Плотность пород древесины. Как определить плотность древесины?

Формулы должны использоваться, если истинное значение коэффициента набухания не может быть точно определено во время испытаний. Если содержание влаги в древесине на момент испытания составляет более 30 %, то определенная плотность должна быть пересчитана в p15 по следующим формулам: для белой акации, березы, бука, ели и сосны:

Плотность пород древесины: таблица, метод определения

и древесное вещество. В зависимости от метода определения, значения d немного варьируются. По данным различных авторов, d колеблется от 1,499 до 1,564 и в среднем составляет 1,54.

Плотность древесины определяется по следующей формуле:

Где pw — плотность древесины при данной влажности W, кг/см3; mw — масса образца древесины при влажности W, кг; Vw — объем древесины при влажности W, м3.

Для экспериментального определения плотности древесины используют образцы в виде прямоугольной призмы с основанием 20 × 20 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм. Массу образца можно определить только путем взвешивания на рычажных весах. Взвешивание должно производиться на весах с точностью до 0,001 г.

Объем образца можно определить двумя способами: с помощью трех линейных измерений (ширина, толщина и высота) и с помощью специального прибора — волюметра. Кроме того, необходимо определить содержание влаги в образце на момент испытания, а иногда и коэффициент объемного набухания.

Для этого образец необходимо высушить в сушильном шкафу до полного высыхания и измерить его массу (иногда также объем).

Для определения объема в соответствии с первым методом ширина и толщина образца измеряются в средней точке высоты, а высота измеряется между средними точками днищ. Измерение производится с помощью измерительного инструмента (микрометр, толщиномер, часовой маркер и т.д.) с точностью 0,0101.

) с точностью до 0,01 мм. Объем образца равен произведению трех определенных значений, выраженных в долях кубического метра.

Очевидно, что точность определения объема образца в соответствии с описанным методом зависит от полноты образца и может снижаться, если форма образца отклоняется от прямоугольного параллелепипеда.

При использовании волюметра образец может быть любой формы, так как прибор основан на измерении объема несмачиваемой жидкой древесины после погружения в нее образца. Объем образца рассчитывается с точностью до 0,01 см3 по следующей формуле:

где n — значение одного деления круговой шкалы на ободе.

Подставляя в формулу значения mw и Vw, рассчитывается плотность с округлением до 1 кг/м3. Плотность сильно зависит от содержания влаги в древесине. В справочниках плотность древесины обычно приводится при влажности 15 % (стр. 15).

Иногда расчеты производятся на основе плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Часто необходимо использовать значения плотности для других условий влажности.

Эти значения могут быть определены непосредственно экспериментально из массы и объема образца, соответствующего данному содержанию влаги.

Однако часто достаточно определить плотность при любом содержании влаги ниже или выше предела гигроскопичности, а затем использовать формулы преобразования для получения сначала значения p15, а затем желаемого значения плотности при конкретном содержании влаги. Если содержание влаги в образце на момент испытания находится между нулем и пределом гигроскопичности (т.е. до 30%), плотность при 15% влажности может быть рассчитана по одной из плотностей, определенных по формуле:

где p15 — плотность древесины при влажности 15 %; pw — плотность древесины на момент испытания; W — влажность образца в диапазоне от 0 до 30 %; Kr.ob — коэффициент объемного набухания в %. Предполагая, что Kp.0b составляет в среднем 0,6 для древесины белой акации, березы, бука, сосны и ели, из формулы получаем следующее выражение:

От чего зависит плотность древесины в зависимости от породы – таблица и рекомендации

Если мы внимательно изучим все, что можно найти в интернете по этому вопросу, то обнаружим, что одни и те же пункты, цитируемые в разных источниках, находятся в явном противоречии друг с другом. Например, существуют расхождения в оценке плотности древесины в зависимости от ее породы. Некоторые источники утверждают, что корреляция есть, другие отрицают ее.

Прежде чем углубиться в значение этого свойства, приведя типичные таблицы плотности древесины, давайте разберемся, кто прав и так ли оно важно для рядового потребителя.

Плотность древесины является одним из показателей полезной ценности материала. Чем выше числовое значение, тем выше прочность древесины. Если он используется в качестве топлива, то сгорает медленнее и поэтому более экономичен, например, для отопления.

