Основные физико-механические свойства древесины

Истинная плотность древесины определяется совокупностью веществ, слагающих оболочку клеток. Так как клетки имеют схожее строение для всех пород, то истинная плотность древесины колеблется в пределах от 1490 до 1560 кг/м³.

Средняя плотность зависит от влажности и пористости породы. Значение средней плотности указывается применительно к нормальной 12%-ной влажности.

Все породы по средней плотности условно разделяют на три группы: легкие (с 012 < 550 кг/м³), средние (с 012 = 550 + 700 кг/м³) и тяжелые (с 012 > 700 кг/м³). Средние значения средней плотности с о12, кг/м³, некоторых распространенных пород древесины приведены ниже.

Влажность древесины существенно влияет на ее физико-механические свойства и в ряде случаев определяет ее пригодность.

Вода в древесине может находиться в трех видах: в свободном состоянии, гигроскопическом и химически связанном. Свободная, или капиллярная, вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство; гигроскопическая вода находится в стенках клеток и химически связанная вода входит в химический состав веществ.

По степени влажности древесину подразделяют на мокрую, свежесрубленную, воздушносухую, комнатносухую и абсолютно сухую. Мокрая имеет влажность свыше 100%, свежесрубленная — 35% и выше, воздушносухая — 15–20%, комнатносухая — 8–12% и абсолютно сухая — 0%.

За стандартную влажность условно принята влажность, равная 12%. Содержание воды в древесине изменяется вследствие ее гигроскопичности и влагоотдачи.

Гигроскопичностью называют способность древесины поглощать из воздуха парообразную воду. Противоположная характеристика гигроскопичности — влагоотдача — способность древесины отдавать воду в окружающую среду. Гигроскопичность и влагоотдача зависят от температуры и относительной влажности воздуха.

Состояние древесины, когда в ней содержится только гигроскопическая вода и отсутствует капиллярная, называется точкой насыщения волокон, или пределом гигроскопичности. Для разных пород деревьев она составляет 25–35%.

Находясь длительное время в воздухе с постоянной относительной влажностью и температурой, древесина приобретает определенную влажность, которая называется равновесной. В результате изменения влажности происходит усушка или разбухание древесины.

Усушкой называют уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка не происходит при испарении свободной и начинается только при удалении гигроскопической воды. Усушка древесины в различных направлениях неодинакова. Вдоль волокон она составляет 0,1–0,3%, в радиальном направлении — 3–6 и в тангенциальном — 7–12%. Объемная усушка, выражаемая коэффициентом объемной усушки, составляет 0,2–0,75%.

Набуханием называют способность древесины увеличивать свои размеры при поглощении воды. Набухание вдоль волокон составляет 0,1–0,8%, в радиальном направлении — 3–5%, в тангенциальном — 6–12%. Усушка приводит к появлению щелей между деревянными элементами, образованию трещин.

Свойства древесины по-разному изменять свои размеры при усушке и набухании приводит к короблению.

Теплопроводность древесины составляет 0,16–0,3 Вт/(м х^оС). Вдоль волокон она в 1,8 раза выше, чем поперек.

Звукопроводность древесины вдоль волокон в 16 и поперек волокон в 3–4 раза выше звукопроводности воздуха. Вдоль волокон она составляет 5000, поперек волокон в радиальном направлении — 1450 и в тангенциальном — 850 м/с.

К механическим свойствам древесины относят прочность, твердость, деформативность, ударную вязкость. Они зависят от средней плотности, влажности, наличия пороков, приложения нагрузки с учетом строения древесины.

Важнейшей характеристикой древесины является прочность. В деревянных конструкциях древесина работает на сжатие вдоль и поперек волокон, скалывание, изгиб, растяжение.

Древесина различных пород имеет неодинаковую прочность. Среди растущих в Беларуси наибольшую прочность имеет дуб. Предел прочности древесины наиболее распространенных пород приведен в табл. 14.1.

Таблица 14.1

Физико-механические свойства древесины