Технологічні, фізичні і механічні властивості деревини

Натуральне дерево має привабливі якості. Це низька теплопровідність, підтримання оптимального рівня вологості, швидкий прогрів і підтримка комфортного клімату в приміщеннях. З деревини роблять меблі, використовують її для опалювальних цілей. Відбувається це завдяки унікальним характеристикам і властивостями деревини.

Основні властивості і характеристики деревини

Властивості деревини можна поділити на чотири види:

  • фізичні. Вони характеризуються щільністю, вагою, проникністю і здатністю опору агресивним впливам зовнішнього експлуатаційної середовища;
  • хімічні характеризуються показниками стійкості при дії хімічних реагентів, що сприяють руйнуванню матеріалу;
  • механічні властивості оцінюються здатністю опору стисненню і розтягуванню. Стійкістю до ударів і інших видів силових впливів;
  • технологічні властивості вказують на здатність деревини утримувати кріплення.

Виходячи з цих властивостей, визначають сферу їх застосування. При розгляді деревини з урахуванням комплексу всіх характеристик, явно видно, що у неї немає конкурентів.

Щільність і коефіцієнт щільності

Кожна порода дерева володіє різним коефіцієнтом щільності. Він залежить від вологості деревини. Щільність деревини являє об’ємну масу. Для орієнтовних розрахунків можна скористатися спеціальною таблицею.

Середні показники щільності різних порід деревини

деревні породи Щільність кг / м3 (при вологості 12%)
ялина 445
ялиця 375
береза 650
модрина 660
сосна 500
Ясень 680
граб 800
дуб 690

будова деревини

Розрізняють два поняття: «дерево» і «деревина». Живе, зростаюче дерево складається з кореня, стовбура і гілок з листям або хвоєю.

Деревина – тканину дерева, вона виходить при розпилюванні його частин. Стовбур дає основну масу деревини. Він поділяється на вершину і комель.

Захищає дерево кора, що складається з кірки, пробкової тканини і луб’яного шару. Під ним знаходиться кільцевої шар – камбій. При розрізі дерева кільця добре видно. За ним вважають вік дерева.

У центрі знаходиться серцевина. Вона пухка і м’яка. Від серцевини розходяться промені. За цим променям деревина може розтріскуватися при висиханні.

Навколо серцевини знаходиться – стигла деревина. Вона має велику міцність.

Деревина, яка перебуває ближче до кори, називається заболонню. Вона менш міцна, має велику вологість, має сильну усушку і жолобиться.

З чого складається деревина наочно показано на зображенні

Хімічний склад

Суха деревина складається з вуглецю, кисню і водню, з яких утворюються складні органічні речовини:

  • Целюлоза. Це дуже стійка речовина не розчиняється у воді і в органічних розчинниках. З неї роблять безліч різних матеріалів: папір, вату, целофан, лаки, штучні волокна, порох та інші матеріали.
  • Лігнін і геміцелюлоза – полімери ароматичної природи. З них отримують етиловий спирт, сухий лід, кормові дріжджі, ванілін.
  • Решта складу – це дубильні речовини і смоли.

колір

Колір деревини важливий при виборі матеріалу для виготовлення меблів, при виробництві художніх виробів, для оздоблення інтер’єрів. Деревина має найрізноманітніші кольори і відтінки. Навіть в одній дошці може поєднуватися кілька кольорів. Інтенсивність забарвлення може збільшуватися з віком дерева. Зміна кольору свідчить про загнивання деревини, ураженні грибами.

Колір деревини легко встановити за допомогою атласу квітів. Також можна скористатися візуальними і фотоелектричними колориметрами.

Приклад каталогу кольорів деревини

природна вологість

Для деревини різних порід природна вологість коливається від 23 до 35%. Показники вологості сосни, що виросла в сухому місці і їли, яка росла в заболоченому місці, сильно відрізняються.

Вологість вимірюють за допомогою:

  • електровологоміра. Цей спеціальний прилад має металеві датчики з гострими кінцями. Їх вістря встромлюють в досліджуваний зразок, після чого включають струм. На шкалі приладу можна побачити результат.
  • Номограм. Вони дають більш точні результати.
  • Зважуванням. Для цього беруть зразок деревини, висушують його і зважують.

Крім сушки воду можна видаляти за допомогою пресування.

Дошки, виготовлені з вологої деревини, почнуть жолобитися. Тому для будівництва будинку дозволяється використовувати деревину, що має вологість не більше 12% -15%. Це стандартний показник, який введений в будівельні норми і правила.

Вага куба деревини

Вага деревини є відмітним ознак порід. Для зручності розрахунків користуються онлайн кубатурника. Це спеціальна таблиця з вбудованим механізмом розрахунку. Щоб дізнатися вагу дерева, треба набрати його породу, вологість і вказати необхідну кількість деревини в кубометрах. Вбудований механізм розрахує вага.