Особенно если это не сплит-котел. В строительстве (реконструкции) при выборе древесины для того или иного строительного элемента учитывается ее плотность и, соответственно, прочность. Существует множество возможностей для использования дерева, но этой характеристикой точно не стоит пренебрегать.

От чего зависит плотность древесины

Это довольно обширная тема, но она представляет интерес только для специалиста. Автор предполагает, что знания читателя о наиболее важных факторах, влияющих на плотность древесины, достаточны.

• Условия произрастания.
• Порода.
• Степень влажности образца.
• В какой части дерева измерена плотность (ствол, ветки).

Поскольку неизвестно, какую древесину и для каких целей хочет приобрести читатель, автор счел нужным упомянуть в статье несколько вариантов типовых столов. В них вы найдете не только значения плотности, но и ряд других характеристик, которые могут представлять практический интерес.

Чтобы легче ориентироваться в теме плотности древесины, стоит разделить все породы на группы. Эта характеристика примерно одинакова для образцов, включенных в каждую группу.

Информация о некоторых древесных породах, произрастающих на территории России

Категорирование древесины по значению плотности (кг/м³)

Малая ( Читайте также: Правильная установка диска на болгарку

* Сало — это моногенное растение семейства сосновых. Один из самых распространенных видов деревьев в России.

Таблица плотности (удельного веса) древесины

Плотность (удельный вес) древесины – крайне нестабильная величина. Плотность древесины изменяется в широких пределах даже для одной породы дерева. Значения величины плотности (удельного веса) древесины – это обобщённые цифры. Практическое значение величины плотности древесины отличается от приведённого усреднённого табличного значения и это не является ошибкой.

Таблица плотности рубленой древесины и древесных отходов Таблица плотности рубленой и измельченной древесины.

Таблица плотности (удельного веса) древесины в зависимости от породы дерева

(продолжение от «Удельный вес (плотность) древесины»)

«Справочник по массам авиационных материалов» изд. «Машиностроение» Москва 1975 г.	Коломинова М.В., Методические указания для студентов специальности 250401 «Лесоинженерное дело», Ухта УГТУ 2010г
Порода дерева	Плотность древесины, (кг/м3)	Предел плотности древесины, (кг/м3)	Плотность древесины, (кг/м3)	Предел плотности древесины, (кг/м3)
Эбеновое (чёрное)	1260	1260	—	—
Бакаутовое (железное)	1250	1170-1390	1300	—
Дуб	810	690-1030	655	570-690
Красное дерево	800	560-1060	—	—
Ясень	750	520-950	650	560-680
Рябина (дерево)	730	690-890	—	—
Яблоня	720	660-840	—	—
Бук	680	620-820	650	560-680
Акация	670	580-850	770	650-800
Вяз	660	560-820	620	535-650
Граб	—	—	760	740-795
Лиственница	635	540-665	635	540-665
Клён	650	530-810	655	570-690
Берёза	650	510-770	620	520-640
Груша	650	610-730	670	585-710
Каштан	650	600-720	—	—
Кедр	570	560-580	405	360-435
Сосна	520	310-760	480	415-505
Липа	510	440-800	470	410-495
Ольха	500	470-580	495	430-525
Осина	470	460-550	465	400-495
Ива	490	460-590	425	380-455
Ель	450	370-750	420	365-445
Верба	450	420-500	—	—
Орех лесной	430	420-450	—	—
Орех грецкий	—	—	560	490-590
Пихта	410	350-600	350	310-375
Бамбук	400	395-405	—	—
Тополь	400	390-590	425	375-455

Плотность пород древесины

Плотность древесины — это физическое свойство, которое описывает соотношение между массой сухого материала и его объемом. Он учитывается при транспортировке, обработке и использовании древесины. Плотность древесины используется в физических и математических расчетах при сортировке древесины.

Что такое плотность древесины

Единицей измерения плотности древесины является гм/см3 или кг/м3 (система СИ). Это число определяется по формуле: p = mb/Vb. Символ m означает массу материала, b — параметр влагосодержания, Vb — объем жидкого материала. Плотность древесины можно разделить на следующие категории:

1. Удельный вес (условная или базисная плотность): характеризует отношение массы сухого древесинного вещества к его объему.
2. Объемный вес (средняя плотность): определяет отношение массы структурированного физического тела во влажном состоянии к его объему.

