Какие физические свойства древесины бывают
Испытания, которые не приводят к изменению химического состава древесины, выявляют ее физические свойства. К физическим относят следующие свойства древесины. Физические свойства древесины:
- Внешний вид
- Влажность
- Усушка
- Коробление
- Влагопоглощение
- Разбухание
- Водопоглощение
- Плотность
- Проницаемость
- Тепловые свойства
- Звукопроводность
- Электропроводность
- Электрическая прочность
- Диэлектрические свойства
- Свойства, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений
Рассмотрим каждое из физических свойств древесины более подробно.
Внешний
вид древесины
К внешнему виду,
в разрезе физических свойств древесины
относят следующие:
- Цвет древесины, одна из важнейших характеристик внешнего вида. Для некоторых пород древесины, цвет настолько характерен, что может быть признаком для распознавания. Цвет может быть различным, в зависимости от породы дерева, климата, где оно выросло, а также его возраста. Различная древесина, под воздействием воздуха, света, поражения грибами, длительном пребывании в воде, может значительно изменять свой цвет от первоначального, который был сразу после спила дерева.
- Блеск это способность поверхности древесины, отражать поток света. Из самых используемых пород древесины, в России, самыми «блестящими» породами являются: дуб, бук, белая акация, бархатное дерево
- К текстуре и макроструктуре относят рисунок, который образуется вследствие перерезания сердцевинных лучей, сосудов и годичных слоев, на поверхности древесины. Оценка качества по внешнему виду происходит по ширине годичных слоев и содержания поздней древесины
Влажность древесины
Отношение массы воды, содержащейся в древесине к массе сухой древесины является физическим показателем влажности древесины. Влажность древесины вычисляют прямым и косвенным методами.
К косвенному методу относится измерение кондуктометрическим электровлагомером, который определяет электропроводность древесины. Использование косвенного метода экономит время, но его показания могут иметь погрешность до 30%.
Прямые методы
занимают значительно больше времени
для измерения влажности. Суть прямых
методов заключается на выделении тем
или иным образом воды из древесины, при
высушивании, например.
Вода, содержащаяся в древесине различают по двум типам — связанную, находящуюся в клеточных стенках и свободную, находящуюся в полостях клеток и межклеточных пространствах. Свободная вода удаляется легче, чем связанная.
Поры древесины
Показатель нормализованной влажности составляет 12%, если нет примечаний.
Физические свойства древесины. По степени влажности различают
- Мокрую древесину, которая долго находилась под водой (100%)
- Свежесрубленную древесину, которая имеет влажность растущего дерева (50-100%)
- Воздушно-сухую древесину, которая сохла на открытом воздухе (15-20%)
- Комнатно-сухую, которая длительное время находилась в отапливаемом помещении (8-12%)
- Абсолютно сухую, которая была высушена в специальных камерах, с температурой 103+-2 градуса по Цельсию.
Усушка древесины
При удалении
связанной воды происходит уменьшение
объема древесины и линейных размеров.
Это свойство и называют усушка. Усушки
не вызывает удаление свободной воды.
Большее количество клеточных стенок
на единицу объема древесины, способствует
более сильной усушке.
- Усушку древесины необходимо учитывать при распиловке бревен на доски, так называемые припуски на усадку. Например, при сушке пиломатериалов и т. д.
- Усушка, в разных направлениях неодинакова. Так, в радиальном направлении усушка меньше в 1,5-2 раза, чем в тангенциальном.
- Максимальная усушка происходит при удалении всего количества связанной воды.
Усадка древесины
Без участия внешних
нагрузок, в древесине возникает внутреннее
напряжение, которое образуется при
неодинаковых изменениях объема древесины.
В поверхностных зонах доски влажность ниже, чем в центре. Поэтому из-за того что свободная сушка стеснена, возникают напряжения «растягивающие». При этом внутри доски возникают сжимающие напряжения.
Если будет достигнут
предел прочности на растяжение поперек
волокон, растягивающего напряжения, на
древесине появятся трещины. Внутренние
и поверхностные.