Питома і об’ємний вага

Питома вага деревини враховується без вмісту вологи та повітря. Це дуже нестабільна величина. Розраховують його спеціальною таблицею. На практиці частіше користуються об’ємним вагою деревини. Його вимірюють кілограмами ваги на кубометр. Ця вага враховується із які в деревині повітрям і водою. Показники об’ємного ваги постійно змінюються і обов’язково враховуються при переробці відходів деревини.

Модуль пружності

Модулі пружності – це важливі розрахункові величини. Вони характеризують жорсткість матеріалу, здатність змінювати форму під дією механічного опору. Визначити модуль пружності дуже складно, для цього потрібні надточні прилади.

Розрахунковий опір вигину

Розрахунковий опір деревини вимірюється в кг / см ?. Ці параметри необхідно знати при проектуванні дерев’яних конструкцій. Вони мають різні значення під впливом різних навантажень. У розрахункових опорах враховується зниження міцності деревини.

міцність

Міцність вказує на здатність деревини чинити опір руйнувань під дією навантажень. Випробування на міцність проводять стандартними методами на зразках деревини, які не мають вад. При проведенні випробувань виявляють дій сил на розтягнення, вигин, стиснення і сколювання.

Показники міцності на стиск різних порід деревини

порода Межа міцності при стисненні вздовж волокон, МПа Межа міцності при стисненні вздовж волокон, МПа
При вологості,% 12 30 і більше
модрина 64,5 25,5
сосна 48,5 21,0
ялина 44,5 19,5
кедр 42,0 18,5
ялиця сибірська 39,0 17,5
акація біла 77,5 41,5
граб 60,0 26,5
клен 59,5 28,0
Ясень 59,0 32,5

Твердість по Брінеллю

Твердість деревини у нас в країні вказують за шкалою Брінелля. Твердість деревини характеризується її здатністю чинити опір впровадженню твердого тіла. Чим вище твердість, тим складніше обробка.

Щоб визначити твердість беруть зразок деревини і сталева куля, який вдавлюють в зразок протягом 30 секунд з силою 100 кг. Після вдавлення заміряють поглиблення і розраховують показник за шкалою Брінелля.

Таблиця твердості деяких порід деревини по Брінеллю (кгс / мм?)

акація 7.1
береза 3.5
бук 3.8
дуб 3.7
клен 4.1
модрина 2.5
Вільха (Alnus) 3.0
Ясень (Ash) 4.0

У таблиці наведено усереднені значення. Твердість деревини залежить від безлічі умов, тому розкид значень буває дуже значний.

Норми по ГОСТу

Всі деревні пиломатеріали повинні відповідати ГОСТам, в яких прописані основні параметри і розміри. За погодженням із споживачем на внутрішньому ринку допускаються невеликі відхилення.

теплопровідність

Коефіцієнт теплопровідності деревини незалежно від породи невисокий. Чим щільніше деревина, тим вище теплопровідність.

Порівняння показників теплопровідності бруса і цегляної кладки

Питома теплота згоряння деревини

Питома теплота згоряння вимірюється в Дж / м ?. Щоб виміряти цю величину користуються методами калориметрії. Питома витрата палива виходить менше, якщо питома теплота його згоряння висока

Для опалення краще використовувати деревину твердих порід з високою питомою теплотою згоряння. Вона повільно розгорається, зате потім горить спокійним потужним полум’ям. Деревина м’яких порід має низьку питому теплоту згоряння.

температура горіння

Температурою займання (загоряння) називається нижча температура нагріву деревини до самозаймання. Деревина відноситься до горючих матеріалів – вона легко запалюється і швидко поширює вогонь. Температура самозаймання деревини від 210-300 °.

Дерев’яні вироби з гладкою поверхнею має високу теплоотражающий здатність, тому вони спалахують при максимальних значеннях температури.

гігроскопічність

Деревина – гігроскопічний матеріал. Вона змінює свою вологість при зміні стану навколишнього середовища. Після тривалої витримки у вологому середовищі деревина набуває стійку вологість.

зольність

Зола – небажана частина палива, вона ускладнює експлуатацію топкових пристроїв. В золі міститься безліч мікроелементів, тому вона використовується для удобрення грунту. Зольність визначають шляхом спалювання попередньо висушеної деревини в платиновому тиглі. Її прожарюють у муфельній печі. Після цього золу остуджують і тигель поміщають в ексикатор з безводним глиноземом і зважують.

Зольність елементів кори варіюється від одного до восьми відсотків, різних порід на суху масу. Зольність елементів крони залежить від породи деревини і місця зростання. Зольність листя становить – 3,5%. У гілок і сучків внутрішня зольність становить від 0,3 до 0,7%.

Паспорт (сертифікат) на деревину

Російське законодавство не зобов’язує проводити обов’язкову сертифікацію пиломатеріалів. Але виробники, які планують брати участь в тендерах або експортувати свою продукцію, можуть оформити добровільний сертифікат. Він гарантує якість і безпеку продукції. Замовник сертифіката на пиломатеріали може самостійно вибирати параметри лабораторних випробувань.

На завершення, можна подивитися навчальний фільм, який ще раз розповість про властивості деревини: