По ранней древесине годичных слоев в растущем дереве происходит

передвижение воды (вверх по стволу), а поздняя древесина выполняет

преимущественно механические функции.

В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Сердцевинные лучи имеются у всех пород - как лиственных, так и хвойных

Сосуды. Эти элементы строения древесины характерны только для

лиственных пород. Они часто хорошо заметны на поперечном разрезе в

виде отверстий округлой формы. В растущем дереве по сосудам, имеющим

форму трубок, поднимается вода с растворенными в ней минеральными

веществами из корней в крону. Смоляные ходы. Эти элементы строения древесины присущи только хвойным породам. Они представляют собой наполненные смолой каналы,

пронизывающие древесину сосны, кедра, лиственницы и ели (у остальных

хвойных - пихты, тиса и можжевельника - их нет). Невооруженным

глазом можно обнаружить только вертикальные смоляные ходы, а

связанные с ними горизонтальные ходы видны лишь под микроскопом.

Смоляные ходы заметны на поперечном разрезе в поздней зоне годичных

слоев (у сосны и кедра здесь сосредоточено 2/3 общего их количества) в

виде белых точек, а на радиальном и тангенциальном разрезах в виде темноватых

продольных черточек и линий. Наиболее крупные смоляные ходы

у кедра, их диаметр в среднем 0,14 мм, у сосны 0,1 мм, у ели 0,09 мм, у лиственницы

0,08 мм. Длина ходов колеблется в пределах 10-80 см, причем

в верхней части стволов ели и лиственницы их длина примерно в 2 раза

меньше, чем в нижней.

По количеству смоляных ходов на первом месте стоит сосна, далее

следует кедр, затем лиственница и ель. У двух последних пород смоляные

ходы занимают не более 0,2 % общего объема древесины. Однако и у пород

с крупными и многочисленными смоляными ходами они занимают

менее 1 % общего объема древесины.__

7) Микроскопическое строение древесины хвойных пород

Трахеиды — основной элемент древесины хвойных пород. Они занимают свыше 90% общего объема древесины. Трахеиды имеют форму сильно вытянутых в длину веретенообразных клеток (волокон) с утолщенными одревесневшими стенками и кососрезанными концами. На поперечном разрезе трахеиды расположены правильными радиальными рядами. Форма трахеид на поперечном разрезе близка к прямоугольной. Трахеиды — мертвые элементы; в стволе растущего дерева только вновь образующийся (последний) годичный слой содержит живые трахеиды, отмирание которых начинается еще весной, постепенно увеличивается к осени, а к концу зимы все трахеиды последнего годичного слоя отмирают.

В пределах одного годичного слоя трахеиды ранней и поздней зоны сильно отличаются друг от друга. Ранние трахеиды. образующиеся в начале вегетационного периода, выполняют проводящие функции (проводят воду), поэтому имеют широкую внутреннюю полость и тонкие стенки с многочисленными порами. Размер ранних трахеид по радиальному направлению больше, чем по тангенциальному; концы трахеид слегка закруглены. Поздние трахеиды, отложенные камбием во второй половине вегетационного периода,— механические элементы, поэтому стенки их сильно утолщены из-за резкого уменьшения внутренней полости; концы поздних трахеид сильно заострены

Характерная особенность трахеид — окаймленные поры, расположенные преимущественно на радиальных стенках у концов трахеид, которыми каждая трахеида вклинивается между соседними, образуя плотное соединение. Типичные окаймленные поры присутствуют на стенках ранних трахеид; поздние трахеиды имеют поры меньших размеров и в значительно меньшем количестве. На одной ранней трахеиде сосны находится в среднем 70 пор, на одной поздней — всего 17 пор; на трахеидах ели соответственно 90 и 25, на трахепдах лиственницы европейской — 90 и 8 пор. Диаметр окаймленных пор у разных пород колеблется от 8 до 31 μ, диаметр отверстия — от 4 до 8 μ. Мембрана окаймленных пор в трахеидах хвойных пород имеет в периферической неутолщенной части мелкие сквозные перфорации овальной или круглой формы, облегчающие сообщение между трахеидами.При отклонении мембраны в ту или иную сторону торус закрывает отверстие поры, вследствие чего проход воды через нее сильно затрудняется. В ядровой и спелой древесине хвойных пород окаймленные поры по существу выключены из действия и поэтому такая древесина становится труднопроницаемой для воды.

