Механические свойства древесины

Механические свойства - пределами прочности при сжатии (вдоль и поперек волокон), растяжении, статическом изгибе и скалывании, модулями упру­гости.

Предел прочности при сжатии вдоль волокон кондиционированных образцов пересчитывают на стандартную влажность 12 % с погрешностью до 0,5 МПа по формулам:

- для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности (30 %)

где R_сж¹² — предел прочности при сжатии образца при стандартной влажно­сти, МПа; R_сж^W — предел прочности при сжатии образца с влажностью W в момент испытания, МПа; а — поправочный коэффициент, равный 0,04; W — влажность образца в момент испытания, %;

Для образцов с влажностью, равной или больше предела гигроско­пичности,

где К₃₀¹²— коэффициент пересчета при влажности 30 %, равный 0,550 —для дуба, липы, ольхи; 0,450 — для бука, сосны; 0,445 — ели, осины, пих­ты, тополя; 0,400 — березы и лиственницы.

Предел прочности древесины на сжатие поперек волокон в 4-6 раз меньше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности древесины при статическом изгибе при данной влажности (в МПа) определяют на образцах в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм по формуле где Р_мах— максимальная разрушающая нагрузка, приложенная по центру образца, Н; l — расстояние между опорами, мм; b и h — ширина и высота образца, мм.

Предел прочности древесины при скалывании вдоль волокон невелик и составляет примерно 12-25 % от предела прочности при сжатии вдоль волокон. Модули упругости при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе примерно одинаковы; у воздушно-сухих сосны и ели находятся в пределах 10000—15000 МПа. Их значение возрастает с увеличением плотности, а ув­лажнение величину модулей упругости снижает.

К химическим окраскам относятся желтизна, оранжевая окраска, чер­нильные пятна, дубильные потеки. Все они проникают на глубину 1-5 мм и мало влияют на физико-механические свойства древесины, ухудшая в ос­новном только внешний вид пиломатериалов.

Грибные поражения (гнили), образующиеся в растущем дереве под действием дереворазрушающих грибов, существенно снижают механиче­ские свойства и сортность древесины. Гнили отмершей древесины являются одними из самых опасных пороков. Они образуются под действием домо­вых грибов. Древесина становится не только непригодной к применению, но и опасной для окружающих материалов.

Такие пороки, как грибные окраски, развивающиеся в отмершей древесине, мало изменяют ее прочность, но ухудшают внешний вид.

К прочим порокам древесины относятся повреждения насекомыми (червоточины), инородные включения и дефекты, деформации (покоробленность — искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении).

Защита древесины от гниения и возгорания. Основным приемом защиты древесины от гниения и повышения ее прочности является сушка. Естественная. Искусственная сушка происходит значительно быстрее и позволяет высушить древесину до влажности 6-10 %.

Для химической защиты древесины от гниения и поражения насекомы­ми применяют специальные вещества — антисептики. Они делятся на во­дорастворимые и нерастворимые в воде (маслянистые).

Пропитку антисептиками производят поверхностной обработкой, в горяче-холодных ваннах и под давлением в автоклавах.

Для защиты древесины от возгорания предусматривают:

a) соответст­вующие конструктивные меры (устройство разделок из несгораемых мате­риалов, защитных покрытий — штукатурных и др.);

b) окрашивание поверх­ности древесины огнезащитными красочными составами (композициями из связующего вещества — обычно жидкого стекла, наполнителя — квар­цевого песка, мела, магнезита и щелочестойкого пигмента (охры, мумии и т.п.);

c) пропитку огнезащитными веществами — антипиренами (бура, суль­фат аммония, фосфорнокислый натрий и аммоний), которые при пожаре либо образуют оплавленную пленку на поверхности древесины, затруд­няющую доступ кислорода, либо выделяют негорючие газы, снижающие концентрацию кислорода в газовой среде возле конструкции.

Измерение объемной массы щебня. При помощи упрощенного объеометра: в металлический цилиндр со сливной трубкой наливают воду комнатной температуры, выше сливной трубки, когда лишняя вода вытечет под сливную трубку ставят взвешенный стакан. Затем образец погружают в объемометр, при этом воды будет стекать в мерный стакан. Полсе стакан с водой взвешивают и вычисляю.т массу воды в гр. соответствующей объему образца V в см³. Объемная масса образца (г/см³) вычисляется по формуле ᵞ₀=m₁/V, где m₁ масса сухого вещества г., V-объем образца см³