В древесине имеется большое количество межклеточных пространств, называемых пустотами. Древесное вещество получают путем прессования древесины. В результате пустоты полностью исчезают. Плотность прессованной древесины ниже, чем удельный вес древесины. Чем выше плотность, тем прочнее материал. Древесина с большим удельным весом труднее поддается обработке и не может быть пропитана консервантами.

Плотность измеряется в соответствии со следующим алгоритмом:

1. Выдержать измеряемый образец до влажности не менее 11 %.
2. Расчет размерных характеристик и веса деревянной заготовки.
3. На основе проведенных измерений производится расчет объема древесины. Заготовка увлажняется в дистиллированной воде в течение 3 суток, пока ее толщина не увеличится на 0,1 мм.
4. Повторно измеряются размер и вес увлажненной древесины. На основе новых данных производится расчет максимального объема.
5. Заготовка высушивается и повторно взвешивается. Масса сухого образца делится на максимальный объем. Результат вычислений будет являться базисной плотностью.
6. Повторно измеряется масса сухой заготовки. На основе этих значений вычисляется удельный вес древесины.

Алгоритм расчета этой величины указан в ГОСТ 16483.1-84. Рекомендуется проводить измерения на деталях в форме прямоугольной линзы. Длина основания измеряемого образца должна составлять 20 мм, ширина — 20 мм, высота — 30 мм. Перед измерением плотности древесины необходимо аккуратно обрезать края детали.

ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности

В большинстве европейских стран вместо плотности древесины используется скорость роста. Он описывает среднюю толщину слоев роста. Этот параметр используется для расчета изменения объема деревьев за определенный период времени. Основное преимущество параметра роста заключается в том, что его легко рассчитать, что снижает стоимость математических измерений. По мнению экспертов, этот параметр не характеризует физические свойства древесины. Поэтому он не связан с плотностью материала. В Российской Федерации индекс роста используется центрами испытаний и стандартизации древесины.

Взаимосвязь с другими параметрами

Плотность древесины связана со следующими физическими свойствами древесины:

1. Пористость: структура деревянных брусков имеет неоднородную структуру и состоит из большого количества пор. Чем больше пустых пространств в составе деревянной заготовки, тем меньше плотность ее материала.
2. Вес: чем больше вес бруска, тем больше его масса. Этот показатель напрямую связан с плотностью вещества. Чем тяжелее пиломатериалы, тем они более плотные.
3. Влажность: чем больше жидкости содержится в деревянном бруске, тем выше отношение массы материала к его объему. Этот показатель зависит от температуры окружающей среды и автоматически снижается при сушке дерева. При испарении влаги возможна механическая деформация деревянной заготовки.
4. Абсорбция: это свойство характеризует способность дерева поглощать влагу. Чем выше впитывающая способность материала, тем выше его плотность. Если древесина поглощает большое количество жидкости, то на поверхности бруска будет присутствовать малое число пор. Степень абсорбции выше на поперечном срезе бруска, где основные поры не закрыты.
5. Теплопроводность: характеризует способность вещества проводить тепловую энергию. Материалы с небольшой плотностью проводят тепло с меньшей интенсивностью. Это обусловлено большим количеством пор, заполненных кислородом. Они изолируют поверхность дерева от воздействия тепла. В результате материал нагревается в течение длительного промежутка времени. По этой причине в помещениях, где осуществляется термообработка материалов, используют пиломатериалы с высокой прочностью.
6. Горючесть: чем меньше отношение массы древесины к объему, тем быстрее она воспламеняется. Это связано с большим количеством пор, заполненных жидкостью. Мягкие породы древесины горят с наибольшей интенсивностью.
7. Прочность: при низкой плотности материал приобретает устойчивость к физическим деформациям. Крепкие бруски быстро раскалываются и изменяют свою форму при соударениях с инородными предметами.
8. Биологические факторы: пиломатериалы с высокой плотностью материала не поддаются гниению. Это обусловлено большим количеством пор, поглощающих влагу. При выдержке материала в дистиллированной воде можно улучшить его устойчивость к воздействию биологических факторов.

