На главную: Строительное дело
Вход
Строительное делоМастеровойДревесиноведениеФакторы влияющие на качество древесиныВлияние сушки на качество древесины

ДревесиноведениеВ начало раздела

Обработка древесины, сушка и классификация древесины, свойства дерева)
НЕ понравилась
0
Понравилось

Влияние сушки на качество древесины

Древесина перед употреблением подвергается сушке с целью повышения ее прочности и стойкости против загнивания. Существуют два метода сушки: воздушная, когда древесина высыхает на воздухе, и камерная, когда древесина, с целью ускорения высыхания, высушивается в особых камерах при температуре более высокой, чем температура на открытом воздухе. Естественно возник вопрос: не оказывает ли камерная сушка отрицательного влияния на прочность древесины? Обширные исследования, проведенные у нас и за границей, этих опасений не подтвердили. Исследования показали, что надлежаще проведенная камерная сушка древесины в отношении механических свойств дает материал, вполне равноценный материалу, получаемому в результате воздушной сушки, происходившей при наиболее благоприятных условиях. Этот вывод является весьма осторожным, ибо в действительности в некоторых случаях механические свойства древесины после камерной сушки оказывались выше по сравнению с древесиной воздушной сушки.

Однако если высушивание древесины при камерной сушке вести слишком быстро и при высокой температуре, это не только может привести к сильному растрескиванию и значительным внутренним напряжениям, но даже к нарушению строения и химическому изменению клеточных оболочек, что, естественно, должно оказать влияние на механические свойства древесины.

Влияние режима камерной сушки на качество авиационной древесины сосны н дуба было исследовано Н. Н. Чулицким. Эталоном для сравнения служила древесина воздушной сушки. Результаты показали, что с увеличением жесткости режима камерной сушки механические свойства древесины (прочность при сжатии вдоль волокон и сопротивление ударному изгибу) снижаются, причем для древесины сосны в большей мере страдает прочность при сжатии, а для древесины дуба (и ясеня) - сопротивление ударному изгибу.

 Влияние режима сушки не механические свойства древесины сосны; сплошная линия - прочность при сжатии вдоль волокон, пунктирная-сопротивление ударному...

Рис. 107. Влияние режима сушки не механические свойства древесины сосны; сплошная линия - прочность при сжатии вдоль волокон, пунктирная-сопротивление ударному изгибу (по Н. Н. Чулицкому)

На рис. 107 графически показано влияние режима сушки на механические свойства древесины сосны (по данным Н. Н. Чулицкого); на горизонтальной оси отложены режимы сушки в порядке их возрастающей жесткости, а на вертикальной оси - отношение прочности после воздушной сушки; сплошная линия характеризует изменение прочности при сжатии вдоль волокон, а пунктирная - сопротивление ударному изгибу.

Влияние высоких температур на прочность древесины может обнаружиться в тех случаях, когда древесину нагревают при температуре, превышающей 100°, для достижения определенного эффекта (фиксация формы клепки в остовах бочек, гнутых деталей, придание древесине интенсивной окраски).

Исследования Н. Н. Чулицкого, проведенные с древесиной сосны, ясеня и дуба, показали, что под действием температуры 80-100° в течение 16 суток предел прочности ори сжатии вдоль волокон снижается на 5-10% (по величине снижения породы расположились так: сосна, дуб, ясень), а сопротивление ударному изгибу - на 15-30% (порядок расположения пород обратный: наибольшее снижение обнаружилось для дуба, наименьшее - для сосны). Снижение происходит главным образом в течение первых двух-четырех суток действия высокой температуры.

При помощи нагревания древесины можно достичь известного повышения ее стабильности, т. е. снижения разбухания и усушки. Однако такая обработка неизбежно связана со снижением прочности, в особенности сопротивления ударному изгибу. Повышение стабильности и снижение прочности тем больше, чем выше температура и продолжительность нагрева. По имеющимся данным, нагревом древесины в расплавленном металле (сплав из 50% олова, 30% свинца и 20% кадмия, плавящийся при температуре около 150°) можно вдвое повысить стабильность, но сопротивление ударному изгибу при этом снижается на 50%; интересно отметить, что нагрев в металле вызывает меньшее снижение механических свойств, чем нагрев в воздухе.

