Физические свойства древесины. Какое свойство древесины относится к физическим?

Внешний частичный склероз ствола представляет собой дефект, возникающий в результате различных факторов, таких как отслоение коры, солнечные ожоги и перегрев. Данный недостаток приводит к изменениям в форме древесных растений, образованию пней, нарушению целостности древесины, что, в свою очередь, сказывается на снижении урожайности древесных культур.

Свойства древесины

Для того чтобы сделать правильный выбор древесины как для внутренних, так и для наружных работ, крайне важно знать ее сильные и слабые стороны. Ключевыми являются как базовые свойства древесного материала, так и индивидуальные характеристики каждого его вида — более подробно на них мы уже останавливались в другой статье. Далее мы исследуем некоторые важные свойства древесины как строительного материала, которые опытные строители и плотники всегда учитывают при своей работе.

Плотность. Это физическая величина, которая определяется как отношение массы древесины к её объему. Важно понимать, что масса древесины значительно варьируется в зависимости от ее влажности, поэтому для сравнения и классификации обычно используется нормированное содержание влаги на уровне 12%.

Для расчета плотности древесины применяется следующая классификация (в таблице приведены лишь некоторые примеры видов):

Категория	Плотность	Породы	Применение
Мягкая древесина	менее 540 кг/м³	сосна, ель, пихта, кедр, липа, осина, ольха	большинство строительных материалов, включая вагонку, шпунт, имитацию бруса и обрезную доску
Твердая древесина	от 550 до 740 кг/м³	лиственница, тис, береза, бук, дуб, вяз, ясень, яблоня, рябина	оконные конструкции, обрезная доска, вагонка и другие виды материалов
Особо твердая древесина	более 750 кг/м³	акация, граб, кизил, саксаул	степени для лестниц, паркет и мебель

Содержание влаги. Это соотношение массы влаги к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. По уровню влажности древесина делится на несколько категорий:

абсолютно сухая (влага практически отсутствует), полученная при сушке при температуре 105 градусов Цельсия;
комнатно-сухая (влажность 8-12%), сушка происходит естественным образом в помещении;
воздушно-сухая, полученная при искусственной сушке (влажность 12-18%), благодаря промышленной обработке в специальных установках;
атмосферно-сухая (влажность 18-23%), сушка осуществляется естественным образом на открытом воздухе;
влажная древесина (содержит более 23% влаги);
мокрая древесина (обладает 100% влажностью), что характерно для свежесрубленных деревьев и древесины, которая долгое время находилась в воде.

Цвет. Это одно из самых значимых внешних свойств древесины, учитываемое при выборе пород для внутренней отделки, такой как обшивка, имитация балок или паркет, а также для мебели. Древесина может представлять широкий спектр цветовых оттенков, начиная от желтого и заканчивая фиолетовым.

Цвет	Примеры пород
Желтый	липа, ель, осина, береза
Бурый	кедр, тополь, груша, слива, ольха, лиственница, бук
Красный	красное дерево, падук, тис
Фиолетовый	сирень
Черный	макасар, мореный дуб, эбеновое дерево

Блеск. Это способность древесины отражать свет, который падает на её поверхность. Блеск зависит от типа древесины, степени гладкости её поверхности и оттенка. Наиболее яркий блеск наблюдается у светлой древесины по сравнению с более темными сортами.

Механические свойства

К механическим свойствам древесины относятся:

прочность;
твердость;
способность к изгибу;
ударная вязкость;
способность удерживать металлические крепления.

Значения этих механических свойств определяются экспериментально для различных пород древесины путем проведения нагрузочных испытаний. Хотя содержание влаги играет важную роль в физических свойствах древесины, механические свойства в значительной степени зависят от структуры древесных волокон.

Это важно! Древесина может деформироваться не только при механических повреждениях, но также при неправильной сушке или хранении. Если вы планируете приобретение качественного деревянного строительного материала, стоит уделить внимание условиям хранения.