Одним из наиболее важных свойств, связанных с плотностью, является твердость древесины. Она характеризует способность древесины выдерживать большие нагрузки. Чем больше объемный вес деревянного бруска, тем выше его твердость. Древесина хвойных пород обладает высокой теплопроводностью и не поддается механической деформации. Лиственная древесина воспламеняется с меньшей интенсивностью.

Твердость определяется с помощью теста Бринелля. Для расчета необходим металлический шарик диаметром 1 мм. Он прижимается к поверхности куска дерева. Полученное отверстие измеряется линейкой и толщиномером. Глубина измеренного отверстия является коэффициентом Бринелля, который используется для оценки твердости материала.

Если вы самостоятельно определяете коэффициент Бринелля, возможны неточности, что приведет к неточному измерению. По этой причине для оценки твердости материала используется таблица твердости для различных пород древесины:

Коэффициент Бринелля пород древесины

Разновидность древесины	Коэффициент Бринелля	Особенности материала и область применения
Акация	7,1 кгс/мм²	Произрастает в Северной Америке. Используется для изготовления паркета и мебели.
Бук	3,8 кгс/мм²	Растет на территории Европы, Западной Азии, Северной и Южной Америки. Бук обладает мягкой фактурой легко обрабатывается режущими инструментами.
Бамбук	4,7 кгс/мм²	Растет в Юго-Восточной Азии. Устойчив к высоким перепадам температур, эффективно впитывает влагу. Используется в медицине.
Берёза	3,3 кгс/мм²	Произрастает в Европе. Имеет низкую устойчивость к воздействию высоких температур. Применяется при производстве элементов декора.
Вишня	3,6 кгс/мм²	Растет в Европе, Азии и Северной Америке. Имеет ровноволокнистую структуру и легко поддается обработке.
Граб	3,5 кгс/мм²	Произрастает на юге России. Обладает скрученными волокнами и высокой прочностью.
Дуб	3,8 кгс/мм²	Растет в Европе и Северной Америке. Устойчив к механическим деформациям, имеет долгий срок эксплуатации. Используется при изготовлении дощатых полов.
Ель	1,3 кгс/мм²	Произрастает на территории Европы и Северной Америки. Отличается неоднородностью цвета и низкой степенью абсорбции. Применяется в строительном секторе.
Клён	4,8 кгс/мм²	Произрастает в Северной Америке и Европе. Склонен к образованию трещин. Применяется при изготовлении мебели.
Орех грецкий	5 кгс/мм²	Произрастает на территории Южной Европы, Средней Азии и Ближнего Востока. Отличается высокой влажностью и прочностью структуры. Применяется в медицине.
Ольха	3,0 кгс/мм²	Растет в Западной Азии. Европе и Северной Африке. Имеет тонкую структуру и поддается деформации. Применяется при производстве паркета.
Сосна	1,6 кгс/мм²	Растет в Европе, Северной Америке и Азии. Имеет низкую теплопроводность и не воспламеняется. По этой причине данный материал активно используется при строении помещений, где проводится термическая обработка.
Ясень	4,1 кгс/мм²	Произрастает в Европе. Эластичен, легко поддается механической обработке. Используется для изготовления спортивных снарядов.

Как определяют?

Если рассматривать определение плотности древесины чисто на основе математической формулы, то масса продукта, умноженная на параметр влажности, делится на объем, также умноженный на тот же параметр. Содержание влаги включено в формулу, поскольку сухая древесина склонна к набуханию при поглощении воды, т.е. к увеличению своего объема. Это может быть не видно невооруженным глазом, но в большинстве случаев применения необходимо учитывать каждый лишний миллиметр и килограмм.

Практическая сторона измерений заключается в том, что сначала должен быть достигнут баланс влажности, т.е. когда древесина высушена для удаления избытка воды, но материал не слишком сухой и не забирает влагу из воздуха. Каждый вид имеет свое рекомендуемое содержание влаги, но в целом содержание влаги не должно быть ниже 11%.

Затем проводятся необходимые первоначальные измерения — измеряются размеры изделия и на основе этих данных рассчитывается объем; затем пробная древесина взвешивается.

