Влажность и плотность древесины, а так же ее клеточная структура и ее особенности. древесина
К физическим свойствам древесины относятся свойства, характеризующие ее внешний вид и макроструктуру, а также влажность и плотность древесины, влаго- и водопоглощенне, тепловые, электрические и звуковые свойства.
Усушка древесины
Усушка - это изменение линейных размеров и объёма древесины при высыхании в результате удаления влаги из древесины. Она начинается после полного удаления свободной влаги и с началом удаления связанной влаги.
Усушка древесины по разным направлениям неодинакова. В тангентальном направлении усушка в 1,5 - 2 раза больше, чем в радиальном. Усушка вдоль волокон незначительна. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет 6-10%, в радиальном направлении - 3-5% и вдоль волокон - 0,1-0,3%.
Уменьшение объёма древесины при испарении связанной влаги называется объёмной усушкой.
Неравномерность усушки древесины в различных частях и в разных направлениях приводит к искажению формы материала, то есть к короблению, что вызвано возникновением разнонаправленных напряжений.
Когда неравномерная усушка вызывает напряжение, превышающее прочность древесины в направлении, перпендикулярном волокну, вдоль волокна происходит разделение клеток. Это вызывает растрескивание материала. Трещины наиболее часто проявляют себя на поверхности, а также на торцах досок, но могут образовываться и внутри.
Классическая проблема неравномерного изменения толщины древесины в досках при усушке, как правило, вызвана разницей тангентальной и радиальной усушки. Если один край доски расположен вблизи сердцевины, годовые кольца в нём имеют значительную кривизну и усушка будет происходить, в основном, в радиальном направлении. На противоположном краю волокна расположены, в основном, перпендикулярно поверхности и, стало быть, усушка будет тангентальной.
По величине коэффициента объёмной усушки древесные породы можно разделить на три категории:
Малоусыхающие - (коэффициент объёмной усушки не более 0,4%) - ель сибирская и обыкновенная, пихта сибирская, кедры сибирский и корейский, тополь белый.
Среднеусыхающие - (коэффициент объёмной усушки от 0,4 до 0,47%) - бук, вяз, дуб, сосна, липа мелкозернистая, ольха чёрная, осина, пихты белокорая, кавказская и маньчжурская, тополь чёрный, ясень.
Сильноусыхающие - (коэффициент объёмной усушки 0,47% и более) - берёзы плакучая и белая, граб, лиственницы сибирская и даурская, клён остролистый.
Коэффициент объемной усушки считается в % на 1% снижения влажности ниже точки насыщения.
Плотность древесины
Плотность древесины - это отношение массы древесины к ее объему. В древесине имеются пустоты (полости клеток, межклеточные пространства), и если удалось бы спрессовать древесину так, чтобы все пустоты исчезли, то получили бы сплошное древесинное вещество.
Плотность древесины вследствие пористого строения меньше, чем плотность древесинного вещества. В лабораторных условиях плотность древесины определяют на образцах прямоугольного сечения размером 20x20 мм и высотой (по длине волокон) 30 мм (ГОСТ 16483.1-73). Массу образца определяют взвешиванием на рычажных весах с погрешностью не более 0,001 г, линейные размеры - штангенциркулем или микрометром с погрешностью не более 0,1 мм. Объем вычисляют как произведение результатов трех измерений и выражают в долях кубического метра (м3). Плотность древесины зависит от ее влажности.
В соответствии с рекомендацией комиссии по стандартизации Совета Экономической Взаимопомощи (СЭВ) все показатели физико-механических свойств древесины определяются при стандартной влажности (12%). Для расчета иногда пользуются плотностью древесины в абсолютно сухом состоянии: массу и объем древесины измеряют после того, как образец высушат до влажности, равной нулю. Для некоторых целей удобно пользоваться величиной, называемой условной плотностью древесины. Вычисляют этот показатель как отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к объему образца при пределе гигроскопичности. Условная плотность древесины не зависит от влажности.
С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% составляет 670 кгма, а при влажности 25% - 710 кгм3. В пределах годичного слоя плотность древесины различна: плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней. Поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше ее плотность. Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется количеством древесинного вещества в единице объема.
Плотность колеблется в очень широких пределах (табл. 1). По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы: породы с малой плотностью (510 кгм и менее); со средней плотностью (550-740 кгм3) и с высокой плотностью (750 кгм3 и выше). Плотность древесины имеет большое практическое значение. Древесину с высокой плотностью (самшит, граб, бук, клен, груша) особенно ценят на производстве за ее прочность и хорошую обрабатываемость. Древесина лиственных кольцесосудистых пород имеет неодинаковую плотность, ранняя часть годичного слоя у нее пористая, поздняя - более плотная.
Такая древесина труднее поддается лакированию и полированию, но обладает другими ценными свойствами, например хорошо гнется. Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеянно-сосудистых лиственных пород - высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется и полируется.
Клеточная структура древесины
Клеточная структура древесины – объективный определяющий фактор ее плотности (удельного веса).
Древесина имеет волокнистую многоклеточную структуру, в которой стенки клеток выступают в роли несущего каркаса. Клеточная структура древесины определяется размерами древесных клеток, их формой и ориентацией в пространстве. Материал для клеточных стенок – древесинное вещество, плотностью 1540 кг/м3. Плотность материала клеточных стенок практически одинакова для всех пород дерева. А вот клеточные структуры, размеры и формы древесных клеток, в каждом случае – разные. С уменьшением размеров клеток и более плотным размещением их в пространстве – клеточная структура древесины уплотняется и растет количество древесинного вещества в единице объема. Соответственно, увеличивается вес единицы объема древесины и растет его плотность (удельный вес). И наоборот, древесина с более «рыхлой» и «крупной» клеточной структурой всегда будет менее плотная.
Отличиями в строении клеточной структуры объясняется разница в плотности древесины разных пород дерева и разных слоев древесины в пределах одной породы.
Дополнительно, на строение клеточной структуры древесины влияют климатические, географические и другие локальные условия произрастания дерева, а также – его возраст. В пределах одной породы, удельный вес древесины может изменяться в зависимости от указанных причин.
Например, в пределах одной породы:
- древесина дерева, выросшего в засушливом районе, будет плотнее, нежели древесина дерева, выросшего в болотистой местности
- плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней, поэтому, чем старше дерево, чем лучше развита поздняя древесина – тем выше будет ее суммарная плотность
Понятие Зольности древесины.
Зольностью называют содержание в топливе минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей массы. Зола является нежелательной частью топлива, так как снижает содержание горючих элементов и затрудняет эксплуатацию топочных устройств. При проведении анализов содержание золы подсчитывается на сухую массу топлива.
Пересчет зольности на рабочую массу проводится по формуле Ар = Ас( M~WP V (2.2)
Где Лр —содержание золы в расчете на рабочую массу, %;ЛС — содержание золы на сухую массу топлива, %; Wv—рабочая влажность топлива, %. Зола подразделяется на внутреннюю, содержащуюся в древесном веществе, и внешнюю, попавшую в топливо при заготовке, хранении и транспортировании биомассы. В зависимости от вида зола имеет различную плавкость при нагревании до высокой температуры. Легкоплавкой называется зола, имеющая температуру начала жидкоплавкого состояния ниже 1350°.
Среднеплавкая зола имеет температуру начала жидкоплавкого состояния в пределах 1350—1450 °С. У тугоплавкой золы эта температура выше 1450 °С. Внутренняя зола древесной биомассы является тугоплавкой, а внешняя — легкоплавкой. Содержание золы в различных частях деревьев различных пород показано в табл. 4.
Зольность стволовой древесины. Содержание внутренней золы стволовой древесины изменяется в пределах от 0,2 до 1,17%.
На основании этого в соответствии с рекомендациями по нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов [58] в расчетах топочных устройств зольность стволовой древесины всех пород должна приниматься равной 1 % сухой массы Зольность коры. Зольность коры больше зольности стволовой древесины.
Одной из причин этого является то, что поверхность коры все время роста дерева обдувается атмосферным воздухом и улавливает при этом содержащиеся в нем минеральные аэрозоли. По наблюдениям, проведенным ЦНИИМОД для сплавной древесины в условиях архангельских лесопильных и деревообрабатывающих предприятий, зольность отходов окорки составляла 5.
Содержание золы в различных составных частях коры различных пород [34] У ели 5,2, у сосны 4,9%- Повышение зольности коры в этом случае объясняется загрязнением коры во время сплава хлыстов по рекам. Содержание золы в различных составных частях коры, по данным В. М. Никитина, показано в табл. 5. Зольность коры различных пород на сухую массу, по данным А. И. Померанского [40], составляет: сосна 3,2 %, ель 3,95, береза 2,7, ольха 2,4 %.
По данным НПО ЦКТИ им. И. И. Пол - зунова, зольность коры различных пород варьирует от 0,5 до 8%. Зольность элементов кроны. Зольность элементов кроны превышает зольность древесины и зависит от породы древесины и места ее произрастания. По данным В. М. Никитина, зольность листьев 3,5 %.
Ветки и сучья имеют внутреннюю зольность от 0,3 до 0,7%. Однако в зависимости от типа технологического процесса заготовки древесины их зольность существенно изменяется из-за загрязнения их внешними минеральными включениями. Загрязнение ветвей и сучьев в процессе заготовки, трелевки и вывозки наиболее интенсивно при влажной погоде весной и осенью.
Влажность и плотность древесины – основные свойства древесины.
Влажность – это отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной или гигроскопической, а влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной или капиллярной.
При высыхании древесины из нее сначала испаряется свободная влага, а затем связанная. Состояние древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух, называется пределом гигроскопичности. Соответствующая ему влажность при комнатной температуре (20° С) составляет 30 % и не зависит от породы.
Различают следующие ступени влажности древесины: мокрая – влажность выше 100 %; свежесрубленная – влажность 50. 100 %; воздушно – сухая влажность 15.20 %; сухая – влажность 8.12 %; абсолютно сухая – влажность около 0%.
Плотность древесины- это отношение массы древесины при определенной влажности, кг, к ее объему, м3.
С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12 % – 670 кг/м3, а при влажности 25 % – 710 кг/м3. Плотность поздней древесины в 2.3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше ее плотность (табл. 2). Условная плотность древесины – это отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к объему образца при пределе гигроскопичности.
Похожие товары
Сушка доски осуществляется в двух камерах конвекционного типа вместительностью 10 кубометров условного пиломатериала.
|
Древесина дуба признана прочной, твердой и тяжелой, а также имеющей сильный блеск и красивую текстуру. Свойства древесины дуба зависят от условий произрастания дерева.
|
Древесный заполнитель представляет собой анизотропный, ортотропный материал неоднородного строения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (поперечный, радиальный, тангенциальный срезы).
|
С давних пор древесину ореха используют для производства мебели, благодаря её прочности и текстуре, и тому, что она легко гнется и поддается обработке.
|
Основная цель сушки - улучшение физико-механических свойств древесины, повышение ее прочности, долговечности, предотвращение загнивания, растрескивания и коробления.
|
Нередко в технических характеристиках того или иного напольного покрытия приходится встречать такой термин, как «твёрдость по Бриннелю».
|