Таблица значений плотности древесины

Плотность березы: вычисление коэффициента твердости

Береза — дерево, активно использующееся в мебельной промышленности. Секрет популярности такого материала даже не в технических характеристиках породы, а во внешнем виде и абсолютной экологичности.

Область применения

Береза в конструировании мебели используется благодаря своим техническим характеристикам:

• дерево легко поддается обработке;
• при распиловке или другой механической обработке не скалывается;
• в распаренном состоянии хорошо гнется.

Внутренние отделочные работы, проводимые в доме, часто не обходятся без применения дерева. Плотность березы позволяет использовать ее в столярных работах разного характера. Взяв в качестве материала массив березы, в доме легко имитировать отделку панелями, визуально напоминающими дерево дорогой породы.

Особенности древесины

Березу издавна окрестили деревом жизни. На Руси считали, что это чистое и невинное создание, олицетворяющее душу молодой девушки, по легенде превратившейся в белокурую стройную березку.

Название дерева происходит от индоевропейского «бер», что означает «светлый» или «ясный». Береза (с латыни Bétula) — род белокурых деревьев, относящихся к семейству Березовые. В нашем регионе относится к породе с наиболее высоким разнообразием видов и форм, густотой насаждений. Именно поэтому представители лесной промышленности публикуют разные показатели ценности древесной породы в зависимости от региона распространения березы. В общем в мире насчитывается около ста видов деревьев семейства березовых.

Характеристики древесины

Текстура дерева слоистая, с тонкими завитками, нередко темными полосами, с широкой цветовой гаммой: от слоновой кости до серо-красного оттенка. Древесина однородная, без вкраплений природных смол. Физико-механические характеристики на высшем уровне. Береза отличается высоким уровнем прочности при механических нагрузках — ударах и повреждениях.

Плотность древесины — как строительного сырья.

Плотность древесины-отношение массы древесины к обьему Рw=Mw/Vw
Плотность зависит от породы и влажности, обычно определяется по таблице. Все древесные породы подразделяются на 3 группы:
1)Малоплотная P
2)Среднеплотная0,5

3)Высоко плотная P>0,7(г.см3)(граб)
Это свойство характеризуется массой единицы объёма материала, и имеет размерность в кг/м3 или г/см3.
а) Плотность древесинного вещества pд.в., г/см, т.е. плотность материала клеточных стенок, равна: pд.в. = mд.в. / vд.в., где mд.в. и vд.в. — соответственно масса, г, и объем, см3, древесинного вещества.
Этот показатель равен для всех пород 1,53 г/см3, поскольку одинаков химический состав клеточных стенок древесины.
б) Плотность абсолютно сухой древесины p0 равна: p0 = m0 / v0, где m0, v0 — соответственно масса и объём древесины при W=0%.
Плотность древесины меньше плотности древесинного вещества, так как она включает пустоты (полости клеток и межклеточные пространства, заполненнве воздухом).
Относительный объём полостей, заполненных воздухом, характеризует пористость древесины П: П = (v0 — vд.в.) / v0 * 100, где v0 и vд.в. — соответственно объём образца и содержащегося в нём древесинного вещества при W=0%. Пористость древесины колеблется в пределах от 40 до 80%.
в) Плотность влажной древесины: pw = mw / vw, где mw и vw — соответственно масса и объём древесины при влажности W. Плотность древесины зависит от её влажности. При влажности W
г) Парциальная влажность древесины p`w характеризует содержание (массу) сухой древесины в единице объёма влажной древесины: p`w = m0 / vw, где m0 — масса абсолютно сухой древесины, г или кг; vw — объем, см3 или м3, древесины при данной влажности W.
д) Базисная плотность древесины выражается отношением массы абсолютно сухого образца m0 к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок Vmax: pБ = m0 / vmax. Этот основной показатель плотности, который не зависит от влажности, широко используется для оценки качества сырья в , целлюлозно-бумажной промышленности и в других случаях.
Величина плотности древесины изменяется в очень широких пределах. Среди пород России и ближнего зарубежья древесину с очень малой плотностью имеет пихта сибирская (345), ива белая (415), а наиболее плотную — самшит (1040), ядро фисташка (1100). Диапазон изменения плотности древесины иноземных пород шире: от 100-130 (бальза) до 1300 (бакаут). Значения плотности здесь и ниже даны в килограммах на метр кубический (кг/м3).
По плотности древесины при 12% влажности породы делят на 3 группы: с малой (Р12 740) плотностью древесины.

