Физико-механические свойства древесины Абсолютно сухая древесина
| Вид материала | Документы |
- Влияние природы наноразмерных частиц на физико-механические свойства полиэтилена низкого, 231.38kb.
- Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами содержание, 2461.74kb.
- Влияние свч электромагнитного поля на физико-механические свойства эпоксидного компаунда, 253.95kb.
- Материаловедение и технология конструкционных материалов, 37.46kb.
- Тема: древесина и древесные материалы лекция, 36.69kb.
- Ford Motor Company Импульсные процессы в механике сплошных сред IX международная научная, 154.21kb.
- Вестник Брянского государственного технического университета. 2011. №2(30), 81.9kb.
- Программа дисциплины физико-механические свойства горных пород, 63.68kb.
- Программа дисциплины дс физико-механические свойства конструкционных материалов для, 78.7kb.
- Каучук и резина №2 1974 Статьи по каучуку и резине, опубликованные в первом полугодии, 781.99kb.
Физико-механические свойства древесины
Абсолютно сухая древесина - древесина, высушенная до постоянной массы при температуре 103 ± 2°С.
Блеск древесины - способность поверхности древесины направленно отражать световые лучи.
Блеск зависит от древесной породы, степени гладкости поверхности и характера освещения. Блеском отличаются радиальные поверхности древесины клена, платана, бука, ильма, дуба, кизила, белой акации, айланта, т.е. пород, у которых значительную часть поверхности занимают сердцевинные лучи, состоящие из мелких клеток. Блеск древесины - декоративное свойство, учитывается при определении пород .
Влажность древесины - отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.
Водопоглощение древесины - способность древесины поглощать воду при непосредственном контакте с ней.
Гигроскопичность древесины - способность древесины изменять влажность в зависимости от изменения температурно-влажностного состояния окружающего воздуха. Гигроскопичность для большинства пород равна 30% при 20°С.
Древесина содержит свободную (в полостях клеток и межклеточных пространствах) и связанную (в клеточных стенках) воду. Предел насыщения клеточных стенок Wn,H, в среднем равен 30%. Уменьшение содержания связанной воды вызывает усушку древесины.
Деформативность древесины (коробление) - способность древесины изменять свои размеры и форму при внешних воздействиях нагрузки, влажности, температуры.
Поперечное коробление связано с различной усушкой (разбуханием) древесины в радиальном и тангенциальном направлениях. Его характер зависит от расположения годичных слоев, обусловленных формой поперечного сечения сортимента, а также местом выпиловки его из бревна.
Продольное коробление связано с некоторыми пороками древесины, например крупными сучками, кренью, наклоном волокон.
Следствием коробления является порок древесины - покороблен-ность (поперечная, продольная по пласти и по кромке, крылова-тость).
Поперечная и продольная покоробленности возникают также из-за нарушения равновесия остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах при механической обработке: одностороннем фрезеровании, ребровом делении толстых досок на тонкие.
Продольная покоробленность досок наблюдается при распиловке изменение формы сечения образцов, вырезанных из разных мест бревна, при высушивании.
Покоробленность: а— поперечная; б - продольная по пласти; в - продольная по кромке; г – крыловатость бревен вследствие остаточных внутренних напряжений роста.Диэлектрические свойства древесины - свойства, которые характеризуются диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь.
Коэффициент разбухания древесины - среднее разбухание древесины при повышении содержания связанной влаги на 1% влажности.
Коэффициент усушки древесины - средняя усушка древесины при снижении содержания связанной влаги на 1% влажности.
Линейная усушка древесины - уменьшение размеров древесины в одном
из направлений при удалении из нее связанной воды. Линейное разбухание древесины - увеличение размеров древесины в одном из направлений при повышении содержания в ней связанной воды.
Нормализованная влажность древесины - равновесная влажность древесины, приобретаемая при температуре 20 ± 2°С и относительной влажности среды 65 ± 5%.
Объемная усушка древесины - уменьшение объема древесины при удалении из нее связанной воды.
Объемное разбухание древесины - увеличение объема древесины при повышении содержания в ней связанной воды.
Относительная влажность древесины - отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентах.
