Что такое плотность древесины
Плотность древесины
Данный параметр представляет собой соотношение массы древесины к ее объему. Плотность дерева выражается в кг/м³. В строительстве и изготовлении мебели или лестниц из дерева плотность служит для вычисления массы материалы.
Древесина имеет большое количество межклеточного пространства с пустотами. С помощью спрессовывания устраняются эти пустоты, за счет чего получают древесное вещество. Спрессованная древесина будет иметь меньшую плотность по отношению к удельному весу древесного вещества. Прочность материала будет зависеть от величины этого показателя. Древесина, имеющая больший удельный вес, трудно поддается обработке и антисептической пропитке.
Классификация древесины по плотности
По плотности древесины при влажности 12% все породы делят на три группы:
Все хвойные породы деревьев имеют низкую плотность. Исключениями могут быть только лиственница и несколько редких видов сосны.
Как измеряют плотность древесины?
Средняя плотность древесины измеряется по определенному алгоритму:
Данный алгоритм расчета удельного веса прописан в ГОСТ 16483.1-84. В рекомендациях указано, что измерения лучше всего проводить на заготовках, которые имеют форму прямоугольной линзы. Грани образца должны быть хорошо обработаны. Размеры заготовки должны быть следующими: длина – 20 мм, ширина 20 мм, высота 30 мм.
Зависимость плотности дерева от влажности
На плотность древесины влияют несколько параметров. Но ключевым является влажность дерева. Чем выше влажность, тем больше вес бруска. За счет этого увеличивается масса заготовки. В результате древесина с повышенной влажностью имеет большую плотность.
Выделяют 3 основных категории древесины по влажности:
Свежесрубленная древесина обычно имеет влажность не менее 50%. Материал проходит сушку на свежем воздухе под специальным навесом. Такая процедура убирает влагу до 25%. Чтобы добиться 12% влажности дерева помещают в сушильную камеру. Только при таком проценте влажности можно проводить измерение.
Таблица плотности древесины различных пород
В следующей таблице представлена плотность различных пород древесины:
Плотность пород древесины
Плотность древесины – физическое свойство, характеризующее отношение массы сухого материала к его объему. Этот показатель учитывается при перевозке, обработке и применении дерева. Плотность древесины используется при проведении физико-математических расчетов во время сортировки пиломатериалов.
Что такое плотность древесины
Единицей измерения плотности древесины является гм/см 3 или кг/м 3 (в системе СИ). Этот показатель определяется по формуле: р = mb/Vb. Символ m обозначает массу материала, b – параметр влажности, Vb – объем влажного вещества. Выделяют следующие виды плотности древесины:
В древесине присутствует большое количество межклеточных пространств, называемых пустотами. Древесинное вещество получается при помощи спрессовывания дерева. В результате пустоты полностью исчезают. Плотность спрессованной древесины меньше удельного веса древесинного вещества. Чем выше величина этого показателя, тем прочнее материал. Древесина с большим удельным весом труднее поддается обработке и не пропитывается антисептиками.
Измерение плотности осуществляется по следующему алгоритму:
Алгоритм вычисления данного показателя указан в ГОСТ 16483.1-84. Проводить измерения рекомендуется на заготовках в форме прямоугольной линзы. Длина основания измеряемого образца должна равняться 20 мм, ширина – 20 мм, высота – 30 мм. Грани заготовки необходимо тщательно обработать перед измерением плотности древесины.
ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности
В большинстве стран Европы, вместо плотности древесины, используется показатель прироста. Он характеризует среднюю толщину слоев роста. Этот параметр используется при расчете величины изменения объема дерева в течение некоторого промежутка времени. Главным преимущества параметра прироста является легкость расчета, что позволит снизить затраты на проведение математических измерений. Согласно мнению профессиональных специалистов, этот параметр не характеризует физические свойства древесины. Поэтому он не связан с плотностью вещества. В Российской Федерации показатель прироста используется центрами по экспертизе и стандартизации лесоматериалов.