Устойчивость к ударам. Это способность древесины поглощать энергию удара без разрушения. Твердые породы древесины обладают в 1,5-2 раза большей стойкостью к ударам, чем мягкие. Например, древесина ясеня демонстрирует наивысшую упругость (8,9 Дж/см²); в то время как кедр (3,1 Дж/см²) и пихта (3,2 Дж/см²) характеризуются самой низкой упругостью.

Устойчивость к истиранию. Это способность древесины противостоять абразивному износу. Чем выше плотность древесины, тем лучшей является её стойкость к истиранию. Это свойство необходимо учитывать при приобретении половой доски, обшивки и прочих отделочных материалов, которые будут часто подвергаться механическому воздействию.

Как просто выровнять деревянный пол фанерой. Как выровнять пол фанерой?

Долговечность. Это показатель способности древесины сохранять структурную целостность и не ломаться под механическим воздействием. Долговечность зависит от породы древесины, её плотности, остаточного содержания влаги и наличия дефектов. В то время как структурно древесина обладает высокой прочностью, её волокнистая структура делает предел прочности сильно зависимым от типа и направления нагрузки.

Твердость. Это способность древесины противостоять проникновению более твердых тел. Чем выше твердость древесины, тем сложнее её обрабатывать. Твердость в значительной степени зависит от плотности древесины и экспериментально определяется по методу Бринелля. Это важное свойство при выборе материала для пола, поскольку оно определяет, насколько быстро паркет или доски будут проявлять царапины и следы от каблуков.

Свойства древесины — американские стандарты

Показатели прочности древесины представлены в двух группах классификации: для невысушенной (обозначаемой S1-S7) и высушенной (SD1-SD8), которые соответствуют австралийскому стандарту AS 2878. Наивысшие прочностные и жесткостные показатели имеют группы S1 и SD1, в то время как S7 и SD8 характеризуются минимальными значениями прочности.

Стандартная плотность древесины

Для вычисления плотности высушенной древесины используется влажность на уровне 12%. Однако данные о плотности невысушенной древесины являются ориентировочными, так как они зависят от уровня влажности древесины в момент измерения. Плотность выражается в кг/м³.

Соединения — это классификация прочности пород древесины в рамках соединенных конструкций. Значения прочности варьируются от 1 (очень высокая прочность) до 6 (очень низкая прочность).

Цвет древесины

Цвет высушенной древесины лиственных пород может варьироваться в зависимости от вида, а зачастую даже внутри одной породы. Данные цветовые характеристики стоит рассматривать только как общее ориентировочное руководство. Обычно заболонь будет светлее, чем цвет сердцевины, или же представит собой беловатые или кремовые тона.

Прочность на кручение — это показатель максимального напряжения, которое древесина может выдержать под влиянием медленной и продолжительной нагрузки. Этот показатель измеряется в мегапаскалях (МПа).

Строение древесины

Ствол древесного растения состоит в основном до 90 % из следующих компонентов:

кора. Она выполняет защитную функцию, защищая ствол от температурных перепадов, нападений грибков, потери влаги и механических повреждений;
камбий. Эта узкая прослойка живых клеток в форме кольца способна к делению и приросту;
древесина. Основная составляющая ствола, обеспечивающая транспортировку влаги от корней к кронам.

Технологические свойства древесины

Технические свойства древесины характеризуются рядом параметров:

Способность удерживать металлический крепеж. Чем плотнее древесный материал, тем надежнее он удерживает крепежные детали;
Износоустойчивость. Это способность древесины противостоять разрушению в процессе механического взаимодействия. Особенно высокая износоустойчивость наблюдается на торцевых частях; повышенная твердость и плотность помогают дереву выдерживать значительные нагрузки без заметного износа.
Раскалываемость. Это свойство древесины под воздействием механических сил делиться на части по направлению волокон. Сопротивление растрескиванию увеличивается с увеличением вязкости древесины. Это свойство имеет как позитивные, так и негативные характеристики. Некоторые сорта древесины можно заготавливать только методом раскалывания, тогда как использование металлических креплений может приводить к образованию трещин.

Строение древесины. Из чего делают деревья?

Плотность древесины

Плотность определяется как соотношение массы древесины к её объему. Она выражается в кг/м³ и напрямую зависит от содержания влаги в древесине, что является важным аспектом для анализа её качества.

