Условный предел прочности при сжатии поперек волокон для всех пород в среднем примерно в 10 раз меньше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Эта разница объясняется тем, что при сжатии поперек волокон возникает дополнительное сопротивление волокон древесины, тогда как при продольном сжатии сопротивление ограничивается силами упругости годичных слоев древесины. Иными словами, деформативность древесины при сжатии поперек волокон выше, чем при сжатии вдоль волокон.

Определить прочность образца из древесины сосны при сжатии вдоль волокон и привести её к нормализованной влажности W= 12%, если размеры образца стандартные, максимальная нагрузка 7800 Н, а влажность в момент испытания 32%. Поправочный коэффициент К=2,25.

Прочность образца из древесины сосны определяем по формулам:

w = Рmax/а*b = 7800/20*20 = 19,5 МПа

В12 = В30 * К = 19,5 * 2,25 = 39 МПа

Вопрос № 38. Изменение свойств древесины под воздействием физических и химических факторов: сушки; положительной и отрицательной температуры; влажности; ионизирующих излучений; кислот, щелочей и газов; морской и речной воды.

Построить график влияния влажности на прочность древесины бука при сжатии вдоль волокон, если у0% = 63,0 МПа; у12% = 55,5 МПа; у18% = 44,8 МПа; у70% = 26,0 МПа.

В процессе сушки происходит воздействие на сырую древесину пара, нагретого сухого или влажного воздуха, токов высокой частоты и других факторов, приводящих в конечном результате к снижению содержания свободной и связанной воды. Правильно, при соответствующих режимах, проведенная камерная сушка древесины дает материал, вполне равноценный получаемому в результате атмосферной сушки. Но если высушивать древесину в камерах слишком быстро и при высокой температуре, то это не только может привести к растрескиванию и значительным остаточным напряжениям, но и оказать влияние на механические свойства древесины.

Согласно данным ЦНИИМОДа, высокотемпературная сушка приводит к снижению механических свойств древесины. В меньшей степени снижается прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, в большей мере - при тангенциальном скалывании и весьма существенно уменьшается ударная вязкость древесины.

Резко сокращается продолжительность сушки при использовании электромагнитных колебаний СВЧ. Однако степень специфического влияния этого фактора на свойства древесины пока еще не установлена.

Повышение температуры вызывает снижение показателей прочности и других физико-механических свойств древесины. При сравнительно непродолжительных воздействиях температуры до 100 оС эти изменения, в основном, обратимы, т.е. они исчезают при возвращении к начальной температуре древесины.

Данные, полученные ЦНИИМОД, показывают, что прочность при сжатии вдоль и поперек волокон понижается как с повышением температуры, так и повышением влажности древесины. Одновременное воздействие обоих факторов вызывает большее снижение прочности по сравнению с суммарным эффектом от их изолированного воздействия. Влияние влажности наблюдается до предела насыщения клеточных стенок, дальнейшее увеличение влажности практически не отражается на прочности, хотя ряд исследователей отмечали её снижение (на 10-15 %) и в этом диапазоне изменения влажности.

При достаточно длительном воздействии повышенной температуры (более 50оС) в древесине происходят необратимые остаточные изменения, которые зависят не только от уровня температуры, но и от влажности.

Ударная вязкость древесины с низкой влажностью уменьшается с повышением температуры, а при высокой влажности, наоборот, увеличивается (испытывалась древесина в нагретом состоянии).

Воздействие высоких температур приводит к тому, что древесина становится хрупкой.

Характер влияния положительных температур одинаков для абсолютно сухой и мокрой древесины. В то же время при отрицательных температурах прочность абсолютно сухой древесины плавно увеличивается, а мокрой древесины резко возрастает с понижением температуры до - 25оС … - 30оС, после чего повышение прочности замедляется. При указанных температурах образуется столько ледяных включений, что они обеспечивают достаточную устойчивость стенок клетки. Модули упругости древесины при её замораживании возрастают.