Взаимосвязь с другими параметрами
Плотность древесины связана со следующими физическими свойствами дерева:
Одним из главных свойств, связанных с плотностью, является твердость древесины. Она характеризует способность дерева выдерживать сильные нагрузки. Чем больше объемный вес деревянного бруска, тем больше его твердость. Мягкие породы имеют высокую теплопроводность и не подвергаются механическим деформациям. Твердая древесина воспламеняется с меньшей интенсивностью.
Твердость определяется тестом по Бринеллю. Для осуществления расчетов требуется металлический шарик диаметром 1 мм. Он вдавливается в поверхность деревянной заготовки. Проделанное отверстие измеряется при помощи линеек и штангенциркулей. Глубина измеряемой лунки является коэффициентом Бринелля, использующимся для оценки твердости материала.
При самостоятельном определении коэффициента Бринелля могут возникнуть погрешности, что приведет к неточности измерении. Поэтому для оценки устойчивости материала применяется таблица твердости разных пород древесины:
| Разновидность древесины | Коэффициент Бринелля | Особенности материала и область применения |
| Акация | 7,1 кгс/мм² | Произрастает в Северной Америке. Используется для изготовления паркета и мебели. |
| Бук | 3,8 кгс/мм² | Растет на территории Европы, Западной Азии, Северной и Южной Америки. Бук обладает мягкой фактурой легко обрабатывается режущими инструментами. |
| Бамбук | 4,7 кгс/мм² | Растет в Юго-Восточной Азии. Устойчив к высоким перепадам температур, эффективно впитывает влагу. Используется в медицине. |
| Берёза | 3,3 кгс/мм² | Произрастает в Европе. Имеет низкую устойчивость к воздействию высоких температур. Применяется при производстве элементов декора. |
| Вишня | 3,6 кгс/мм² | Растет в Европе, Азии и Северной Америке. Имеет ровноволокнистую структуру и легко поддается обработке. |
| Граб | 3,5 кгс/мм² | Произрастает на юге России. Обладает скрученными волокнами и высокой прочностью. |
| Дуб | 3,8 кгс/мм² | Растет в Европе и Северной Америке. Устойчив к механическим деформациям, имеет долгий срок эксплуатации. Используется при изготовлении дощатых полов. |
| Ель | 1,3 кгс/мм² | Произрастает на территории Европы и Северной Америки. Отличается неоднородностью цвета и низкой степенью абсорбции. Применяется в строительном секторе. |
| Клён | 4,8 кгс/мм² | Произрастает в Северной Америке и Европе. Склонен к образованию трещин. Применяется при изготовлении мебели. |
| Орех грецкий | 5 кгс/мм² | Произрастает на территории Южной Европы, Средней Азии и Ближнего Востока. Отличается высокой влажностью и прочностью структуры. Применяется в медицине. |
| Ольха | 3,0 кгс/мм² | Растет в Западной Азии. Европе и Северной Африке. Имеет тонкую структуру и поддается деформации. Применяется при производстве паркета. |
| Сосна | 1,6 кгс/мм² | Растет в Европе, Северной Америке и Азии. Имеет низкую теплопроводность и не воспламеняется. По этой причине данный материал активно используется при строении помещений, где проводится термическая обработка. |
| Ясень | 4,1 кгс/мм² | Произрастает в Европе. Эластичен, легко поддается механической обработке. Используется для изготовления спортивных снарядов. |
Таблица твердости используется на промышленных предприятиях. Она позволяет работникам выбрать оптимальные материалы для проведения физико-математических измерений.
Зависимость от влажности
Влажность древесины является одним из главным параметров, влияющих на плотность этого материала. При наличии большого количества влаги повышается вес бруска. В результате масса заготовки увеличивается. Поэтому плотность дерева, где отсутствует влага, ниже. Влажные образцы имеют высокую прочность и твердость.
