С |
б |
|
в |
а |
|
||
Рис |
(рис. 3.2). |
|
|
. 3.1. Разрезы ствола: а поперечный; б радиальный; в тангентальный |
|||
|
Основные |
макроструктурные |
|
|
элементы древесины показаны на |
||
|
поперечном |
разрезе |
ствола |
|
Каждый годовой слой (рис. 3.3) |
||
|
состоит из двух частей: ранней (ве- |
||
|
сенней) древесины светлого цвета |
||
|
и поздней (летней) древесины тем- |
||
|
ного цвета. Поздняя древесина от- |
||
|
личается большей плотностью и |
||
|
Д |
||
|
прочностью, поэтому механиче- |
||
бАские свойства древесины возрас- |
|||
|
тают при увеличении относитель- |
||
Рис. 3.2. Строение ствола дерева |
ного содержания в ней поздней |
||
|
древесины. В древесине для изго- |
||
|
товления деревянных конструкций |
||
|
ограничивается предельная шири- |
||
|
на годичных слоёв (не > 5 мм), а |
||
|
содержание |
поздней |
древесины |
|
должно быть не менее 20%. |
||
Рис. 3.3. Строение годового кольца: |
Из всех внешних воздейст- |
||
И |
|||
1 годовое кольцо; 2 ранняя |
вий на древесину больше всего |
||
древесина; 3 поздняя древесина |
влияет влага. По содержанию вла- |
||
|
ги различают мокрую древесину с |
||
влажностью 100% и более; свежесрубленную – 35% и выше; воздушносухую – 15…20%; комнатно-сухую – 8…12% и абсолютно сухую 0%.
26
Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой, а полости и межклеточное пространство свободны от воды, на-
зывают пределом гигроскопической влажности (Wпг≈ 30%). Влаж-
ность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, на-
зывают равновесной.
Для оценки качества древесины как сырья для получения различных стро тельных материалов и конструкций изучают ее макро- и микроструктуру, пороки, определяют физические и механические
свойства. Для получен я сравнимых данных о свойствах древесины, |
|||
зависящ х от влажности, используют понятие стандартной влажно- |
|||
С |
|
|
|
, значен е которой установлено 12%. |
|
||
1. Определен е ч сла годичных слоев в 1 см и содержания |
|||
|
поздней древесины в годичном слое |
||
сти |
|
||
Для определен я числа годичных слоев в 1 см и содержания |
|||
поздней древес ны |
спользуются образцы в форме прямоугольной |
||
призмы основанием 20×20 мм и длиной вдоль волокон от 10 до 20 мм |
|||
с хорошо видимыми годичными слоями и четкими границами между |
|||
ранней и поздней древесиной. |
|
||
Испытания проводят с исполь- |
|
||
зованием |
микроскопа инструмен- |
|
|
тального или лупы, а также измери- |
|
||
тельной |
бА |
||
линейки |
с погрешностью |
|
|
измерения не более 0,5 мм. |
И |
||
На |
торцовой |
поверхности по |
|
радиальному направлению отмечают |
|
границы крайних целых годичныхД |
|
слоев на участке, равном примерно |
|
20 мм, и подсчитывают число слоев |
|
N (рис. 3.4). Расстояние l между от- |
|
метками измеряют с точностью до |
|
0,5 мм. |
Рис. 3.4. Схема определения |
|
|
|
содержания поздней древесины |
27
Число годичных слоев n в 1 см вычисляют по формуле
n = N/l,
где N − число целых годичных слоев; l − протяжение годичных слоев по радиальному направлению, см.
одержан е поздней древесины m в процентах вычисляют с
точностью до 1% по формуле |
|||
С |
= |
∑lаi |
∙100 , |
гдеи∑аi − ш р на поздней древесины, см. |
|||
|
2. Определение влажности |
||
Влажностьобщаядревес ны W, %, определяют весовым методом с использованием стандартных о разцов − прямоугольных призм с основанием 20×20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм. Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре (103 ± 2) °С до постоянной массы. Перед высушиванием о разцы очищают, укладывают в бюк-
|
Д |
сы, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г и помещают в су- |
|
шильный шкаф. |
А |
Первое взвешивание образца производят при высушивании мяг- |
|
ких пород не ранее чем через 6 ч после начала высушивания, при высушивании твердых пород − не ранее 10 ч. Второе и последующие взвешивания производят через каждые 2 ч до достижения постоянной массы. Перед взвешиванием бюксы с образцами закрывают крышками и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе с безводным хлористым кальцием или серной кислотой.
Влажность вычисляют с точностью 0,1% по формуле |
|||
W= |
m1 m2 |
∙100 , |
И |
m m |
|
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
где m − масса бюкса, г; m1 − масса бюкса с образцом до высушивания, г; m2 − масса бюкса с образцом после высушивания до постоянной массы, г.
28
|
Сущность метода заключается в определении при соответст- |
|||||||
вующей влажности древесины массы и объема образцов и вычисле- |
||||||||
нии показателей плотности. Образцы изготовляют в форме прямо- |
||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
||
угольной призмы с основанием 20×20 мм и длиной вдоль волокон |
||||||||
30 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При определении плотности при влажности древесины в момент |
|||||||
испытан я массу образца определяют с погрешностью не более 0,01 г, |
||||||||
размеры поперечного |
и длину измеряют с погрешностью не |
|||||||
сеченияρm= m⁄V , |
3 |
3 |
|
|||||
более 0,1 мм по осям с мметрии образца. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
|
Плотность о разца ρm, кг/м |
(г/см ), при влажности в момент ис- |
||||||
пытан я выч сляют по формуле |
|
|
|
|
||||
|
|
образца |
|
(см ). |
|
|||
где m – масса |
, кг (г); |
V – объем образца, м |
|
|
||||
|
Для пересчета плотности древесины с влажностью до 30% на |
|||||||
плотность при стандартной влажности используют формулу |
||||||||
|
|
|
ρ12=ρm[1+0,01∙(1 ko)∙(12 W)], |
|
|
|||
где ρ |
|
|
|
Д |
||||
|
– средняя плотность древесины при стандартной влажности, |
|||||||
3 |
12 |
|
А |
|
||||
г/см ; ko – коэффициент объемной усушки (для березы, бука и лист- |
||||||||
венницы значение берут равным 0,6; а для прочих пород – 0,5); |
||||||||
W – влажность образца в момент испытания, %. |
|
|
|
|||||
|
Результат вычисляют и округляют до 5 кг/м3. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
И |
|||
4. Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон |
||||||||
|
Для проведения испытаний изготовляют образцы в форме пря- |
|||||||
моугольной призмы основанием 20×20 мм и длиной вдоль волокон |
||||||||
30 мм. Перед испытанием замеряют размеры |
|
и |
поперечного |
|||||
сечения образца с погрешностью не более 0,1 мм. |
|
|
|
|||||
|
Испытания проводят по схеме, изображенной на рис. 3.5. Обра- |
|||||||
зец помещают между плитами пресса через шаровую опору. Скорость перемещения нагружающей плиты испытательной машины 4 мм/мин. Испытание продолжают до разрушения образца.
29
|
|
|
Предел |
|
прочности |
древесины |
|
, |
||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
ис- |
|||
|
МПа (кгс/см ), с влажностью в моментRсж |
|
||||||||||||
|
пытания вычисляют по формуле |
|
|
|||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
R = |
P |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
сж |
a∙b |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
где P – максимальная нагрузка,Н (кгс); |
|||||||||||||
|
a и b − размеры поперечного сечения об- |
|||||||||||||
|
разца, мм (см). |
|
сж |
|
|
|
||||||||
Рис |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Предел прочности пересчитывают на |
|||||||||||
. 3.5. хема спытан я |
влажность 12% по формуле |
|
|
|||||||||||
древес ны на сжат е |
|
|
|
|
R12=Rсж∙[1+α∙(W 12)] , |
|
|
|||||||
вдоль волокон |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где α − поправочный коэффициент, равный 0,04; R |
− предел прочно- |
|||||||||||||
сти образца с влажностью W в момент испытания, МПа (кгс/см2); |
||||||||||||||
W − влажность о разца в момент испытания, %. |
|
|
|
|
|
|||||||||
Вычисления производят с округлением до 0,5 МПа. |
|
|
||||||||||||
5. Определение предела прочности при статическом изгибе |
|
|||||||||||||
Для проведения испытаний изготовляют образцы в форме пря- |
||||||||||||||
|
|
|
Д |
|
|
|||||||||
моугольного бруска сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон |
||||||||||||||
300 мм. НабАсередине длины образца измеряют с погрешностью не |
||||||||||||||
более 0,1 мм ширину и высоту . |
|
|
|
|
|
|
зги- |
|||||||
Испытания проводят по |
схеме, изображенной на рис. 3.6. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
бающее усилие должно быть направлено по касательной к слоям (из- |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||
гиб тангентальный). Скорость перемещения нагружающей головки |
||||||||||||||
испытательной машины 4 мм/мин. Испытания продолжают до разру- |
||||||||||||||
шения образца. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предел прочности образца R , МПа (кгс/см2), с влажностью в |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
изг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
момент испытания вычисляют по формуле |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
R |
|
= |
|
3∙P∙l |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2∙b∙h2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
изг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где P − разрушающая нагрузка, Н (кгс); l − расстояние между центрами опор, мм (см); b, h – размеры образца, мм (см).
30