Гамма-облучение, по данным А.С. Фрейдина, оказывает наименьшее влияние на сопротивление древесины сжатию. Значительно больше снижается прочность на скалывание и еще сильнее падает сопротивление статическому изгибу. Для двух последних видов испытаний древесины сосны резкое снижение прочности (на 20-24%) наблюдается уже при дозе 50 Мрад. При дозе облучения в 100 Мрад прочность снижается вдвое. Прочность после дозы облучения в 500 Мрад при статическом изгибе составляет немногим более 10%, на сжатие вдоль волокон снижается на 30%. Наиболее сильно облучение влияет на ударную вязкость древесины. У древесины сосны после облучения дозой в 50 Мрад ударная вязкость снизилась более, чем в два раза. Лучевая стерилизация древесины (около 1 Мрад) практически не снижает её механические свойства.

Воздействие на комнатно-сухую древесину в малых образцах серной, соляной и азотной кислоты концентрацией 10% при температуре 15-20оС приводит к снижению срочности при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, ударной вязкости и твердости в среднем на 48% для ядра лиственницы и сосны и на 53-54% для ели (спелая древесина),бука и березы.

При воздействии на древесину в течение четырех недель щелочей были получены следующие данные: 2%-ный раствор аммиака почти не оказал влияния на прочность при статическом изгибе лиственницы, сосны, ели, но прочность дуба и бука снизилась на 34 %, а липы почти в двое;10%-ный раствор аммиака снизил прочность лиственницы на 8%, сосны и ели на 23 %, а лиственных пород - почти втрое. Едкий натр оказывает более сильное влияние.

Таким образом, прочность древесины лиственных пород снижается под влиянием кислот и щелочей в значительно большей степени, чем хвойных.

Газы SO2, SO3, NO, NO2 при длительном воздействии на древесину изменяют цвет и постепенно разрушают её. При увлажнении древесины разрушение происходит интенсивнее. Смолистость уменьшает вредное влияние газов, а синева способствует поражению.

Испытания топляковой древесины из бревен сосны, ели, березы и осины показали, что после пребывания в речной воде 10-30 лет прочность древесины практически не изменилась. Однако, более длительное пребывание в воде вызывает снижение прочности наружных слоев древесины (толщиной 10-15 мм). В то же время в более глубоких слоях прочность древесины оказалась не ниже норм, допускаемых для здоровой древесины. Пребывание в воде на протяжении нескольких сотен лет в сильной мере изменяет древесину. В зависимости от времени нахождения под водой цвет древесины дуба меняется от светло-коричневого до угольно-черного вследствие соединения дубильных веществ с солями железа. Древесина, образующегося таким образом «мореного» дуба, пластичная в насыщенном водой состоянии, становится хрупкой после высушивания, усушка её в 1,5 раза больше, чем обычной древесины; при сушке склонна к растрескиванию; прочность при сжатии, статическом изгибе и твердость снижаются примерно в 1,5 раза, а ударная вязкость в 2-2,5 раза. Точно определить как изменяются показатели свойств древесины из-за пребывания в воде нельзя, т.к. неизвестны свойства древесины до затопления.

Морская вода через сравнительно короткое время оказывает заметное влияние на прочность и ударную вязкость древесины.

Для установления возможности использования топляковой древесины проводят её испытания и определяют степень отклонения полученных данных от справочных.

Построить график влияния влажности на прочность древесины бука при сжатии вдоль волокон, если у0% = 63,0 МПа; у12% = 55,5 МПа; у18% = 44,8 МПа; у70% = 26,0 МПа.

Вопрос № 40. Трещины. Типы трещин в растущем и срубленном дереве. Причины возникновения трещин и влияние их на качество древесины.

В группе «Трещины» объединены пороки, образование которых связано с наличием внутренних, присущих каждому растущему дереву напряжений, а также напряжений, возникающих в срубленной древесине под влиянием факторов окружающей среды.

В зависимости от времени появления и характера группа пороков разделяется на продольные и поперечные трещины растущего дерева и трещины, возникающие в срубленной древесине.

