11:27 § 7. Вологість деревини | |
§ 7. Вологість деревиниОпорні поняття: фізичні властивості, вологість, гігроскопічність, механічні властивості.Фізичними називають такі властивості деревини, які виявляються в ній та її перерізах під час висушування, зважування, виміряння без порушення цілості деревного матеріалу. До цих властивостей належать: колір, блиск, текстура, запах; вологість, усихання, розбухання, гігроскопічність; об'ємна вага, питома вага деревної речовини, пористість; теплопровідність, теплоємність, звукопровідність і резонансові якості, електропровідність. Колір деревини. За винятком деяких порід (червоне, чорне дерево) деревина не має певного кольору; він є складним, тому для його визначення користуються стандартною шкалою кольорів, що містить до 1000 тонів. Саме способом порівнювання деревини зі шкалою визначають її колір. Головна маса деревини - целюлоза - не має кольору. Кольору деревині надають речовини, що містяться в її клітинах (смоли, барвники, дубильні речовини). Колір деревини залежить від кліматичних умов: деревина тропічних порід яскравіше забарвлена (червоне, чорне дерево, палісандр); деякі породи, що ростуть у помірній смузі, забарвлені у виразніші кольори (дуб, чинара. Самшит, горіх, карагач) порівняно з породами півночі, що мають світліше забарвлення (смерека, ялина, осика, береза). Колір деревини також залежить від віку: старіше дерево, а також дерево, що виросло на бідніших ґрунтах, мають темнішу деревину. Часто, особливо в дозрілому віці, забарвлення деревині надають грибки. Таким чином з'являється несправжнє ядро у бука, клена, осики, горіха, а також синюватість, червонуватість тощо. Окремі породи дерев (вільха, тис) під дією повітря у зрубаному стані забарвлюються, а більшість набувають сіруватого кольору. Іноді з річок добувають «морений» дуб, що набуває чорного кольору за наявності у воді солей заліза. Знаючи колір здорової деревини, іноді можна помітити (при його зміні) початок її загнивання. Колір надає деревині гарного вигляду, тому цю властивість цінять, наприклад, при виготовленні меблів чи побутових виробів. Тому часто деякі породи (липу, березу, вільху) імітують (підфарбовують) під колір цінних порід дерев: червоного, чорного, горіха, дуба тощо. Цікавим є спосіб моріння (імітації) деревини ще на пні у лісі. Блиск деревини. Ця фізична властивість в основному залежить від щільності деревини та наявності серцевинних променів. Так, широкі, добре помітні серцевинні промені дуба, бука, чинари, береста надають (особливо на радіальному розрізі) деревині специфічного блиску. Особливо гарного вигляду, майже дзеркального блиску, деревина набуває після лакування та полірування. Текстура деревини - це своєрідний рисунок, утворений на деревині перерізаними річними шарами та серцевинними променями. Красиву текстуру мають такі породи: карельська береза, волоський горіх, клен-«пташине око», я ловець, а також деревина червоного дерева, дуба, бука, ясена, чинари, береста. Деревину цінних за текстурою порід використовують здебільшого для виготовлення ітітттг виробів, а також у вигляді шпону та фанери. Можна також поліпшити текстуру фанери таких порід, як береза чи вільха, зрізуючи листи хвилястими ножами та способом на-ігівторцевого зрізу. У сучасному меблевому виробництві використовують текстурний папір з приклеюванням і поверхневою обробкою його штучним плівчастим бакелітовим клеєм. Запах деревини залежить від смолистих (сосна, ялина), дубильних (дуб, каштан) й ефірних (лаврові дерева) речовин. У свіжозрубаного дерева запах помітніший й навіть різкий; при висушуванні- слабшає, а іноді зовсім зникає. Пахучі речовини містяться і в корі дерев (смерека, дуб), або хвої чи листках (смерека, лавр, чайне дерево). Деякі породи дерев (осика, липа, осокір) узагалі не мають запаху, тому з деревини цих порід виготовляють тару для харчових продуктів. Для виготовленні скринь, комодів, шафових шухляд використовують деревину кедра, завдяки високому вмісту в ній фітонцидів, у виробах не заводиться міль. За запахом досвідчені практики легко розрізняють породи дерев, а при його зміні - ступінь загнивання деревини. Вологість деревини характеризують відсотковим відношенням кількості води, яка міститься в ній, до абсолютно сухої деревини. Кількість вологи в деревині не завжди однакова; вона змінюється як у поздовжньому, так і в