Истинную плотность древесины определяют вещества, составляющие оболочку клеток. Так как они имеют близкий состав для всех пород, то истинная плотность древесины колеблется в пределах 1490-1560 кг/м3. Свежесрубленная древесина имеет влажность от 30 (дуб до 45 % (ель), воздушно-сухая - 15-20 %. Различают гигроскопическую (связанную) и свободную влагу в древесине. Гигроскопическая влага пропитывает оболочки клеток и удерживается физико-химическими связями. Максимальное количество гигроскопической влаги, которое может быть поглощено древесиной при выдерживании ее в воздушной среде, называется точкой насыщения волокон или пределом гигроскопичности. Предел гигроскопичности зависит от породы древесины и в среднем составляет 30 %.
В отличие от гигроскопической свободная вода заполняет каналы сосудов и межклеточные пространства, удерживаясь лишь физико-механическими связями с древесиной. При высыхании древесины сначала преимущественно удаляется свободная вода, а затем связанная - гигроскопическая. Процесс высыхания прекращается при достижении равновесной влажности, соответствующей температуре и относительной влажности окружающего воздуха. При удалении из древесины гигроскопической влаги наблюдается усушка, т. е. сокращение размеров. При гигроскопическом увлажнении древесины стенки клеток утолщаются, что вызывает разбухание. Влажностные деформации наиболее существенны поперек волокон, Так, полная линейная усушка древесины в тангенциальном направлении составляет 6-10 %, а вдоль волокон - всего 0,1-0,63 %. Усушка и разбухание возрастают также с увеличением средней плотности пород. Деформации древесины при высыхании Уде могут быть рассчитаны с помощью коэффициента объемной усушки к0, характеризующего усушку приуменьшении на 1 % содержания связанной влаги:
При высыхании в результате неравномерного распределения влажности по сечению в древесине появляются внутренние напряжения. Развитие этих напряжений вызывает растрескивание и коробление лесоматериалов. Для избежания этих дефектов особое значение имеет режим сушки древесины. Сушка - одна из наиболее ответственных и трудоемких операций в технологии деревообработки. Средняя влажность строительных лесоматериалов после сушки должна быть не более 18 %.
Для расчета сушки, пропитки и других процессов необходимо знать тепловые свойства древесины. Имея пористое строение, древесина плохо проводит теплоту. Теплопроводность ее вдоль волокон значительно больше, чем поперек. Так, сосна и ель характеризуются следующими значениями теплопроводности X, Вт/ (м • °С):
Удельная теплоемкость возрастает с увеличением влажности. Температурный коэффициент линейного расширения древесины вдоль волокон составляет всего (3...5) • Ю-6, т. е. в 2-3 раза меньше, чем для металла, что позволяет в деревянных зданиях и сооружениях не устраивать температурных швов. При этом в поперечном направлении изменение линейных размеров древесины в 7-10 раз больше, чем в продольном.
Механические свойства древесины зависят от угла между направлением действующего усилия и направлением волокон. Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных образцах (влажность 12 %) сравнительно высок. Для сосны и ели, например, он равен в среднем 100 МПа. При разрыве поперек волокон предел прочности в 10-40 раз меньше. При этом прочность в радиальной плоскости во всех породах выше, чем при разрыве в тангенциальной плоскости. Это вызвано тем, что в последнем случае происходит разрыв слабых сердцевинных лучей, тогда как в радиальной . плоскости он идет по ранней и плотной поздней зоне. Сопротивление растяжению особенно сильно снижается при наличии сучков и косослоя.
В местах соединений деревянных деталей с металлическими (например, под башмаками, болтами) существенное значение имеет прочность древесины при сжатии поперек волокон. Она в 3-10 раз меньше, чем при нагрузке вдоль волокон.
Древесина широко применяется для деталей, работающих на поперечный изгиб в междуэтажных перекрытиях, мостовых фермах, эстакадах, подмостях, лестницах и др. Прочность при поперечном статическом изгибе занимает промежуточное положение между прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон. В среднем для разных пород она примерно равна 90 МПа.
Наиболее распространенный вид испытания на сдвиг - скалывание вдоль волокон, сопротивление которому составляет примерно 0,15 предела прочности при сжатии. Прочность при кручении почти в 1,5 раза выше прочности при скалывании.
При обработке режущими инструментами и при истирающих воздействиях важна твердость древесины. Это свойство определяется на образцах-кубах методом вдавливания. Наибольшей твердостью (50-90 МПа) обладают ясень, бук, дуб,
вяз, лиственница.
Для повышения стойкости древесины от увлажнения и биологического повреждения применяют химическую обработку антисептирующими веществами.
В зависимости от химических и физических свойств антисептики можно разделить на три группы: масла и растворимые в маслах; растворимые в органических растворителях; растворимые в воде. В первую группу антисептиков входят главным образом каменноугольное и сланцевое пропиточные масла; во вторую - растворимые в органических растворителях: пентахлорфенол и нафтенат меди; в третью - фтористый натрий, кремнефтористый натрий, хлористый цинк и др.
Вещества, которые повышают огнестойкость древесины, называют антипиренами.
Защитное действие антипиренов может быть обусловлено выделением при нагревании кристаллизационной воды в виде пара или других негорючих газов, оттесняющих воздух
Страница: 1 2
