Физические и механические свойства древесины

Основными физическими свойствами древесины являют­ся истинная и средняя плотность, влажность, гигроскопич­ность, усушка и набухание.

Истинная плотность древесины определяется совокуп­ностью веществ, составляющих оболочку клеток. Так как клет­ки имеют схожее строение у всех пород, то истинная плотность древесины колеблется в пределах 1490... 1560 кг/м³.

Средняя плотность зависит от влажности и пористости по­роды. Значение средней плотности указывается применитель­но к нормальной (стандартной) 12%-й влажности.

Все породы по средней плотности условно разделяют на три группы: легкие ( < 550 кг/м³), средние ( = 550... 700 кг/м³) и тяжелые ( > 700 кг/м³).

Влажность существенно влияет на физико-механические свойства древесины и в ряде случаев определяет ее пригодность.

Вода в древесине может находиться в трех видах: свобод­ном состоянии, гигроскопическом и химически связанном. Свободная (капиллярная) вода заполняет полости клеток и со­судов и межклеточное пространство, гигроскопическая вода находится в стенках клеток, химически связанная вода входит в химический состав веществ.

Содержание воды в древесине изменяется вследствие ее гигроскопичности и влагоотдачи. Гигроскопичностью называ­ют способность древесины поглощать из воздуха парообраз­ную воду. Противоположная гигроскопичности характеристи­ка - влагоотдача. Это способность древесины отдавать воду в окружающую среду. Гигроскопичность и влагоотдача зависят от температуры и относительной влажности воздуха.

Находясь длительное время на воздухе с постоянной отно­сительной влажностью и температурой, древесина приобрета­ет определенную влажность, которая называется равновесной.

В результате изменения влажности происходит усушка или набухание древесины.

Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объ­ема древесины при высыхании. Усушка не происходит при ис­парении свободной воды и начинается только при удалении гиг­роскопической воды. Усушка древесины в различных направле­ниях неодинакова. Вдоль волокон она составляет 0, 1...0, 3%, в радиальном направлении - 3...6, в тангенциальном - 7... 12%. Объемная усушка, выражаемая коэффициентом объемной усушки, составляет 0, 2...0, 75%. Усушка приводит к появлению щелей между деревянными элементами, образованию трещин.

Набуханием называется способность древесины увеличивать свои размеры при поглощении воды. Набухание вдоль волокон составляет 0, 1...0, 8%, в радиальном направлении -3...5, в тан­генциальном - 6... 12%.

Способность древесины по-разному изменять свои размеры мри усушке и набухании приводит к короблению.

Теплопроводность древесины составляет 0, 16...0, 3 Вт/(м • °С). Вдоль волокон она в 1, 8 раза выше, чем поперек.

Звукопроводность древесины вдоль волокон в 16 раз выше звукопроводности воздуха, поперек волокон - в 3-4 раза. Вдоль волокон она составляет 5000 м/с, поперек волокон в ра­диальном направлении - 1450, в тангенциальном - 850 м/с.

К механическим свойствам древесины относят прочность, твердость, деформативность, ударную вязкость. Они зависят от средней плотности, влажности, наличия пороков, приложе­ния нагрузки с учетом строения древесины.

Важнейшей характеристикой древесины является про­чность. В деревянных конструкциях древесина работает на сжатие вдоль и поперек волокон, скалывание, изгиб, растяже­ние. Древесина различных пород имеет неодинаковую про­чность. Среди пород деревьев, растущих в Беларуси, наиболь­шую прочность имеет дуб.