Выделяют 3 основных категории древесины по влажности:
Влажность свежесрубленной древесины составляет не менее 50 %. Поэтому сырье подвергается естественной сушке под навесом. Эта процедура позволяет снизить количество влаги до 25 %. Для дальнейшего снижения этого показателя требуется поместить дерево в сушильные камеры. Измерение можно проводить при влажности не более 12 %.
Измерение показателя твердости
Для определения твердости используются 3 основных метода:
Таблица значений плотности древесины
Крайне нестабильной является величина, определяющая плотность дерева. Она может измеряться в широком диапазоне даже для одного сорта или состава древесины в зависимости от определенных факторов. Обычно, когда указывается объемный вес древесины, то подразумеваются обобщенные цифры. Нередко эмпирический результат способен отличаться от справочных данных.
Базовые понятия
Плотность дерева определяется по формуле, известной еще со школьного курса физики
Если определять плотность дерева с учетом пористости, то здесь помогает знание удельного веса. На условный объем в данном случае не оказывает влияние коэффициент усушки, и он не нуждается в перерасчете с включением влажности 10-17%. Подход помогает не усложнять расчет, а получать цельный результат во время сверки нескольких разных образцов.
Классификатор пород
Необходимо знать, что плотности древесины различных пород значительно разнятся между собой по значениям.
Традиционно принято делить заготовляемые объемы на три условных группы по плотности:
Ангарская сосна хотя и считается эталонной по твердости, на самом деле относится к неплотным породам древесины
Показатель удельной плотности березы повислой относится к средней группе
Изготовленные из дуба мебель, напольные покрытия выдерживают многолетнюю эксплуатацию
Противоположными характеристиками обладает бакаут. Кубометр такого материала отклонит стрелку весов на 1,3 т. Медленнорастущее дерево произрастает на Кубе, Гаити, Гондурасе. Материал достаточно трудно обрабатывается за счет имеющейся в структуре смолы. Из него делают кегли, шары для боулинга и даже подшипники.
ВИДЕО: Характеристики основных лиственных и хвойных пород древесины
Взаимосвязь фактуры со свойствами
Доказано, что плотность древесины зависит от того, сколько внутри ее структуры сохраняется жидкости. В первую очередь вода повышает массу выбранного объема, а во вторую очередь она стимулирует набухание клеточных стенок, что приводит к расширению объема. Это приводит к тому, что средняя плотность древесины определяется при полном отсутствии жидкости или при определенном ее процентном содержании.
Найти значение у максимально высушенных заготовок вряд ли удастся, так как они будут при любом удобном случае поглощать влагу из атмосферы. В классическом варианте замеры осуществляются при достижении определенного равновесного состояния.
Физические расчеты иногда включают базовое значение. Оно является отношением массы полностью сухой заготовки к возможно максимальному объему в набухающем состоянии. Последнее характерно для заготовок, только что спиленных, в которых буквально недавно происходило сокодвижение, или длительное время находившихся в воде заготовках.
Плотность, пористость и проницаемость древесины
На значение оказывает влияние среда произрастания. В отечественных широтах встречаются чаще всего растения, значение плотности сухой древесины у которых варьируется в пределах 350-920 кг/куб.м. Например, плотность сосны, как и плотность осины,попадает в среднюю часть интервала, так как составляет около 500 единиц. Если брать плотность дуба, то она ближе к верхнему порогу в зависимости от степени насыщенности влагой составляет 700-750 кг/куб.м.
Структура дерева зависит от проницаемости жидкостями и газами под давлением. Эта особенность оказывается под влиянием системы сообщающихся клеточных полостей. Сухая клеточная стенка обладает низкой пористостью. Ее составляющие обычно находятся в стеклообразном состоянии.
Характеристика популярных сортов древесины
Таблица плотности популярных сортов древесины
Помимо сухой статистики, приведем краткое описание некоторых пород дерева для понимания природы определения плотности.
Лиственница
Заготовки из этого материала достаточно прочные и долговечные. По своей твердости она сопоставима с дубом. Коробление в малой степени оказывает влияние на лиственницу, поэтому ее нередко используют в качестве строительного и отделочного материала.
