книги / Строительные материалы

Прочность древесины определяют путем испытания малых чистых (без видимых пороков) образцов древеси­ ны. Минимальное количество образцов для проведения испытания вычисляют по формулам в зависимости от ко­ эффициента вариации изучаемого свойства.

Показатели прочности древесины должны быть пере­ считаны на влажность 12% (.в случае необходимости — на влажность 15%). Как видно из рис. 12.9, прочность древесины понижается, когда ее влажность возрастает от 0 до 30 % (до предела гигроскопичности), при этом в интервале влажности 8—20 % понижение прочности пря­ мо пропорционально приросту влажности

где Rw — предел прочности образца с влажностью W в момент ис­ пытания; R12— то же, при влажности 1 2 % ; а — коэффициент сни­ жения прочности древесины при увеличении ее влажности на 1 %-

После того как древесина достигла предела гигро­ скопичности (30%), дальнейшее увеличение влажности не влияет на ее прочность (см. рис. 12.9), поэтому пре­ дел прочности образца с влажностью, равной и больше предела гигроскопичности, пересчитывают к влажности 12 % по формуле

Прочность древесины характеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе, скалывании. Кроме того, могут определяться условный предел прочности при местном смятии и предел прочно­ сти при перерезании поперек волокон.

Прочность на сжатие определяют путем испытания образцов, имеющих форму параллелепипеда с основани­ ем 20X20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм (рис. 12.10,а). Определяют пределы прочности древесины вдоль и поперек волокон. Прочность древесины на сжа­ тие вдоль волокон в 4—6 раз больше ее прочности попе­ рек волокон. Например, предел прочности при сжатии образцов воздушно-сухой сосны вдоль волокон около 100 МПа, а поперек волокон—20—25 МПа.

Прочность на изгиб определяют путем испытания об­ разцов по схеме, представленной на рис. 12.10,6. Предел

зец древесины половины металлического шарика радиу­ сом 5,64 мм (при этом площадь отпечатка равна 1 см2). Твердость древесины по торцу на 15—50% выше, чем в радиальном и тангенциальном направлениях. Мягкие по­ роды (сосна, ель, пихта, ольха) имеют торцовую твер­ дость 35—50 МПа, твердые породы (дуб, граб, береза, ясень, лиственница и др.)—50—100 МПа, очень твердые (кизил, самшит) — более 100 МПа. Твердые породы труднее обрабатываются, но зато они обладают повышенной износостойкостью и лучше удерживают шурупы. Опреде­ ляют также ударную твердость. Твердость древесины по­ нижается при увлажнении, в связи с этим статическую и ударную твердость пересчитывают на влажность 12%.

Модуль упругости при статическом изгибе Ew Древе­ сины влажностью W определяют, нагружая образец, по­ коящийся на двух опорах, двумя сосредоточенными си­ лами. Модуль упругости образца с влажностью 8—20 % пересчитывают на влажность 12 % по формуле

Пересчетный коэффициент а=0,01 на 1 % влажно­ сти.

Модуль упругости образцов влажностью, равной или большей предела гигроскопичности, пересчитывают к влажности 12 % по формуле

10 000—15 000 МПа и он возрастает с увеличением плот­ ности древесины, а увлажнение его снижает. Известно, что гнуть сырую древесину легче, чем сухую. Значитель­ но облегчает гнутье древесины пропаривание — это удоб­ ный способ нагрева древесины без ее высушивания.

Особенностью древесины является ползучесть, кото­ рая ярче всего проявляется во влажных условиях. Как

Факторы, влияющие на механические свойства древе­ сины. В табл. 12.3 сопоставлены показатели плотности и прочности древесины хвойных и лиственных пород, про­ израстающих в нашей стране. Из таблицы видно, что чем

Пороки древесины понижают ее прочность. Пороками называют недостатки отдельных участков древесины, снижающие ее качество и ограничивающие возможности ее использования. Дефектами называют пороки механи­ ческого происхождения, возникающие в древесине в про­ цессе заготовки, транспортирования, сортировки, штабе­ левки и обработки. Ввиду наличия пороков прочность бруса или доски не может быть оценена по результатам испытания-малых чистых образцов. Поэтому в отличие от других материалов сорта лесоматериалов устанавли­ вают не по прочности образцов, а на основании оценки характера, размеров и количества пороков.

§5. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ

1.Сучки и трещины

Сучки — части ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и затрудняют механическую обра­ ботку. По состоянию древесины различают сучки здоро­ вые, загнившие, гнилые и табачные. По степени сраста­ ния сучки могут быть сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся. По взаимному расположению выделяют три разновидности сучков: раз­ бросанные, групповые и разветвленные (рис. 12.12). Кро­ ме того, сучки классифицируют по положению в сорти­ менте, форме разреза и степени зарастания. Стандарт устанавливает правила измерения сучков и других поро­ ков древесины.

Трещины представляют собой разрывы древесины вдоль волокон (рис. 12.13). Они нарушают целостность лесоматериалов, снижают их механическую прочность и долговечность. Метиковые трещины — это радиально на­ правленные трещины в ядре или заболони, отходящие от сердцевины (рис. 12.13,а). Они возникают в растущем дереве и увеличиваются в срубленном дереве при его вы­ сыхании. Простые метиковые трещины состоят из одной или двух трещин, расположенных на обоих торцах брев­ на в одной плоскости. Сложные метиковые трещины со­ стоят из одной или нескольких трещин, расположенных на торцах бревна в разных плоскостях.

Морозные трещины образующиеся в растущем дере­ ве, направлены радиально, проходят из заболони в ядро

Крень — ненормальное утолщение поздней древеси­ ны в годовых слоях; свойственно наклонно'стоящим и искривленным деревьям (рис. 12.15,6). Свилеватость — волнистое или беспорядочное расположение волокон дре­ весины, чаще встречающееся у лиственных пород, преи­

Сердцевина — узкая центральная часть ствола, со­ стоящая из рыхлой древесной ткани; попадая в деревян­ ные изделия, усиливает их растрескивание. Двойная сердцевина в виде двух сердцевин со своими системами годовых слоев увеличивает отходы при обработке дре­ весины, усиливает ее растрескивание (рис. 12.15,г).

Пасынок — отмершая вторая вершина или толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его про­ дольной оси. Ухудшает однородность и механические свойства древесины.

Водослой — это участки ядра или заболони с ненор­ мальной темной окраской, возникающие в растущем де­ реве вследствие повышенной влажности этих участков. Этот порок нередко является причиной растрескивания и гниения древесины, снижения ударной вязкости при из­ гибе.

Прорость в виде обросшего древесиной участка по­ верхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина возникает в растущем де­ реве при зарастании повреждений. Рак — рана, возника­ ющая на поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков и бактерий. Сухобокость возникает в местах повреждений (заруба, ожога, ушиба и т. п.); представляет собой омертвевший участок ство­ ла. Засмолок — участок древесины, обильно пропитан­ ный смолой; присущ только хвойным породам. Он сни­ жает ударную вязкость и водопроницаемость, затрудня­ ет отделку — лакировку, окраску. Смоляной кармашек в виде полоски, заполненной смолой, встречается у хвой­ ных пород, чаще всего у ели. Препятствует лицевой от­ делке и склейке древесины.

4. Химические окраски и грибные поражения

Неестественные окраски возникают в срубленном де­ реве в результате химических и биохимических процес­