Общее количество окаймленных пор в ранней древесине ели имеет тенденцию к увеличению в направлении от коры к сердцевине, а у пихты — наоборот. Однако количество закрытых пор в древесине обеих пород возрастает в направлении от коры к сердцевине, причем наиболее резкое, скачкообразное увеличение количества их наблюдается при переходе заболони в спелую древесину. Вместе с тем замечено, что в поздних трахеидах ядра сосны закрытых пор значительно меньше, чем в ранних (по некоторым данным, в 8 раз), благодаря чему поздняя зона годичных слоев пропитывается антисептиками лучше, чем ранняя. Размеры трахеид и толщина их стенок в одном и том же стволе увеличивается в направлении от сердцевины к коре до определенного возраста (разного у различных пород), после чего остаются неизменными или несколько убывают. Диаметр ранних трахеид сосны достигает максимума в 40 лет и в дальнейшем уже почти не изменяется.

По высоте ствола у спелых деревьев длина и ширина трахеид в одном и том же годичном слое постепенно увеличивается от основания ствола до кроны, а в пределах кроны быстро уменьшаются по мере приближения к вершине; толщина стенок трахеид, наоборот, сперва уменьшается, а в области кроны снова несколько увеличивается. В ветвях трахеиды имеют меньшие размеры, чем в стволе; ветви, которые отходят от ствола в том месте, где трахеиды длиннее, имеют также более длинные трахеиды. Условия произрастания оказывают влияние на размеры трахеид сосны Брянской области, оказалось, что наиболее крупные ранние трахеиды и наиболее толстостенные поздние трахеиды наблюдаются при средних, оптимальных для сосны, условиях произрастания (I—II бонитет); улучшение (бонитет I а) и ухудшение (бонитет IV) условий произрастания сопровождаются уменьшением размеров ранних трахеид и толщины стенок поздних трахеид. Условия произрастания оказывают влияние главным образом на толщину стенок поздних трахеид. а толщина стенок ранних трахеид почти не изменяется.

Паренхимные клетки в древесине всех хвойных пород составляют сердцевинные лучи, смоляные ходы (у некоторых хвойных) и у отдельных пород древесную паренхиму. Сердцевинные лучи хвойных пород очень узкие (однорядные на поперечном разрезе), по высоте состоят из нескольких рядов клеток. У сосны, кедра, лиственницы и ели сердцевинные лучи состоят из двух видов клеток: верхний и нижний ряды по высоте луча представлены горизонтальными (или лучевыми) трахеидами с мелкими окаймленными порами и характерным утолщением стенок у некоторых хвойных; внутренние, т. е. средние по высоте, ряды состоят из паренхимных клеток с простыми порами. Сердцевинные лучи пихты, тисса и можжевельника состоят только из паренхимных клеток. Паренхимные клетки лучей сосны и кедра снабжены одной-двумя большими простыми порами, а у остальных наших хвойных пород эти клетки имеют по три-шесть мелких простых пор. У сосны, кедра, лиственницы и ели, кроме однорядных лучей, есть еще многорядные, по которым проходят горизонтальные смоляные ходы. Лучевые трахеиды — мертвые элементы, паренхимные клетки луча остаются живыми на протяжении заболони, а иногда и в ядре, т. е. в течение 20—30 лет.

Камбий состоит из непрерывного ряда узких, сплюснутых в радиальном направлении, сильно вытянутых по длине ствола живых клеток с клиновидно заостренными концами. Клетки камбия наибольшей длины достигают у хвойных пород. У лиственных пород длина клеток камбия колеблется от 0,15 до 0,6 мм и превосходит поперечные размеры в несколько десятков раз, а у хвойных может достигать 5 мм и превышает поперечные размеры в несколько сот раз. Клетки содержат густозернистую протоплазму с ядром веретенообразной формы. Форма клеток камбия на трех разрезах схематически показана на рис. 19.

Кроме сильно вытянутых по длине клеток, образующих волокнистые элементы древесины и коры, наблюдаются разбросанные скопления мелких клеток типа паренхимных, которые образуют сердцевинные и лубяные лучи. Расположенный на границе между древесиной и корой камбий сплошной мантией одевает всю древесину дерева. Деятельность камбия обусловливает рост дерева в толщину. При росте камбиальные клетки слегка вытягиваются по радиусу ствола и делятся тангенциальными перегородками. Одна из образовавшихся клеток остается камбиальной, а другая идет на формирование элементов древесины или коры. Деление клеток в сторону древесины происходит в 10 раз чаще, чем в сторону коры, вследствие чего древесина нарастает значительно быстрее коры.

