Механические и физические свойства древесины: усушка, разбухание, коробление, плотность, твердость и тепловые свойства

Автор: Центр деревообработки Аката

Дерево – строительный материал, который используется людьми с древнейших времен. Распространен он благодаря большому количеству положительных свойств древесины.

Интересно еще и то, что в зависимости от породы, свойства будут отличаться в ту или иную сторону.

Содержание

Основные свойства древесины

Древесина – материал, обладающий большим перечнем различных свойств. Часть из них имеют позитивный характер, другая – негативный.

К основным свойствам относятся:

Влажность;
Плотность;
Твердость;
Износостойкость;
Подверженность деформации;
Набухание;
Теплопроводность;
Усыхание.

Технологические свойства древесины

Технологические свойства важны при обработке материала. К ним можно отнести способность выдерживать нагрузку, дизайнерские преимущества и ценообразование.

Экологические

Древесина – наиболее экологичный материал из имеющихся сейчас на рынке. Исключение составляют только клееные стройматериалы, которые выделяют большое количество вредных веществ.

Показатель экологичности определяется строго установленными нормами, которые могут отличаться в разных странах. Поэтому характеристика субъективна.

Эксплуатационные

Это такие показатели как износостойкость, тепловые потери и звукопоглощение. По всем этим характеристикам дерево выгодно отличается от остальных стройматериалов. Так брус из хвойных пород толщиной 200 мм равен по теплостойкости кирпичной стене в 600 мм.

Износостойкость во многом зависит от условий эксплуатации.
Так до сих пор сохранились деревянные строение, сооруженные более 100 лет назад.

Для того, чтобы защитить дерево от огня, и увеличить срок его службы сейчас существуют специальные огнеупорные составы.

Дизайнерские

Древесина – один их самых красивых с точки зрения дизайнеров материал. Неповторимый рисунок дерева не требует применения дополнительных отделочных материалов и применяется во многих современных стилях.

Стоимость

Соотношение цена – качество у древесины одно из лучших среди всех стройматериалов. Не самая низкая стоимость пиломатериалов компенсируется его износостойкостью, теплопроводностью и звукоизоляцией.

Физические свойства древесины

К физическим свойствам относятся те, которые можно определить без дополнительного воздействия на материал. Определить их можно при помощи взвешивания, измерения или осмотра.

К ним относятся:

Внешний вид;
Плотность;
Влажность;
Усушка и разбухание;
Теплопроводность, звукопроводимость, электропроводимость.

Свойства, определяющие внешний вид

Лесозаготовки отличаются широким спектром характерных только для дерева свойств:

Запах – зависит от породы и количества различных смол в структуре. Запах дерева невозможно спутать ни с чем другим.
Цвет – также зависит от породы. Так же может отличаться у влажной и сухой доски, а также у больного и здорового дерева.
Текстура – спил имеет особый неповторимый рисунок, который зависит от возраста ствола и пересечения волокон.
Блеск – будет более выражен у плотных пород, зависит от количества лучей, исходящих из сердцевины.

Плотность

Измеряется при стандартной влажности. С увеличение влажности увеличивается и плотность. Показатель также тесно связан с прочностью. Чем тяжелее древесина, тем она прочнее и ценнее для производителей.

Выделяют три типа плотности:

Высокая – более 760 кг/м;
Средняя – 510 — 750 кг/м;
Низкая – менее 510 кг/м.

Влажность

Влажность древесины – это соотношение влаги, содержащейся в стволе к массе сухого материала. Выражается в процентах. У свежесрубленного дерева влажность будет выше, чем у пролежавшего несколько дней. Это связано с тем, что растение на протяжении всей жизни поглощает воду из почвы.

Усушка и разбухание

Усушка – показатель, который проверяется при уменьшении размеров материала после высыхания. Начинается после полного удаления свободной влаги. Выделяют три вида пород:

Сильно усыхающие – береза, граб, бук, клен, лиственница.
Среднеусыхающие – дуб, пихта, тополь, ясень.
Мало усыхающие – елка, кедр, тополь.

Разбухание – одно из негативных качеств древесины. Связано с тем, что материал впитывает влагу при изменении окружающей среды.

Теплопроводность, звукопроводимость, электропроводимость

Теплопроводность сухого дерева очень мала. Это значит, что потери тепла у древесины влажностью ниже 12 % близки к нулю.

Звукопроводимость показывает с какой скоростью материал пропускает через себя звуковую волну. Для древесины данный показатель – отрицательная характеристика. Поскольку дерево проводит звук в 16 раз лучше воздуха.

Лесоматериал мало подходит для изготовления межкомнатных перегородок и потолков. При этом музыкальные инструменты, выполненные из натурального дерева, звучат отлично.

Электропроводность показывает с какой скоростью материал проводит через себя электрические импульсы. У разных пород деревьев данные показатель будет отличаться. Также на него влияют условия окружающей среды.

Механические свойства древесины

Механические свойства показывают насколько дерево может сопротивляться внешним факторам. К ним относятся прочность, твердость, ударная вязкость, деформативность, износостойкость.

Прочность

Свойство показывает насколько материал подвержен внешнему воздействию, такому как сжатие, продолжительный изгиб и растяжение.

Зависит от направления воздействия.
Лесоматериал гораздо более устойчив к нагрузкам вдоль волокон, чем поперек.
Лучшими показателями прочности обладает береза.
Хвойные породы чуть менее прочные.

Твердость

Определяет сопротивление внедрению внешних металлических предметов (забивание гвоздей, дюбелей и т.д.). Древесина не самый твердый материал. При боковых воздействия прочность значительно ниже, чем при торцовых.

Ударная вязкость

Свойство, определяющее способность выдерживать динамические нагрузки (например, удары молотком) без видимых повреждений продолжительное время. Данный показатель у древесины на высоком уровне.

Способность к изгибам

Способность зависит от влажности. Так хвойные породы практически не изгибаются в сухом состоянии. Поэтому перед началом работ их смачивают. Данное свойство делает древесину отличным материалом для создания мебели.

Износостойкость

Показывает, как древесина выдерживает длительно трение по поверхности. Зависит от породы дерева, влажности и направления распила. Чем выше влажность материала, тем ниже его износостойкость.