Влияние сушки
Величина влажности древесины определяется по количеству воды, содержащейся в ней в процентах от ее веса в абсолютно сухом состоянии. Влага, заполняющая в древесине пустоты (каналы, сосуды, полости клеток и межклеточные пространства), носит название свободной или капиллярной. Влага, пропитывающая оболочку клеток, может попадать в древесину за счет поглощения паров воздуха и называется гигроскопической или связанной.
Предельное количество свободной влаги в древесине определяется объемом в ней пустот и зависит от ее породы. Максимальное количество в древесине гигроскопической влаги составляет при температуре 20° С около 30% и мало зависит от ее породы.
Если в древесине имеется только гигроскопическая влага, а полости клеток заполнены воздухом, то такое состояние будет соответствовать точке насыщения клеточных оболочек (для данной влажности и температуры воздуха), являющейся пределом гигроскопичности древесины. Влажность древесины в значительной степени оказывает свое влияние на ее физикомеханические свойства.
В свежесрубленной древесине с влажностью в пределах от 80 до 100%, находящейся в атмосферных условиях, при высыхании сначала происходит быстрое удаление с поверхности свободной влаги с одновременным перемещением ее из внутренних более увлажненных слоев к наружным; такой процесс постепенно приводит к равномерному распределению влажности в древесине, которая будет соответствовать температуре и влажности окружающего ее воздуха. Такая влажность древесины называется равновесной.
Количество влаги, поглощенной древесиной, может быть определено по диаграмме, представленной на рис. 2.6; наклонные линии указывают процент влажности древесины W при определенной влажности ф и температуре окружающего воздуха t. Зная заранее условия, в которых достаточно длительное время будет находиться лесоматериал или элемент конструкции, можно определить соответствующую равновесную влажность древесины W в %.
При удалении свободной влаги процесс сушки происходит сравнительно быстро, без изменения линейных размеров и объема, уменьшается лишь только объемный вес древесины.
При дальнейшей сушке в результате удаления связанной влаги изменяются линейные размеры и объем древесины; сам процесс сушки с момента уменьшения влажности ниже точки насыщения оболочек клеток протекает значительно медленнее.
Процесс усушки древесины, исходя из строения оболочки клеток, объясняется наличием размещенной между мицеллами влаги, которая при своем воздействии раздвигает их. При высыхании древесины из-за удаления влаги мицеллы сближаются, вызывая сокращение линейных размеров древесины в целом с резкой разницей в изменении размеров в поперечном и продольном направлениях волокон, а также, что особенно вредно, в радиальном и тангентальном направлениях.
Влияние повышенных температур
Повышение температуры вызывает снижение показателей прочности и других физико-механических свойств древесины. При сравнительно непродолжительном воздействии температуры до 100 грд С эти изменения обычно обратимы, т.е., они исчезают при возвращении к начальной температуре древесины.
Данные ЦНИИМОД показывают, что прочность при сжатии вдоль и поперек волокон понижается как с повышением температуры, так и с повышением влажности древесины. Одновременное действие обоих факторов вызывает большее снижение прочности по сравнению с суммарным эффектом от их изолированного воздействия.
При достаточно длительном воздействии повышенной температуры (более 50 грд С) в древесине происходят необратимые остаточные изменения, которые зависят не только от уровня температуры, но и от влажности.
Исследования, проведенные на древесине показали, что под действием температуры 80-100 грд С в течении 16 суток предел прочности при сжатии вдоль волокон снижается на 5-10%, а ударная вязкость на 15-30% (наибольшее снижение обнаружилось для дуба, наименьшее — для сосны). Снижение происходит главным образом в течение первых 2-4 суток.
Исследование последствий воздействия высоких температур в диапазоне 80-140 грд С на механические свойства древесины показали, что механические свойства снижаются с увеличением температуры, продолжительности ее воздействия и влажности древесины.
Влияние низких температур
Низкие температуры оказывают обратное влияние на прочность древесины: прочность замороженной древесины заметно повышается. Лед обеспечивает повышение устойчивости стенок клеток. Этим объясняется рост значений пределов прочности на изгиб, сжатие и раскалывание.