Объемный вес древесины зависит также от ширины годичного слоя. У лиственных пород объемный вес уменьшается с уменьшением ширины годичных слоев. Чем больше средняя ширина годичного кольца, тем больше объемный вес у одной и той же породы. Эта зависимость весьма заметна у кольцепоровых пород и несколько менее заметна у рассеяннопоровых. У хвойных пород обычно наблюдается обратная зависимость: объемный вес увеличивается с уменьшением ширины годичных колец, хотя встречаются и исключения из этого правила.

Объемный вес древесины уменьшается от основания ствола к вершине. У сосен среднего возраста это падение достигает величины 21% (на высоте 12 м), у старых сосен доходит до 27% (на высоте 18 м).

У понижение объемного веса по высоте ствола достигает 15% (в возрасте 60-70 лет, на высоте 12 м).

Закономерности в изменении объемного веса древесины по диаметру ствола не наблюдается: у некоторых пород объемный вес слегка уменьшается в направлении от центра к периферии, у других слегка увеличивается.

Большая разница наблюдается в объемном весе у ранней и поздней древесины. Так, отношение объемного веса ранней древесины к весу поздней у орегонской сосны равно 1:3, у сосны 1: 2,4, у лиственницы 1: 3. Поэтому у хвойных пород объемный вес при повышении содержания поздней древесины увеличивается.

Пористость древесины. Под пористостью древесины понимают объем пор в процентах от общего объема абсолютно сухой древесины. Пористость зависит от объемного веса древесины: чем больше объемный вес, тем меньше пористость.

Для приближенного определения пористости можно пользоваться следующей формулой:

С = 100 (1-0,65γ 0)%

где С — пористость древесины в %, γ 0 — объемный вес абсолютно сухой древесины.

В таблице указан вес 1 м3 древесины относительно процента влажности.

Усушка древесины

При удалении связанной воды происходит уменьшение объема древесины и линейных размеров. Это свойство и называют усушка. Усушки не вызывает удаление свободной воды. Большее количество клеточных стенок на единицу объема древесины, способствует более сильной усушке.

• Усушку древесины необходимо учитывать при распиловке бревен на доски, так называемые припуски на усадку. Например, при сушке пиломатериалов и т. д.
• Усушка, в разных направлениях неодинакова. Так, в радиальном направлении усушка меньше в 1,5-2 раза, чем в тангенциальном.
• Максимальная усушка происходит при удалении всего количества связанной воды.

Без участия внешних нагрузок, в древесине возникает внутреннее напряжение, которое образуется при неодинаковых изменениях объема древесины.

В поверхностных зонах доски влажность ниже, чем в центре. Поэтому из-за того что свободная сушка стеснена, возникают напряжения «растягивающие». При этом внутри доски возникают сжимающие напряжения.

Если будет достигнут предел прочности на растяжение поперек волокон, растягивающего напряжения, на древесине появятся трещины. Внутренние и поверхностные.

Какой вес пиломатериала имеют хвойные породы в зависимости от влажности?

Наблюдается очень тесная связь между плотностью расположения волокон в древесном сырье и его прочностью. При этом плотные образцы материала, как правило, более прочны. Разбивка сортов древесины на группы Все известные человеку породы деревьев имеют определённые различия по густоте волокон, что объясняется особенностями их внутренней структуры пористостью материала. Эту зависимость можно выразить следующим соотношением. Понятно, что чем больше пористость, тем меньше плотность и тем меньше весит лес древесина. По этому параметру все известные древесные сорта начиная от простой осины и кончая дорогим и редким самшитом разбиваются на следующие группы: древесина малой плотности; породы со средним значением этого показателя; очень плотное и сухое древесное сырьё. Среди деревьев, произрастающих в России, к первой из этих групп можно отнести сосну, осину, тополь, сибирскую пихту 380 , иву 420. Далее к категории среднего по плотности материала следует причислить все виды лиственницы, клён, рябину, платан и другие породы.