Затем кусок древесины вымачивается в дистиллированной воде в течение трех дней, при этом существует еще один критерий завершения вымачивания — обеспечение увеличения толщины куска не менее чем на 0,1 мм. Когда желаемый результат достигнут, вымоченный кусок снова измеряют и взвешивают, чтобы получить максимальный объем.

Следующим этапом является непрерывная сушка древесины, которая завершается повторным взвешиванием.

Вес высушенного куска делится на максимальный объем, который был характерен для такого же, но разбухшего куска. Результатом является базовая плотность (кг/м³) или удельный вес.

Описанные меры являются инструкциями, признанными в России на государственном уровне — порядок операций и расчетов указан в ГОСТ 16483.1-84.

Поскольку каждый грамм и миллиметр имеет значение, стандарт даже регламентирует требования к изделию — это древесина в форме прямоугольника длиной и шириной 2 см и высотой 3 см. Для достижения максимальной точности измерений заготовка должна быть тщательно обработана перед началом испытаний. Выступы и неровности не должны влиять на измеренные значения.

Плотность разных пород

Из вышесказанного можно сделать вывод, что измерение и оценка плотности древесины — довольно сложная задача, требующая очень точных измерений. В большинстве случаев лесозаготовители и поставщики делают всю работу за потребителя — на упаковке тех же досок или паркета должны быть указаны все важные свойства материала.

Все становится еще сложнее, если вы сами занимаетесь заготовкой различных пород древесины, ведь тогда нет толковой упаковки, но в интернете можно найти приблизительные данные по плотности для каждого вида древесины, из которых составляются целые таблицы. Важно отметить, что на содержание влаги в каждом отдельном куске древесины влияет множество факторов, описанных выше, что означает, что в отдельных случаях весьма вероятны колебания веса.

В некоторых случаях возможна и другая ситуация: когда мастеру нужно выполнить только одну задачу, но у него еще нет древесины для ее выполнения. Сырье следует закупать самостоятельно, но при этом необходимо учитывать, какие виды будут наиболее эффективны.

Поскольку плотность влияет на многие другие практические свойства древесины, можно сразу отсеять большинство неподходящих кандидатов, сосредоточившись на определенном классе материалов. Существуют три основные группы категорий целевой древесины, основанные на плотности.

Малая

Низкая плотность практична, хотя бы в том смысле, что легкую древесину легче заготавливать и транспортировать, и грузоотправители будут благодарны потребителям, если те выберут именно этот вид древесины. Согласно общепринятой классификации, максимальный предел плотности для низкоплотной древесины составляет 540, реже 530 кг/м3.

К этой категории относится большинство промышленных хвойных пород, таких как ель и сосна, тополь и многие виды грецкого ореха, каштана и кедра, ивы и ясеня. Вишню и ольху можно отнести к видам низкой или средней плотности, в зависимости от сорта и условий, при этом вишня является наиболее распространенным видом средней плотности. Эта древесина дешевле, поскольку ее относительно легко транспортировать. Еще одним очевидным аргументом в пользу низкой стоимости и низкого спроса является то, что значительная часть местных лесов состоит из таких видов.

Эксперты отмечают, что деревья с низкой плотностью ствола, как правило, встречаются в северных регионах. Это связано с тем, что территории, на которых произрастают леса соответствующих видов, не всегда способны обеспечить флору большим количеством влаги.

Приспосабливаясь к существующим условиям, растения с низкой плотностью древесины формируют стебли с относительно низким содержанием влаги, что в конечном итоге сказывается на весе.

Средняя

Древесина средней плотности — это «золотая середина» при выборе материала, который не имеет очевидных преимуществ, за исключением того важного момента, что он также не имеет очевидных недостатков. Не будучи слишком тяжелым, он обладает хорошей прочностью на сжатие без очевидных недостатков более плотных видов, таких как хорошая теплопроводность.

Зависимость плотности дерева от влажности

На плотность древесины влияют несколько параметров. Самым важным, однако, является содержание влаги в древесине. Чем выше содержание влаги, тем больше вес древесины. Это увеличивает вес древесины. Следовательно, древесина с более высоким содержанием влаги имеет более высокую плотность.

Существует 3 основные категории древесины в зависимости от содержания в ней влаги:

• Абсолютно сухая: значение влажности составляет менее 25 %.
• Воздушно-сухая (полусухая): влажность составляет от 25 до 35 %.
• Сырая: значение влажности составляет свыше 35 %.

