Документ: Материаловедение. лабораторный практикум. Черкасов С.В., Адоньева Л.Н, страницы 21-25

3.3.1.1. Определение средней плотности древесины

	б			а	Изготавливают образец (3 шт.) в					форме прямо-
					Изготавливают образец (3 шт.) в					форме прямо-
					угольной призмы (рис. 9) сечением 20×20 мм и длиной
					вдоль волокон 30 мм. Обмеряют его по осям симмет-
					рии и вычисляют объем. Затем образец взвешивают.
		ℓ			Среднюю плотность древесины при влажности
					Среднюю плотность древесины при влажности
					(W , %) рассчитывают по формуле
						ρw =		mw	, г/см3 ,	(27)
Рис.9. Определение								mw

						m		vw
средней плотности					где Vw	– объем образца, см3 при влажности W,
древесины					mw	– масса образца , г при влажности W.
					mw	– масса образца , г при влажности W.
Средняя плотность древесины при любой влажности обязательно пере-
считывается на стандартную влажность (12 %) по формуле
			ρ		= ρw 1+0,01(1−K		о	)(12−W ) ], г/см3,		(28)
				m12%			о
				m12%	m

где К о – коэффициент объемной усушки (см. п. 3.3.3). Также может быть принят для березы, бука, лиственницы – 0,6, а для прочих пород – 0,5;

W – влажность древесины, %.

Результаты определения оформляют в табл. 17.

Результаты определения средней плотности древесины							Таблица 17
Результаты определения средней плотности древесины

Порода	Номер	Размеры образца			Масса образца	Плотность древе-
	образца				mw, г при	сины, г/см3
		толщина	ширина	длина l,	влажности W	ρmw		ρm12 %
		а, см	b, см	см

3.3.1.2. Определение средней плотности древесины в полевых условиях

1	h	Изготавливают образец квадратного или круглого

2	H	поперечного сечения и длиной 30…40 см. Измеряют
		длину образца. Затем образец 1 погружают вертикально
		в цилиндр 2 с водой (рис. 10) и измеряют выступающую
		над водой часть образца.
Рис.10. Определение		Среднюю плотность			древесины при влажности
средней плотности		(W , %) рассчитывают по формуле
древесины		w	(H −h) ρводы		3
в полевых условиях				,		(29)
		ρm =	H		г/см ,
		где Н – длина образца, см;
h – длина надводной части образца, см;
ρводы –	плотность воды, 1 г/см 3.

21

Влажность воздуха, %

3.3.2.Определение влажности древесины

3.3.2.1.Определение абсолютной влажности древесины

Изготавливают образец (3 шт.) в форме прямоугольной призмы сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Затем его помещают в предварительно взвешенную (m1) вместе с крышкой металлическую бюксу, взвешивают (m2) и помещают в сушильный шкаф, где при температуре 103 ± 2 °С высушивают до постоянной массы. После охлаждения взвешивают бюксу с образцом (m3) и вычисляют влажность древесины по формуле

							W =		m2 −m3		100% .			(30)
							W =				100% .			(30)
									m3 −m1
		Результаты испытаний оформляются в виде табл. 18.
														Таблица 18
						Результаты определения влажности древесины
		Порода			Номер бюксы					Масса, г.				Влажность древесины
	древесины								m1		m2		m3	W, %
				3.3.2.2. Определение равновесной влажности древесины
										При длительном хранении древесины в усло-
						18	16 14

90								виях неизменной температуры и относительной
90							12	виях неизменной температуры и относительной
80							12	влажности воздуха она приобретает равновес-
							10	ную с воздухом влажность.
70							8			При настиле полов, оформлении стен из
60								древесины с целью исключения ее дальнейшего ко-
60								древесины с целью исключения ее дальнейшего ко-
50								робления и усушки необходимо предварительное
40		w						доведение древесины до равновесной влажности.
								Равновесную влажность можно определить по


								диаграмме Н.Н.				Чулицкого (рис.11) с помощью
	10		20		30		40	диаграмме Н.Н.				Чулицкого (рис.11) с помощью
	10		20		30		40	психрометра (рис. 12).
		Температура воздуха,					0	психрометра (рис. 12).
		Температура воздуха,					С

Рис.11. Диаграмма Чулицкого				Сначала по психрометру определяют темпера-
				Сначала по психрометру определяют темпера-
1	2	3		туру сухого термометра 1 (tсух), влажного термо-
			метра 2 (tвл) и рассчитывают психрометрическую разницу
			( ∆t = tсух - tвл). Затем по ∆t и tсух по психрометрической
			табл. 3 находят относительную влажность воздуха (ϕ, %
			). И наконец, по ϕ и tсух по диаграмме Н.Н.Чулицкого на-
			ходят равновесную влажность древесины W, %.
				Например, если с помощью психрометра удалось уста-
Рис.12. Психрометр			новить, что равновесная влажность воздуха составила 75
Рис.12. Психрометр			%, а его температура – 26 оС, то по диаграмме Чулицкого
			(рис. 11) влажность древесины оказалась равной 14 %.
			3.3.3. Определение усушки древесины

22

Усушка - это изменение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка древесины в радиальном, тангенциальном направлениях и вдоль волокон различна. Усушка древесины вызывает ее коробление.