Все сорта кедровых деревьев обладают схожей по цвету древесиной. В ее структуре присутствует большое количество масел и смол, которые придают заготовкам характерный приятный запах. В срезе явно заметны годичные кольца, так как присутствует заметный контраст в зонах ранней и поздней древесине. Традиционно волокна располагаются прямо, а характерной чертой образования рисунка является наличие кармашков врастания коры.
Мореный дуб
Это много лет назад затонувшие леса, которые без доступа кислорода упрочнились на дне водохранилищ. Отличается неповторимой цветовой гаммой и долговечностью при эксплуатации.
Осина
Мягкая, но одновременно плотная фактура отлично обрабатывается металлическим инструментом. Благодаря такой податливости она легко распиливается, фрезеруется, лущится. Также легко склеить отдельные элементы между собой. Недостаток материала в том, что он трудно полируется.
Светлая на продольном и поперечном срезе древесина имеет легкий коричневатый или красноватый оттенок. Хорошо обрабатывается. Редкими считаются заготовки с зеленоватым тоном.
Ольха
Свежесрезанная заготовка быстро темнеет, приобретая желтоватый или оранжевый цвет. После обработки олифой или маслом получается равномерный тон, отличающий ее от остальных пород. Доска содержит сердцевинные повторения как черточки.
ВИДЕО: Как учитывать свойства древесины в изделиях
От чего зависит плотность древесины и как ее узнать
Древесину можно назвать одним из старейших материалов, использующихся в строительстве. Испокон веков человек сооружал себе жилье из веток и палок. С тех пор прогресс шагнул далеко вперед, но древесина, как и прежде, остается одним из наиболее распространенных строительных материалов.
Что такое плотность материала
Плотность древесного вещества
По мере роста дерево потребляет из окружающей среды влагу, кислород и другие питательные вещества. Конечно, они не пропадают бесследно. Если присмотреться к срубу дерева, можно заметить, что оно не состоит только из так называемого древесного вещества. При ближайшем рассмотрении можно увидеть поры, по которым циркулируют жизненные соки растения. Кроме того, влажность свежеспиленного дерева обычно составляет около 60-80 %, а это значит, что в составе его древесины имеется также вода.
Как рассчитать плотность
Единица измерения объемного веса подсказывает нам, как решить эту задачу. Нужно лишь знать вес образца и его объем, который, как известно, вычисляется перемножением длин сторон объекта.
Наиболее простым примером станет определение плотности абсолютно сухого материала, то есть древесины, в которой полностью отсутствует вода. Формула в данном случае максимально проста:
От чего зависит плотность
По объемному весу различные породы делятся на три категории:
К первому типу относятся дуб, граб, береза и некоторые другие лиственные деревья. Для второй категории характерная средняя плотность древесины. Примерами являются лиственница, вяз, клен, рябина, орех и т.д. Плотность хвойной древесины считается наименьшей, поэтому она относится к третьей категории. Это ель, сосна и кедр. Такое разграничение говорит нам о том, что на объемный вес древесины влияет порода дерева.
Лиственные породы
Мы уже выяснили, что порода дерева влияет на плотность древесины. Таблица ниже включает точные значения объемного веса при различной влажности материала – от 15 до 100 %. Такой подход позволяет наиболее полно оценить изменение плотности древесины в различных условиях.
Плотность древесины. Таблица значений плотности
Что такое плотность древесины
Плотность древесины — это отношение массы древесины к объёму древесины, то есть плотность определяется массой древесного вещества в единице своего объёма.
Выражается плотность в кг/м³
Обычно, в строительстве значение плотности древесины нужно для того, чтобы расчитать массу (вес) древесины.
Плотность у древесины напрямую зависит от её влажности — чем больше влажность, тем больше значение плотности.
Так же как и все остальные показатели физико-механических свойств древесины, плотность определяется при влажности 12%. При определении плотности древесного вещества его массу определяют взвешиванием, а объём рассчитывают по разнице объёма образца древесины и объёма жидкости, заполнившей пустоты в этом образце.
