No Image

Усушка и разбухание древесины их практическое значение

0 просмотров
11 марта 2020

При высыхании древесины от 30 % (точка насыщения воло­кон) уменьшаются ее линейные размеры и объем, т. е. происходит усушка. Обратное явление – разбухание, т.е. увеличение размеров древесины и ее объема при увлаж­нении до 30 %.

Различное строение древесины вдоль и поперек воло­кон, в тангентальном и радиальном направлениях, оп­ределяет и различное влияние влажности на величину усушки и разбухания. Так, в среднем изменение разме­ров древесины составляет по длине волокон 0,1 %, в ра­диальном направлении 3 – 6% и тангентальном 6 – 12 %. Поскольку усушка вдоль волокон незначительна и не имеет практического значения ее обычно не опреде­ляют.

Таблица 9.1. Средние значения физико-механических свойств основных хвойных и лиственных пород (при влажности 12%)

Порода дерева Средняя плотность, кг/м 3 Предел прочности, МПа
Вдоль волокон при Поперек волокон при
растяжении сжатии скалывании радиальном сжатии радиальном статическомизгибе
Сосна Лиственница Ель Кедр Пихта Дуб Бук Береза Осина 7,5 6,8 6,7 6,5 9,2 6,2 3,6 4,6 3,3 2,9 3,1 7,8 8,0 6,7 3,7

Линейную усушку древесины поперек волокон (ради­альную и тангентальную) определяют на образце в виде прямоугольной призмы сечением 20×20 мм и высотой 30 мм. Все поверхности образцов следует гладко обра­ботать точно под угольник и щеткой очистить от пыли. На каждый образец наносят номер.

Размеры поперечного сечения образцов измеряют штангенциркулем с точностью не более 0,01 мм по осям симметрии, размера в радиальном направлении и размер bв тангентальном направлении (рис. 9.3.).

Рис. 9.3. Образец для определения усушки древесины

На технических весах взвешивают пронумерованные бюксы с притертыми крышками с образцами до высуши­вания, затем помещают бюксы с образцами и снятые крышки в сушильный шкаф для предварительного подсу­шивания при температуре 50 – 60°С в течение 3 ч. Затем образцы высушивают при температуре 103±2°С. Высу­шивание проверяют повторными взвешиваниями с точно­стью 0,01 г двух-трех образцов. Первое взвешивание при высушивании мягких пород выполняют не ранее чем че­рез 6 ч высушивания при 103±2°С, а при высушивании твердых пород – не ранее 10 ч. Повторные взвешивания проводят через 2 ч. Высушивание считается закончен­ным, когда разница между двумя последними взвешива­ниями будет не более 0,02 г. Перед взвешиванием образцы охлаждают до комнатной температуры в эксикаторес гигроскопическим веществом.

После окончания высушивания вторично измеряют поперечное сечение образцов с точностью до 0,1 мм по тем же направлениям и в тех местах, что и в первый раз. Эти измерения следует проводить как можно быстрее, чтобы древесина образцов не успела поглотить влагу из воздуха. По результатам взвешивания определяют влаж­ность древесины по приведенной ранее формуле, а затем вычисляют с точностью до 0,1% усушку по следующим формулам:

Читайте также:  Телевизоры нового поколения технические характеристики

— в радиальном направлении

— в тангентальном направлении

где , – размеры влажного образца соответственно вдоль воло­кон, в радиальном и тангентальном направлениях, мм;

, – то же, после высушивания.

Коэффициент линейной усушки древесины, % (т.е. средней усушки на 1% уменьшения ее влажности), по тем же направлениям вычисляют с точностью до 0,01 % по формулам:

где: – влажность образца, %, определяемая на отдельной пробе, вырезанной рядом с образцом при его изготовлении.

Объемная усушка характеризуется уменьшением объема образца древесины при изменении ее влажности от точки насыщения волокон до 0.

Объемную усушку определяют тем же способом и на том же образце, что и линейную, но кроме размеров и измеряют еще высоту образца l. По этим трем размерам определяют объем образца до и после высушивания с точностью до 0,01 см 3 по формулам:

Объемную усушку вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле:

Коэффициент объемной усушки вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле

Разбухание древесины определяют на образцах того же размера. Образцы вымачивают в дистиллированной воде при температуре 20±5°С. Изменение размеров про­веряют повторными измерениями двух-трех образцов в тангентальном направлении через каждые 3 сут. Когда расхождение между двумя последними измерениями бу­дет не более 0,02 мм, определяют размеры поперечного сечения образцов. Перед измерениями поверхность об­разцов следует обсушить фильтровальной бумагой. Из­меряют и взвешивают образцы так, как описано выше.

Линейное разбухание древесины , % с точностью до 0,1 %, вычисляют по формулам:

— в радиальном направлении

где: и – размеры образца при влажности, равной и больше предела гигроскопичности (30%), т.е. после вымачивания в воде, мм.

Затем вычисляют объемное разбухание древесины , %, не учитывая продольного разбухания, с округ­лением до 0,1 % по приближенной формуле:

Коэффициент разбухания Крвычисляют с точностью до 0,01 % на 1 % влажности по формуле:

где: – линейное тангентальное или радиальное разбухание, %;

– начальная влажность образца, %, вычисленная с погрешностью до 0,1 %.