8) Микроскопическое строение древесины лиственных пород

Как и в хвойных породах, сердцевина лиственных пород образована довольно крупными паренхимными клетками, среди которых иногда встречаются мелкие толстостенные клетки, расположенные поодиночке или небольшими группами и заполненные бурым содержимым; у березы, дуба и ясеня клетки сердцевины могут оставаться живыми до 20-летнего возраста.

Древесина лиственных пород построена более сложно и состоит из большего числа разных элементов, причем на поперечном разрезе радиальное их расположение обнаруживается только у сердцевинных лучей. Сильное развитие отдельных элементов, особенно сосудов, смещает соседние клетки, вследствие чего древесина лиственных пород не имеет того правильного строения, которое характерно для древесины хвойных пород. В состав древесины лиственных пород входят проводящие элементы — сосуды и трахеиды, механические элементы — волокна либриформа и запасающие элементы — паренхимные клетки. Между этими основными видами элементов встречаются переходные (промежуточные) формы; это еще более усложняет строение древесины лиственных пород

Сосуды — типичные водопроводящие элементы только лиственных пород представляют собой длинные тонкостенные трубки, образовавшиеся из длинного вертикального ряда коротких клеток, называемых члениками сосудов, путем растворения перегородок между ними. Если при этом в перегородке образуется одно большое округлое отверстие, такая перфорация называется простой. Если после растворения в перегородке остается ряд полос, между которыми расположены щелевидные отверстия, то такая перфорация называется лестничной.

В местах соприкосновения стенок с соседним сосудом есть окаймленные поры разной формы, которые отличаются от окаймленных пор хвойных пород меньшей величиной и отсутствием торуса. В местах, где стенка примыкает к паренхимным клеткам, сосуды имеют полуокаймленные поры (окаймление только со стороны сосуда). В местах соприкосновения с клетками сердцевинного луча на стенках сосуда находятся прямоугольные участки, на которых тесно расположены овальные или округлые поры с очень узким окаймлением. В местах соприкосновения с волокнами либриформа стенки сосудов пор не имеют.

У некоторых пород с образованием ядра сосуды закупориваются тиллами и выводятся из строя как проводящие элементы. Тиллы представляют собой выросты в большинстве случаев соседних клеток сердцевинных лучей и, редко, древесной паренхимы; они имеют форму пузырей с одревесневшими стенками. Врастание паренхимных клеток в сосуд происходит через поры на его стенках. Вполне сформировавшиеся волокна либриформа лишены живого содержимого, и полости их заполнены воздухом. Стенки волокон либриформа сильно утолщены в древесине твердых пород (дуба, ясеня, бука, граба и др.) и слабее в древесине мягких пород (липы, тополя, ивы)

Древесная паренхима. Лиственные породы, сбрасывающие листву на зиму, нуждаются в большем, чем хвойные, количестве запасных питательных веществ, необходимых для образования листьев в начале следующего вегетационного периода. Вследствие этого у лиственных пород наряду с большим содержанием (объемом) сердцевинных лучей сильнее развивается древесная паренхима, почти отсутствующая у хвойных пород. Клетки древесной паренхимы собраны в вертикальные ряды и снабжены простыми порами; концевые клетки имеют заостренную форму, благодаря чему весь ряд производит впечатление волокна, разделенного на участки поперечными перегородками (см. рис. 23). Такие ряды паренхимных клеток называют тяжами древесной паренхимы. У некоторых пород (березы, липы, ивы) встречаются веретенообразные паренхимные клетки (веретенообразная паренхима) без поперечных перегородок. Веретенообразная паренхима отличается от трахеиды типом пор и отсутствием спиральных утолщений, от волокон либриформа — толщиной стенок, типом пор и формой окончаний.

Древесная паренхима у лиственных пород занимает от 2 до 15% всего объема древесины. У некоторых тропических пород древесная паренхима образует основную массу древесины; такие породы дают особенно легкую древесину (например, бальза). Распределение древесной паренхимы в годичном слое зависит от породы и имеет большое диагностическое значение. Различают следующие основные типы распределения древесной паренхимы: рассеянная (диффузная) паренхима, когда клетки ее распределены по годичному слою более или менее равномерно (береза, бук и др.); приграничная (терминальная) паренхима, когда годичный слой оканчивается одним или несколькими рядами древесной паренхимы (ива, клены и др.); тангенциальная (метатрахеальная) паренхима, когда клетки ее образуют тангенциальные ряды в поздней зоне годичных слоев (дуб, орех грецкий и др.); околососудистая (вазицентрическая) паренхима, когда клетки ее группируются около сосудов.

9) Химический состав древесины и коры

Древесина состоит преимущественно из органических веществ (99 % общей массы), в состав которых входят углерод (С), водород (Н), кислород (О) и немного азота (N).

Элементный химический состав древесины разных пород практически одинаков. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49-50 % углерода, 43-44 % кислорода, 6 % водорода и всего лишь 0,1-0,3 % азота. Элементный химический состав древесины ствола и ветвей различается мало. При сжигании древесины остается ее неорганическая часть — зола (0,1-1 %). В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний; в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Большая часть (75-90 %) образованных ими минеральных веществ нерастворима в воде. Среди растворимых веществ преобладают карбонаты калия и натрия, а среди нерастворимых — соли кальция.

Больше золы дает кора. Так, стволовая древесина дуба образовала при сгорании 0,35 % золы, а кора — 7,2 %. Древесина ветвей образует больше золы, чем древесина ствола: ветви березы дают при сгорании 0,64 % золы, а стволовая древесина — 0,16 %. Древесина верхней части ствола дает больше золы, чем нйжняя.

Основными органическими веществами древесины являются целлюлоза, лигнин и гемицеллюлозы, которые, как уже отмечалось, входят в состав клеточных стенок. Содержание указанных веществ зависит от породы. По данным А. В. Бурова и А. В. Оболенской, в древесине хвойных пород целлюлозы 35-52%, лигнина 25-30 %, гемицеллюлоз 22-30 % (в том числе пентозанов 5-11 % и гексозанов 9-13%). В древесине лиственных пород несколько меньше целлюлозы (31-50 %) и лигнина (20-28%), но больше гемицеллюлоз (19-35 %), причем среди гемицеллюлоз преобладают пентозаны (16-29 %) и гораздо меньше гексозанов (до 6 %).

Целлюлоза — линейный полимер, полисахарид с длинной гибкой цепной молекулой. Формула целлюлозы (С₆Н₁₀О₅)_n, где n — степень полимеризации, составляющая 5000-10000. Это очень стойкое вещество, не растворимое в воде и обычных органических растворителях (спирте, эфире и др.), белого цвета, плотностью 1,54-1,58 г/см³.

Гемицеллюлозы — группа полисахаридов, в которую входят пентозаны (С₅Н₈O₄)_n, содержащие пять атомов углерода в элементарном звене, и гексозаны (С₆Н₁₀О₅)_n, имеющие, как и целлюлоза, шесть атомов углерода в звене. Однако у всех гемицеллюлоз степень полимеризации гораздо меньше (60-200), что свидетельствует о более коротких, чем у целлюлозы, цепочках молекул.

Лигнин — аморфный полимер ароматической природы (полифенол) сложного строения; содержит больше углерода и меньше кислорода, чем целлюлоза. Лигнин химически менее стоек, легко окисляется, взаимодействует с хлором, растворяется при нагревании в щелочах, водных растворах сернистой кислоты и ее кислых солей. Цвет лигнина (от светло-желтого до темно-коричневого) зависит от способа его выделения из древесины; плотность 1,25-1,45 г/см³.

Кроме основных органических веществ в древесине содержится сравнительно небольшое количество экстрактивных веществ (таннинов, смол, камедей, пектинов, жиров и др.), растворимых в воде, спирте или эфире.

Элементный химический состав коры мало отличается от состава древесины, но кора содержит гораздо меньше целлюлозы и значительно больше экстрактивных и минеральных веществ. Как было указано ранее, в корке содержится суберин, которого нет в древесине. В корке березы — бересте — помимо суберина содержится бетулин, придающий ей характерный белый цвет.

