4. Определение плотности древесины

Плотность древесины оказывает существенное влияние на ее свойства, особенно прочностные. Чем выше плотность древесины, тем она прочнее. Так как древесинное вещество состоит в основном из целлюлозы, за истинную плотность древесины и принимают плотность целлюлозы – 1,53 г/см³. Древесина является капиллярно-пористым телом, в котором поры, образованные межклеточным пространством и полостями клеток, занимают больше половины объема (до 80 %). Объемная доля пор (пористость) зависит как от породы дерева, так и от условий его произрастания, поэтому средняя плотность древесины колеблется в широких пределах (прил. 1 и 2).

Помимо этого, средняя плотность одной и той же древесины изменяется в зависимости от ее влажности – при увеличении влажности плотность растет. В связи с этим, при испытаниях древесины помимо средней плотности в момент испытаний (отношение массы образца в естественном состоянии к его объему), в ряде случаев определяют также:

- плотность абсолютно сухой древесины как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему;

- парциальную плотность как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему при влажности меньше предела насыщения клеточных стенок;

- базисную плотность как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к его объему при влажности, равной или больше предела насыщения клеточных стенок.

Среднюю плотность древесины определяют на образцах в форме прямоугольной призмы с основанием 2020 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Как правило, образцы предварительно кондиционируют (приводят в состояние нормализованной влажности по п. 3). Образцы взвешивают с погрешностью не более 0,01 г и измеряют штангенциркулем по осям симметрии с погрешностью не более 0,1 мм.

Среднюю плотность каждого образца при влажности W в момент испытаний _m^W, кг/м³ (г/см³) вычисляют по формуле

, (6)

где m_W – масса образца при влажности W, кг (г);

a_W, b_W, l_W – размеры образца при влажности W, м (см).

Результаты вычислений округляют до 5 кг/м³ (0,005 г/см³).

В случае, когда после кондиционирования нормализованная влажность образцов отличается от 12 %, среднюю плотность пересчитывают на влажность 12 % по формуле

, (7)

где K – коэффициент объемного разбухания, принимаемый ориентировочно равным 0,85_m^W (при измерении средней плотности в г/см³).

Если перед испытаниями образцы не кондиционировались, плотность древесины пересчитывают на влажность 12 % по формуле

, (8)

где K_W¹² – коэффициент пересчета. Для образцов с влажностью, равной или меньшей предела насыщения клеточных стенок, K_W¹² принимается по таблицам справочников (прил. 4). Для образцов с влажностью больше предела насыщения клеточных стенок K_W¹² рассчитывают по формулам:

для древесины белой акации, бука, граба и лиственницы

, (9)

для остальных пород

. (10)

Результаты испытаний и расчетов заносят в табл. 3.

Таблица 3

Результаты определения средней плотности древесины

№ обр.

Масса, г

Размеры, см

Объем, см3

W, %

K (KW12)

Плотность, г/см3 (кг/м3)

aW

bW

lW

mW

m12%

текущая

средняя

При необходимости плотность древесины в абсолютно сухом состоянии ₀, кг/м³ (г/см³), определяют после высушивания образцов по п. 2 и вычисляют по формуле

, (11)

где m₀ – масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг (г);

a₀, b₀, l₀ – размеры образца в абсолютно сухом состоянии, м (см).

Парциальную плотность _п^W, кг/м³ (г/см³), рассчитывают по формуле

. (12)

Для определения базисной плотности древесины высушенные образцы вымачивают в воде до прекращения изменения размеров. Базисную плотность _б, кг/м³ (г/см³), рассчитывают по формуле

, (13)

где a_max, b_max, l_max – размеры образца при влажности, равной или больше предела насыщения клеточных стенок, м (см).