Коробление древесины
Коробление древесины различают поперечную и продольную. Под термином «коробление» понимают изменение формы пиломатериалов.
Коробление может происходить при выпиловке, неправильном хранении, при несимметричном строгании,ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных направлений. Чаще всего при сушке. Из-за усушки по разным структурным направлениям.
Покоробленность делят на два вида: продольная (по кромке, по пласти и крыловатость) и поперечная
Покоробленности древесины
Влагопоглощение древесины
Влагопоглощение из окружающего воздуха древесиной не зависит от породы. Способность к влагопоглощению это отрицательная характеристика древесины. Поэтому изделия и постройки из дерева покрывают различными пленочными и лакокрасочными материалами.
Увлажненная древесина становится хуже, ухудшаются ее механические характеристики и биостойкость.
Разбухание древесины
При повышении в древесине связанной воды происходит изменение объема и линейных размеров, которое происходит при нахождении древесины в воде или на влажном воздухе.
Поперек волокон древесина разбухает больше, чем вдоль волокон. Разбухание, в целом, отрицательное свойство, но полезно для обеспечения плотности соединений элементов, например в бочках, судах.
Водопоглощение древесины
Древесина способна увеличивать свою естественную влажность при непосредственном контакте с водой. Количество свободной воды зависит от объема полостей. Чем больше плотность древесины, тем меньше ее влажность и тем больше у нее водопоглощение.
Для получения целлюлозы и при пропитке древесины растворами антисептиков и протрав, способность поглощать влагу является важным и весьма полезным.
Бумажная фабрика
Плотность древесины
Плотность древесины выражается в кг/м3 или г/см, характеризуется массой единицы объема материала.
Для оценки качества сырья в деревообработке, основным показателем плотности является базисная плотность. Базисная плотность выражается отношением массы абсолютно сухого образца к его объему при влажности, равной или выше предела насыщения стенок клеток древесины.
По плотности древесину разделяют на три группы (при 12 процентной влажности):
- Малая (менее 540 кг/м3)
- Средняя (550-740 кг/м3)
- Высокая (более 740 кг/м3)
Проницаемость древесины
Степень проницаемости определяют, выявляя способность древесины пропускать газы или жидкости под давлением
Тепловые свойства древесины
Тепловые свойства древесины складываются из трех показателей:
- Теплоемкость удельная это количество теплоты, необходимое для нагревания одного килограмма древесины на один градус. Это показатель способности древесины аккумулировать тепло.
- Теплопроводность характеризует свойство, которая определяет интенсивность переноса тепла в древесине.
- Тепловое расширение-это увеличение объема и линейных размеров древесины при нагревании
Звукопроводность древесины
Скорость распространения звука в древесине определяет ее звукопроводность. Самая низкая звукопроводность в тангентальном направлении волокон. Самая высокая звукопроводность у древесины наблюдается вдоль волокон, средняя – в радиальном направлении.
В 16 раз звукопроводность древесины в продольном направлении превышает звукопроводность воздуха. В поперечном в 4 раза. Это свойство называют резонированием звука. Используется при изготовлении музыкальных инструментов
Электропроводность древесины
Способность древесины проводить электрический ток. Эта способность древесины находится в обратной зависимости от электрического сопротивления.
Сухую древесину относят к диэлектрикам. Сопротивление уменьшается с повышением влажности древесины.
В десятки миллионов раз снижается сопротивление при увеличении связанной воды в древесине.
Диэлектрические свойства древесины
Диэлектрические свойства характеризуют поведение древесины в переменном электрическом поле.
Диэлектрическая проницаемость равна отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздушным зазором между электродами
Под действием механических усилий на поверхности древесины возникают электрические заряды проявляются пьезоэлектрические свойства древесины.
Свойства древесины, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений
- Для определения качества древесины используют ультрафиолетовые лучи, которые вызывают свечение.