поперечному напрямах стовбура. У свіжозрубаній деревині вологи більше (від 50 до 100 %), а в лежалій - значно менше. У хвойних порід (сосна, ялина), залежно від висоти стовбуpa, вміст вологи змінюється таким чином: в комлевій частині її найбільше, у середній - менше, а біля вершині - знову більше (відносно середини); при поперечному перерізі стовбура - в заболонній частині вологість у 3-3,5 рази більша, ніж в ядровій. У листяних ядрових (дуб, ясен, в'яз) вологість ядрової деревини до вершини зменшується, а в заболонної деревини - майже не змінюється. У поперечному перерізі деревини листяних порід вологість ядра та заболоні майже однакова. У листяних (береза, липа, осика) вологість рівномірно збільшується від комлевої частини до вершини, а в поперечному перерізі волога розподілена майже рівномірно. Вміст вологи також залежить від місця, в якому росло дерево, його віку, пори року тощо. Висихання деревини супроводжується виділенням з неї вільної вологи. При цьому ніяких зовнішніх змін, крім втрати ваги, з деревиною не відбувається. Так триває, доки не зникне уся вільна волога, а в деревині залишиться лише гігроскопічна. Такий стан називають точкою насиченая стінок клітин деревини, йому відповідає в середньому ЗО % вологості. З цього моменту починає висихати гігроскопічна волога, а деревина починає зсихатися, розтріскуватися, жолобитися, змінювати свою форму й об'єм (мал. 25). Жолоблення деревини - це зміна її форми при висиханні або зволоженні; розрізняють поперечне і поздовжнє жолоблення. Під час висихання деревини внаслідок нерівномірного розподілу вологості по перерізу деревини, неоднорідної залишкової деформації, а також, різниці у величинах тангентального і радіального всихання деревина розтріскується, тобто в ній з'являються зовнішні та внутрішні тріщини (свищі), що мають, зазвичай, радіальний напрям. Залежно від кількості вологи в деревині її називають мокрою (вологість понад 100 %); свіжозрубаною (вологість 50-100 %); повітряно-сухою (вологість 15-20 %); кімнатно-сухою (вологість 8-12 %); абсолютно сухою (у деревині волога взагалі відсутня). Повітряно-суху деревину використовують для будівельних робіт; для виготовлення столярно-будівельних виробів (вікна, двері, сходи - з вологістю в 12-15 %, для меблів - з вологістю 6-10 %, а для матеріалів, з яких виготовляють фанеровані меблі, вологість має складати 4-8 %, зважаючи, що при фане-руванні деревини її вологість збільшується на 2-3 %. Визначення абсолютної вологості деревини. Кількість вологи в деревині визначають різними методами, найбільш доступними з яких є: електропровідний та лабораторний (ваговий). За електропровідним методом відсоток вологості в деревині визначають за допомогою спеціального приладу - електроволого-міру, принцип дії якого полягає у визначенні електричного опору залежно від кількості вологи в деревині (див. мал. 26). Ручку-датчик, що має дві голки, вводять у деревину на глибину, де ймовірно найбільша вологість (орієнтовно - наполовину товщини матеріалу). Однак максимальну вологість деревини електровологоміри показують у якійсь певній точці, тому задля об'єктивності вимірювання проводять у кількох точках. Сучасні прилади дають правильні (з відхиленням до ОД % ) покази у межах від абсолютно сухої (0 %) до мокрої (понад 100 % ) деревини. Одним з найпоширеніших вважають ваговий метод, який застосовують для перевірки точності вологомірів, створених на основі непрямих методів визначення вологи. За цим лабораторним методом значення вологості деревини визначають у такій послідовності. 1. З матеріалу беруть 2-3 зразки (їх називають «секціями вологості») товщиною 10-12 мм, випиляні на відстані ЗО- 50 мм від краю деталі або дошки; 2. Зразки очищають від задирок, потім одразу зважують на технічних терезах з точністю до 0,1 г, загальну масу зразка m записують у жуонал. Зважені зразки висушують у сушильній шафі за температури 100-105 "С. Упродовж сушки, зразки періодично виймають і зважують. Сушку продовжують, доки маса зразків не набуде незмінного значення, яке й приймають як масу абсолютно сухого стану зразків т , і також записують. 