Таким образом, действие на древесину высоких температур в первую очередь и в большей мере отражается на ее сопротивлении ударному изгибу: древесина становится хрупкой. Степень же влияния зависит от величины температуры и продолжительности ее воздействия.

Отмеченное выше более сильное снижение вязкости при нагреве древесины лиственных пород объясняется изменением химического состава древесины, происходящим в результате распада пентозанов и уменьшения их количества. Так как пентозаны в составе клеточной оболочки играют механическую роль, а лиственные породы содержат их в 2-3 раза больше, чем хвойные, то и снижение сопротивления ударному изгибу для древесины лиственных пород выражено в большей мере.

Влияние повышенной температуры при разной влажности древесины на ее механические свойства изучал Ф. П. Белянкин, который производил испытания древесины дуба на сжатие и растяжение, изгиб статический и ударный, скалывание вдоль волокон при изменениях температуры , от 25 до 100° и влажности от 0 до 60%. Испытания производились в момент достижения древесиной заданной температуры и влажности. В табл. 65 приведены полученные пределы прочности древесины дуба при сжатии вдоль волокон, выраженной в процентах от предела прочности при температуре 0° и влажности древесины 0%.

Таблица 65

Пределы прочности древесины дуба при сжатии вдоль волокон

Температура в ° Влажность в %
0 9 15 30 45 60
25 91, 5 59, 5 47, 1 30, 5 31, 7 30, 8
35 87, 8 54, 8 62, 8 27, 1 28, 4 27, 4
45 84, 5 50, 0 38, 7 24, 0 25, 1 24, 0
55 81, 0 45. 1 34, 5 20, 9 21, 5 20, 5
60 79, 3 42. 8 32, 2 18, 3 20, 0 18, 9
70 76, 0 37, 8 28, 2 13, 9 16, 7 15, 7
80 72. 6 33, 0 23, 8 12, 8 13, 4 11. 4
90 69, 1 29, 7 19, 8 9. 5 10, 2 9, 0
100 65. 9 23, 5 15, 1 6, 3 7. 1 5. 6

Данные табл. 65 показывают, что прочность при сжатии вдоль волокон понижается как с повышением температуры, так и с повышением влажности древесины, при этом одновременное действие, обоих факторов вызывает большее снижение прочности по сравнению с действием одного из них. Цифры табл. 65 показывают также, что влияние влажности наблюдается до точки насыщения волокон; дальнейшее увеличение влажности практически не отражается на прочности. Влияние же температуры является непрерывным на исследованном диапазоне ее изменения.

Влияние низких температур (ниже 0°) начали изучать лишь в последнее время. Небольшая работа была проведена в 1938 г. в ЦНИИМОД (А. А. Солнцев); древесина сосны, дуба и березы увлажнялась до насыщения влагой и испытывалась в замороженном состоянии при -12°; для сравнения испытывалась и незамороженная древесина тех же пород в насыщенном водой состоянии. Обнаруженные различия в прочности, выраженные, в процентах от прочности незамороженной древесины, приведены в табл. 66.

Таблица 65

Изменения прочности замороженной древесины

Порода Изменения прочности в %
предел прочности при сопротивление
сжатии вдоль волокон статическом изгибе скалывании ударному изгибу раскалыванию
в радиальном направлении в тангентальном направлении в радиальном направлении в тангентальвом направлении
Сосна 29 43 94 77 -46 123 73
Дуб 27 24 51 58 -9 70 43
Береза 46 42 72 84 - 82 74

Эти данные показывают, что прочность насыщенной влагой древесины в замороженном состоянии возрастает при статических нагрузках; особенно сильно увеличивается прочность при скалывании и раскалывании (в большей мере - в радиальном направлении); в то же время сопротивление ударному изгибу падает, что особенно заметно для хвойных пород (сосна).

Аналогичные данные были Получены в других работах для древесины пихты и шведской сосны.

В более подробном исследовании выяснилось влияние высоких и низких температур на прочность древесины, главным образом сосны и ели, при различной ее влажности. Испытания проводились с древесиной при температуре жидкого воздуха - 191°, сухого льда -79°, комнатной температуре и выше, до 160°.