- Для выявления скрытых пороков используют рентгеновские лучи
- Для определения плотности, обнаружения гнилей в рудничной стойке, строительных конструкциях используют гамма-излучения
- Для выжигания деталей сложной конфигурации используют световое лазерное излучение
- По характеру отражения инфракрасных лучей определяют наличие видимых пороков древесины
Источник
Испытания, которые не приводят к изменению химического состава древесины, выявляют ее физические свойства. К физическим относят следующие свойства древесины:
- Внешний вид
- Влажность
- Усушка
- Коробление
- Влагопоглощение
- Разбухание
- Водопоглощение
- Плотность
- Проницаемость
- Тепловые свойства
- Звукопроводность
- Электропроводность
- Электрическая прочность
- Диэлектрические свойства
- Свойства, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений
Рассмотрим каждое из физических свойств древесины более подробно.
Внешний вид древесины
К внешнему виду, в разрезе физических свойств древесины относят следующие:
- Цвет древесины, одна из важнейших характеристик внешнего вида. Для некоторых пород древесины, цвет настолько характерен, что может быть признаком для распознавания. Цвет может быть различным, в зависимости от породы дерева, климата, где оно выросло, а также его возраста. Различная древесина, под воздействием воздуха, света, поражения грибами, длительном пребывании в воде, может значительно изменять свой цвет от первоначального, который был сразу после спила дерева.
- Блеск это способность поверхности древесины, отражать поток света. Из самых используемых пород древесины, в России, самыми «блестящими» породами являются: дуб, бук, белая акация, бархатное дерево
- К текстуре и макроструктуре относят рисунок, который образуется вследствие перерезания сердцевинных лучей, сосудов и годичных слоев, на поверхности древесины. Оценка качества по внешнему виду происходит по ширине годичных слоев и содержания поздней древесины
Влажность древесины
Отношение массы воды, содержащейся в древесине к массе сухой древесины является физическим показателем влажности древесины. Влажность древесины вычисляют прямым и косвенным методами.
К косвенному методу относится измерение кондуктометрическим электровлагомером, который определяет электропроводность древесины. Использование косвенного метода экономит время, но его показания могут иметь погрешность до 30%.
Прямые методы занимают значительно больше времени для измерения влажности. Суть прямых методов заключается на выделении тем или иным образом воды из древесины, при высушивании, например.
Вода, содержащаяся в древесине различают по двум типам — связанную, находящуюся в клеточных стенках и свободную, находящуюся в полостях клеток и межклеточных пространствах. Свободная вода удаляется легче, чем связанная.
Показатель нормализованной влажности составляет 12%, если нет примечаний.
По степени влажности различают
- Мокрую древесину, которая долго находилась под водой (100%)
- Свежесрубленную древесину, которая имеет влажность растущего дерева (50-100%)
- Воздушно-сухую древесину, которая сохла на открытом воздухе (15-20%)
- Комнатно-сухую, которая длительное время находилась в отапливаемом помещении (8-12%)
- Абсолютно сухую, которая была высушена в специальных камерах, с температурой 103+-2 градуса по Цельсию.
Усушка древесины
При удалении связанной воды происходит уменьшение объема древесины и линейных размеров. Это свойство и называют усушка. Усушки не вызывает удаление свободной воды. Большее количество клеточных стенок на единицу объема древесины, способствует более сильной усушке.
- Усушку древесины необходимо учитывать при распиловке бревен на доски, так называемые припуски на усадку. Например, при сушке пиломатериалов и т. д.
- Усушка, в разных направлениях неодинакова. Так, в радиальном направлении усушка меньше в 1,5-2 раза, чем в тангенциальном.
- Максимальная усушка происходит при удалении всего количества связанной воды.
Без участия внешних нагрузок, в древесине возникает внутреннее напряжение, которое образуется при неодинаковых изменениях объема древесины.
В поверхностных зонах доски влажность ниже, чем в центре. Поэтому из-за того что свободная сушка стеснена, возникают напряжения «растягивающие». При этом внутри доски возникают сжимающие напряжения.
