Древесиноведение←В начало раздела |
|
Обработка древесины, сушка и классификация древесины, свойства дерева) |
Выше уже неоднократно подчеркивалось влияние влажности на механические свойства древесины. Здесь надо лишь указать, что влияние влажности на механические свойства различно и зависит от вида свойств. Прочность, твердость и жесткость (модули упругости) древесины снижаются с увеличением содержания связанной влаги, однако упругость древесины при этом возрастает. При статических нагрузках влияние влажности (наибольшее при сжатии и изгибе, наименьшее при растяжении вдоль волокон) более ощутимо, чем при ударных (сопротивление ударному изгибу).
Рис. 103. Нивелирующее влияние влажности: I - V - диаграммы прочности при сжатии вдоль волокон в кг/см3 древесины сосны при разном проценте поздней древесины (I - 18%, II - 23%, III - 24%, IV - 32%, V - 40%); VI и VII - тo же древесины бука худшего и лучшего качества; незаштрихованны колонки характеризуют прочность в воздушно-сухом состоянии, а заштрихованные - в насыщенном водой состоянии.
В дальнейшем необходимо отметить нивелирующее влияние влажности: это влияние тем интенсивнее, чем прочнее древесина. Высокая влажность как бы сглаживает крайности, делает в насыщенном водой состоянии менее ощутимыми различия в прочности сухой древесины. Сказанное может быть иллюстрировано следующими данными для древесины сосны и бука, графически представленными на рис. 103.
Эти данные показывают, что для воздушно-сухой древесины сосны разница в прочности при сжатии между крайними значениями составляла около 35% (от меньшей величины), а во влажном состоянии уменьшилась до 24%, т. е. в 1, 5 раза; для древесины бука в воздушно-сухом состоянии разница в прочности была 24%, а во влажном состоянии упала до 7%.
Объемный вес древесины определяется количеством твердого (древесинного) вещества в единице объема, влажностью и количеством различных веществ, отложенных в полостях клеток (крахмал, камеди, смолы и т. п. ). Естественно, что последний фактор не может оказать влияния на прочность древесины; влияние влажности исключается путем приведения объемного веса и прочности к одинаковой влажности (15%), при которой и производится сравнение свойств древесины.
Следовательно, на механические свойства древесины могут оказывать влияние лишь те изменения объемного веса, которые вызваны изменением количества древесинного вещества в единице объема. Количество древесинного вещества находится в прямой зависимости от размеров и количества механических элементов древесины, а так как поздняя древесина и состоит главным образом из таких элементов, то между объемным весом и процентом поздней древесины существует ясно выраженная подчеркнутая выше прямая зависимость.
Аналогичная зависимость обнаруживается также между объемным весом и механическими свойствами древесины. Однако в этом случае она является более сложной, так как прочность древесины зависит не только от количества древесинного вещества в единице объема, но и от конструкции древесины (рода, размеров, положения и распределения отдельных анатомических элементов).
Согласно произведенным исследованиям, зависимость механических свойств древесины от ее объемного веса выражается уравнением параболы n-ой степени, проходящей через начало координат. Так как кривизна этих парабол в большинстве случаев незначительная, то для практических целей можно пользоваться уравнениями прямой линии, которые для древесины сосны с территории РСФСР (без юга), дуба из Центрально-черноземной области и березы из Горьковской области имеют следующий вид:
Сосна |
D15 = 1035Y15 - 105 |
B15 = 2000Y15 - 195 |
Дуб |
D15 = 1285Y1, 5 - 380 |
B15 = 3000Y15 - 1090 |
Береза |
D15 = 1700Y15 - 550 |
B15 = 2300Y15 - 500 |
Верхние уравнения характеризуют зависимость между объемными весом и прочностью при сжатии вдоль волокон, а нижние - между объемным весом и прочностью при статическом изгибе (тангентальном).
В качестве легко определяемых признаков для суждения о физико-механических свойствах древесины на практике пользуются средней шириной годового слоя (или их числом в 1 см), процентом поздней древесины и объемным весом. В свете сказанного необходимо дать характеристику степени надежности каждого из этих признаков. В табл. 61 приведены собранные Л. М. Перелыгиным средние коэфициенты корреляции, показывающие степень связи названных признаков с механическими свойствами по результатам ряда Научно-исследовательских работ.