Этим объясняется, почему у толстых старых буков внутренние годичные слои значительно легче наружных. Об этом можно судить даже по виду древесины: у всех древесных пород древесина осеннего образования отличается большею плотностью, чем весенняя; поэтому у хвойных, где сосуды равномерно распределены по всему весеннему слою, чем уже годичные слои, тем древесина их тяжелее; напротив того, у твердых лиственных пород — дуба, ясеня, каштана — сосуды образуют узкое, почти всегда одинаковой ширины кольцо, как при узком, так и широком годичном слое, отчего древесина их тем тяжелее, чем шире в пределах до 6 мм годичные слои. Исключение представляет необыкновенно широкослойная более 6 мм древесина дуба, выросшего в теплом климате на сырой, не соответственной этой породе почве, которая легка и рыхла вследствие тонкости стенок клеточек. Мягкие лиственные породы, хотя тоже богаче сосудами в весенней древесине, чем в осенней, но это различие незначительно, и потому судить о весе их по ширине годичных слоев очень трудно. Древесина стволов, выросших в сомкнутом насаждении, в нижних частях тяжелее, чем в верхних; у ядровых твердых деревьев, каковы дуб, ясень, ильмы, тисс, сосна, лиственница и другие, старая ядровая древесина всегда тяжелее молодой; у заболонных деревьев березы, граба, ивы, клена, липы, ольхи, тополей , наоборот, — старая древесина легче молодой; наконец, у деревьев со «спелой древесиной» ели, пихты, бука, груши различие между той и другой крайне незначительно.

При этом плотные образцы материала, как правило, более прочны. Эту зависимость можно выразить следующим соотношением. Понятно, что чем больше пористость, тем меньше плотность и тем меньше весит лес древесина. По этому параметру все известные древесные сорта начиная от простой осины и кончая дорогим и редким самшитом разбиваются на следующие группы: древесина малой плотности; породы со средним значением этого показателя; очень плотное и сухое древесное сырьё.

Среди деревьев, произрастающих в России, к первой из этих групп можно отнести сосну, осину, тополь, сибирскую пихту 380 , иву 420. Далее к категории среднего по плотности материала следует причислить все виды лиственницы, клён, рябину, платан и другие породы. К группе пород с большим удельным весом следует отнести дуб, а также такие распространённые в средней полосе сорта деревьев, как акация белая и знакомая всем обычная береза её иногда называют железной. В таблице приводятся сводные данные по плотности наиболее распространенных пород.

К этой разновидности относится хвойная древесина камерной сушки. Средние — до 650 кг. Самые востребованные материал — ясеневые и березовые камерной сушки.

Тяжелые — вес больше 700 кг. Главные представители категории — лиственница и дуб камерной сушки. Еще один важнейший критерий, который определяет вес на кубометр доски — уровень влажности. Чтобы точно рассчитать вес куба обрезной доски нужно учитывать процент влажности, размеры стройматериала и породу дерева, из которой он изготовлен. Ориентируясь в этих показателях можно быстро посчитать нужную для ваших работ массу и узнать, к примеру, сколько весит 4 куба досок из сосны. Фото 1. Доска естественной влажности Что такое искусственная и естественная сушка Для достижения необходимых показателей влажности используется сушка.

Плотность древесины

Зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности – 12%. Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Величина плотности колеблется в очень широких пределах.

По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

1. породы с малой плотностью (менее 510 кг/м 3 ): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;
2. породы средней плотности (550-740 кг/м 3 ): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;
3. породы с высокой плотностью (выше 750 кг/м 3 ): акация белая, береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

Условные обозначения стабильности древесины при воздействии влаги:

5 – абсолютно стабильная (древесина не деформируется даже при больших перепадах влажности воздуха); 4 – стабильная (древесина практически не деформируется при небольших перепадах влажности воздуха); 3 – относительно стабильная (древесина весьма незначительно деформируется при небольших перепадах влажности воздуха); 2 – средне-стабильная (древесина заметно деформируется при небольших перепадах влажности воздуха); 1 – не стабильная (древесина значительно деформируется при небольших перепадах влажности воздуха);

Источник