		Изготавливают образец (3 шт.) в форме пря-
		Изготавливают образец (3 шт.) в форме пря-
		моугольной призмы сечением 20×20 мм и длиной
b		вдоль волокон 30 мм, таким образом, чтобы одна из
b	ℓ	сторон сечения была в радиальном направлении, а
а		другая – в тангенциальном. На сторонах образца на-


		носятся отрезки: размером "а" – в тангенциальном
Рис.13. Определение		направлении, размером "b" – в радиальном и разме-
Рис.13. Определение		ром и " " – в продольном (рис. 13). Эти отрезки из-
усушки древесины		ром и " " – в продольном (рис. 13). Эти отрезки из-
		меряются штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.

Затем образец кладут в бюксу, которую помещают в сушильный шкаф, где при температуре 103 ± 2 °С высушивают до постоянной массы. После охлаждения производят замеры тех же отрезков ("а1", "b1", " 1").

Линейные и объемную усушки вычисляют по формулам:

а) в тангенциальном направлении

У

=

a −a1

100%,

(31)

t

a1

б) в радиальном направлении

У

=

b −b1

100% ,

(32)

r

b1

в) вдоль волокон

У

=

− 1

100% ,

(33)

1

г) объемную усушку

У =

ab −a1b1 1

100% .

(34)

o

a1b1 1

Вследствие неоднородности строения древесина усыхает вдоль оси ствола (вдоль волокон) на 0,1…0,3 % (1…3 мм на 1 м), в радиальном направлении на 3...6 % ( 3 - 6 см на 1 м), в тангенциальном направлении на 6...12 % (6…12 см на 1 м). Объемная усушка составляет примерно 12…15 %.

Степень усушки древесины характеризуется коэффициентом объемной усушки ( Kо ), который определяется по формуле:

Уo

(35)

Ко =

.

w

Результаты определения усушки заносят в табл. 19

Таблица 19

Результаты определения усушки древесины

Порода

W,

Размеры образца, мм

Усушка, %

Kv

древесины

%

a

b

ℓ a1 b1 ℓ1

Уt

Уr

Уl

Уo

По величине объемной усушки древесные породы подразделяют на три группы: малоусыхающие, среднеусыхающие и сильноусыхающие. На практике показатели усушки древесины учитываются при распиловке сырых бревен с

23

тем, чтобы после высыхания пиломатериалы и заготовки имели заданные размеры.

3.3.4. Определение содержания поздней древесины в годичном слое

Поздняя древесина более плотная, темная и прочная часть годового слоя. Чем сильнее развита в годовых слоях поздняя древесина, тем лучше материал.

На торцевом срезе древесины (рис. 14) в ра-

ℓдиальном направлении (перпендикулярно годовым

слоям) наносят отрезок ℓ длиной

10-20 мм. С по-

δ1

δ2

δ3

δ4

δ5

δ6

δ7

мощью измерительной лупы ЛИ-3 определяют

толщину (δi) поздней части древесины каждого го-

Рис.14. Определение

дового слоя на участке ℓ с точностью до 0,1 мм.

содержания поздней

Содержание поздней древесины (m) вычисляют по

древесины

формуле

m =

Σδi

100% ,

(36)

где Σδi – сумма толщин поздней древесины, мм, на базовом отрезке; ℓ – длина базового отрезка, мм.

Испытание проводят на трех образцах. Результаты определений заносят в табл. 20.

		Результаты определения поздней древесины					Таблица 20
		Результаты определения поздней древесины

Номер	По-	Общая	База	Содержание	Расчетные показатели при влаж-
образ-	рода	ширина	изме-	поздней		ности 12 %
ца	дре-	древесины	рения	древесины,	прочность	прочность		средняя
	ве-	Σδ i , мм	ℓ , мм	m, %	при сжатии	при изгибе		плотность
	сины				Rсж,	Rизг,		ρm ,
					МПа	МПа		г/см3

По величине поздней древесины можно с достаточной точностью вычислить ее основные физико-механические свойства в зависимости от породы древесины, например:

Средняя плотность древесины:
ρm 12% = 0,012 m +0,276, г/см3 - для сосны;	(37)

24

ρm 12% = 0,007 m +0,335, г/см3 - для дуба.	(38)
Предел прочности при сжатии вдоль волокон:
Rсж 12% = 1,39 m + 20,7 , МПа - для сосны;	(39)
Rсж 12% = 1,01 m + 6,37 , МПа - для дуба.	(40)

Приборы, инструменты, материалы: измерительная лупа типа ЛИ-3;

измерительная линейка с ценой деления 0,5 мм; образцы древесины 30×30×10 мм; 20×20×30 мм; таблица с показателями физико -механических свойств древесины различных пород; весы с погрешностью взвешивания не более 0,01 г, технические; сушильный шкаф, обеспечивающий высушивание древесины при температуре 103 ± 2°С; бюксы с притертыми крышками; номограмма Н.Н. Чулицкого; психрометр; штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм; влагомер ЭВ-2К.

Аттестационные вопросы

1.Назовите положительные и отрицательные свойства древесины.

2.В каком виде древесина используется в строительстве?

3.Как определить абсолютную влажность древесины?

4.Как определяется содержание поздней древесины в годичном слое древесины?

5.Что такое равновесная влажность и как можно ее определить?

6.Как определить среднюю плотность древесины?

7.Как пересчитывается плотность древесины при любой влажности на стандартную влажность?

8.Что такое усушка древесины и как она определяется?

Литература: [ 1, 2 ].

25

Материал: Материаловедение. лабораторный практикум. Черкасов С.В., Адоньева Л.Н

Влажность воздуха, %

Рис.14. Определение

Смотрите также: