3.12. 2 Определение физических свойств древесины

Физические свойства древесины определяют без на­рушения целостности испытываемого образца и измене­ния химического состава, т. е. выявляют путем осмотра, взвешивания, измерения, высушивания.

К физическим свойствам древесины относят: внешний вид и запах, плотность, влажность и связанные с ней из­менения-усушку, разбухание, растрескивание и короб­ление. К физическим свойствам древесины относятся так­же ее электро-, звуко- и теплопроводность.

Для определения физических свойств древесины по стандартной методике изготовляют образцы, которые за­тем подвергают испытаниям. Сначала из кряжей выпи­ливают сердцевинные доски, затем распиливают их на рейки, а из реек изготовляют образцы.

Форма и размеры образцов приведены в описании отдельных видов испытаний древесины.

При изготовлении образцов необходимо соблюдать следующие требования: образцы не должны содержать никаких пороков древесины; торцевые поверхности дол­жны быть параллельными между собой и перпендикуляр­ными боковым поверхностям; годовые слои на торцевых противоположных ребрах должны иметь тангентальные направления; грани образцов следует гладко обстругать и выполнить точно под угольник; высота образцов дол­жна иметь направление по образующей годовых слоев (кроме образцов для испытания на растяжение поперек волокон); отклонения в размерах допускаются в преде­лах 5 мм.

Определение влажности древесины. Влажность древесины определяют в процентах по отношению к массе абсолютно сухого образца. Образец размером 20Х20Х ХЗО мм очищают от опилок, пыли и помещают в пред­варительно взвешенную бюксу. Бюксу с образцом взве­шивают на технических весах с точностью до 0,01 г и, сняв крышку, ставят в сушильный шкаф, где при темпе­ратуре 103,2°С высушивают образец до абсолютно сухого состояния, которое определяют несколькими конт­рольными взвешиваниями. Образцы мягких пород (сосна, ель, осина и т.п.) взвешивают через 6 ч после начала сушки, твердых (дуб, бук, ясень и т.п.)- через 10 ч. Последующие контрольные взвешивания произво­дят через каждые 2 ч. Сушку заканчивают, когда раз­ность между результатами последних двух взвешивании будет не больше 0,02 г, после чего бюксу закрывают в су­шильном шкафу крышкой и переносят из шкафа в эксикатор, в конусообразную нижнюю часть которого поме­щают безводный хлористый кальций. Бюксу с образцом ставят на сетку эксикатора и охлаждают до комнатной температуры.

Влажность Wвычисляют с точностью до 0,1 % по фор­муле

W =[(m1 — т2/( т2 — m)] 100,

где m — масса пустой бюксы, г; m1, — масса бюксы с влажным об­разцом, г; т2— то же, с высушенным образцом, г.

Определение плотности древесины. Плотность древе­сины определяют на образцах прямоугольной формы при влажности древесины в момент испытания в абсолютно сухом состоянии и с условной плотностью. Определение плотности древесины при влажности в момент испытания выполняют следующим образом. Из ранее изготовлен­ных образцов в виде прямоугольных призм сечением 20Х Х20 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм выбирают об­разцы. Подлежащие испытанию образцы должны иметь прямые углы и гладко выструганные поверхности. Раз­меры поперечного сечения и длину (a, bи) измеряютштангенциркулем с точностью до 0,1 мм по осям сим­метрии образцов. Объем образца вычисляют с точностью до 0,01 см³. Сразу после измерения образец взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г и вычисля­ют плотность p_m (W):

ρm((W)= mw / Vw

где ρm — масса образца при влажности W, г; Vw — объем образца при влажности W, см³.

Найденную плотность пересчитывают на стандартную 12 %-ную влажность древесины:

ρm (12) = ρm (W) [1 + 0,01 (1 - Kо) (12 - W)]

где Kо — коэффициент объемной усушки, %; W — влажность.

Если коэффициент объемной усушки не определялся, то при пересчете для древесины березы, бука и лиственицы значение его берут равным 0,6, а для прочих по­род—0,5.

Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии определяют на тех же образцах, которые затем подсуши­вают в течение 3 ч при температуре 50—60 ^СС. После этого образцы высушивают в сушильном шкафу, при температуре 103,2ºС до постоянной массы. Высушенные образцы взвешивают с точностью до 0,01 г и штанген­циркулем измеряют размеры поперечного сечения и длину по осям симметрии образцов.

Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии ро вычисляют по формуле

ρ_o = m_ο/ (a₀b₀ I₀),

где т₀— масса образца в абсолютно сухом состоянии, г; а_о, b_ои I₀ — размеры образца, см.

Условная плотность древесины определяется на образ­цах с влажностью равной или большей предела гигро­скопичности. При этом допускается вымачивать образцы в дистиллированной воде при температуре 10—20 °С до изменения размеров на 0,1 мм. Образцы измеряют, высу­шивают и взвешивают, как указано выше.

Определение усушки и разбухания древесины. При высыхании древесины от 30 % (точка насыщения воло­кон) уменьшаются ее линейные размеры и объем, т. е. происходит усушка. Обратное явление — разбухание, т. е. увеличение размеров древесины и ее объема при увлаж­нении до 30 %.

Различное строение древесины вдоль и поперек воло­кон, в тангентальном и радиальном направлениях, оп­ределяет и различное влияние влажности на величину усушки и разбухания. Так, в среднем изменение разме­ров древесины составляет по длине волокон 0,1 %, в ра­диальном направлении 3—6% и тангентальном 6—12 %. Поскольку усушка вдоль волокон незначительна и не имеет практического значения ее обычно не опреде­ляют.

Линейную усушку древесины поперек волокон (ради­альную и тангентальную) определяют на образце в виде прямоугольной призмы сечением 20x20 мм и высотой 30 мм. Все поверхности образцов следует гладко обра­ботать точно под угольник и щеткой очистить от пыли. На каждый образец наносят номер.

Размеры поперечного сечения образцов измеряют штангенциркулем с точностью не более 0,01 мм по осям симметрии, размер а в радиальном направлении и размер bв тангентальном направлении.

На технических весах взвешивают пронумерованные бюксы с притертыми крышками с образцами до высуши­вания, затем помещают бюксы с образцами и снятые крышки в сушильный шкаф для предварительного подсу­шивания при температуре 50—60°С в течение 3 ч, Затем образцы высушивают при температуре 103,2°С. Высу­шивание проверяют повторными взвешиваниями с точно­стью 0,01 г двух-трех образцов. Первое взвешивание при высушивании мягких пород выполняют не ранее чем че­рез 6 ч высушивания при 103,2°С, а при высушивании твердых пород — не ранее 10 ч. Повторные взвешивания проводят через 2 ч. Высушивание считается закончен­ным, когда разница между двумя последними взвешива­ниями будет не более 0,02 г. Перед взвешиванием образцы охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе с гигроскопическим веществом.

После окончания высушивания вторично измеряют по­перечное сечение образцов с точностью до 0,1мм по тем же направлениям и в тех местах, что и в первый раз. Эти измерения следует проводить как можно быстрее, чтобы древесина образцов не успела поглотить влагу из воздуха. По результатам взвешивания определяют влаж­ность древесины по приведенной ранее формуле, а затем вычисляют с точностью до 0,1 % усушку по следующим формулам:

в радиальном направлении

У_р = [(а —а1)/ а1] 100;