7.2 Властивості деревини та її застосування

7.2.1 Фізичні і механічні властивості деревини

Гігроскопічність і вологість. Завдяки великій пористості (до 80%), деревина має велику внутрішню поверхню і легко сорбує вологу. Вода в ній може знаходитися у вільному та зв'язаному стані.

Вільна (капілярна) волога заповнює порожнини клітин, судин і міжклітковий простір. Зв'язана (гігроскопічна) волога знаходиться в стінках клітин і судин.

Насичення стінок клітин гігроскопічною водою, коли порожнини і міжкліткові простори вільні від неї, називають межею гігроскопічності (в середньому 30%).

Усихання і набухання. Зміна вологості деревини від нуля до межі гігроскопічності викликає збільшення її лінійних розмірів, набухання і зниження міцності, оскільки вода розсуває стінки судин і клітин. Подальше накопичування вільної вологи у порожнинах, що вже існують у деревині, не змінює її розмірів та міцності. Рівноважна вологість, яка досягається після довгої витримки деревини в постійних температурно-кліматичних умовах, складає для відкритого повітря 15…18 %, а для приміщення – 8…12 %.

Нерівномірність форми і розташування клітин зумовлює особливості деформації виробів при висушуванні у радіальному (3%), тангентальному (5%) і поздовжньому (0.25%) напрямках (рис. 7.2). Найбільшого жолоблення зазнають дошки, відпиляні ближче до поверхні колоди, а їхні краї вигинаються в бік опуклості річних кілець.

Густина і об`ємна маса. У складі усіх порід деревини переважає одна речовина – целюлоза. Тому істинна густина для них приблизно однакова і дорівнює  = 1.54 г/см³.

Середня густина (інша назва – об‘ємна маса) різних видів деревини залежить від їх структури, умов зростання, зберігання. Прийнято визначати об`ємну масу при 12% вологості. Для різних порід дерев вона може змінюватись у діапазоні _об = 0.54...0.9 г/см³.

Теплопровідність. Високопориста і волокниста будова деревини обумовлює її відносно низьку теплопровідність. Але, внаслідок анізотропності, ця величина вздовж та поперек волокон різниться приблизно у 2 рази. Наприклад, для сосни:  _вздовж = 0.35 Втм^-1град^-1; _{поперек} = 0.17 Втм^-1град^-1.

Стійкість до агресивних середовищ. Деревина стійка до дії слабокислого і слаболужного середовища. Вона починає повільно руйнуватися у кислому середовищі тільки починаючи з рН=2. У морській воді деревина зберігається гірше, ніж у прісній.

Міцність. Анізотропність деревини виявляється у її механічних властивостях. Міцність на стиск вздовж (R_cl) і поперек (R_cd) волокон, яка визначається на зразках 202030 см, має співвідношення R_cl : R_cd = 8 : 1. А саме: міцність на стиск вздовж волокон становить R_cl = 40...60 МПа.

Міцність на розтяг вздовж (R_рl) і поперек (R_рd) волокон визначають на зразках 3030350 см і 3030180 см, відповідно (див рис.1.1). Міцність досягає R_рl = 70...123 МПа, а співвідношення R_рl : R_рd = 25 : 1.

Деревина має дуже велику міцність на вигин (R_b = 70...110 МПа), тому її використовують для виготовлення горизонтальних несучих виробів: балок, настилів, лаг тощо. Міцність на відколювання у деревини теж має велике значення, коли треба робити вруби, клеєві з‘єднання. У більшості деревних порід вона вздовж волокон досягає R_sl = 6...10 МПа, поперек – у 3-4 рази більше.

На механічні властивості деревини можуть впливати різні фактори. Для деревини характерно, що чим вона щільніше, тим і міцніше. При підвищенні вологості до межі гігроскопічності механічні властивості деревини знижуються.