Очень тесная связь существует между плотностью и прочностью древесины. Более плотная (тяжёлая) древесина, как правило, является более прочной.
По плотности древесины при влажности 12% все породы делят на три группы:
Стоит отметить, что почти вся древесина у хвойных пород деревьев, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.
Плотность древесины и древесных материалов
Свойства
Древесина лиственных пород характеризуется большим разнообразием складывающих её элементов, чем у хвойных пород. По физическим свойствами древесины лиственные породы делят на твёрдолиственные, обладающие древесиной высокой плотности, и мягколиственные с невысокой плотностью. К мягколиственным породам обычно относят осину, ольху, липу, тополь, иву; к твердолиственным — дуб, бук, граб, ясень, клён, грушу, тик, акацию.
По характеру облиственения лиственные породы разделяют на широколиственные и мелколиственные. К первым относят породы с относительно широкими листьями, такие как: бук, граб, липа, клён, вяз, ясень; ко вторым с относительно мелкими листьями, это обычно все виды березы, осина, ольха серая и ольха чёрная.
Ива плакучая
Среди лиственных пород есть растения отличающиеся высокой требовательностью к качеству почвы, такие как липа и лещина, но есть и относительно нетребовательные, например, берёза или робиния обыкновенная. Ряд светолюбивых растений (берёза, тополь) отличаются быстрым ростом, в то время, как теневыносливые характеризуются медленным ростом: липа, граб. Некоторые лиственные породы отличаются довольно высокой морозостойкостью, например, берёза, осина, а другие являются весьма теплолюбивыми, например, абрикос; у отдельных видов высока засухоустойчивость (саксаул, фисташка, лох) и даже есть солеустойчивые виды, например: гледичия, саксаул, сумах. Размножение лиственных пород проходит как семенным путём, так и вегетативным образом.
Таблица справочных значений плотности для пород деревьев
Так как стандартизированные значения плотности для древесины имееют групповой вид, пришлось полазить по англоязычным справочникам, чтобы собрать значения плотности по породам деревьев. Получилась следующая таблица:
Плотность древесины наиболее встречаемых пород деревьев
| Порода дерева | Плотность древесины кг/м³ |
| Бальса (Бальза) | 120-160 |
| Пихта сибирская | 390-430 |
| Ель северная | 400-450 |
| Секвойя вечно-зелёная | 410 |
| Тополь | 400-500 |
| Ива | 460 |
| Сосна | 450-500 |
| Ольха | 490 |
| Осина | 510 |
| Липа | 530 |
| Красное дерево | 540 |
| Конский каштан | 560 |
| Каштан съедобный | 590 |
| Кипарис | 600 |
| Черемуха | 610 |
| Сапелли | 620 |
| Лещина | 630 |
| Орех грецкий | 640 |
| Берёза | 650 |
| Вишня | 660 |
| Вяз гладкий | 660 |
| Лиственница | 660 |
| Клен полевой | 670 |
| Тиковое дерево | 670 |
| Груша | 690 |
| Дуб | 690 |
| Афрормозия | 700 |
| Свитения (махагони) | 700 |
| Платан | 700 |
| Жостер (крушина) | 710 |
| Бук | 720 |
| Граб | 750 |
| Падук | 750 |
| Тисс | 750 |
| Ясень | 750 |
| Дуссия | 800 |
| Кемпас | 800 |
| Слива | 800 |
| Сирень | 800 |
| Боярышник | 800 |
| Палисандр | 800 — 1000 |
| Пекан (кария) | 830 |
| Ярра | 830 |
| Мербау | 840 |
| Ятоба (мареил) | 840 |
| Керуинг | 850 |
| Кулахи | 850 |
| Мутения | 850 |
| Венге | 900 |
| Лапачо | 900 |
| Олива | 900 |
| Сандаловое дерево | 900 |
| Панга-панга | 950 |
| Самшит | 960 |
| Лим | 970 |
| Сукупира | 1 000 |
| Кумару | 1 100 |
| Эбеновое дерево (Хурма) | 1 080 |
| Черное дерево | 1 160 |
| Квебрахо | 1 210 |
| Гваякум или бакаут | 1 280 |
Значение и применение
Лиственные породы находят широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Их используют в лесном хозяйстве как источник ценных пород древесины, разводят для защиты полей в составе противоэрозионных насаждений, ими формируют лесополосы для задержки песков, культивируют для озеленения и паркового строительства.