10) Физические свойства древесины (цвет, блеск, текстура, запах)

Этот материал может иметь самые разнообразные цвета и оттенки - от белого до черного, причем в одном и том же куске древесины нередко сочетается несколько цветов и оттенков. Как правило, древесина поздней зоны годичных слоев темнее, чем ранней, зоны, особенно ярко это выражено в древесине хвойных пород. Интенсивность окраски древесины в значительной степени зависит от полноты растворения в ней минеральных солей, получаемых из почвы. Соли эти лучше растворяются в теплой воде, а потому древесина южных пород деревьев обычно темнее, чем северных. Древесина, обладающая насыщенным цветом и разнообразием оттенков (красное дерево, орех и др.), высоко ценится в мебельном производстве. Это свойство древесины нетрудно изменить крашением, пропаркой, воздействием растворов и паров щелочей и кислот.Блеск - это способность древесины направленно отражать световой поток. Наибольшим блеском из отечественных пород отличается древесина дуба, бука, белой акации, бархатного дерева; из иноземных - древесина атласного дерева и махагони (красного дерева).

Текстурой называется рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов (годичных слоёв, сердцевинных лучей, сосудов).

Древесина, содержащая смолы, эфирные масла и дубильные вещества, имеет запах. Скипидаром пахнет древесина сосны и лиственницы; специфический запах имеет древесина дуба, можжевельника, кипариса. При загнивании древесина теряет свойственный ей запах и приобретает запах плесени и гнили.

11) Тепловые и электрические свойства древесины

Удельная теплоемкость древесины в меньшей степени зависит от древесной породы и плотности, и для абсолютно сухой древесины при 0°С ее значение 1,56 кДж/(кг°С). С ростом температуры это значение возрастает практически линейно и при 100°С оно больше практически на 25%, чем при 0°С. Удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/(кг°С) выше практически в 2,5 раза по сравнению с древесиной, поэтому в насышенной водой древесине повышается теплоемкость.

Такие тепловые свойства древесины как: температуропроводность и теплопроводность зависят от ее плотности, потому что в отличие от теплоемкости на эти тепловые свойства влияет наличие распределенных по всему объему древесины полостей клеток, заполненных воздухом. Коэффициент теплопроводности абсолютно сухой древесины растет с увеличением плотности, а коэффициент температуропроводности падает. Если полости клеток заполняются водой теплопроводность древесины растет, а температуропроводность понижается. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек.

Коэффициент теплового расширения абсолютно сухой древесины положителен для всех структурных направлений, т.е. древесина расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Коэффициент линейного теплового расширения, т.е. условное изменение размеров образца при нагревании на 1°С, вдоль волокон не превосходит 5,7-10,6 на 1°С. Коэффициенты линейного расширения поперек волокон в 5... 15 раз больше. Но для образцов влажной древесины нагревание может привести к сокращению размеров из-за уменьшения степени набухания клеточных стенок при сушке древесины.

Абсолютно сухая древесина имеет низкую электропроводность и соответственно высокое электрическое сопротивление (1015…1017 Ом-м). При увеличении влажности древесины от нуля до предела насыщения клеточных стенок сопротивление уменьшается в 10…15 раз, последующее повышение содержания воды до полного насыщения древесины уменьшает обычно сопротивление не более чем в 102 раз. Измеряя электрическое сопротивление древесины, можно определять ее влажность.

Электропроводность вдоль волокон выше, чем поперек волокон. Диэлектрическая проницаемость абсолютно сухой древесины колеблется от 2 до 5 при комнатной температуре. С увеличением влажности или при повышении температуры диэлектрическая проницаемость вырастает. Вдоль волокон ее значение больше, чем в поперечном направлении. У наиболее плотной древесины диэлектрическая проницаемость выше. Древесина, помещенная в переменное электрическое поле, поглощает часть его энергии и рассеивает ее в виде тепла, что используют для сушки древесины. Эти диэлектрические потери растут при увеличении плотности древесины и ее влажности.

При использовании древесины в качестве топлива главное значение имеет такое тепловое свойство древесины, как теплота сгорания (теплотворная способность), составляющая для абсолютно сухой древесины 19,7...21,5 МДж/кг. Присутствие влаги сильно понижает ее значение. Теплота сгорания коры приблизительно такая же, как у древесины, кроме внешнего слоя коры березы (36 МДж/кг).