Если будет достигнут предел прочности на растяжение поперек волокон, растягивающего напряжения, на древесине появятся трещины. Внутренние и поверхностные.
Коробление древесины
Коробление древесины различают поперечную и продольную. Под термином «коробление» понимают изменение формы пиломатериалов.
Коробление может происходить при выпиловке, неправильном хранении, при несимметричном строгании,ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных направлений. Чаще всего при сушке. Из-за усушки по разным структурным направлениям.
Покоробленность делят на два вида: продольная (по кромке, по пласти и крыловатость) и поперечная
Влагопоглощение древесины
Влагопоглощение из окружающего воздуха древесиной не зависит от породы. Способность к влагопоглощению это отрицательная характеристика древесины. Поэтому изделия и постройки из дерева покрывают различными пленочными и лакокрасочными материалами.
Увлажненная древесина становится хуже, ухудшаются ее механические характеристики и биостойкость.
Разбухание древесины
При повышении в древесине связанной воды происходит изменение объема и линейных размеров, которое происходит при нахождении древесины в воде или на влажном воздухе.
Поперек волокон древесина разбухает больше, чем вдоль волокон. Разбухание, в целом, отрицательное свойство, но полезно для обеспечения плотности соединений элементов, например в бочках, судах.
Водопоглощение древесины
Древесина способна увеличивать свою естественную влажность при непосредственном контакте с водой. Количество свободной воды зависит от объема полостей. Чем больше плотность древесины, тем меньше ее влажность и тем больше у нее водопоглощение.
Для получения целлюлозы и при пропитке древесины растворами антисептиков и протрав, способность поглощать влагу является важным и весьма полезным.
Плотность древесины
Плотность древесины выражается в кг/м3 или г/см, характеризуется массой единицы объема материала.
Для оценки качества сырья в деревообработке, основным показателем плотности является базисная плотность. Базисная плотность выражается отношением массы абсолютно сухого образца к его объему при влажности, равной или выше предела насыщения стенок клеток древесины.
По плотности древесину разделяют на три группы (при 12 процентной влажности):
- Малая (менее 540 кг/м3)
- Средняя (550-740 кг/м3)
- Высокая (более 740 кг/м3)
Проницаемость древесины
Степень проницаемости определяют, выявляя способность древесины пропускать газы или жидкости под давлением
Тепловые свойства древесины
Тепловые свойства древесины складываются из трех показателей:
- Теплоемкость удельная это количество теплоты, необходимое для нагревания одного килограмма древесины на один градус. Это показатель способности древесины аккумулировать тепло.
- Теплопроводность характеризует свойство, которая определяет интенсивность переноса тепла в древесине.
- Тепловое расширение-это увеличение объема и линейных размеров древесины при нагревании
Звукопроводность древесины
Скорость распространения звука в древесине определяет ее звукопроводность. Самая низкая звукопроводность в тангентальном направлении волокон. Самая высокая звукопроводность у древесины наблюдается вдоль волокон, средняя – в радиальном направлении.
В 16 раз звукопроводность древесины в продольном направлении превышает звукопроводность воздуха. В поперечном в 4 раза. Это свойство называют резонированием звука. Используется при изготовлении музыкальных инструментов
Электропроводность древесины
Способность древесины проводить электрический ток. Эта способность древесины находится в обратной зависимости от электрического сопротивления.
Сухую древесину относят к диэлектрикам. Сопротивление уменьшается с повышением влажности древесины.
В десятки миллионов раз снижается сопротивление при увеличении связанной воды в древесине.
Диэлектрические свойства древесины
Диэлектрические свойства характеризуют поведение древесины в переменном электрическом поле.
Диэлектрическая проницаемость равна отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздушным зазором между электродами
Под действием механических усилий на поверхности древесины возникают электрические заряды проявляются пьезоэлектрические свойства древесины.
Свойства древесины, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений
- Для определения качества древесины используют ультрафиолетовые лучи, которые вызывают свечение.