3. Вологість деревини W визначають як відношення маси вологи в деревині до маси абсолютно сухої деревини І виражають у відсотках за формулою. Окрім зміни вологості, під час сушки деревина також зазнає усихання - це величина, на яку зменшується об'єм і розміри деревини під час висушування. Зміна зазначених параметрів за період висихання від точки насичення стінок клітин до абсолютно сухого стану називають повним усиханням деревини. Усихання деревини (зміна фактичного розміру) в різних напрямах різне І подається у відсотках. Наприклад, уздовж волокон деревини значення усихання лежить у межах 0,1-0,3 %, в радіальному напрямі - 3-5 %, в тангентальному напрямі (у напрямі річних шарів) - 6-10 %, об'ємна усушка - близько 12 %. У поздовжньому напрямі всихання є незначним, тому цей параметр практично не вимірюють. У той самий час у товщині та ширині сирих деталей або дошок, крім припуску на обробку, завжди враховують ще й припуски на всихання. Величина всихання залежить від об'ємної маси деревини, тобто від її густини (деревина з більшою об'ємною масою всихає швидше), а в хвойних порід - також від частки пізньої деревини (що більше пізньої деревини, то більше всихання). Розбухання і гігроскопічність деревини. Здатність деревини вбирати вологу з навколишнього середовища називається гігроскопічністю, а зміна лінійних розмірів, об'єму та форми деревини в бік збільшення - розбуханням. ^ Розбухання - явище обернене до усушки деревини, яке відбувається внаслідок вбирання нею вологи з повітря або Іншого середовища. Як і усушка, розбухання спостерігається лише у межах гігроскопічної вологості, при цьому лінійні розміри й об'єм деревини збільшуються аж до моменту досягнення деревиною стану (точки) насичення її волокон. Як і при всиханні, найбільше розбухання спостерігається в поперечному напрямі, а найменше - уздовж волокон. Усихання та розбухання - шкідливі для деревини, адже внаслідок цих процесів деревина втрачає цілісність, міцність і механічні властивості. Розбухання особливо шкідливе для столярно-меблевих виробів, тому їх фарбують, лакують, полірують тощо. Лакофарбова плівка не лише надає поверхні деревини блиску, а й захищає її від впливу вологи, що часто змінюється залежно від погодних умов, пори року, середовища. Рівноважна вологість в деревині. Перебуваючи на повітрі в сприятливих умовах, деревина втрачає вологу, тобто висихає. Однак до повітряно-сухого стану (не вище 20 %) деревина висихає тривалий час. Деревина може втрачати і вбирати вологу (залежно від умов), доки в ній не буде певної кількості вологи відповідно до температури та вологості повітря. Таку кількість вологи називають станом рівноважної вологи в деревині. Він настає тоді, коли пружність (тиск) пари повітря урівноважується тиском (пружністю) пари, що є в деревині. Щоб визначити вологість деревини, яка упродовж тривалого часу перебувала на повітрі, треба знати температуру повітря та його вологість (вимірюється за допомогою спеціального приладу - психрометра). Вологість деревини визначають за допомогою спеціальної таблиці рівноважної вологості (див. додаток № 1). Наприклад, температура повітря 10 "С, а вологість повітря 50 %, тоді точка перетину відповідних колонки та рядочка вкаже у таблиці на величину рівноважної вологості, що дорівнює 9 %. Із таблиці видно, що рівноважна вологість залежить більше від вологості повітря. Тому в приміщеннях майстерень з високою рівноважною вологістю треба зменшувати вологість повітря, не допускати тривалого зберігання висушених заготовок і здійснювати періодичний контроль вологості повітря та заготовок. - Водопоглинання - властивість деревини вбирати вологу з навколишнього середовища. Процес зволоження відбувається поступово та прямує до границі гігроскопічності. Вологість, що відповідає границі гігроскопічності, для різних порід коливається від 23 % (для ясена) до 31 % (для бука). Водопоглинання є негативною якістю, тому для її зниження деревину вкривають фарбами, лаками, політурами тощо. - Стійкість деревини- це здатність протистояти руйнівним впливам фізичних, хімічних і біологічних (грибки, бактерії) чинників, яка залежить від вмісту в деревині дубильних та смолистих речовин. Деревина добре зберігається в сухому приміщенні, під водою, глибоко у ґрунті і взагалі там, де відсутні вплив повітря, зміна вологи і температури. У верхніх шарах ґрунту, де відбуваються зміни температури і вологи та наявні бактерії, деревина особливо швидко руйнується. Щоб запобігти швидкому руйнуванню деревини, її передусім висушують і захищають поверхню за допомогою фарбування, лакування або просочування різними смолистими речовинами та антисептиками. Деревина також добре зберігається у замороженому стані та під водою, де відсутні умови (насамперед кисень) для розвитку бактерій. Крім цього, зрубану деревину найкраще одразу ж окорувати (очистити від кори), щоб запобігти її «задиханню» (особливо для берези й осики), а також зберігати в добре провітрюваному приміщенні. - Механічними властивостями деревини називають'її здатність чинити опір дії зовнішніх механічних сил. Під дією цих сил будь-яке тіло змінює свою форму і розміри. Таке явище називають деформацією, яка буває пружною та залишковою. - Пружною називають деформацію, що зникає після припинення дії сили, при цьому тіло набуває попередньої форми та об'єму. Властивість тіл відновлювати форму після припинення дм" сил називають пружністю. Збільшуючи дію сили, поступово можна перейти за межу пружності матеріалу, після чого деформація тіла не зникає. Така деформація називається залишковою. Деревина, як й Інші тверді тіла, має механічні властивості, які характеризують її як конструкційний матеріал: міцність, жорсткість, пружність і твердість. - Міцністю деревини називають властивість чинити опір'їїруйнуванню під дією механічних навантажень. Жорсткість - це здатність деревини чинити опір зміні форми І розмірів під дією механічних сил. Твердість - це здатність деревини чинити опір проникненню в неї стороннього, більш твердого тіла. Готові вироби із деревини можуть піддаватися різним зусиллям. Наприклад, сніг, що нападав на дах будівлі, збільшує статичне навантаження на дерев'яні ферми та балки. Це враховують у розрахунках площі поперечного перерізу балок, опор, ферм тощо. На практиці площу поперечного перерізу дерев'яних деталей збільшують у 5 разів, а іноді й у 20 разів порівняно з розрахованими, надаючи їм «запасу міцності», маючи на увазі, що деревина- матеріал неоднорідний, швидко руйнується та змінює форму. На деревину можуть діяти як поодинокі сили, так і пари сил у різних напрямах. Внаслідок цього в ній можуть виникнути різні деформації: стиску та розтягу вздовж і впоперек волокон; поперечного і поздовжнього згину; скручування і зсуву (наприклад, при сколюванні). - Деформація стиску виникає, коли сили діють по одній прямій в зустрічних напрямах, деформація розтягу- коли сили діють по одній прямій, але в різні боки. Деформації стиску впоперек волокон зазнають, наприклад, шпали під дією рейок і ваги поїзда, а вздовж волокон ці деформації виникають у колонах і стояках будівель, мостових паль, ніжках стільчика та ін. Розтяг вздовж волокон виникає в будівельних конструкціях (дахах). Розтяг упоперек волокон зустрічається вкрай рідко; його зазнає, наприклад, деталь, в гніздо якої затискають товстий шип, верхня частина телефонного стовпа, в якого розходяться в різні боки дві лінії (кутові стовпи), дрова при розщепленні клином. - Деформації згину бувають: поперечні, коли на дерев'яну деталь діє зусилля в напрямі, перпендикулярному до поздовжньої осі деталі (балки, стелі, моста, дошки, ослона, парти), і поздовжні - коли сили діють вздовж поздовжньої осі деталей (вертикальні бруси будівель, мостові палі). - Деформації скручування виникають в деревині, коли на неї діє пара сил в площині, перпендикулярній до поздовжньої осі. Такі види деформації в деревині зустрічаються досить рідко (вал колодязної корби, вал вітряка). - Деформації скручування виникають в деревині, коли на неї діє пара сил в площині, перпендикулярній до поздовжньоїосі. - Деформації сколювання (зсуву) виникають, коли сили діють на деталь в протилежні боки не по одній прямій (дерев'яні пристрої для затискання при склеюванні деталей і щитів, сколювання ручки долота під однобоким ударом молотка). Обираючи породу деревини для виготовлення певного виробу, треба враховувати її механічні характеристики. Наприклад, якщо проектувати ніжки стільчика, то в разі виготовлення їх із дуба вони можуть бути майже вдвічі тоншими, ніж коли їх виготовити з деревини піхти. Чи добре засвоїли? 1. Які властивості деревини відносять до фізичних? 2. Яку характеристику деревини називають вологістю? 3. Якими методами можна визначити вологість деревини? 4. До якої зміни розмірів пиломатеріалу у відсотках призводить його усихання? Відповіді ГДЗ 7 клас з геометрії, хімії Нові підручники 7 клас за новою програмою 2015 року з алгебри, історії України | |