12) Звуковые свойства древесины

В среднем скорость звука в древесине вдоль волокон составляет 5000 м/с. В плоскости поперек волокон скорость звука примерно в 3-4 раза меньше, чем вдоль волокон,

Так, при толщине 3 см звукоизоляция сосновой древесины составила 12 дБ, коэффициент звукопроницаемости — 0,065; для дубовой древесины при толщине 4,5 см эти показатели соответственно равны 27 дБ и 0,002.

По строительным нормам звукоизоляция стен и перегородки должна быть не ниже 40 дБ. Отсюда видно, что звукоизолирующая способность массивной древесины сравнительно невысока.

Древесина широко применяется для изготовления излучателей звука (дек) музыкальных инструментов. Такую древесину называют резонансной. Значительная часть подводимой от струны к деке энергии расходуется на потери внутри материала деки, а также в местах ее закрепления на корпусе инструмента. Лишь 3-5 % общей энергии излучается в воздух в виде звука.

13) Методика определения годичных слоев в 1 см древесины и средней ширины годичных колец

На плоскости поперечного разреза по радиальному направлению отмечают границы крайних целых годичных слоев на участке, равном примерно 20 мм, и подсчитывают число слоев (N). Расстояние (l) между отметками измеряют с погрешностью не более 0,5 мм.

Число годичных слоев (n) в 1 см вычисляют с точностью до 0,5 по формуле

где N - общее число целых годичных слоев;

l - протяжение годичных слоев по радиальному направлению, см.

Относительно точный метод при определении средней ширины годичного кольца основан на его измерении в четырех взаимно перпендикулярных радиальных направлени- ях. Первые два направления соответствуют максимальному и минимальному расстоянию от периферии ствола к его центру.

14) Методика определения процентного содержания поздней зоны в древесине

Содержание поздней древесины определяется соотношением (в процентах) между суммарной шириной зон поздней древесины и общей протяжённостью (в радиальном направлении) участка измерения, включающего целое число слоёв.

15) Влажность древесины и коры. Методика определения влажности древесины методом высушивания.

Влажность древесины измеряют прямыми или косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом воды из древесины. Воду можно отделить путем высушивания и определить влажность с заданной степенью точности. Согласно ГОСТ 16483.7 — 71 с погрешностью до 0,1 % можно определить влажность проб из образцов, подвергавшихся физико-механическим испытаниям. Очищенные от заусенцев и опилок пробы помещают в стеклянные бюксы с притертыми крышками и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,001 г. Бюксы используют для того, чтобы масса пробы не изменялась во время взвешивания. Масса бюксы определяется заранее на тех же весах. Пробы находятся в бюксах (но со снятыми крышками) и во время высушивания в сушильных шкафах с электрическими нагревателями воздуха и автоматическими регуляторами температуры. Сушка проводится при температуре воздуха (103±2)°С. Первое взвешивание бюкс с образцами проводят через 6-10 ч, а далее через каждые 2 ч. Если разница в массе при двух взвешиваниях с указанным интервалом окажется менее 0,002 г, считают, что достигнуто абсолютно сухое состояние древесины. Пробы из смолистой древесины хвойных пород не должны находиться в сушильном шкафу более 20 ч.

Перед каждым взвешиванием бюксы закрывают крышками и охлаждают в сухом воздухе в эксикаторах — сосудах с безводным хлористым кальцием или серной кислотой при концентрации 94 %. Влажность, %, вычисляют по формуле

W = ((m₂ – m₃)/ (m₃ – m₁))·100

где m₁ — масса бюксы, г; m₂ и m₃ — масса бюксы с пробой соответственно до и после высушивания, г.

Влажность древесины с большей погрешностью (до 1 %) определяют по образцам размерами 20 х 20 х 30 мм, взвешивая их без бюкс на технических весах с точностью до 0,01 г. После начального взвешивания образцы помещают в сушильный шкаф, в котором они находятся до тех пор, пока по результатам двух последних контрольных взвешиваний (разница должна быть не более 0,02 г) не будет установлено достижение постоянной массы (m₀).

16) Усушка древесины. Методика ее определения

3.1. Влажность образцов должна быть выше предела насыщения клеточных стенок. При влажности, меньшей предела насыщения клеточных стенок, образцы следует вымачивать в дистиллированной воде при температуре (20 ± 5) °С до прекращения изменения размеров. При необходимости влажность образцов определяют по ГОСТ 16483.7.

