Гигроскопичность и водопроницаемость древесины

Влажность

Влажность древесины существенно влияет на ее физические и ме­ханические свойства. В зависимости от условий эксплуатации, вида и назначения конструкций влажность древесины для изготовления за­щищенных от непосредственного увлажнения деревянных конструкций не должна превышать 15—25%. Свежесрубленная древесина хвойных пород содержит 80—100% влаги, а при транспортировании ее сплавом влагосодержание значительно увеличивается. Но древесина сравни­тельно быстро высыхает и приобретает влажность той среды, в которой она находится. -Наиболее интенсивно древесина высыхает летом при хранении ее в штабелях на открытом воздухе или под навесом. Древесина содержит свободную и гигроскопическую влагу. Свобод­ная влага занимает каналы и полости клеток, а гигроскопическая вла­га пропитывает оболочки клеток. Максимальное количество гигроско­пической влаги составляет около 30% при температуре 20° С и назы­вается точкой насыщения волокон. Большинство пород древесины весь­ма чувствительно к изменениям влажности воздуха. Чем выше влаж­ность воздуха и чем ниже его температура, тем больше влажность дре­весины. Уменьшение влажности вызывает усушку древесины, а увели­чение — разбухание. В результате усушки или разбухания происходит изменение линейных размеров деревянных элементов: вдоль волоком на 0,1—0,3%, в радиальном направлении на 3—6%, в тангенциальном на 6—12%. Следствием такой неравномерной усушки является коробление досок и образование трещин в бревнах и брусьях при их высы­хании, коробление досок и образование трещин в бревнах и брусьях при их высы­хании

Различают следующие ступени влажности древесины:

мокрая – длительное время находившаяся в воде, влажность выше 100%;

свежесрубленная – влажность 50–100%;

воздушно-сухая – долгое время хранившаяся на воздухе, влажность – 15–20% (в зависимости от климатических условий и времени года);

комнатно-сухая – влажность – 8–12%

абсолютно сухая – влажность – 0%.

Гигроскопичностью древесиныназывается свойство поглощать из воздуха пары воды; степень поглощения зависит от температуры воздуха и его относительной влажности. Каждому сочетанию влажности воздуха и его температуры соответствует определенная гигроскопическая влажность древесины данной породы. Так как влажность воздуха непостоянна, то влажность древесины колеблется. Влажная древесина отдает влагу окружающему воздуху, сухая древесина поглощает ее. Изменение влажности древесины в интервале от 0% до точки насыщения волокон вызывает изменение объема древесины, что ведет к ее короблению в строительных конструкциях и может вызывать появление трещин. В целях уменьшения гигроскопичности древесины и предохранения деревянных конструкций от усушки или разбухания разработаны меры ее защиты. Наиболее простым способом уменьшения гигроскопичности древесины является покрытие ее поверхности красками и лаками, дающими водо- и паронепроницаемую пленку, которая механически препятствует прониканию влаги в древесину. Однако подобные покрытия предохраняют древесину лишь на короткое время, особенно при тяжелых условиях эксплуатации и при низком качестве защитных красок и лаков.

Водопроницаемость древесинызависит от породы дерева, первоначальной влажности, характера плоскости разреза (торцовый, радиальный, тангентальный), возраста древесины, ширины годичных слоев и других причин. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, профильтровавшейся через поверхность образца в определенный отрезок времени, в г/см2. Как правило, у хвойных пород она значительно меньше, чем у лиственных. Водопроницаемость через торцовую поверхность среза древесины значительно больше, чем через радиальную и тангентальную.

3. Плотность.

Плотность –количество массы древесины, содержащейся в единице объема.

Разные породы древесины имеют разную плотность. Она зависит от количества пустот, толщины стенок волокон и содержания влаги.

Высокая плотность – дуб, береза, лиственница, клен, яблоня, груша примерно от 700 до 900 (кг/м3);

Средняя плотность – конский каштан, орех грецкий, вишня, тиковое дерево, бук от 560-700 (кг/м3);

Низкая плотность – липа, тополь, кедр, вяз, ель, сосна – от 400 до 600 (кг/м3); Древесину с высокой плотностью труднее обрабатывать, но зато такая древесина меньше подвержена изнашиванию.

Плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких листвен­ных пород может приниматься 850 кг/см³, твердых лиственных пород—1000 кг/м³.

Поверхностная плотность древесинного вещества для всех пород постоянна и в среднем равна 1,54, но содержание древесинного веще­ства в единице объема различно даже в пределах одной и той же по­роды. Испытания показывают, что при одинаковой влажности древеси­на с большей плотностью обладает и большей прочностью.

Плотность в большой степени зависит от содержания влаги, по­этому сравнивать объемные плотности древесины разных пород следует при одной и той же влажности, равной 15%.

4. Теплопроводность.

Теплопроводностью древесиныназывается ее способность проводить тепло через свою толщину от одной поверхности к другой. Теплопроводность сухой древесины незначительна, что объясняется пористостью ее строения.

Коэффициент теплопроводности для сосны и ели поперек во­локон при линейной плотности 500 кг/м³ равен 0,12 ккал/ч-м-град.

По сравнению с металлом, железобетоном и кирпичной кладкой теплопроводность дерева меньше соответственно в 40, 10 и 6 раз.

Теплопроводность древесины зависит от влажности, температуры, направления волокон, объемного веса и породы дерева. Коэффициент теплопроводности А, зависит от направления, в котором передается тепло через древесину. Можно считать, что вдоль волокон он примерно в 1,8 раза больше, чем поперек волокон, и в среднем равен 0,15— 0,27 ккал/.ч • ч • град. Зависимость теплопроводности поперек волокон от температуры различна для сухой и влажной древесины; для влажной древесины — степенная, а для сухой — линейная. Это объясняется различием в изменении теплопроводности от температуры воды и воздуха: у воды оно подчинено закону кривой, а у воздуха— закону прямой.

Коэффициент линейного расширения древесины вдоль волокон значительно меньше, чем стали и бетона. В этом отношении деревянные конструкции выгодно отличаются от стальных и бетонных, при устройстве которых необходимы дополнительные мероприятия, например устройство температурных швов для компенсации увеличения размеров конструкции при повышении температуры. В поперечном же направлении коэффициент линейного расширения древесины значительно больше, чем стали и бетона.

5. Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и ее влажности.

6. Звукопроводимость – свойство материала проводить звук с определенной скоростью. В древесине быстрее всего звук распространяется вдоль волокон. Звукопроницаемость древесины в продольном направлении в 16 раз, а в поперечном – в 3–4 раза больше звукопроницаемости воздуха.В древесине сосны вдоль волокон она равна приблизительно 5000, поперек волокон в радиальном направлении — 1450 и в тан-гентальном направлении — 850 м/сек. В среднем, учитывая значения скорости распространения звука в древесине других пород, можно считать, что звукопроводность вдоль волокон относится к звукопроводности в радиальном и тангентальном направлении как 14:5:3. Это отрицательное свойство древесины требует при устройстве деревянных перегородок, потолков и т.д. применения звукоизолирующих материалов. Способность древесины усиливать звук широко используется при изготовлении музыкальных инструментов. Наилучшая древесина для этого – древесина ели, пихты кавказской и сибирского кедра.