Свежесрубленная древесина обычно имеет влажность не менее 50 %. Материал сушится на открытом воздухе под специальной крышей. При этом удаляется до 25 % влаги. Для достижения влажности 12 % древесина помещается в сушильную камеру. Только при таком содержании влаги можно проводить измерения.

Группы плотности древесины

Оказывается, что весь процесс оценки на основе измерений не так прост. Это сложная задача, требующая определенной степени точности. Ответственность полностью лежит на производителях и поставщиках. Все основные свойства материала указаны на товаре.

Следует всегда помнить, что на содержание влаги в отдельных брусках влияют различные факторы, как описано выше. Поэтому возможно, что вес будет отличаться.

Возможно, вам придется самостоятельно закупать сырье. Необходимо точно определить, какая порода древесины является наиболее предпочтительной. Выбор должен осуществляться в соответствии с определенной категорией. Для этого определяются три группы видов, которые считаются наиболее важными с точки зрения плотности.

Если она низкая, то ее практичность сразу же становится очевидной. Его не только легко приготовить, но и легко транспортировать к месту назначения. Кроме того, его будет менее сложно разгрузить. Существует классификация, согласно которой максимальное значение для этой категории составляет 540 килограммов на кубический метр.

Основными породами являются хвойные деревья и в некоторых случаях ольха и вишня. К ним также относятся ясень, ива, каштан и кедр. Лесоматериалы можно приобрести по более низкой цене. Рынки расположены в северных районах страны.

Средней плотности

Эта категория не имеет очевидных преимуществ. Но нет и очевидных недостатков. Материал не должен быть слишком тяжелым. Обладает хорошей прочностью на сжатие. Он имеет низкий показатель теплопроводности.

Пиломатериалы из березы и сосны включены в эту группу. Здесь также можно найти тополь, вишню, ясень и другие породы. Изредка здесь также встречаются вишня и ольха. Максимальное значение составляет 740 килограммов на кубический метр.

Высокой плотности

Большой вес и масса, связанные с этой категорией, для многих являются основным недостатком. Кроме того, эта категория обладает плохими теплоизоляционными свойствами и может быть раздавлена одним ударом.

Однако материал характеризуется тем, что в любой момент может выдержать значительные нагрузки. В то же время они практически не поддаются разрушению. Они характеризуются сравнительно низкой воспламеняемостью и отличной прочностью. Этот тип практически не гниет.

Таблица плотности древесины

ГОСТ16483.1-84 содержит табличную информацию о плотности.

Меньшие индексы содержат представителей хвойных пород. Самые высокие показатели по объему массы имеют тропические растения вместе с лиственными породами; все определяется конкретными условиями климатической зоны. При недостатке влаги, как в тундре и лесах, деревья имеют самую высокую плотность.

Зависимость плотности дерева от влажности

Содержание влаги в деревьях считается одним из самых важных параметров. Он оказывает значительное влияние на плотность материала. Вес древесины увеличивается при наличии большого количества влаги в структуре.

Это также приводит к увеличению массы изделия. Плотность ниже, когда влаги меньше. Образцы, более насыщенные влагой, имеют несравненно более высокую твердость и прочность.

Этот индекс позволяет провести различие между тремя основными категориями:

• Где значение меньше, чем двадцать пять процентов – абсолютно сухой материал;
• В интервале до тридцати пяти процентов, начиная с двадцати пяти, присутствует категория полусухая;
• Там, где идет превышение тридцатипятипроцентного предела, ее определяют в качестве сырой.

Для свежесрубленной древесины содержание влаги обычно составляет пятьдесят процентов. В таких случаях сырье обычно оставляют на улице для естественного высыхания.

Таким образом, общий процент может быть снижен до двадцати пяти. Для продолжения процесса сушки заготовки помещаются в специальные сушильные камеры. Все измерения должны проводиться при содержании двенадцати процентов.

При покупке древесины необходимо знать значение плотности и других факторов, влияющих на нее. Древесина поставляется в сухом, полусухом или влажном состоянии и с высокой, средней или низкой плотностью. Всегда стоит ознакомиться с информацией на упаковке.