Лестницы. Кружева. Древесина в столярно-плотничном ремесле и прикладном искусстве...("Сделай сам" №2∙2006) - [33]

Для определения влажности древесины выпиливают из нее образец призматической формы размером 20х20х30 мм, взвешивают, помещают в сушильный шкаф с температурой t = 103 + 2 °C и выдерживают. Первое взвешивание образца выполняют через 6 часов (образцы древесины дуба и ясеня через 10 часов) и последующие через каждые 2 часа. Образец высушивают до постоянной массы. Влажность древесины в % определяют по формуле:

α = ((m₁ — m₂)/m₂)∙100 %

где m₁, m₂ — массы образца древесины до и после взвешивания.

Пример. Брусок размером 20х20х30 мм из березовой доски до сушки имеет массу 7,2 г, а после сушки 6 г. Определить влажность доски.

Используем формулу, в которую подставляем данные масс бруска до и после сушки, и получаем:

α = ((7.2 – 6)/6)∙100 % = 20%

При высыхании древесины ее линейные размеры и объем уменьшаются. Процесс этот называется усушкой. При высыхании древесины сначала из нее испаряется свободная влага, а затем связанная. Усушка на разном направлении неодинакова, при удалении влаги из древесины больше изменяются поперечные размеры в радиальном и тангенциальном направлениях, а усушка вдоль волокон незначительна.

Уменьшение объема древесины при испарении связанной влаги называется объемной усушкой, по величине коэффициента объемной усушки породы деревьев можно разбить на 3 группы: малоусыхающие (ель, пихта, кедр, тополь), среднеусыхающие (дуб, ясень, липа, осина), сильноусыхаюшие (клен, береза, лиственница). При высыхании древесины вначале испаряется влага с поверхностных слоев и в результате неравномерного ее распределения в бревнах, брусках и досках возникают внутренние напряжения, которые вызывают всевозможные трещины, коробления и крыловатости (рис. 9). Правильная сушка, укладка и хранение пиломатериалов исключают эти явления.

Рис. 9.Естественная сушка древесины и пиломатериалов:

_{I — трещины в бревне (а) и бруске (б); II — виды покоробленности: в, г — простая и сложно-продольная; д — поперечная; е — продольная по кромке; ж — крыловатость}

Древесина, насыщенная влагой, разбухает и увеличивается в линейных размерах и объеме, при котором в ней повышается содержание свободной влаги. Разбухание древесины — свойство, обратное усушке, и характеризуется теми же закономерностями. Оно в одних случаях играет положительную роль, а в других — отрицательную. Например, для бочек, чанов и лодок разбухание их древесины играет положительную роль. В этих изделиях щели между дощечками исчезают, и они становятся водонепроницаемыми. А разбухание створок в оконном переплете играет отрицательную роль. Окна с трудом открываются и закрываются. Чтобы высушенная древесина окон, дверей и стен не разбухала, ее тщательно покрывают защитным слоем краски или лака.

Плотность древесины — физическая величина, определяемая отношением массы древесины к ее объему, она зависит от ее влажности и строения. Для сравнения плотностей разных пород деревьев принимают стандартную влажность, равную 12 %. Плотности древесины разных пород колеблются в широких пределах, их разделяют на три группы: малой плотности (до 510 кг/м³ — сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ольха), средней плотности (550–740 кг/м³ — береза, дуб, вяз, груша, яблоня, клен, ясень, рябина) и высокой плотности (750 кг/м³ и выше — кизил). Чем плотнее древесина, тем труднее забить гвоздь в нее и тем лучше держится он в ней.

Плотность древесины имеет большое практическое значение. Например, кольцесосудистые лиственные породы, имеющие высокую плотность, чисто обрабатываются, хорошо полируются, лакируются и находят широкое применение.

Теплопроводность древесины — это способность проводить тепло через свою толщу от одной поверхности к другой. Она зависит от ее влажности, плотности, породы и направления теплового потока. Теплопроводность сухой древесины невысокая. Это объясняется пористостью ее строения, в которой полости и межклеточные пространства заполнены воздухом, являющимся плохим проводником тепла. Влажная древесина имеет повышенную теплопроводность, так как вода, заполняющая ее полости, по сравнению с воздухом является хорошим проводником тепла. Плотная древесина проводит тепло несколько лучше, чем рыхлая. Поэтому в качестве материалов оконных переплетов и дверей берут высушенную сосну и ель и при изготовлении их тщательно покрывают поверхности влагостойкой краской или лаком.

Теплопроводность древесины еще зависит от направления ее волокон (например, она вдоль волокон в два раза больше, чем поперек).

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины характеризуют ее способность сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок), под действием которых в ней нарушаются связи между отдельными ее частицами и изменяются формы и размеры, то есть происходит деформация. Деформации, исчезающие после прекращения действия силы, называются упругими, а сохраняющиеся после снятия нагрузки — остаточными.

К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость и удерживание металлических крепежей, забитых в нее.

Прочностью древесины называется ее способность сопротивляться разрушению под действием нагрузки. Прочность зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, ее плотности и влажности. Само собой понятно, что плотные породы деревьев (дуб, ясень, береза, клен) прочные. Существенное влияние на прочность оказывает только связанная влага, и при ее увеличении прочность древесины уменьшается. Еще на прочность древесины оказывает влияние и продолжительность воздействия нагрузок.