Изменение размеров образцов проверяют повторными измерениями двух-трех контрольных образцов в соответствующих направлениях через каждые трое суток. Вымачивание прекращают, когда разница между двумя последовательными измерениями будет не более 0,02 мм. В этом случае в протоколе об испытаниях необходимо указывать, что данные были получены на образцах после их вымачивания.

3.2. Посередине радиальной и тангентальной поверхности измеряют размеры поперечного сечения каждого образца L_{r max}в радиальном и L_{t max}в тангентальном направлениях, а также L_{a max} в направлении вдоль волокон с погрешностью не более 0,01 мм.

3.3. При необходимости образцы кондиционируют, не допуская образования трещин, до нормализованной влажности по ГОСТ 16483.0. Изменение размеров двух-трех контрольных образцов проверяют повторными измерениями по п. 3.2 не менее чем через каждые 6 ч после стабилизации режима кондиционирования. Кондиционирование образцов прекращают, когда разница между двумя последовательными измерениями будет не более 0,02 мм. Допускается контролировать кондиционирование образцов, используя метод последовательного взвешивания по ГОСТ 16483.7.

3.4. Размеры поперечного сечения каждого образца L_r в радиальном и L_t в тангентальном направлениях, а также L_a в направлении вдоль волокон измеряют по п. 3.2.

3.5. Образцы высушивают до постоянных размеров при температуре (103 ± 2) °С, не допуская образования трещин. Изменение размеров двух-трех контрольных образцов проверяют повторными измерениями по п. 3.2 не менее чем через каждые 2 ч после 6 ч от начала высушивания. Сушку прекращают, когда разница между двумя последовательными измерениями будет не более 0,02 мм. Допускается контролировать сушку образцов, используя метод последовательного взвешивания по ГОСТ 16483.7.

3.6. Образцы, растрескавшиеся в процессе испытаний, в дальнейшем не используют.

3.7. Образцы охлаждают до температуры окружающей среды в эксикаторах с гигроскопическим веществом.

3.8. Размеры поперечного сечения каждого образца L_{r min}в радиальном и L_{t min}в тангентальном направлениях, а также L_{a min} в направлении вдоль волокон измеряют по п. 3.2.

Для определения усушки, измеряется разница и определяется процентная составляющая ее от длины или объема экземпляра.

17) Плотность древесины. Методика ее определения

Определение плотности при влажности в момент испытания

Массу образцов определяют с погрешностью не более 0,01 г. Для пересчета плотности при влажности в момент испытания к плотности при влажности 12 % массу образцов определяют в бюксах с погрешностью не более 0,001 г. Размеры поперечного сечения и длину измеряют с погрешностью не более 0,1 мм по осям симметрии образцов. Допускается определять объем образцов другим способом с погрешностью не более 0,01 см³.

Влажность образцов определяют по ГОСТ 16483.7-71. Пробой на влажность является весь образец.

3.2. Определение плотности в абсолютно сухом состоянии и парциальной плотности

При определении парциальной плотности влажность образцов должна быть меньше предела насыщения клеточных стенок. Массу и размеры образцов определяют по п. 3.1. Образцы высушивают до постоянной массы по ГОСТ 16483.7-71 и охлаждают в эксикаторе. Повторно определяют массу и размеры образцов по п. 3.1.

3.3. Определение базисной плотности

Влажность образцов должна быть больше предела насыщения клеточных стенок. Допускается вымачивать образцы в воде при комнатной температуре до прекращения изменения размеров. После измерения размеров образцов по п. 3.1 образцы высушивают согласно п. 3.2 и взвешивают по п. 3.1.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Плотность (ρ_W) каждого образца при влажности W в момент испытания вычисляют в килограммах на кубический метр или в граммах на кубический сантиметр по формуле

где m_W - масса образца при влажности W, кг (г);

a_W, b_W, l_W - размеры образца при влажности W, м (см);

V_W - объем образца при влажности W, м³ (см³).

18) Прочность древесины. Методика определения предела прочности древесины при сжатии вдоль и поперек волокон.

