Древесный заполнитель представляет собой анизотропный, ортотропный материал неоднородного строения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (поперечный, радиальный, тангенциальный срезы). Исследование технологических свойств древесного заполнителя, влияющих на качество арболита, затруднено не только из-за анизотропности различных частей дерева (комель, ствол, ветви, заболонь, ядро), но и вследствие неоднородности строения в пределах одного годичного слоя ранней и поздней древесины. Рыхлые клетки древесины образуются весной в период роста дерева, более плотные клетки поздней древесины - осенью. В единице объема поздней древесины содержится больше древесного вещества, чем в ранней, поэтому поздняя древесина подвержена большим влажностным деформациям, вызываемым изменением содержания гигроскопической (связанной) влаги. Высокая степень анизотропности механических свойств древесины (и другого органического целлюлозного сырья) является также следствием ее морфологического строения. В зависимости от породы и направления нагрузки сопротивление древесины сжатию поперек волокон в 6—18 раз меньше сопротивления сжатию вдоль волокон (для сосны среднее значение соответственно 5,8 МПа и 41,8 МПа). Предел прочности при разрыве поперек волокон в радиальной плоскости у всех пород выше, чем при разрыве в тангенциальной плоскости (для сосны соответственно 84,1—11,5 МПа и 3,2—2,5 МПа). Очевидно, что в последнем случае разрыв происходит преимущественно по слабой ранней зоне годичных слоев, тогда как при разрыве по радиальной плоскости он идет по ранней и плотной поздней зоне. С учетом этих свойств древесины с нашей точки зрения целесообразно, чтобы получаемая из нее дробленка имела бы по возможности меньшие размеры в радиальном направлении, а если принять во внимание набухание и усушку в тангенциальном направлении, то сечение ее должно быть минимальным в двух поперечных направлениях. Древесина слабо сопротивляется скалыванию вдоль волокон. При работе на скалывание для древесины характерна хрупкость. Для сосны в радиальном направлении сопротивление скалыванию равно 6-8 МПа, в тангенциальном направлении 5,9-7,7 МПа.
Установлено, что поздняя и ранняя древесина сильно различаются по прочности на разрыв; поздняя древесина ели почти в три раза прочнее на разрыв, чем ранняя. По данным В.Е. Вихрова [7], физико-механические свойства ранней и поздней древесины лиственницы также неодинаковы. Поздняя древесина более чем в 2 раза тяжелее ранней (плотность второй 383 кг/м3, первой — 863 кг/м3); для нее характерна почти вдвое большая усушка. Прочность поздней древесины по сопротивлению на статический изгиб в 4-5 раз выше, чем ранней древесины (250,9 МПа и 48,3 МПа), а по сопротивлению растяжению выше более чем в 2 раза (151,0 МПа и 44,2 МПа). Поверхностная пористость в %, наоборот, у ранней древесины выше более чем в 3 раза (66 и 21%), а объемная пористость почти в 2 раза (75,3 и 46,7%). Плотность поздней древесины в два раза выше ранней (775 и 383 кг/м3). В табл. 7 дана тангенциальная усушка элементов годичного слоя древесины хвойных пород [7].
Таблица 7. Сравнительная деформативность элементов годичного слоя
| Породы
| Усушка, %
| | Ранней древесины
| Поздней древесины
| УП/УР*
| | Ель
| 8,10
| 10,30
| 1,27
| | Сосна
| 8,05
| 11,26
| 1,39
| | Лиственница
| 7,87
| 13,87
| 1,76
| *УП и УР – соответственно усушка поздней и ранней древесины
Как видно из таблицы, различие между ранней и поздней древесиной у лиственницы значительно больше, чем у сосны и ели, причем абсолютные значения усушки поздней древесины у лиственницы гораздо выше, чем у сосны и ели. Это в значительной степени объясняет, почему в древесине лиственницы возникают сравнительно большие скалывающие напряжения вдоль годичного слоя при высыхании. В.Е. Вихров мотивирует это тем, что в единице объема поздней древесины древесного вещества содержится около 53%, а в ранней - только 25%.
Видимо, одна из причин малопригодности заполнителя из лиственницы - наибольшая, по сравнению с другими хвойными породами, анизотропность ранней и поздней древесины, способствующая развитию различных по величине влажностных деформаций в контактных зонах, что нарушает целостность структуры арболита. Между тем до настоящего времени получение арболита низкой прочности на дробленке из лиственницы объясняли исключительно большим содержанием в ней легкогидролизуемых веществ, замедляющих твердение цемента [1,9,59].
|