- Для выявления скрытых пороков используют рентгеновские лучи
- Для определения плотности, обнаружения гнилей в рудничной стойке, строительных конструкциях используют гамма-излучения
- Для выжигания деталей сложной конфигурации используют световое лазерное излучение
- По характеру отражения инфракрасных лучей определяют наличие видимых пороков древесины
Подпишитесь на наш канал Яндекс Дзен!
Источник: Древология.Ру
Источник
Всем хорошо известен тот факт, что одним из самых качественных, надежных, долговечных, износостойких, красивых и экологически чистых и безопасных строительных материалов является древесина. Сегодня из различных пород деревьев, как и много лет назад, изготавливают всевозможные конструкции, мебель, мелкие детали интерьера и многое другое.
В данной статье мы детально расскажем о физических свойствах древесины – от каких факторов они зависят и как изменяются по истечению времени под различными воздействиями.
Особенности внешнего вида
Вид древесины – это одно из физических свойств материала, которое определяется блеском, текстурой, цветом и макроструктурой.
Одной из самых важный характеристик является цвет. Существует множество вариантов окраски древесины, все зависит от породы. Некоторые из них обладают насколько отчетливо выраженным окрасом, что их распознают именно по нему.
Также не стоит забывать, что цвет даже спиленной древесины может меняться. Все зависит от того, подвергается ли материал воздействию воды, снега, ветра, света и различных микроорганизмов.
Поверхность древесины может отображать световой поток. Именно такое свойство называется блеском. К самым блестящим породам древесины относится бук, дуб, акация.
Если спилить дерево, перерезать его сердцевидные лучи, сосуды и годичные слои, то на поверхности можно наблюдать красивый и неповторимый рисунок, который называется текстурой и макротекстурой древесины. Такое свойство древесины очень ценится. Например, при выборе материала для изготовления дорогой и эксклюзивной мебели в первую очередь смотрят именно на текстуру дерева. При этом производят определение ширины годичных слоев, которые и дают возможность понять, насколько оно старое.
Каждое и вышеперечисленных свойств внешнего вида древесины, зависящее от породы, безусловно, очень важно, но, как уже говорилось, под воздействием различных факторов окружающей среды они могут видоизменяться.
Все о влажности
Влажность – это один из самых важных факторов, характеристик материала, при помощи которого можно определить количество воды, содержащейся в древесине. Вода есть абсолютно в каждом дереве, так как она необходима для функционирования и роста. Но когда речь идет о древесине срубленной, использование которой планируется в производстве, количество влаги в материале должно быть минимальным.
Влажность древесины измеряется в процентах и определяется соотношением массы воды, которая находится в материале, к массе сухой древесины. В настоящее время она определяется в лабораторных условиях.
Для вычисления показателя влажности на практике применяют два метода.
- Прямой. Это достаточно длительный процесс. Способ подразумевает длительное высушивание, в процессе которого из материала выделяется вся вода.
- Косвенный. Этот метод чаще применяется на практике для определения показателя влажности, так как он проще и занимает мало времени. В процессе определения количества влаги косвенным способом используется специальный прибор – кондуктометрический электровлагомер. При помощи данного прибора можно определить величину электропроводности материала.
Стоит отметить, что прямой метод, хотя и затратный по времени, но дает более точные результаты, а вот косвенный имеет погрешность, которая может достигать 30%. Опытным путем было установлено, что древесина, которая может использоваться в производственном процессе, должна иметь показатель влажности не более 12%.
Существует определенная классификация древесины в зависимости от степени ее влажности.
- Мокрая. Такой материал характеризуется 100% влажностью. Чаще всего это древесина, которая длительное время находилась под водой.
- Свежесрубленная. Показатель влажности такого материала варьируется от 50% до 100%.
- Воздушно-сухая. Это срубленное дерево, которое уже определенное время сохло на открытом воздухе. Процент влажности – 15-20%.
- Комнатно-сухая. Влажность такого материала не превышает 12%.