Влияние температуры на прочность абсолютно-сухой древесины при сжатии вдоль волокон видно из диаграмм на рис. 108.

Эти диаграммы показывают, что с повышением температуры прочность при сжатии снижается.

 Влияние температуры на прочность при сжатии вдоль волокон древесины бука и ели в абсолютно-сухом состоянии

Рис. 108. Влияние температуры на прочность при сжатии вдоль волокон древесины бука и ели в абсолютно-сухом состоянии

При этом было установлено, что степень снижения зависит от объемного веса: для древесины бальсы с объемным весом 0, 133 г/см3 прочность снижается на 0, 5 кг/см2 при повышении температуры на 1°, а для древесины бука с объемным весом 0. 635 г/см3 - на 3, 5 кг/см2. В то же время повышение влажности древесины влечет за собой более интенсивное изменение прочности: для древесины бука в абсолютно-сухом состоянии прочность снижается на 3, 5 кг/см2 при повышении температуры на 1°, а в воздушно-сухом состоянии - на 5 кг/см2.

Высокая влажность древесины вносит резкие изменения во влияние низких температур на прочность древесины благодаря образованию при низкой температуре ледяной решетки, заполняющей пустоты древесины. На рнс. 109 графически показано влияние влажности па прочность древесины бука при комнатной температуре 20° (нижняя кривая) и при температуре - 42° (верхняя кривая).

 Влияние влажности на прочность при сжатии вдоль волокон древесины бука при разной температуре: 1 - при t = -42 гр. ; 2 - при t = 20 гр.

Рис. 109. Влияние влажности на прочность при сжатии вдоль волокон древесины бука при разной температуре: 1 - при t = -42 гр. ; 2 - при t = 20 гр.

Диаграммы показывают, что прочность древесины при низкой температуре при любой влажности выше прочности при комнатной температуре: до точки насыщения волокон влажность в равной мере снижает прочность при обеих температурах (начальные участки кривых до влажности 30% прямолинейны и параллельны). Дальнейшее увеличение влажности за точку насыщения волокон не оказывает влияния на прочность древесины при комнатной температуре (на нижней кривой правый участок представлен прямой линией, параллельной горизонтальной оси).  Влияние влажности на модуль упругости слоистой древесины бука при разной температуре: 1 - при t = -50°; 2- при t = -30°; 3 - при t от -8° до 20°

Рис. 110. Влияние влажности на модуль упругости слоистой древесины бука при разной температуре: 1 - при t = -50°; 2- при t = -30°; 3 - при t от -8° до 20°

В то же время прочность древесины при низкой температуре при повышении влажности за точку насыщения волокон увеличивается, достигает максимума при влажности примерно 85% после чего вновь снижается. Такое изменение прочности можно объяснить влиянием льда: по мере повышения влажности все больше и больше сосудов заполняются льдом, вследствие чего общая прочность возрастает. Это увеличение прочности продолжается до тех пор, пока колонки льда не образуют связную решетку (при влажности примерно 85%) такого протяжения, что нагрузку в основном начинает воспринимать лед, так как ледяная решетка менее пластична, чем древесина. При дальнейшем повышении давления лед начинает таять вследствие тепла, развивающегося при сжатии (во время испытания наблюдалось появление жидкой воды). Это ведет к снижению общей прочности, которая постепенно падает до величины, примерно соответствующей прочности при точке насыщения волокон.

Влияние температуры и влажности на жесткость древесины бука (модуль упругости 1 рода) графически представлено на рис. 110. Испытывалась слоистая древесина типа клееной фанеры.

Кривые эти показывают, что при всех температурах влажность оказывает отрицательное влияние на модуль упругости. Понижение температуры до - 8° практически не оказывает влияния на модуль упругости древесины, так как жесткость льда почти равна жесткости древесины; но при более низких температурах жесткость льда становится больше жесткости древесины, вследствие чего общий модуль упругости с понижением температуры увеличивается тем больше, чем больше влажность древесины. К сожалению, все сказанное относится лишь к изменению связанной влаги, т. е. к влажности от нуля до точки насыщения волокон.

{nb_link}
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.




Смотрите также

 
 
 
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 (0.00289)
Rambler's Top100