свойства древесины имеют линейную зависимость от плотности, поэтому плотность один из важнейших показателей древесины.

Существуют различные плотности древесины.

Плотность древесинного вещества - это масса единицы объема

Влажность древесины 12 % называется нормализованной. Плотность

Пересчет плотности на нормализованную влажность проводят по формуле 11

где К12 – коэффициент пересчета по ГОСТу 16483.1-84 при влажности равной

5…30 %, дан в табл. 2,

13

На каждом образце можно определить четыре показателя плотности: при влажности в момент испытания ρW, плотность абсолютно сухой древесины ρ0, базисную плотность ρб и парциальную плотность ρ'W. Проводят измерение поперечного сечения образца с помощью штангенциркуля с точностью 0,1 мм (см. рис. 2). Взвешивают образцы с погрешностью до 0,01 г. Вычисляют значения плотности при влажности в момент испытания.

Рис. 2 Схема измерения образца Затем образцы высушивают до постоянной массы. Образцы взвешивают в

абсолютно сухом состоянии и определяют размеры. Вычисляют плотность в абсолютно сухом состоянии.

Результаты определения плотности занести в лабораторный журнал. По табл. 3 сделать вывод о соответствии справочным данным.

4 Определение усушки

14

Уменьшение линейных размеров и объема древесины при удалении из нее связанной воды называется усушкой.

Определяют поперечные размеры по середине радиальной и тангенциальной поверхности, а также между торцами с погрешностью не более 0,01 мм. Далее образцы высушивают до абсолютно сухого состояния, и после охлаждения в эксикаторах с гигроскопическим веществом измеряют минимальные размеры. Полную усушку вычисляют по формуле

βmax=100(аmax- аmin)/ аmax, (16)

где аmax - максимальный размер (объем) образца, при Wп.н.= 30 % и более, мм

(мм3),

аmin – размер (объем) образца в абсолютно сухом состоянии, при W= 0 %, мм (мм3).

где аW - размер (объем) образца при любой влажности, мм (мм3).

Коэффициент усушки показывает снижение величины усушки при снижении влажности на 1 %. Для полной усушки он определяется по формуле

Результаты эксперимента занести в журнал и по табл. 3 сделать вывод о соответствии справочным данным.

5 Определение линейного разбухания

Увеличение линейных размеров и объема древесины при повышении связанной воды называется разбуханием. Методика определения разбухания

15

где аmax - максимальный размер (объем) образца при W= Wп.н.= 30 % и более, мм (мм3),

аmin – размер (объем) образца в абсолютно сухом состоянии, при W= 0 %, мм (мм3).

Лабораторная работа № 3

16

Определение механических свойств древесины на сжатие вдоль волокон

Прочность древесины характеризует ее способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Показателем механического свойства служит предел прочности - это максимальная величина напряжений, которые выдерживает материал без разрушения и выражается в Н/мм2, МПа.

Механические свойства древесины зависят от величины связанной влаги, дальнейшее повышение влажности более 30 % практически не влияет на механические показатели.

В данной лабораторной работе проводятся испытания образцов древесины на прочность при сжатии вдоль волокон, имеющих различную влажность (ГОСТ 16483.10-73), и строится график зависимости прочности древесины от влажности.

Древесина на сжатие вдоль волокон работает в таких изделиях как сваи, строительные фермы, опоры, стойки, элементы столярно-строительных изделий, мебели, и т.д.

Образцы древесины аналогичные тем, которые использовались для определения физических свойств древесины. Испытаниям подвергаются образцы различной влажности 2…3 %, 8…12 %, 30 % и более. Чтобы получить образцы заданной устойчивой влажности, их выдерживают при определенных температурно-влажностных условиях. Для получения влажности древесины 2…3 % образцы выдерживают в эксикаторе над концентрированной серной кислотой, образцы с влажностью 8…12 % выдерживаются при комнатных условиях, образцы с влажностью 30 % над водой в эксикаторе, а образцы с влажностью выше 30 % - в воде.