Многие лиственные породы являются источником технического сырья: берёза, бересклет, эвкоммия, дуб, бирючина. Другие являются важным источником пищевых продуктов, их плоды издавна используются в пищу человеком, например: айва, лещина. Ряд известны как важные источники пряностей: лавр, прутняк, или как источники лекарственного сырья: калина, берёза, жимолость, липа, облепиха. Известны высококачественные медоносы: липа, акация, ива.
Древесина твердолиственных пород это природный материал, он обладает рядом качеств таких как: твердость, красивый внешний вид, долговечность. Для того чтобы сохранить эстетически привлекательный внешний вид применяют различные методы: нанесения защитных покрытий, сушка, термообработка и т.д.
Цвет древесины может определяться содержанием в ней красящих и дубильных веществ, а так же возрастом дерева, породой и климатическими условиями. Чем жарче климат, тем ярче окраска древесины. Иногда цвет древесины изменяется под воздействием ультрафиолетового излучения или защитного покрытия. Цвет древесины можно изменять путем тонировки.
Твердость древесины определяется породой и условиями произрастания дерева. Твердолиственные породы имеют большую ценность, поскольку их древесина пригодна для изготовления мебели. Твердолиственные деревья очень разнообразны. Их древесина имеет довольно плотную текстуру. Она прекрасно обрабатывается и из нее можно изготовить множество различных изделий. Твердолиственные деревья произрастают в смешанных лесах. В лесах нашей страны растет много видов твердолиственных деревьев, некоторые из них считаются долгожителями.
Лиственные породы разделяются на мягколиственные и твердолиственные. Твердолиственные породы отличаются твердой древесиной, к ним относятся: бук
,
ясень
,
дуб
,
клен
и
орех
. К мягколиственным породам относятся: ольха, ива, осина, береза, липа, тополь.
Особенность лиственных пород заключается в том, что она практически не имеет запаха. Запах присутствует при свежем срезе древесины. Такая древесина хорошо смотрится и имеет прекрасные эксплуатационные показатели, она подойдет для полов и внутренних лестниц.
— самая ценная порода древесины. Его древесина имеет ярко выраженную текстуру и приятный коричневый цвет.
свойственно тяжелая и плотная древесина устойчивая к влажности. Зачастую цвет бука белый с легким желтоватым или красным оттенком. Одно из его положительных качеств это то что он легко поддается полировки. Но есть и минусы, его древесина не долговечна при хранении на открытом воздухе, желательно использовать его в помещении. Древесина этого дерева применяется при изготовлении самых разнообразных изделий: мебели, деревянной тары, измерительных инструментов, музыкальных инструментов, фанеры и т.д.
имеется твердая и прочная древесина слегка желтоватого цвета. Его легко полировать и он прекрасно поддается резки, поэтому широко применяется для резных работ. Также выращивают белый клен, он обладает белой древесиной, достаточно износоустойчивой и используется для изготовления музыкальных инструментов, мебели и фурнитуры, паркета.
— также называют белым буком. Его древесина очень прочная и имеет цвет от белого до серого цвета. Его текстура достаточно однородна, на ее фоне разбросаны светлые точки. Ядро и заболонь, почти одинаковые по цвету. Граб практически не подвержен короблению и его твердость превышает твердость дуба. Он плохо поддается резке.
Физические свойства древесины
и древесинного вещества. В зависимости от способа определения значения d несколько различаются. По данным различных авторов, d находится в пределах 1,499—1,564 и в среднем принимается равной 1,54. Плотность древесины определяется по формуле:
где pw — плотность древесины при данной влажности W, кг/см3; mw — масса образца древесины при влажности W, кг; Vw — объем древесины при влажности W, м3.
Для экспериментального определения плотности древесины используют образцы в виде прямоугольной призмы основанием 20X20 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм. Массу образца можно установить единственным методом — взвешиванием на рычажных весах. Взвешивание проводится на весах с точностью до 0,001 г. Объем образца может быть определен двумя способами: по трем линейным измерениям (ширине, толщине и высоте) и специальным прибором — объемомером. Кроме того, необходимо установить влажность образца в момент испытаний и иногда коэффициент объемного разбухания. Для этого приходится образец доводить в сушильном шкафу до абсолютно сухого состояния и измерять его массу (иногда объем).
Для определения объема по первому методу ширину и толщину образца измеряют посередине высоты, а высоту — между центрами оснований. Измерение проводят каким-либо мерительным инструментом (микрометром, штангенциркулем, прибором с индикаторами часового типа и т. д.) с точностью до 0,01 мм. Объем образца равняется произведению полученных трех величин и выражается в долях кубического метра. Вполне очевидно, что точность определения объема образца по описанному способу зависит от тщательности изготовления образца и может снижаться, если образец по форме отличается от прямоугольного параллелепипеда. При использовании объемомера образец может иметь любую форму, так как прибор основан на измерении объема несмачивающей древесины жидкости после погружения в нее образца. Объем образца вычисляется с точностью 0,01 см3 по формуле:
где п — цена одного деления круговой шкалы на обойме.
Подставив найденные значения mw и Vw в формулу, плотность вычисляют с точностью до 1 кг/м3. Плотность существенно зависит от влажности древесины. В справочной литературе обычно приводятся данные о плотности древесины при влажности 15% (p15). Иногда в расчетах участвуют значения плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Часто приходится оперировать данными о плотности и при других значениях влажности. Указанные показатели можно определить непосредственно экспериментальным путем по массе и объему образца, соответствующей заданной влажности.
Однако часто бывает достаточно определить плотность при любой влажности ниже или выше предела гигроскопичности, а затем, используя пересчетные формулы, получить сначала значение р15, а затем искомую величину плотности при заданной влажности. Если в момент испытаний влажность образца находилась в диапазоне от нуля до предела гигроскопичности (т. е. до 30%) по любому найденному значению плотности можно вычислить плотность при влажности 15% по формуле:
Для остальных пород при Кр.об, равном 0,5, плотность р15 можно вычислить но формуле:
Формулы используются в том случае, если в процессе испытаний не определяется точного фактического значения коэффициента разбухания. Если влажность древесины в момент испытаний составляет более 30%, для пересчета найденной плотности к p15 используют следующие формулы: для древесины белой акации, березы, бука, граба и лиственницы:
для древесины остальных пород:
Для многих расчетов очень удобно иметь характеристику плотности древесины, не зависящую от ее влажности,— условную плотность древесины. Условная плотность древесины определяется по формуле:
где mо — масса образца древесины в абсолютно сухом состоянии, кг; Vmax — объем образца при влажности выше предела гигроскопичности, м3.
Экспериментальным путем условную плотность древесины определяют на образцах (20X20X30 мм), выпиленных из предварительно выдержанных в воде (до приобретения максимального объема) заготовок. Измеряют длину, ширину и толщину каждого образца и на основании этих данных определяют Vmax. Затем образцы сушат и устанавливают массу в абсолютно сухом состоянии— mо. Подставив найденные значения в формулу, вычисляют русл с точностью до 1 кг/м3. Величина условной плотности очень близка к величине плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Соотношение между этими показателями выражается формулой:
где У — полная усушка. Условную плотность древесины белой акации, березы, бука, граба и лиственницы можно вычислить также, если известно значение p15 по формуле:
Условную плотность остальных пород — по формуле:
породы малой плотности (плотность 550 и менее); к этой группе из хвойных пород относятся сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный, из лиственных — тополь (все виды), липа (все виды), ива (все виды), осина, ольха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский, бархат амурский;
породы высокой плотности (плотность 760 и выше): акация белая и песчаная, береза железная, гледичия каспийская, глоговина, гикори белый, граб, дзельква, дуб каштанолистный и араксинский, железное дерево, земляничное дерево, кизил, маклюра, саксаул белый, самшит, фисташка и хмелеграб.