Плотность классифицируется на:

низкую;
среднюю;
высокую.

Твёрдость древесины

На уровень твердости оказывают влияние следующие факторы:

порода древесины;
условия произрастания — один и тот же вид породы может иметь разную твердость в зависимости от климатических условий;
влажность лесоматериалов.

Важно отметить, что твердость одного бревна может отличаться в зависимости от метода распила: края обычно тверже, чем тангенциальные и радиальные поверхности.

Износостойкость и гибкость древесины

Износостойкость — это свойство материала противостоять истиранию при трении. Износ со стороны боковых поверхностей обычно выше, чем со стороны торцов. Наиболее твердые и плотные древесные породы меньше подвержены износу. Высокая влажность, напротив, может способствовать ускоренному износу.
Гибкость — это свойство деревянных заготовок менять форму под воздействием внешних сил. Процесс гибки легче и быстрее проходит, если древесина предварительно увлажнена и нагретая.
Ударная вязкость — это способность древесины поглощать ударные нагрузки без повреждений.

Тепловые свойства

Тепловые свойства древесины включают в себя ряд значений:

Тепловая мощность. Это способность древесного материала накапливать тепло;
Теплопроводность. Это скорость переноса тепловой энергии между молекулами вещества;
Температуропроводность. Это способность поддерживать равномерную температуру по всему объему материала;
Термическое расширение. Это изменение линейных размеров и формы при влиянии температуры.

Влажность древесины

Содержание влаги в древесине выражается в процентном соотношении между массой влаги в данном объеме древесного материала и массой абсолютно сухого материала. Характерная влажность разных видов древесины может существенно варьироваться.

Физические свойства древесины

Плотность древесины определяется как отношение ее веса к объему. Эта физическая величина напрямую зависит от породы дерева и содержания влаги; чем меньше влаги, тем ниже плотность древесины.

Способность древесины переносить тепло от корней к кронам деревьев также имеет свои особенности. Качество теплопроводности зависит от нескольких факторов, в том числе от:

температуры воздушной среды;
внутренней влажности;
насыщенности;
количества тепла.

Древесина обладает особым свойством звукопроницаемости, поскольку может эффективно передавать звуковые волны, что позволяет учитывать это свойство в конструкциях, где важна звукоизоляция стен и других деревянных элементов.

Достоинством древесины также является её умеренная электропроводность, которая зависит от содержания влаги, породы древесины, направления волокон и температуры. В частности, сухая древесина не проводит электричество, что делает её удобным изолятором.

Степень смачиваемости древесины – это также важный параметр, влияющий на долговечность древесных изделий. Чем меньше влагосодержание, тем дольше дерево будет сохранять свои качества и не подвержено гниению.

Коррозионная стойкость. Это свойство древесины, позволяющее избежать коррозии, крайне важно для изделий, предназначенных для использования в открытых условиях.

Цвет, блеск, запах и текстура. Эти характеристики позволяют не только визуально идентифицировать породу древесины, но и добавляют эстетическую ценность.

Особенности внешнего вида

Порода древесины является одной из ключевых физических характеристик материала, и она определяется по степени блеска, текстуры, цвету и макроструктуре.

Цвет древесины — одна из важнейших характеристик. Ценовые и другие свойства древесины во многом зависят от цветовой гаммы. Некоторые породы настолько характерны, что определить их можно исключительно по цвету.

Следует также учесть, что даже распиленная древесина может подвергаться изменению цвета из-за воздействия влаги, солнечных лучей, ветра и различных микроорганизмов.

Поверхность древесины может обладать блеском — способностью отражать свет. Например, одними из самых блестящих пород считаются бук, дуб и акация.

При распиле древесины срезаются сердцевинные лучи и сосуды, что дает возможность увидеть уникальный и красивый рисунок на поверхности — это и есть текстура и макротекстура древесины. Эти характеристики древесины имеют высокую ценность, особенно при выборе материалов для изготовления дорогой и эксклюзивной мебели, где текстура становится одним из основных факторов выбора. Ширина годичных слоев может дать представление о возрасте древесины.