Таблица 61
Группы пород | Коэфициенты корреляции с механическими свойствами | |||||
числа годовых слоев в 1 см | процента поздней древесины | объемного веса | ||||
средний | предел колебаний | средний | предел колебании | средний | предел колебаний | |
Хвойные | 0, 23 | 0. 01-0, 66 | 0, 47 | 0, 02-0, 89 | 0. 53 | 0, 15-0, 93 |
Лиственные: |
|
|
|
|
|
|
кольцепоровые | 0, 56 | 0. 28- 0, 72 | 0, 58 | 0, 24-0. 69 | 0, 65 | 0, 26-0, 94 |
рассеяннопоровые | 0, 36 | 0, 10-0. 62 | - | - | 0, 51 | 0. 12-0, 84 |
Среднее для всех пород | 0, 35 | 0, 01-0, 72 | 0, 51 | 0, 02-0, 89 | 0, 55 | 0, 12-0, 94 |
Цифры этой таблицы весьма показательны и позволяют сделать следующие выводы:
Надо, однако, указать, что по сложности определения эти признаки располагаются в обратном порядке: наиболее просто определить число годовых слоев в 1 см (необходима лишь масштабная линейка с делениями в 1 мм), несколько сложнее определение процента поздней древесины (необходима измерительная лупа или набор эталонов) и наиболее сложно определение объемного веса (необходимы весы), связанное к тому же с определением влажности и вырезом образца.
Таблица 62
Порода | Коэфициенты качества при | ||||
сжатии вдоль волокон | скалывании вдоль волокон | статическом изгибе | ударном изгибе | торцевой твердости | |
Хвойные |
|
|
|
|
|
Ель айнская | 855 | 155 | 1700 | 0, 49 | - |
Ель обыкновенная | 862 | 128 | 1606 | 0, 38 | 447 |
Ель сибирская | 895 | 163 | 1640 | 0, 40 | 511 |
Среднее для ели | 865 | 145 | 1645 | 0, 42 | 480 |
Кедр корейский | 761 | 147 | 1500 | 0, 34 | 523 |
Кедр сибирский | 795 | 136 | 1432 | 0, 32 | 444 |
Среднее для кедра | 775 | 140 | 1445 | 0, 33 | 475 |
Лиственница даурская | 841 | - | 1614 | - | 545 |
Лиственница сибирская | 806 | 133 | 1478 | 0. 42 | 642 |
Среднее для лиственницы | 820 | 135 | 1530 | 0, 42 | 590 |
Можжевельник высокий | 755 | - | 1110 | - | 890 |
Пихта кавказская | 886 | 170 | 1636 | 0, 45 | 773 |
Пихта манчжурская | 8 80 | 167 | 1500 | 0. 33 | 551 |
Пихта сибирская | 855 | 132 | 1461 | 0. 32 | 618 |
Среднее для пихты | 850 | 162 | 1550 | 0, 38 | 650 |
Сосна обыкновенно | 815 | 120 | 1430 | 0, 35 | 470 |
Тисс кавказский | 855 | - | 1320 | 0, 37 | 1210 |
Лиственные |
|
|
|
|
|
Акация белая | 780 | 155 | 1715 | 1, 12 | 1175 |
Бархатное дерево | 745 | 175 | 1370 | 0. 45 | - |
Береза бородавчатая | 730 | 155 | 1425 | 0. 63 | 600 |
Береза железная | 800 | 165 | 1430 | 0, 16 | 1060 |
Береза желтая | 770 | 185 | 1565 | 0, 79 | - |
Береза черная | 735 | - | 1480 | 0, 58 | - |
Бук восточный | 655 | 180 | 1405 | - | 910 |
Груша | 775 | - | 1645 | 0, 77 | 905 |
Луб летний | 720 | 110 | 1325 | 0, 48 | 805 |
Ива белая | 753 | 172 | 1376 | 0, 61 | 527 |
Порода | Коэфициенты качества при | ||||
сжат и и вдоль волокон | скалывании вдоль волокон | статическом изгибе | ударном изгибе | торцевой твердости | |
| 600 | 140 | 1395 | 0, 76 | 865 |
Карагач | 805 | 135 | 1695 | 0, 53 | 705 |
Каштан съедобный | 805 | 163 | 1335 | - | - |
Клен манежурский | 630 | 175 | 1350 | 0, 59 | 985 |
Клен Моно | 705 | 169 | 1640 | 0, 68 | 1020 |
Клен остролистный | 730 | - | 1540 | 0, 61 | - |
Клен нолевой | 765 | 170 | 1520 | 0, 50 | 1100 |
Среднее для клена | 725 | 170 | 1515 | 0, 58 | 1040 |
Липа амурская | 700 | - | 1310 | - | - |
Липа манчжурская | 685 | - | 1280 | - | - |
Липа мелколистная | 750 | - | 1380 | - | 360 |
Среднее для липы | 725 | - | 1310 | - | 360 |
Ольха черная | 700 | - | 1385 | - | 645 |
Орех грецкий | 80Э | 170 | 1560 | 0, 41 | 940 |
Орех манчжурский | 700 | 190 | 1260 | 0, 38 | - |
Осина | 7 0 | 140 | 1370 | 0, 70 | 520 |
Платан (чинар) | 920 | 320 | 1230 | - | - |
Самшит | 745 | - | 1095 | - | 1480 |
Тополь бальзамический | 760 | 165 | 1490 | 0, 67 | - |
Тополь белый | 740 | 145 | 1275 | 0, 43 | 475 |
Тополь душистый | 705 | 155 | 940 | 0, 51 | - |
Тополь канадский | 785 | 155 | 1335 | 0, 43 | 510 |
Тополь Максимовича | 73) | 160 | 1365 | 0, 51 | - |