Вдоль волокон

Образец помещают в приспособление для испытания на сжатие. Нагрузку на образец передают через пуансон 2. Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью нагружения или постоянной скоростью перемещения нагружающей головки машины. Скорость должна быть такой, чтобы образец разрушился через (1,0±0,5) мин после начала нагружения. При использовании машины с электромеханическим приводом допускается проводить нагружение образца равномерно со скоростью (25000±5000) Н/мин или проводить испытание при скорости перемещения нагружающей головки испытательной машины 4 мм/мин при условии достижения предела прочности при сжатии вдоль волокон в указанный интервал времени. Максимальную нагрузку Р измеряют с погрешностью не более 1 %.

1.3.3. После испытаний определяют влажность образцов в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.7-71. Пробой для определения влажности является весь образец.

Минимальное количество испытываемых на влажность образцов должно соответствовать ГОСТ 16483.0-78.

1.4. Обработка результатов

1.4.1. Предел прочности древесины при кондиционировании образцов (s_W) в МПа вычисляют по формуле

где Рmах - максимальная нагрузка, Н;

a и b - размеры поперечного сечения образца, мм.

Поперек волокон

Испытание продолжают до очевидного перехода условного предела прочности, что определяют по диаграмме машины или заметному увеличению скорости деформирования образца.

Условный предел прочности sW образца с влажностью W в момент испытания вычисляют с округлением до 0,1 МПа по формуле

где Р - нагрузка, соответствующая условному пределу прочности, Н;

b и l - ширина и длина образца, мм.

19) Методика определения прочности древесины при статическом изгибе и сдвиге.

При сдвиге на древесину действуют две равные и противоположные по направлению силы. Многие конструкции узлов мебели, мостов, ферм работают на сдвиг. При сдвиге действуют касательные силы, расположенные в плоскости, параллельной действию внешних сил.

Испытание на сдвиг возможно в трех направлениях: скалывание вдоль волокон, скалывание поперек волокон, перерезание древесины поперек волокон. Каждый вид испытания молено проводить в радиальном и тангентальном направлениях. Всего возможны шесть случаев испытания на сдвиг. Наиболее

распространенное испытание — на скалывание вдоль волокон. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для хвойных пород древесины почти не зависит от радиального или танген-тального направления и составляет 6,5-10 МПа. У лиственных пород при радиальном скалывании предел прочности в зависимости от породы находится в пределах 6-16 МПа, при танген-тальном на 10-30% выше, чем при радиальном. Прочность древесины при других случаях сдвига мало изучена. Предел прочности при сдвиге определяют по формуле х = Р/Ы. Здесь b — ширина площади скалывания, см; — длина площади скалывания, см.
Прочность древесины при сжатии вдоль волокон определяют на образ- цах вида рис. 2.2 по выражения (2.2) a b P w × = max s , МПа (2.2) где Pmax - разрушающая нагрузка, Н; a – толщина образца, мм; b – ширина образца, мм. Предел прочности вычисляют с точностью до 0,5 МПа. Прочность древесных материалов при статическом изгибе определяют по формуле (2.3) 2 max 2 3 bh P L s w = ,МПа (2.3) где Pmax - разрушающая нагрузка, Н; L – расстояние между опорами, мм; h – толщина образца, мм; b – ширина образца, мм. Предел прочности древесины при статическом изгибе определяют с точ- ностью до 1 МПа. Образец нагружают сверху.

20) Твердость древесины. Методика определения твердости статическим и ударным способом

Статическую твердость определяют на поверхностях тангентального, радиального и поперечного разрезов древесины.

3.2. Образец помещают в приспособление, как показано на чертеже. На пересечении диагоналей по грани образца вдавливают пуансон на глубину 5,64 мм, а в случае раскалывания образцов - на глубину 2,82 мм. Постоянная скорость нагружения или перемещения нагружающей головки машины должна быть такой, чтобы необходимая глубина вдавливания пуансона в образец была достигнута не менее чем через 1 мин и не более чем через 2 мин после начала нагружения. При использовании машины с электромеханическим приводом допускается вдавливать пуансон с постоянной скоростью от 3 до 6 мм/мин. При достижении указанной глубины вдавливания пуансона в образец определяют нагрузку F cпогрешностью не более 1 %.

3.3. После испытания определяют влажность образцов по ГОСТ 16483.7. В качестве пробы на влажность берут части образца массой около 10 г, имеющие отпечатки. Минимальное количество испытываемых на влажность образцов должно соответствовать ГОСТ 16483.0.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1.Статическую твердость образца при влажности (W) в момент испытания при заглублении 5,64 мм вы