Удельный вес дерева таблица. Плотность древесины

Плотность материала характеризуется отношением массы тела к объему, поэтому плотность древесины должна представлять собой именно объемную массу, а не объемный вес (как это до сих пор встречается в справочной и учебной литературе). Дело в том, что значение «веса» не может быть постоянным для разных географических точек Земли (зависит от ускорения свободного падения). Следовательно, принципиально неправильно характеризовать свойство древесины переменным показателем.Плотность (раньше применялся термин «удельный вес») древесинного вещества, которое образует оболочки клеток, мало зависит от породы; это объясняется практически одинаковым химическим составом древесины различных пород. Относительная плотность древесинного вещества представляет собой безразмерную величину, равную отношению плотности р д совокупности веществ, слагающих клеточную оболочку, к плотности воды при 3,98° С:

Имеются различные способы определения величины d. Например, этот показатель можно установить путем погружения очень тонких (микротомных) срезов древесины в раствор азотнокислого кальция разной концентрации; плотность раствора, в котором срезы останутся во взвешенном состоянии, будет равна плотности древесинного вещества. В зависимости от способа определения значения d несколько различаются. По данным различных авторов, d находится в пределах 1,499-1,564 и в среднем принимается равной 1,54. Плотность древесины определяется по формуле:

где pw - плотность древесины при данной влажности W, кг/см 3 ; m w - масса образца древесины при влажности W, кг; V w - объем древесины при влажности W, м 3 .

Для экспериментального определения плотности древесины используют образцы в виде прямоугольной призмы основанием 20X20 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм. Массу образца можно установить единственным методом - взвешиванием на рычажных весах. Взвешивание проводится на весах с точностью до 0,001 г. Объем образца может быть определен двумя способами: по трем линейным измерениям (ширине, толщине и высоте) и специальным прибором - объемомером. Кроме того, необходимо установить влажность образца в момент испытаний и иногда коэффициент объемного разбухания. Для этого приходится образец доводить в сушильном шкафу до абсолютно сухого состояния и измерять его массу (иногда объем).

Для определения объема по первому методу ширину и толщину образца измеряют посередине высоты, а высоту - между центрами оснований. Измерение проводят каким-либо мерительным инструментом (микрометром, штангенциркулем, прибором с индикаторами часового типа и т. д.) с точностью до 0,01 мм. Объем образца равняется произведению полученных трех величин и выражается в долях кубического метра. Вполне очевидно, что точность определения объема образца по описанному способу зависит от тщательности изготовления образца и может снижаться, если образец по форме отличается от прямоугольного параллелепипеда. При использовании объемомера образец может иметь любую форму, так как прибор основан на измерении объема несмачивающей древесины жидкости после погружения в нее образца. Объем образца вычисляется с точностью 0,01 см 3 по формуле:

где п - цена одного деления круговой шкалы на обойме.

Подставив найденные значения m w и V w в формулу, плотность вычисляют с точностью до 1 кг/м 3 . Плотность существенно зависит от влажности древесины. В справочной литературе обычно приводятся данные о плотности древесины при влажности 15% (p 15). Иногда в расчетах участвуют значения плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Часто приходится оперировать данными о плотности и при других значениях влажности. Указанные показатели можно определить непосредственно экспериментальным путем по массе и объему образца, соответствующей заданной влажности.

Однако часто бывает достаточно определить плотность при любой влажности ниже или выше предела гигроскопичности, а затем, используя пересчетные формулы, получить сначала значение р 15 , а затем искомую величину плотности при заданной влажности. Если в момент испытаний влажность образца находилась в диапазоне от нуля до предела гигроскопичности (т. е. до 30%) по любому найденному значению плотности можно вычислить плотность при влажности 15% по формуле:

где p 15 - плотность древесины при влажности 15%; pw - плотность древесины в момент испытаний; W - влажность образца, изменяющаяся в диапазоне от 0 до 30%; Кр.об - коэффициент объемного разбухания, %. Принимая в среднем для древесины белой акации, березы, бука, граба и лиственницы K р. 0б, равным 0,6, получим из формулы следующее выражение:

Для остальных пород при Кр.об, равном 0,5, плотность р 15 можно вычислить но формуле:

Формулы используются в том случае, если в процессе испытаний не определяется точного фактического значения коэффициента разбухания. Если влажность древесины в момент испытаний составляет более 30%, для пересчета найденной плотности к p 15 используют следующие формулы: для древесины белой акации, березы, бука, граба и лиственницы:

для древесины остальных пород:

Для многих расчетов очень удобно иметь характеристику плотности древесины, не зависящую от ее влажности,- условную плотность древесины. Условная плотность древесины определяется по формуле:

где m о - масса образца древесины в абсолютно сухом состоянии, кг; Vmax - объем образца при влажности выше предела гигроскопичности, м 3 .

Экспериментальным путем условную плотность древесины определяют на образцах (20X20X30 мм), выпиленных из предварительно выдержанных в воде (до приобретения максимального объема) заготовок. Измеряют длину, ширину и толщину каждого образца и на основании этих данных определяют V max . Затем образцы сушат и устанавливают массу в абсолютно сухом состоянии- m о. Подставив найденные значения в формулу, вычисляют р усл с точностью до 1 кг/м 3 . Величина условной плотности очень близка к величине плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Соотношение между этими показателями выражается формулой:

где У - полная усушка. Условную плотность древесины белой акации, березы, бука, граба и лиственницы можно вычислить также, если известно значение p 15 по формуле:

Условную плотность остальных пород - по формуле:

Величина плотности древесины различных пород изменяется в очень широких пределах: среди наших пород древесину с очень малой плотностью имеет пихта сибирская (380), ива белая (420) и др., а наиболее плотную - самшит (970), береза железная (980), саксаул (1050) и ядро фисташки (1110). По плотности древесины при 15% -ной влажности все наши породы можно разделить на три группы:

породы малой плотности (плотность 550 и менее); к этой группе из хвойных пород относятся сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный, из лиственных - тополь (все виды), липа (все виды), ива (все виды), осина, ольха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский, бархат амурский;

породы средней плотности (плотность 560-750); в эту группу входят из хвойных пород лиственница (все виды) тисс, из лиственных - береза бородавчатая, пушистая, желтая и черная, бук восточный и европейский, вяз, груша, дуб летний, восточный, болотный, монгольский, ильм, карагач, клен (все виды) , лещина, орех грецкий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень обыкновенный и маньчжурский;

породы высокой плотности (плотность 760 и выше): акация белая и песчаная, береза железная, гледичия каспийская, глоговина, гикори белый, граб, дзельква, дуб каштанолистный и араксинский, железное дерево, земляничное дерево, кизил, маклюра, саксаул белый, самшит, фисташка и хмелеграб.

Среди иноземных пород есть как с очень малой (например, бальза из тропической зоны Южной Америки, 100-130), так и с очень высокой плотностью (например, бакаут с плотностью 1350). Средние значения плотности p 15 и р усл для наиболее распространенных пород приведены в табл. 19.

Таблица 19. Средние значения плотности р 15 и р усл.

Есть более подробные таблицы плотности древесины с указанием вида древесной породы и района ее произрастания. Приводимые в них данные представляют собой средние показатели, вычисленные по сильно изменчивым величинам.

Иногда необходимо определить пористость древесины, характеризующую объем внутренних пустот (полостей клеток, межклеточных пространств), выраженный в процентах от объема древесины в абсолютно сухом состоянии. Зная относительную плотность древесинного вещества (1,54) и плотность древесины в абсолютно сухом состоянии р о, можно подсчитать величину пористости П по формуле:

С увеличением плотности от 300 до 800 кг/м 3 пористость снижается от 81 до 55%.

Плотность древесины - это отношение массы древесины к ее объему. Плотность выражается в кг/м3 . Она зависит от влажности древесины. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется массой древесного вещества в единице объема.

Величина плотности древесины различных пород изменяется в очень широких пределах: среди наших пород малую плотность имеет древесина пихты сибирской (380), ивы белаой (420) и др., а наиболее плотную - самшит (970), береза железная (980), саксаул (1050) и ядро фисташки (1110). По плотности древесины при 15% -ной влажности все породы можно разделить на три группы:

• породы малой плотности (плотность 550 и менее) - к этой группе из хвойных пород относятся сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный, из лиственных - тополь (все виды), липа (все виды), ива (все виды), осина, ольха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский, бархат амурский;
• породы средней плотности (плотность 560-750); в эту группу входят из хвойных пород лиственница (все виды) тисс, из лиственных - береза бородавчатая, пушистая, желтая и черная, бук восточный и европейский, вяз, груша, дуб летний, восточный, болотный, монгольский, ильм, карагач, клен (все виды) , лещина, орех грецкий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень обыкновенный;
• породы высокой плотности (плотность 760 и выше): акация белая и песчаная, береза железная, гледичия каспийская, гикори белый, дуб каштанолистный и араксинский, железное дерево, земляничное дерево, кизил, маклюра, саксаул белый, самшит, фисташка.

Плотность древесины имеет большое значение. Чем плотнее древесина, тем она тяжелее и твёрже, соответственно она более прочнее и труднее в обработке. Более плотная древесина хуже пропитывается антисептиками, менее подвержена истиранию.

В производстве паркетной доски наиболее часто используется древесина: дуба, ясеня и ореха, поскольку эти породы имеют достаточно высокие показатели плотности, соответственно хорошие эксплуатационные характеристики.

Дуб - имеет желтовато-коричневое и темно-бурое ядро, узкую светло-желтую заболонь. Зрелая древесина имеет оттенки от светло-коричневой до желтовато-коричневой. Широкие сердцевидные лучи. Годичные слои хорошо видны на поперечном разрезе. Древесина дуба твердая, прочная, долговечная, обладает красивой текстурой и цветом, стойкая к гниению. С годами древесина дуба немного темнеет, что придает оттенок благородной старины. Древесина дуба высыхает сравнительно медленно, при ускоренной сушке склонна к растрескиванию. Дуб является традиционной породой для изготовления паркета. Всю природную красоту древесины дуба превосходно передает .

Орех - имеет древесину от светлых до почти черных тонов. Узкие сердцевидные лучи, различаются только на радиальном срезе. Годичные слои видны отчетливо, волнистые. Древесина тяжелая, твердая и прочная, имеет красивую текстуру и разнообразные оттенки. Хорошо обрабатывается и полируется. Широко применяется для отделки интерьеров и изготовления мебели, а также для производства паркетной доски. Орех сравнительно тверд, но достаточно легко обрабатывается. Устойчив к деформации и трещинообразованию при сушке.

Ясень - имеет желтовато-бурое ядро, заболонь желтовато-белого цвета. Сердцевидные лучи видны на радиальном разрезе в виде коротких черточек. Годичные слои хорошо видны. Прочная и вязкая древесина, почти не склонна к растрескиванию, очень красивая текстура, стойкая против загнивания, долговечная, очень красива. Мало коробится. Ясень по твердости превосходит дуб, но при этом очень эластичен - хорошо гнется. Наиболее ценным при изготовлении паркета является заболонь, т.к. имеет самую красивую текстуру и цвет - желтовато-белый.