Плотность абсолютно сухой древесины - отношение массы абсолютно сухой древесины к ее объему.
Плотность древесинного вещества - отношение массы вещества, образующего клеточные стенки древесины к ее объему.
Древесинное вещество представляет собой материал клеточных стенок древесины. Плотность древесинного вещества не зависит от породы древесины и равна 1530 кг/м . Плотность древесины из-за наличия в ней пустот, заполненных воздухом, колеблется в пределах от от 100 кг/м (бальса) до 1300 кг/м (гваякум).
Плотность древесины - отношение массы древесины к ее объему.
В зависимости от влажности древесины различают следующие способы выражения плотности:
- стандартная (нормализованная), или табличная, (при стандартной влажности 12%);
- во влажном состояние в абсолютно сухом состоянии условная (отношение массы абсолютно сухой древесины к объему максимально разбухшей или свежесрубленной). Значение плотности зависит от строения древесины и содержания в ней экстрактивных веществ (смол).
Значения плотности изменяются в пределах древесной породы, внутри одного ствола дерева.
Полная усушка древесины - усушка древесины с начальной влажностью, равной или выше предела насыщения клеточных стенок, при удалении из нее связанной влаги.
Полное разбухание древесины - разбухание древесины при увлажнении ее от абсолютно сухого состояния до предела насыщения клеточных стенок.
Предел гигроскопичности - достигнутая при сорбции максимальная влажность клеточных стенок древесины, выдержанной в насыщенном влагой воздухе.
Предел насыщения клеточных стенок - минимальная влажность клеточных стенок свежесрубленной или выдержанной в воде древесины.
Предел прочности древесины - напряжение, при котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при растяжении - нормальное напряжение растяжения, при котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при сжатии - нормальное напряжение сжатия, при котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при скалывании - касательное напряжение на срез, при котором разрушается образец древесины.
Предел прочности древесины при статическом изгибе - нормальное напряжение, при котором разрушается образец древесины.
Прочность древесины - способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Различают прочность древесины при сжатии и растяжении вдоль волокон, сжатии, местном смятии и растяжении поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях, статическом изгибе, скалывании вдоль и поперек волокон в радиальной и тангенциальной плоскостях.
Испытания древесины на прочность проводят стандартными методами на чистых без пороков малых (базисное сечение 20 х 20 мм) образцах при статических нагрузках. Показатели прочности приводят к единой влажности 12%.
Равновесная влажность древесины - среднее значение между устойчивыми влажностями древесины при сорбции и десорбции, соответствующее определенному сочетанию температуры и влажности окружающего воздуха.
Разбухание древесины - увеличение размеров древесины при поглощении ею связанной влаги.
Свободная влага древесины - влага, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных пространствах древесины.
Связанная влага древесины - влага, содержащаяся в клеточных стенках древесины.
Сопротивление древесины выдергиванию гвоздей (шурупов) - способность древесины удерживать гвозди (шурупы) при действии осевого растягивающего усилия.
Сопротивление древесины истиранию - способность древесины сопротивляться разрушению от воздействия трения.
Сопротивление древесины раскалыванию - способность древесины сопротивляться разделению под действием усилий, имитирующих внедрение клина вдоль волокон.
Статическая твердость древесины - твердость древесины при постепенном внедрении более твердых тел.
Текстура древесины - естественный рисунок на тангенциальных и радиальных разрезах древесины, обусловленный характерным расположением годичных колец и анатомических элементов. У древесины хвойных пород, состоящей преимущественно из упорядочение расположенных трахеид текстура древесины однообразная, зависит от ширины годичных колец и разницы в окраске ранней и поздней древесины. Основные анатомические элементы, создающие разнообразную текстуру древесины лиственных пород, -крупные сосуды, сердцевинные лучи, паренхима и волокна.
Твердость древесины - способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел.
Статическая твердость древесины численно равна усилию для внедрения на глубину 5,64 мм пуансона с полусферическим наконечником диаметром 11,28 мм, отнесенному к площади проекции отпечатка, которая в этом случае равна 1 см . Единица статической твердости древесины - кН/см .
Твердость тангенциальной и радиальной поверхностей различных пород практически одинакова (у дуба, бука и ильма радиальная поверхность тверже тангенциальной на 5-10%) и меньше твердости торцовой поверхности в среднем на 30% у лиственных пород и на 40% у хвойных. При повышении влажности ее твердость понижается.
Породы с твердостью 4 кН/см и меньше считаются мягкими (сосна, ель, кедровая сосна, пихта, осина), с твердостью 4-8 кН/см -твердыми (лиственница, береза, бук, дуб, ясень) и с твердостью более 8 кН/см - очень твердыми (граб).
Ударную твердость древесины определяют по площади проекции отпечатка от удара стальным шариком диаметром 25 мм при свободном падении его с высоты 500 мм. Значение ударной твердости равно отношению потенциальной энергии шарика к площади проекции отпечатка.
Температуропроводность - характеризует нестационарный перенос теплоты в древесине, т.е. ее тепловую инерцию при изменении температуры, и выражается в м /с.
Температура воспламенения - температура нагретой древесины, при которой из нее начинают выделяются летучие продукты, способные воспламеняться от внешнего источника тепла.
Температура воспламенения древесины зависит от степени ее измельчения, размеров, скорости нагревания и удаления летучих продуктов. Наименьшая температура воспламенения древесины равна 190-230°С.
Температурой самовоспламенения называется низшая начальная температура, при которой в благоприятных условиях древесина самопроизвольно разогревается и загорается (270-280°С).
Температурный коэффициент линейного расширения - характеризует тепловое расширение древесины.
Диапазон изменения поперек волокон - на порядок выше, причем в тангенциальном направлении в 1,5-1,8 раза больше, чем в радиальном.
Теплопроводность X - характеризует стационарный перенос теплоты в древесине, т.е. ее теплоизоляционную способность, и выражается в Вт/(м -°С).
Она возрастает с повышением влажности, температуры и плотности, а также зависит от ее строения (породы) и направления теплового потока. Вдоль волокон теплопроводность примерно в 2 раза выше, чем поперек. Значение X древесины поперек волокон, например сосны с условной плотностью 400 кг/м при температуре 20°С, составляет 0,15-0,19 и 0,28-0,33 соответственно для сухой с свежесрубленной древесины.
Ударная вязкость древесины - способность древесины поглощать энергию при ударном изгибе на маятниковом копре.
Ударная твердость древесины - твердость древесины при мгновенном внедрении более твердых тел.
Удельная теплоемкость - количество теплоты, поглощаемой единицей массы древесины при нагревании ее на 1°С, и выражается в кДж/(кг-°С).
С повышением влажности и температуры удельная теплоемкость возрастает, составляя при температуре 20°С 1,8-2,0 и 2,6-3,0 кДж/(кг-°С соответственно для сухой и свежесрубленной древесины. От породы древесины удельная теплоемкость не зависит.
Удельное электрическое сопротивление объемное и поверхностное зависит от породы, направления волокон (вдоль волокон оно меньше, чем поперек), влажности и температуры. Сухая древесина по значению электрического сопротивления не уступает лучшим электроизоляционным материалам.
С ростом влажности от нуля до точки насыщения клеточных стенок значение р резко снижается. С дальнейшим ростом влажности снижение р продолжается, но в меньшей мере.
Условная плотность - отношение массы абсолютно сухой древесины к ее объему, измеренному при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок.
Усушка древесины - уменьшение размеров древесины при удалении из нее влаги. Максимальная, или полная.
Цвет древесины - зрительное ощущение, соответствующее спектральному составу отраженного древесиной светового потока. Цвет зависит главным образом от содержания в древесине экстрактивных веществ. Длина волны Я отраженного света, называемая цветовым тоном, у древесины разных пород различается мало. Интенсивность окраски увеличивается с возрастом дерева.
Изменение натурального цвета древесины вызывается воздействием грибов, физических или химических факторов.
Электрическая прочность древесины - напряженность однородного электрического поля, при которой происходит электрический пробой древесины.
Ее определяют отношением пробивного напряжения к толщине образца и измеряют в кВ/мм.
Электрическая прочность древесины сравнительно низка. Вдоль волокон она меньше, чем поперек них. С увеличением влажности и температуры электрическая прочность уменьшается.