Фактические размеры поперечного сечения определяются с погрешностью 0,1 мм на половине высоты образца (см. рис. 2). Данные замеров заносятся в журнал.

17

Рис. 3 Образец для испытания а) смятие торцов б) косая складка в) встречная

УМЭ-10 тН, которая позволяет обеспечить скорость нагружения 25±5 кН/мин. Отсчет производится с точностью до 50 Н. Нагружение проводят до тех пор, пока не произойдет разрушения образца.

Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон вычисляется с

Для сравнения прочности образцов необходимо прочность пересчитать на стандартную влажность 12 %. Для образцов влажностью 5…12 % пересчет производят по формуле

где σ12 - предел прочности при влажности 12 %, МПа,

σW – предел прочности при влажности в момент испытания, МПа, W - влажность в момент испытания, %,

α- поправочный коэффициент равный 0,04.

Для образцов влажностью меньше 30 % используют формулу

Таблица 5 Пересчетные коэффициенты на влажность для древесных пород России

18

Сравнить полученные значения прочности со справочными данными табл. 6.

Таблица 6

Прочность древесины при сжатии вдоль волокон

Построить график зависимости прочности (при различной влажности) от влажности древесины. Сделать вывод о влиянии влажности на прочность древесины.

σ, МПа

W, %

0 10 20 30 40 50

19

Рис. 4 Зависимость прочности древесины от влажности при сжатии вдоль волокон

Лабораторная работа № 4

Изучение пороков древесины (ГОСТ 2140-88)

Пороками древесины называют изменение внешнего вида древесины, нарушение правильности строения, целостности тканей и другие недостатки, снижающие качество древесины и возможность практического использования.

Все пороки разделяют на девять групп.

1.Сучки - основания ветвей заключенные в древесине.

2.Трещины - продольные разрывы древесины.

3.Пороки формы ствола.

4.Пороки строения древесины.

5.Химические окраски.

6.Грибные поражения.

7.Биологические повреждения.

8.Инородные включения, механические повреждения и пороки обработки.

9.Покоробленности – изменение формы пиломатериалов при выпиловке, сушке и хранении.

По ГОСТу и стенду изучить пороки древесины и способы их определения. Описать и зарисовать пороки в журнале. Рассмотреть образцы древесины имеющие пороки. Определить названия пороков и методы их определения.

Контрольные вопросы.

1.Что такое пороки?

2.Что такое сучки? Виды сучков.

3.Трещины растущего дерева.

4.Разновидности трещин по положению в пиломатериале. Трещины усушки.

5.Перечислите пороки строения древесины.

20

6.Что такое червоточина? Разновидности червоточины.

7.Что такое сбежистость и закомелистость?

8.Пороки грибного происхождения. Назовите стадии развития гнили.

9.Укажите условия развития гнили.

10.Перечислите пороки формы ствола.

Раздел ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ

Лабораторная работа № 5

Свойства обрабатывающей среды

Цель работы – ознакомиться с основными свойствами обрабатывающей среды и процессами тепловой обработки древесины.

Одним из главных процессов тепловой обработки древесины является сушка. Целью сушки является улучшение технологических, физикомеханических и потребительских свойств древесины. Древесина становится прочнее, приобретает стабильность размеров и формы, улучшается способность к склеиванию, шлифованию, снижается теплоемкость, электропроводность, теплопроводность, увеличивается способность удерживать крепления и т.д.

Основными агентами сушки являются: влажный воздух, перегретый пар и топочные газы.

Основные параметры воздуха.

1.Температура t, ºC, степень нагрева воздуха, измеряется термометрами.

2.Психрометрическая разность t, разность показаний по сухому и охлажденному (из-за испарения воды), смоченному термометру психрометра.

Чем суше воздух, тем больше t .

3. Степень насыщения влажностью воздуха φ, отношение плотности перегретого пара ρп к его плотности в насыщенном состоянии ρн при той же