- Полностью сухая. Материал, уже обработанный и высушенный в специальной камере, температура в которой составляет 103°С.
Какие еще свойства относятся к физическим?
Сегодня древесина является одним из самых востребованных материалов. Именно поэтому физические свойства древесины как конструкционного материала, безусловно, значимы. Это объясняется тем, что они влияют на характеристику и эксплуатационные качества уже изготовленных из древесины конструкций. Помимо вышеперечисленных качеств, таких как внешний вид и влажность, существуют еще и другие.
Усушка
В процессе, когда из материала удаляется связная вода, уменьшается объем и изменяются линейные размеры древесины. Результатом максимальной усушки, когда удаляется вся вода, является визуальное изменение и появление трещин как внутри, так и снаружи.
Коробление
Когда материал в ходе обработки (это может быть распил, строгание, ребровое деление) меняет свою изначальную форму, происходит процесс коробления. Оно проявляется в процессе усушки, бывает продольным и поперечным.
Разбухание
Объем и линейные размеры древесины – это показатели непостоянные, они могут меняться со временем под воздействием различных факторов окружающей среды. Одним из таких факторов является увеличение объема связной воды в материале. Открытый воздух, в котором есть влага, способствует росту количества связной воды.
Данное свойство относится к отрицательным, если речь идет о конструировании, например, мебели. Но если нужно построить судно или сконструировать бочку для хранения вина, такое свойство, как разбухание, очень даже к месту. Оно обеспечивает плотное соединение всех элементов конструкции.
Влагопоглощение
Одной из отрицательных характеристик древесины, независимо от сорта и породы, является влагопоглощение. Данное свойство характерно для всех пород деревьев. Именно поэтому абсолютно все конструкции, изготовленные из дерева, в обязательном порядке перед поступлением на потребительский рынок подвергаются обработке специальными средствами. Их поверхность покрывают пленочным и лакокрасочным материалом, который предотвращает впитывание влаги материалом.
Плотность
Плотностью называют массу единицы объема материала. Измеряется показатель в кг/м³ или г/см. В производственном процессе за основной показатель берут базисную плотность. Для ее определения используют две величины – массу сухого образца и его объем во влажном состоянии. Выводят соотношение этих двух величин и получают базисную плотность древесины.
Плотность древесины бывает малой – показатель влажности от 540 кг/м³, средней – плотность от 550 кг/м³ до 740 кг/м³ и высокой.
Древесина высокой плотности имеет показатель величины более 740 кг/м³.
Проницаемость
Проницаемость материала – это его пропускная способность. В лабораторных условиях определяют, как и в каком количестве материал пропускает газ и жидкость, подаваемые под высоким давлением.
Тепловые
К тепловым свойствам материала относятся такие показатели, как удельная теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение. Первый показатель определяет способность сырья к аккумулированию тепла. Применяя специальные методы, устанавливают количество тепла, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 кг материала на 1°С.
При помощи второго показателя можно определить, с какой скоростью в материале переносится тепло. А вот в процессе теплового расширения можно наблюдать изменение объема и линейных размеров.
Электропроводность
Данное свойство определяет то, насколько материал проводит ток. Чем выше влажность материала, уровень связной воды, тем меньше сопротивление току.
Электрическая прочность
Данное свойство определяется в том случае, если сырье в дальнейшем будет использоваться как электроизолирующий материал. На данный показатель влияет порода дерева, влажность, температура.
Чем выше температура и влажность, тем ниже электрическая прочность материала, и наоборот.
Звукопроводность
Древесина – это материал, который способен распространять звук. Существует три уровня звукопроводности пиломатериала. Низкий уровень находится в тангентальных волокнах, средний – в радиальных, а самый высокий показатель звукопроводности расположен вдоль волокон. Именно поэтому так часто этот материал используют для изготовления музыкальных инструментов.
Диэлектрические
Для определения данного свойства используют переменное электрическое поле. Было установлено, что когда на древесину действует механическое усилие, на ее поверхности появляются электрические заряды.
Источник