Физические и механические свойства древесины

Ни один из строительных материалов не обладает такими качествами, как древесина. Она очень удобна в обработке, имеет высокую прочность, долго сохраняет тепло и приятный запах. Древесина обладает множеством физических и механических свойств, показатели которых у разных пород сильно отличаются.

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся: плотность, влажность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность, стойкость к коррозии (т.е. способность противостоять агрессивной среде), а также ее декоративные качества (цвет, блеск, запах и текстура).

Плотность древесины – это отношение ее массы к объему, измеряемой в г/см 3 или кг/м 3. Данный показатель зависит от породы древесины, ее возраста, условий роста, влажности. Древесина, которая обладает большей плотностью, служит гораздо дольше и менее подвержена гниению, чем менее плотная (однако следует учесть, что для точности сравнительного анализа плотность древесины измеряют на образцах влажностью 15 %). Самой высокой плотностью обладает дуб, поэтому паркетная доска из дуба является наиболее востребованной среди потребителей. Далее: ясень, клен, лиственница, бук, береза, орех, сосна, липа, осина, ель, пихта.

Влажность древесины является показателем ее качества и долговечности. На практике различают древесину: комнатно-сухую, с влажностью 8–12 %; воздушно-сухую искусственной сушки, с влажностью 12–18 % (эти два вида древесины получают путем сушки в сушильных камерах); атмосферно-сухую естественной сушки, с влажностью 18–23 % (получают в результате продолжительного хранения в сухих, проветриваемых помещениях или под навесом, без допуска воздействия прямых солнечных лучей), влажную древесину, с влажностью более 23 %.

Чем меньше показатель влажности древесины, тем лучше она противостоит гниению. Однако не следует стремиться использовать древесину наименьшей влажности. Дело в том, что структура древесины очень гигроскопична: она легко отдает переизбыток влаги при повышении температуры и уменьшении влажности окружающей среды и с такой же легкостью впитывает влагу при снижении температуры и повышении влажности окружающей среды. Это приводит: в первом случае – к иссыханию древесины (уменьшению ее размеров); во втором случае – к ее разбуханию (увеличению размеров). Результатом этого является коробление древесины, деформация деревянных конструкций, что в конечном итоге приводит их в негодность. Поэтому лучше всего использовать древесину, влажность которой в момент использования соответствует эксплуатационной влажности.

Теплопроводность, звукопроводность. Деревянные дома из сруба или бруса хорошо удерживают тепло. Здоровая древесина способна распространять звук вдоль волокон: если после удара по комлевой части бревна, доски или бруса слышится чистый звенящий звук, то это говорит о высоком качестве древесины; прерывистый, глухой звук свидетельствует о ее загнивании.

Коррозионная стойкость древесины очень важна для строений, которые эксплуатируются в основном под открытым небом. Следует отметить, что хвойные породы более стойки к коррозии, чем лиственные, поскольку хвойная древесина хорошо пропитана смолистыми веществами.

Цвет, блеск, запах и текстура являются физическими свойствами древесины, которые позволяют визуально определить ее породу.

Цвет может указать на качество древесины: например, синеватая окраска хвойной древесины свидетельствует о начальной стадии загнивания (цвет здоровой сосны – от коричневато-желтого в зонах, насыщенных смолой, до светло-желтого; цвет ели – от светло-желтого до белого); черные и темно-коричневые пятна на буковой древесине – признак загнивания (цвет здорового бука – от желто до розовато-бежевого).

Свидетельствовать о пороках древесины может и изменение запаха.

Текстура древесины зависит от распила, а механическая прочность тех или иных досок или брусков – от вида разреза. Но и цвет, и блеск, и текстура имеют чисто декоративное значение.

Механические свойства древесины

В производстве механические свойства древесины более важны, так как от них зависит прочность и долговечность эксплуатации изделий.

Механическая прочность древесины – это ее способность противостоять различным нагрузкам. По направлению действия нагрузки различают прочность на сжатие, изгиб, скалывание, растяжение. При этом предел прочности древесины на сжатие и растяжение при направлении нагрузки вдоль волокон значительно выше, чем при направлении нагрузки поперек волокон. Механическая прочность древесины зависит от ее физических свойств: увеличение влажности снижает прочность, более прочна плотная древесина.

Пластичность – способность деревянной детали изменять форму под воздействием нагрузки и сохранять эту форму после снятия приложенной нагрузки. Это свойство имеет значение при изготовлении гнутых деталей: важно знать, что с увеличением влажности и температуры древесины ее пластичность увеличивается; поэтому детали, которые нужно выгнуть, обрабатывают горячей водой или паром. Высокой пластичностью обладает древесина бука, вяза, дуба, ясеня. Хвойные породы древесины пластичностью, достаточной для сгибания деталей, не обладают вследствие прямолинейной структуры волокон.

Твердость древесины обусловлена ее способностью сопротивляться внедрению инородных тел. По этому признаку древесину разделяют на твердую – бук, дуб, клен, ясень, вяз, лиственница (самые твердые – самшит и акация) и мягкую – липа, ель, сосна, ольха.

Твердость определяет еще одно механическое свойство древесины – ее износостойкость, способность противостоять трению. Здесь имеется прямая взаимосвязь: чем тверже древесина, тем выше показатель ее износостойкости.