К трещинам растущего дерева относятся:

- метик - одна или несколько широких внутренних трещин, проходящих через сердцевину ствола и направленных радиально, но до периферии ствола не доходящих. Метик идет по длине ствола вверх от комля, нередко до зоны живых сучьев. Бывает простым и сложным. Простой метик - одна или две трещины на торце, расположенные по одному диаметру и идущие по длине сортимента, в одной плоскости. Сложный метик - одна или две трещины на торце, расположенные по одному диаметру и идущие по длине сортимента не в одной плоскости, а по спирали, а также две или несколько трещин на торце, расположенные под углом друг к другу и идущие по длине сортимента не в одной плоскости. Разновидностью сложного метика является так называемый шильфер - совокупность коротких, идущих одна над другой метиковых трещин в стволах старых косослойных сосен;

- отлуп - внутренняя трещина, идущая по годовому слою и распространяющаяся на некотором протяжении вдоль сортимента. Наблюдается в круглых сортиментах, чаще на комлевом торце, в виде дугообразной трещины, не заполненной смолой (частичный отлуп) или в виде кольцеобразной трещины (полный или кольцевой отлуп). В пиломатериалах наблюдается на торцах в виде трещин-луночек, а на боковых поверхностях - в виде продольных трещин или желобчатых продольных углублений

- морозобоина - наружная радиальная трещина, возникающая зимой при резком охлаждении ствола. По длине может распространяться на значительную часть ствола, по глубине - до сердцевины;

- громобойная трещина - радиальная трещина или желобки разной глубины, часто сопровождаемые отколами и расщепами поверхностных слоев древесины ствола. Данный термин физически неправильный, однако сохраняется как традиционный. Обычно проходят по всей длине дерева - от вершины до корневых лап;

- трещины сжатия - поперечные трещины, идущие от периферии ствола и доходящие иногда до его сердцевины, часто сопровождаемые наростами раневой древесины в виде валиков.

К трещинам срубленной древесины относятся:

- по причинам возникновения:

- трещины от усушки

- трещины, образовавшиеся при распиловке, пропитывании и пропаривании

- возникающие при валке деревьев (расщепы и сколы)

- по размерам:

- малые, длина которых меньше ширины сортимента

- средние, длина которых не превышает полуторную ширину сортимента

- крупные, длина которых более полуторной ширины сортимента

- волосные - очень узкие, до 0,5 мм шириной на поверхности сортимента

- неглубокие - для сортиментов не толще 50 мм, глубиной не более 5 мм

- глубокие - для сортиментов не толще 50 мм глубиной более 5 мм, но не про

никающие на вторую боковую поверхность сортимента.

- разошедшиеся

- плотно сомкнутые

- в зависимости от положения в сортименте:

- торцовые

-пластевые

- кромочные

- сквозные.

Образование метиковых трещин и отлупов связано с наличием в стволах деревьев внутренних напряжений, возникающих в процессе роста дерева. Непосредственной причиной образования метиков и отлупов может являться воздействие ветра, резких температурных колебаний атмосферы, воздействие мороза. Появление метиков зависит от высоты спиливания дерева. Возникновение отлупа часто бывает связано с поражением дерева внутренней стволовой гнилью, а у осины и других лиственных пород - с водослоем. Трещины сжатия возникают под воздействием силы ветра или одностороннего снежного навала. Трещины сжатия образуются в тех случаях, когда изгибающая дерево сила (ветер, тяжесть снега) по своей величине еще не способна произвести полный излом ствола, но уже достаточна, чтобы вызвать деформацию древесины в сжатой зоне. Трещины усушки начинают появляться тогда, когда влажность древесины становится ниже точки насыщения клеточных оболочек (ниже 30%) и древесина начинает сжиматься (усыхать). Наружные слои при этом становятся суше внутренних. В них возникают растягивающие напряжения, которые и разрывают древесину в плоскости наименьшего сопротивления - по сердцевинным лучам. Трещины усушки, нарушая целостность древесины, оказывают существенное влияние на прочность и могут сильно снижать её сортность. Трещины служат каналами проникновения грибной инфекции во внутренние слои.

Страницы: 1, 2, 3, 4