Среди иноземных пород есть как с очень малой (например, бальза из тропической зоны Южной Америки, 100—130), так и с очень высокой плотностью (например, бакаут с плотностью 1350). Средние значения плотности p15 и русл для наиболее распространенных пород приведены в табл. 19.
Таблица 19. Средние значения плотности р15 и русл.
| Порода | Плотность p15 кг/м3 | Условная плотность Русл кг/м3 | Порода | Плотность p15 кг/м3 | Условная Русл кг/м3 |
| Лиственница | 670 | 520 | Клен | 700 | 550 |
| Сосна обыкновенная | 510 | 400 | Ясень обыкновенный | 690 | 550 |
| Ель | 450 | 360 | Бук | 680 | 530 |
| Кедр (сосна кедровая) | 440 | 350 | Вяз | ||
| Пихта сибирская | 380 | 300 | Орех грецкий | 600 | 470 |
| Граб | 810 | 630 | Ольха | 530 | 420 |
| Акация белая | 810 | 630 | Осина | 500 | 400 |
| Груша | 720 | 570 | Липа | 500 | 400 |
| Дуб | 700 | 550 | Тополь | 460 | 360 |
Есть более подробные таблицы плотности древесины с указанием вида древесной породы и района ее произрастания. Приводимые в них данные представляют собой средние показатели, вычисленные по сильно изменчивым величинам.
Иногда необходимо определить пористость древесины, характеризующую объем внутренних пустот (полостей клеток, межклеточных пространств), выраженный в процентах от объема древесины в абсолютно сухом состоянии. Зная относительную плотность древесинного вещества (1,54) и плотность древесины в абсолютно сухом состоянии ро, можно подсчитать величину пористости П по формуле:
С увеличением плотности от 300 до 800 кг/м3 пористость снижается от 81 до 55%.
Что такое плотность древесины
Единицей измерения плотности древесины является гм/см3 или кг/м3 (в системе СИ). Этот показатель определяется по формуле: р = mb/Vb. Символ m обозначает массу материала, b – параметр влажности, Vb – объем влажного вещества. Выделяют следующие виды плотности древесины:
В древесине присутствует большое количество межклеточных пространств, называемых пустотами. Древесинное вещество получается при помощи спрессовывания дерева. В результате пустоты полностью исчезают. Плотность спрессованной древесины меньше удельного веса древесинного вещества. Чем выше величина этого показателя, тем прочнее материал. Древесина с большим удельным весом труднее поддается обработке и не пропитывается антисептиками.
Измерение плотности осуществляется по следующему алгоритму:
Алгоритм вычисления данного показателя указан в ГОСТ 16483.1-84. Проводить измерения рекомендуется на заготовках в форме прямоугольной линзы. Длина основания измеряемого образца должна равняться 20 мм, ширина – 20 мм, высота – 30 мм. Грани заготовки необходимо тщательно обработать перед измерением плотности древесины.
ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности
1 файл 197.93 KB
В большинстве стран Европы, вместо плотности древесины, используется показатель прироста. Он характеризует среднюю толщину слоев роста. Этот параметр используется при расчете величины изменения объема дерева в течение некоторого промежутка времени. Главным преимущества параметра прироста является легкость расчета, что позволит снизить затраты на проведение математических измерений. Согласно мнению профессиональных специалистов, этот параметр не характеризует физические свойства древесины. Поэтому он не связан с плотностью вещества. В Российской Федерации показатель прироста используется центрами по экспертизе и стандартизации лесоматериалов.