Методы определения основных физических свойств древесины

Данные о физических свойствах древесины имеют большое значение для решения многих практических задач. Эти свойства связаны с особенностями строения лесных материалов, определяющими их высокую пористость и, как следствие, гигроскопичность, что в свою очередь предопределяет среднюю плотность и формоизменяемость древесины при взаимодействии с внешней средой.

Именно поэтому при лабораторных исследованиях древесины в первую очередь определяют такие ее физические свойства, как влажность, линейная и объемная усушка и разбухание, средняя плотность в разных влажностных состояниях.

 

Определение влажности древесины

Влажностью называется отношение (%) содержащейся в древесине влаги к ее массе в сухом состоянии. Этот показатель может измеряться как прямым, так и косвенным (электровлагометрия) методами. Одним из прямых методов, при котором влажность древесины можно определять с погрешностью до 0,1%, является метод высушивания (ГОСТ 16483.7-71).

 

2.1.1 Средства контроля:

- аналитические или квадрантные весы;

- сушильный шкаф;

- набор стеклянных или металлических бюкс;

- эксикатор с безводным хлористым кальцием концентрацией не ниже 94%; - образцы древесины в виде призмы с размерами 2×2×3 см.

Допускается использование образцов и другой формы, в том числе и неправильной, объемом не менее 4...5 см³.

 

Проведение испытаний

Работа выполняется на серии из трех образцов предварительно выдержанных в эксикаторах до соответствующей степени влажности.

Подготовленные таким образом образцы помещают в заранее взвешенные пустые бюксы с притертыми крышками (m₁). Эти и все последующие взвешивания производят с погрешностью не превышающей0,01 г.

После определения массы образцов вместе с бюксами (m₂) их помещают (при снятых крышках бюкс) в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры 103±2°С.

Первое контрольное взвешивание в процессе сушки проводят не ранее через 4-6 ч после начала высушивания. При этом бюксы закрывают крышками и до взвешивания охлаждают в эксикаторе. Если разница в показаниях весов при двух последних взвешиваниях составляет менее 0,02 г, высушивание считают законченным, фиксируя массу сухой древесины с бюксой (m₃). Влажность (W) каждого испытанного образца древесины в процентах (с погрешностью до 0,01%) вычисляют по формуле:

(1)

где m₁ – масса пустой бюксы, г;

m₂ – масса бюксы с образцом до высушивания, г;

m₃ – масса бюксы с образцом после высушивания, г.

 

Полученные данные заносят в таблице 1, где за влажность испытуемой древесины принимают среднеарифметический показатель испытания трех образцов.

 

Таблица 1 - Результаты определения влажности древесины

Показатели	Размер- ность	Данные испытаний
№ бюкс	-
Масса	пустой бюксы (m1)	г
бюксы с влажным образом (m2)	г
бюксы с сухим образцом (m3)	г
Влажность образцов (W)	%
Среднее значение влажности древесины	%

 

Определение средней плотности древесины

Средняя плотность (ρ) характеризуется отношением массы материала к его объему (г/см³; кг/м³). Для древесины этот показатель находится в прямой зависимости от ее породы, строения, в значительной степени от влажности и других факторов.

В соответствии с требованиями ГОСТ 16483.1-84 среднюю плотность определяют на призматических образцах размером 2×2×3 см при известной влажности. Принято определять плотность при влажности древесины в момент испытаний (ρ_w); в абсолютно-сухом состоянии (ρ_о) и при нормализованной 12%-ной влажности (ρ_12w).

 

Средства контроля

- весы аналитические с погрешностью взвешивания от 0,02 до 0,001 г;

- сушильный шкаф;

- набор бюкс;

- штангенциркуль или микрометр с погрешностью не более 0,1 мм;

- сосуд с дистиллированной водой.

 

Проведение испытаний

Работа выполняется в следующей последовательности: образцы, предварительно выдержанные в течение не менее трех суток в различных влажностных условиях, взвешивают с указанной точностью и фиксируют их массу (m_w) при данной влажности (W). После этого штангенциркулем или микрометром в точках пересечения диагоналей, нанесенных карандашом на торцах и боковых поверхностях образцов, производят замеры их толщины (а), ширины (b) и длины (l) с погрешностью до 0,1 мм и вычисляют с точностью до 0,01 см³ по формуле (2) их объем при данной влажности (V_w):

(см³) (2)

Плотность древесины при данной влажности (ρ_w) рассчитываю с погрешностью до 5 кг/м³ по формуле:

(кг/м³) (3)

Затем образцы укладывают в предварительно взвешенные бюксы и высушивают в сушильном шкафу по изложенной ранее методике до постоянной массы. С точностью до 0,02 г рассчитывают массу абсолютно сухих образцов (m_o), вслед за этим немедленно производят их замеры в тех же, что и ранее точках и определяют в см³ их объем (V_о). По формуле (4) вычисляют плотность абсолютно сухой древесины (ρ_о):

(кг/м³) (4)

По формуле (5) рассчитывают влажность (W) образцов перед их высушиванием:

(%) (5)

После этого по формулам (6, 7, 8, и 9) производят пересчет плотности при нормализованной 12%-ной влажности (ρ_12w):

а) для березы, бука, граба, лиственницы:

при W< 30%; (6)

при W> 30%; (7)

б) для остальных древесных пород:

при W< 30%; (8)

при W> 30%; (9)

Для всех значений средней плотности (ρ_w; ρ_о; ρ_12w) рассчитывают среднеарифметические показатели из трех образцов серии и на основании полученных данных (табл.2) делают окончательное заключение по результатам проведенных испытаний. С достаточной степенью точности для перерасчета средней плотности древесины на нормализованную влажность можно использовать формулу (10):

 

(10)

где ρ_w – плотность влажного образца, г/см³;

W –влажность древесины, %;

К_о – коэффициент объемной усушки, средние значения которого

для сосны, ели, бука, дуда, осины ≈ 0,45;

для березы, граба и лиственницы ≈ 0,53;

для пихты, кедра ≈ 0,38.

 

Таблица 2 - Определение средней плотности древесины

Показатели	Размер- ность	Данные испытаний
Масса образца	влажного (mw)	г
сухого (mo)	г
Линейные размеры	влажных образцов	a	мм
b	мм
h	мм
сухих образцов	ao	мм
bo	мм
ho	мм
Объем образца	влажного	Vw	см3
сухого	Vo	см3
Влажность древесины	%
Средняя плотность	ρw	кг/м3
ρo	кг/м3
ρ12w	кг/м3
Среднее значение плотности	ρw	кг/м3
ρo	кг/м3
ρ12w	кг/м3

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: