Изменение физических и химических факторов на физико-механические свойства древесины.
ЛЕК 8. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ.
Влияние строения древесины на ее физико-механические свойства
Тонкое строение клеточной оболочки оказывает существенное влияние на свойства древесины. Уменьшение количества связанной влаги ведет к уменьшению расстояний между микрофибриллами, что увеличивает силы сцепления между ними и содержание твердой древесной массы в единице объема. Все это приводит к улучшению механических свойств древесины. Наоборот, при увеличении количества связанной влаги микрофибриллы раздвигаются, что снижает механические свойства древесины.
Микрофибриллы расположены преимущественно вдоль длинной оси клетки. Это обусловливает большую механическую прочность древесины именно вдоль волокон.
Размеры отдельных анатомических элементов также оказывает влияние на физико-механические свойства древесины. Поскольку поздние трахеиды имеют большую толщину стенок, увеличение содержания волокон либриформа, особенно с толстыми стенками, приводит к увеличению механических свойств.
Особенности микроскопического строения древесины лиственных и хвойных пород обусловливают различие их свойств. Волокна у древесины хвойных пород прямолинейны. Поэтому у хвойных пород более высокие показатели прочности при одинаковой плотности. Древесина лиственных пород имеет некоторую извилистость волокон, вследствие чего у нее более высокие показатели ударной вязкости и более высокая прочность при скалывании вдоль волокон. Древесина лиственных кольцесосудистых пород лучше гнется, так как в ранней древесине расположены сосуды, которые дают возможность древесине уплотняться без разрушения.
|
|
|
Коэффициенты качества древесины.
Коэффициенты качества. Степень весовой выгодности древесины может характеризоваться:
- коэффициентом удельной прочности или коэффициент качества;
- коэффициентом статического качества;
- коэффициентом удельного качества.
Все эти коэффициенты в разной форме дают понятие о сопротивлении сжатию, отнесённом к единице веса, и позволяют сделать вывод о выгодности применения той или иной породы в конструкции или изделии. Чем больше это отношение, тем ценнее, при прочих равных условиях, будет материал для употребления его в некоторых конструкциях, требующих лёгкости при большей крепости.
Различают удельный вес древесинного вещества (твёрдой древесной массы без пустот) и удельный вес древесины как физического тела (т.е. с воздушными промежутками и влажностью). Удельный вес древесинного вещества выше единицы и мало зависит от породы дерева; в среднем его принимают 1.54.
|
|
|
Вместо понятия удельного веса древесины как физического тела, т.е. отношения её веса к весу воды при 40, на практике пользуются объёмным весом древесины. Объёмный вес измеряется в г/см3 и приводится к нормальной влажности древесины 15%.
По этим данным следует, что например ель имеет преимущество перед сосной, благодаря более высокому соотношению между крепостью и весом.
Влияние лесоводческих факторов на свойства древесины.
Рассмотрим влияние на физико-механические свойства древесины происхождения и формы дерева, его возраста, условий произрастания (климата, почвы, положения дерева в древостое), ухода за древостоями, ухода за почвой, окорения на корне и подсочки, времени рубки.
Влияние происхождения дерева. Происхождение деревьев может быть семенное, когда они развиваются из семени, и порослевое, когда деревья вырастают из поросли от пня срубленного дерева. Влияние происхождения дерева на физико-механические свойства древесины изучено мало. Практикой подмечено, что древесина порослевого происхождения, отличающаяся более быстрым ростом, обладает лучшей способностью к загибу и, следовательно, больше пригодна для гнутья (дуб, ясень). Сравнительные исследования древесины дуба из древостоев различного происхождения показали, что наилучшие свойства у древесины дуба из древостоев естественно семенного происхождения и полученных путем посева на нераскорчеванной лесосеке. Во всех остальных случаях (посев на обработанной почве, посадка, поросль) древесина получилась с пониженными свойствами, особенно из порослевых древостоев и полученных путем посадки.
|
|
|
Аналогичные исследования были проведены для древесины сосны и ели из древостоя в возрасте 40—45 лет естественно семенного происхождения и древостоя, полученного путем посадки. Результаты испытаний не обнаружили влияния происхождения: физико-механические свойства древесины в обоих случаях оказались практически одинаковыми. Таким образом, имеющиеся данные позволяют отметить только понижение физико-механических свойств порослевой древесины.
Изменение физических и химических факторов на физико-механические свойства древесины.
Влияние сушки. В процессе сушки происходит воздействие на сырую древесину пара, нагретого сухого или влажного воздуха, токов высокой частоты и других факторов, приводящих в конечном результате к снижению содержания свободной и связанной воды.
|
|
|
Правильно, с соблюдением режимов проведенная камерная сушка древесины дает материал, вполне равноценный получаемому в результате атмосферной сушки. Если же высушивать древесину в камерах слишком быстро и при высокой температуре, то это может не только привести к растрескиванию и значительным остаточным напряжениям, но и оказать влияние на механические свойства древесины.
Согласно данным ЦНИИМОДа, при высокотемпературной сушке с конечной температурой в камере 105... 110 °С продолжительность сушки сокращается в 1,5...2 раза, но прочность древесины сосны (в досках толщиной 30...60 мм) снижается (при сжатии вдоль волокон на 0,8...8,7%, радиальном скалывании — на 1... 12 %, ударная вязкость — на 5... 10,5 %).
Сушка древесины в поле токов высокой частоты практически не оказывает остаточного влияния на физико-механические свойства древесины.
Влияние повышенных температур. Первые исследования Н. Н.Чулицкого [по 14], проведенные на древесине сосны, ясеня и дуба в абсолютно сухом состоянии, показали, что под действием температуры 80... 100 °С в течение 16 сут предел прочности при сжатии вдоль волокон снижается на 5... 10%, а ударная вязкость — на 15...30 % (наибольшее снижение обнаружилось у дуба, наименьшее — у сосны). Снижение происходит главным образом в течение первых 2...4 сут действия высокой температуры.
Позднее в ЦНИИМОДе исследовали последствия воздействия температуры 80... 140 °С. Было установлено, что механические свойства древесины сосны, лиственницы, березы снижаются с увеличением температуры, продолжительности ее воздействия и влажности древесины.
Таблица 1
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 488; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!