Тополь черный | 715 | 155 | 1225 | 0, 43 | 535 |
Среднее для тополя | 755 | 150 | 1280 | 0, 46 | 490 |
Фисташка | 645 | - | 1015 | - | 1070 |
Хмелеграб | 675 | - | 1540 | - | 1095 |
Хурма | 685 | - | 1625 | 0, 39 | 1075 |
Яблоня | 575 | - | 1010 | - | 880 |
Ясень европейский | 745 | 160 | 1595 | 0, 58 | 1060 |
Ясень манчжурский | 700 | 185 | 1525 | 0, 46 | 925 |
Среднее для ясеня | 725 | 170 | 1560 | 0, 52 | 990 |
Коэфициент качества. Древесина с наибольшей прочностью при наименьшем объемном весе всегда будет иметь преимущество для применения в самолетостроении, обозостроении, судостроении и других сооружениях, где существенное значение имеет всс материала. Отсюда вытекает необходимость оценивать достоинства древесины одновременно по весу и прочности. Для такой оценки и служит коэфициент качества, представляющий собой отношение величины предела прочности к объемному весу. В табл. 62 приведены коэфициенты качества для древесины наших лесных пород, вычисленные по данным табл. 55.
В табл. 63 и 64 приведены средине данные о физико-механических свойствах и коэфициентах качества древесины исследованных хвойных и лиственных пород из наших лесов (в этих таблицах цифры в скобках показывают число учтенных пород).
Таблица 63
Порода | Объемный вес в г/см2 | Коэфициенты | Предел прочности в кг/см2 при | С противление ударному изгибу в кгм/см3 | Торцевая твердость в кг/см3 | ||||
усушки в % | неравномерности усушки | сжатии вдоль волокон | статическом и j гное | скалывании вдоль волокон | |||||
радиальной | тангентальной | ||||||||
Хвойные | 0. 48 (11) | 0. 155 (7) | 0. 30 (7) | 1. 94 (7) | 400 (11) | 750 (11) | 67 (10) | 0. 18 (10) | 275 (9) |
Лиственные | 0. 63 (45) | 0. 19 (23) | 0. 32 (24) | 1, 68 (23) | 455 (45) | 890 (45) | 92 (19) | 0, 38 (32) | 595 (29) |
Таблица 64
Породы | Коэфициенты качества при | ||||
сжатии вдоль волокон | статическом изгибе | скалывании вдоль волокон | ударном изги(е | торцевой твердости | |
Хвойные | 835 (11) | 1550 (11) | 147 (10) | 0, 38 (10) | 560 (9) |
Лиственные | 710 (45) | 1310 (45) | 155 (29) | 0, 66 (30) | 871 (25) |
Цифры табл. 63 показывают, что абсолютная величина физико-механических свойств древесины лиственных пород выше, чем хвойных, особенно сопротивление ударному изгибу (в 2 раза), скалыванию (в 1, 5 раза) и торцевая твердость (более чем в 2 раза). Усушка древесины лиственных пород также выше, чем хвойных, но неравномерность усушки меньше. Однако при сопоставлении коэфициентов качества (табл. 64) оказывается, что при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе древесина хвойных пород стоит выше древесины лиственных, а при скалывании вдоль волокон, ударном изгибе и торцевой твердости преимущество остается попрежнему на стороне лиственных пород.
На основании имеющихся данных (см. табл. 55) наши лесные породы по прочности можно разделить на следующие три группы:
Если же аналогичное распределение произвести по коэфициенту качества при статических нагрузках (табл. 62), распределение пород будет иным:
Следует, однако, отметить, что дальнейшие исследования безусловно внесут уточнения и могут в известной мере изменить приведенное распределение пород.
Регистрация | Забыли пароль? | Контанкты | Правила Последние комментарии | Теги | Каталог ссылок |
О сайте | Карта сайта | Наша команда | Список пользователей Статистика | RSS | RSS отзывов |
|
2009 © DeloStroika.ru - Сайт представляет Вам материалы по строительной тематике: строительство домов, коттеджей, ремонтные работы в доме и ремонт в квартире. Самостоятельно Вы сможете научиться строить гараж, построить баню, построить бассей и другие хоз. постройки. Видео раздел предлагает к просмотру материалы внутренней отделки и интерьера помещений Вашей квартиры. * При полном или частичном использовании материалов сайта, активная (dofollow) гиперссылка на страницу материала обязательна. Запросов: 2 (0.00156) |
![]() |