Дюбель-гвоздь, обзор. Дюбель гвоздь для чего?

Каждое из перечисленных свойств внешнего вида, зависящих от породы древесины, важны и значимы, однако, как уже упоминалось ранее, они могут меняться под воздействием различных факторов окружающей среды.

Все о влажности

Влажность древесины — один из важных показателей, который позволяет установить наличие воды в древесной структуре. Влага является жизненно важной для роста и функционирования дерева. Однако когда речь заходит о заготовках древесины, предназначенных для производства, содержание влаги должно быть минимальным.

Уровень влаги в древесине измеряется в процентах и представляет собой соотношение между массой воды в материале и массой высушенного дерева. Определение этого параметра в современных условиях осуществляется в лабораториях.

Для расчета уровня влажности на практике используют два метода:

Прямой метод. Этот метод является длительным, так как подразумевает аспект длительной сушки, в процессе которой из материала выводится вся влага.
Косвенный метод. Этот способ наиболее популярный, его проще применять на практике для определения уровня влажности, так как он требуется меньше времени. При этом используется специальный прибор – кондуктометрический электровлагомер, позволяющий установить величину электропроводности древесины.

Следует отметить, что прямой метод, хоть и трудоемкий, дает более точные результаты, в то время как косвенный метод приближен и имеет погрешность до 30%. Эмпирически установлено, что влажность древесины, используемой в производственном процессе, не должна превышать 12%.

Существует определённая классификация древесины по уровню влажности:

Мокрая древесина. Характеризуется влагой на уровне 100%. Чаще всего это древесина, которая долгое время находилась под водой.
Свежесрубленная древесина. Этот тип материала имеет влажность в диапазоне от 50% до 100%.
Воздушно-сухая древесина. Это срубленные деревья, которые сохли на открытом воздухе определенное время. Уровень влажности составляет 15-20%.
Комнатно-сухая древесина. Влажность в этом материале не превышает 12%.
Полностью сухая древесина. Это материал, который был обработан в специальных камерах при температуре 103°C.

Какие еще свойства относятся к физическим?

На сегодняшний день древесина является одним из самых востребованных строительных материалов. Физические свойства древесины становятся критически важными, поскольку они непосредственно влияют на эксплуатационные характеристики готовых конструкций, изготовленных из данного материала. Помимо вышеупомянутых свойств, таких как внешний вид и содержание влаги, присутствуют и другие немаловажные качества.

Усушка

При удалении влаги из древесины происходит уменьшение объема и изменение линейных размеров материала. Максимальная усадка, когда удаляется вся влага, может привести не только к визуальным изменениям, но и к образованию трещин как на поверхности, так и внутри заготовки.

Коробление

Коробление — это изменение первоначальной формы древесины в процессе обработки (пиление, строгание или обдирка). Оно может происходить как в длину, так и в ширину, как результат усадки.

Разбухание

Линейные размеры и объем древесины не постоянны и могут изменяться в зависимости от внешней среды. Один из факторов, влияющих на увеличение объема, это увеличение когезионной воды. Древесина, находящаяся под воздействием влажного воздуха, поглощает влагу, что приводит к увеличению объема.

Это свойство может нести отрицательные последствия при изготовлении мебели, но вполне полезно в производстве, скажем, лодок или бочек для вина, так как разбухание создает водонепроницаемое соединение.

Влагопоглощение

Общее свойство древесины, независимо от породы, это её способность впитывать влагу. Это касается всех древесных конструкций, которые, прежде чем попасть на рынок потребителей, должны проходить специальную обработку. Поверхности обрабатываются пленкой и покрываются красящими веществами, которые препятствуют впитыванию влаги.

Плотность

Плотность древесины определяется как соотношение массы материала к его объему. Она измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м³) или в граммах на сантиметр кубический (г/см³). При производственных расчетах используется базовая плотность. Для её определения используются две величины: масса сухого образца и его объем во влажном состоянии. Соотношение этих двух величин дает представление о базовой плотности древесины.

Древесина низкой плотности имеет значение менее 540 кг/м³, средней плотностью в диапазоне от 550 до 740 кг/м³ и высокой плотностью.