Лабораторная работа №1 определение числа годичных слоев в 1 см и содержание поздней древесины в годичном слое

Цель работы: изучить метод определения макроструктуры древесины по числу годовых слоев в 1 см и проценту поздней древесины; установить, как эти величины влияют на свойства материала.

Основные понятия: число годовых слоев в 1 см по радиальному направлению влияет на физико-механические свойства древесины. Для каждой древесной породы существует наибольшее и наименьшее число годовых слоев в 1 см; увеличение или уменьшение этого числа приводит к изменению физико-механических свойств древесины. Так для высококачественной древесины сосны число годовых слоев в 1 см должно быть не менее 3 и не более 25, для древесины ели - не менее 3 и не более 20, для древесины дуба – не менее 2 и не более 12.

Чем более развита поздняя часть годовых слоев, тем выше физико-механические показатели свойств древесины. Зная процент поздней древесины, можно ориентировочно судить о свойствах материала в целом. У различных пород процент поздней древесины различен: у дуба, например, - 65, сосны – 26 и т.д. Основываясь на этом можно по формулам вычислить предел прочности при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе.

Техника и методика эксперимента

Образцы изготовляют в форме прямоугольной призмы основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон от 10 до 20 мм.

Допускается производить испытание на образцах, предназначенных для других видов испытаний, при наличии торцевой поверхности размером не менее 20 мм в радиальном направлении.

Порядок выполнения работы

1. На торцевой поверхности по радиальному направлению отмечают границы крайних целых годичных слоев на участке, равном примерно 20 мм.

2. Подсчитывают число слоев N.

3. Расстояние ℓ между отметками измеряют с точностью до 0,5 мм.

4. В каждом годичном слое между отметками измеряют ширину поздней зоны δ с точностью до 0,1 мм.

Число годичных слоев n в 1 см вычисляют с точностью до 0,5 по формуле

где N – общее число годичных слоев;

ℓ – протяжение годичных слоев по радиальному направлению, см.

Содержание поздней древесины m в процентах вычисляют с точностью до 1% по формуле.

где ∑δ – общая ширина поздней древесины, см.

Зависимость предела прочностей на сжатие от процента содержания поздней древесины выражается следующим образом: для сосны =6,0·m+30 МПа;

для дуба =3,2·m+29,5 МПа.

Вопросы для самопроверки

1. Как определить число годичных слоев в древесине?

2. Как определить содержание поздней древесины?

3. Напишите формулы зависимостей прочности от процента поздней древесины.

Литература:

1. ГОСТ 16483.18-72. Древесина.Определение числа годичных слоев в 1 см и содержание поздней древесины в годичном слое.

Лабораторная работа № 2 определение влажности

Цель работы: изучить весовой метод определения влажности при физико-механических испытаниях древесины согласно ГОСТ 16483.7-71.

Основные понятия: влажность древесины оказывает большое влияние на свойства древесины. Она обусловливает прочность, объемную массу и другие свойства.

В растущем дереве различают влагу:

а) свободную, которая заполняет полости клеток и межклеточные пространства;

б) гигроскопическую, находящуюся в стенках клеток и сосудов в виде ультрамикроскопических тонких слоев. Предельное содержание гигроскопической влаги колеблется в пределах 25-35% (в среднем – 30%).

В процессе высыхания древесины вначале испаряется свободная влага, а затем медленно удаляется гигроскопическая.

Состояние древесины, при котором стенки клеток еще насыщены водой, а свободная вода уже удалена, называется точкой насыщения волокон. Удаление воды ниже точки насыщения волокон связано с изменением физико-механических свойств древесины.

По степени влажности различают древесину мокрую (влажность выше, чем у свежесрубленной древесины); свежесрубленную (влажность 35% и выше); воздушно-сухую (влажность 15-20%) и комнатно-сухую (влажность 8-13%).

Условно стандартная влажность древесины принята равной 12%; показатели, полученные при некоторых испытаниях древесины, должны быть приведены к стандартной влажности.

Техника и методика эксперимента

Для определения влажности древесины применяется следующая аппаратура:

- весы аналитические с разновесами;

- сушильный шкаф с термометром на 120-150ºС;

- эксикаторы и бюксы с притертыми крышками.

Определение влажности производят на образцах размером 20х20х30 мм. Образец очищают от пыли и опилок. Влажность определения с округлением до 1%.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Метод определения влажности древесины для приведения показателей испытания к показателям при стандартной влажности.

1. Взвешивают бюксу.

2. Образец помещают в бюксу и взвешивают.

3. Бюксу помещают с образцом в сушильный шкаф с температурой 100±5ºС.

4. Через 6-10 часов производят первое контрольное взвешивание бюксы с образцом.

5. Если при последующих взвешиваниях масса не изменяется, высушивание считается законченным.

6. Бюксу с образцом охлаждают в эксикаторе с безводным хлористым кальцием.

7. Взвешивают бюксу с пробой.

Влажность образца вычисляют по формуле:

где m – масса бюксы, г;

– масса бюксы с пробой до высушивания, г;

– масса бюксы с пробой после высушивания, г.

Задание 2. Метод определения влажности древесины

1. Образцы взвешивают.

2. Помещают в сушильный шкаф с температурой 103±2ºС.

3. первое взвешивание производят через 6-10 часов.

4. Высушивание считается законченным, если разность между результатами двух последних взвешиваний будет не более 0,02 г.

5. Взвешивают охлажденные образцы.

Влажность образцов w определяют в процентах по формуле

где m – масса образцов до высушивания, г;

– масса образца после высушивания, г.

Вопросы для самопроверки

1. Как определить влажность древесины?

2. Влияет ли свободная влага на свойства древесины?

3. Как влияет гигроскопическая влага на свойства древесины?

Литература:

1. ГОСТ 16483.7-71 (СТ СЭВ 387-76). Древесина. Методы определения влажности.

2. Строительные материалы./Под ред. А.Г.Горчакова.

М.: Высшая школа, 1982.