Физические свойства древесины.

К ним относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения (усушка, разбухание, растрескивание, коробление), плотность, электро-, звуко- и теплопроводность.

Внешний вид древесины

Внешний вид древесины характеризуется следующими свойствами: цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.

Запах древесины.

Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ. Древесина только что срубленного дерева или сразу после ее механической обработки обладает сильным запахом, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород.

Характерный запах скипидара у хвойных пород - сосны, ели. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр - ванили. По запаху древесины можно определить ее породу.

Макроструктура

Макроструктура характеризуется шириной годичных слоев, определяемой числом слоев на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на поперечном срезе. Древесина хвойных пород имеет более высокие физико-механические показатели, если в 1 см не менее 3 и не более 25 слоев. У лиственных кольцесосудистых пород (дуба, ясеня) увеличение ширины годичных слоев происходит за счет поздней зоны и поэтому увеличиваются прочность, плотность и твердость. У древесины лиственных рассеяннососудистых пород (березы, бука) нет четкой зависимости свойств от ширины годичных слоев. По образцам древесины хвойных и кольцесосудистых лиственных пород определяют содержание поздней древесины в процентах. Чем выше содержание поздней древесины, тем больше ее плотность и, следовательно, лучше механические свойства.

Влажность.

Влажностью (абсолютной)древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.

Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки (связанная или гигроскопическая) и заполняет полости клеток и межклеточные пространства (свободнаяили капиллярная).

При высыхании древесины сначала из нее испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При увлажнении древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит только при непосредственном контакте древесины с водой (вымачивание, пропаривание). Из этого следует, что однажды высушенная древесина, не находясь в непосредственном контакте с водой, не может иметь влажность выше предела гигроскопичности - состояния древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух.

Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25-35%.

Древесину, полученную после сушки при температуре 105оС с полным выделением всей гигроскопической влаги, называют абсолютно сухой древесиной.

На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8-12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12-18%), атмосферно-сухую древесину (18-23%) и влажную (влажность превышает 23%).

Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200%. Различают также эксплутационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.

Усушка.

Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка начинается после полного удаления свободной влаги и с начала удаления связанной влаги.

Усушка по разным направлениям неодинакова. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет 6...10%, в радиальном - 3...5% и вдоль волокон - 0,1...0,3%.

Уменьшение объема древесины при испарении связанной влаги называется объемной усушкой.

При распиловке бревен на доски предусматривают припуски на усушку с тем, чтобы после высыхания пиломатериалы и заготовки имели заданные размеры.

Внутренние напряжения

Напряжения, которые возникают без участия внешних сил, называют внутренними. Причина образования напряжений при сушке древесины - неравномерность распределения влаги.

Если растягивающие напряжения достигнут предела прочности древесины на растяжение поперек волокон, то могут возникнуть трещины: в начале процесса сушки на поверхности сортимента, а в конце - внутри.

Внутренние напряжения сохраняются в высушенном материале и служат причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины. Остаточные напряжения снимают путем дополнительной обработки пиломатериалов (пароувлажнение).

Коробление.

При высыхании или увлажнении древесины изменяется форма поперечного сечения доски. Такое изменение формы называется короблением. Коробление может быть поперечным и продольным. Поперечное выражается в изменении формы сечения доски. Происходит это из-за разницы усушки по радиальному и тангентальному направлениям. Сердцевинные доски уменьшают свои размеры к кромкам: доски, у которых внешняя часть расположена ближе к тангентальному направлению, усыхают больше, чем внутренние, имеющие радиальное направление. Чем ближе доска расположена к сердцевине, тем больше ее коробление.

По длине доски могут изгибаться, принимая дугообразную форму или форму винтовой поверхности (крыловатость). Первый вид продольного коробления встречается у досок, содержащих ядро и заболонь (усушка ядра и заболони по длине волокон несколько различается). Крыловатость наблюдается у пиломатериалов с тангентальным наклоном волокон. Для предупреждения появления коробления необходима правильная укладка, сушка и хранение древесины.

Разбухание.

Разбуханием называется увеличение линейных размеров и объема древесины при повышении содержания связанной влаги. Разбухание наблюдается при увеличении влажности до предела гигроскопичности; увеличение свободной влаги не вызывает разбухания. Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон.

Водопоглощение.

Водопоглощение - способность древесины благодаря пористому строению поглощать капельно-жидкую влагу. Водопоглощение происходит при непосредственном контакте древесины с водой. При этом в древесине увеличивается содержание как связанной, так и свободной влаги.

Плотность древесины

Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности - 12%.

Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной.

Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

- породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;

- породы средней плотности (550...740 кг/м3): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень; - породы с высокой плотностью (750 кг/м3 и выше): акация белая, береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

Теплопроводность - это способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности 0,17-0,31 Вт/ (моС), зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина плохой проводник тепла.

 

Звукопроводность - это способность древесины проводить звук. Звукопроводность древесины вдоль волокон больше звукопроводности воздуха в 16 раз, а поперек волокон - в 3-4 раза.

Качество древесины определяется звукопроводностью. После удара по комлевой части растущего или срубленного ствола хорошее распространение звука свидетельствует о качестве древесины. Прерывистый звук, переходящий в глухой, свидетельствует о загнивании древесины.