Физические и механические свойства

Древесина - анизотропный материал, обладающий весьма разнообразными физическими и механическими свойствами.

Цвет и текстура (рисунок) древесины являются характерными для той или иной породы. Цвет зависит от многих факторов, с увеличением возраста дерева интенсивность окраски древесины увеличивается. Потускнение древесины, появление серой, зеленой, синей окрасок является признаком заболеваний.

Истинная плотность древесины всех пород примерно одинакова - 1,55 г/см³.

Средняя плотность зависит от породы дерева, условий произрастания, влажности и др. факторов и колеблется в пределах 0,37 - 0,7 г/см³.

Влажность. По степени влажности различают древесину: мокрую (сплавную), свежесрубленную (влажностью 35% и более), воздушно-сухую(влажностью 15 - 20%), комнатно-сухую (влажностью 8 - 12%) и абсолютно сухую, высушенную в лаборатории до постоянной массы при температуре 100 - 105⁰С. Условно стандартной считают влажность 12%, поэтому, показатели полученные при определении прочности и плотности должны быть приведены к стандартной влажности. Повышенная влажность древесины приводит к короблению, усушке и растрескиванию деревянных конструкций и деталей и способствует поражению древесины различными грибками.

Гигроскопичность - в результате изменения влажности окружающей среды все время меняется влажность древесины. Максимальное количество влаги в древесине при отсутствии свободной влаги называют точкой насыщения волоконилипределом гигроскопичности. Ее величина для разных пород колеблется в пределах 25 - 35%.

Величина усушки и разбухания древесины неодинакова в разных направлениях. Линейная усушка вдоль волокон составляет 0,1 - 0,3%, в радиальном направлении - 3 – 6%, а в тангенциальном - 6 - 12%.

Теплопроводность сухой древесины незначительна - 0,171 - 0,28 Вт/(м·⁰С), но с повышением ее влажности, теплопроводность повышается.

Сопротивление древесины механическим воздействиям неодинаково в различных направлениях, кроме того, оно зависит от породы древесины, ее влажности, наличия пороков.

Средние значения механических свойств древесины при влажности 12%:

Древесина хорошо воспринимает сжатие поперек волокон, при изгибе и растяжении она хорошо работает вдоль волокон.

С увеличением влажности древесины ее прочность снижается, особенно при статическом изгибе и сжатии.

Наличие пороков в древесине (сучки, косослой и др.) также значительно ухудшает ее механические свойства.

При длительном воздействии кислот и щелочей древесина медленно разрушается. Интенсивность разрушения зависит от концентрации растворов. В морской воде древесина хуже сохраняется, чем в речной воде.

Пороки древесины

Пороками древесины называют как отклонения в древесине, связанные с нарушением внешней формы ствола дерева, так и различные повреждения оказывающие влияние на ее технические свойства и др. Пороки древесины снижают ее сортность и ограничивают области применения. Выделяют следующие группы пороков: сучки, трещины, неправильности формы ствола и строения древесины, ненормальная окраска, гниль, повреждения насекомыми.

Сучки - это основания ветвей, заключенные в древесине ствола. Они нарушают однородность древесины, затрудняют обработку и ухудшают механические свойства древесины.

Сучки могут быть сросшиеся (полностью или частично) и несросшиеся (выпадающие твердые, рыхлые и табачные).

Рис.2. Виды сучков по степени срастания с окружающей древесиной
(а – сросшийся здоровый, б – сросшийся роговой, в - выпадающий)

Трещины могут быть как на растущем, так и на срубленном дереве в результате неравномерного сжатия древесины при высыхании, резкого колебания температур в зимнее время и др. причин. Трещины, кроме снижения сортности и механических свойств, способствуют образованию гнили. Трещины бывают следующих видов: метик, отлуп, морозобоина и трещины усушки.

Рис.3. Виды трещин
(а–крестовый метик, б – дугообразный отлуп, в – морозобоина, г – трещины усушки_

Метик- одна или несколько продольных трещин, проходящих через сердцевину и суживающихся от центра к периферии ствола. Метик бывает простой - одна или две трещины, расположенные по диаметру, и крестовый - трещины расположены под углом одна к другой, а также согласный (с трещиной в одной плоскости) и несогласный, когда трещина идет винтообразно.

Отлуп - это кольцевая трещина (полный отлуп) или дугообразная трещина (частичный отлуп).

Морозобоина - наружная продольная трещина, широкая с внешней стороны ствола и суживающаяся к центру его.

Трещины усушки часто имеют радиальную направленность и резко снижают сортность древесины.