Полученные результаты образцов древесины заносят в журнал ла­бораторных работ.

Как уже отмечалось выше, при сушке древесины после того, как удалится вся капиллярная влага и начнет испаряться гигроскопическая, заключенная в стенках клеток, объем древесины уменьшается. Различают линейную и объемную усушку древесины, вычисляемую по формуле

(11.3)

a2 – линейные размеры или объем влажного образца древесины, соответственно см или см 3 ;

Читайте также:  Лестница на второй этаж в маленькой прихожей

a1 – линейные размеры или объем образца, высушенного до абсолютно сухого состояния, соответственно см или см 3 .

Вследствие неоднородного строения древесины линейная усушка в различных направлениях неодинакова. Так, вдоль волокон она незначительна и для древесных пород, применяемых в строительстве, обычно не превышает 0,1 %. Линейная усушка в тангенциальном направлении максимальная и для различных древесных пород составляет 7-12 %; усушка в радиальном направлении равна 3-6 %.

Показателем усыхания древесины при удалении из нее гигроскопической влаги является также коэффициент объемной усушки Ко, вычисляемый по формуле:

(11.4)

W – влажность древесины, %.

Коэффициент объемной усушки выражает объемную усушку древесины на 1 % влажности в пределах удаления гигроскопической влаги, т.е. до точки насыщения волокон.

Набухание

Изменение размеров и формы древесины может произойти вследствие ее разбухания при увлажнении. Способность древесины поглощать из воздуха парообразную воду называют гигроскопичностью.

Древесина как капиллярно-пористый материал обладает гигроскопичностью, т.е. способностью отдавать влагу или поглощать водяные пары из воздуха в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха и влажности самой древесины. При длительном нахождении древесины на воздухе с постоянными температурой и влажностью устанавливается состояние гигрометрического равновесия, характеризующееся тем, что упругость водяных паров в воздухе и капиллярах древесины одинакова. Зависимость между равновесной влажностью древесины и соответствующими параметрами окружающего воздуха приведены на рис. 11.6.

При увлажнении до точки насыщения волокон объем и линейные размеры древесины увеличиваются, т.е. наблюдается разбухание. Объемная и линейная деформации разбухания древесины (рис. 11.5) находятся в прямой зависимости от количества поглощенной ею влаги до влажности, соответствующей точке насыщения волокон. При дальнейшем увлажнении разбухание прекращается. При высыхании влажной древесины от точки насыщения волокон деформации усушки тем больше, чем больше количество испарившейся влаги.

Различные усушка и разбухание древесины в радиальном и тангенциальном направлениях и вдоль волокон при неравномерном высыхании или разбухании приводят к возникновению внутренних напряжений, что может вызвать коробление и появление трещин.

С целью повышения долговечности деревянных конструкций, обеспечения стабильности их форм и размеров и исключения возможности их растрескивания следует использовать древесину с влажностью, равновесной условиям ее службы в зданиях, сооружениях, а в случаях непостоянства температурно-влажностных условий воздушной среды принимать меры по защите древесины от увлажнения.

Способность древесины поглощать воду называется водопоглощением, которое зависит от плотности древесины: наиболее легкая поглощает большее количество воды.

Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; Нарушение авторского права страницы

Читайте также:  Алюминиевая гофра для газового котла

Под усушкой древесины понимается уменьшение линейных размеров и объёма древесины в результате удаления связанной влаги (заполняет субмикрокапилляры клеточных стенок). Зависит усушка от следующих факторов:

· породы древесины (неодина­ковое строение древесины);

· плотности древесины (с большей плотностью усушка больше);

· количества удаленной влаги. При испарении максималь­ного количества связанной влаги (от 30% до 0) происхо­дит полная усушка, части влаги— частичная;

Усушка по разным направле­ниям неодинакова. Любая клетка в поперечном сечение усыхает больше, чем вдоль оси. Это связано с тем, что фибриллы в клеточной стенке расположены преимущественно вдоль оси клетки, поэтому при удалении связанной влаги, заполняющей субмикрокапилляры, размеры клетки в радиальном и тангенциальном направлениях изменяются больше, чем вдоль волокон.

Усушка в тангентальном направлении от 1,5 до 2,0 раз больше чем в радиальном. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет от 6 до 10%, в радиальном от 3 до 5%, вдоль волокон от 0,1 до 0,3% и объемная от 12 до 15%.

Показателем усушки является коэффициент усушки, который показывает величину усушки древесины при удалении из неё 1% связанной влаги.

Полную усушку древесины с точностью 0,1 % рассчитывают по формуле:

(2)

где Тmax –линейные размеры и объем образцов до высушивания,

Т — линейные размеры и объем образцов после высушивания,

Коэффициент усушки рассчитывают с точностью 0,01% по формуле:

(3)

где βt max – усушка тангенциальная, радиальная, или объемная, %;

W – максимальное содержание связанной влаги в древесине, равное 30%.

Разбухание – процесс увеличения линейных размеров и объема при поглощении древесиной связанной влаги (влажность от 0 до 30%).

Разбухание вызвано тем, что молекулы воды проникают в клеточные стенки и раздвигают целлюлозные фибриллы. При разбухании древесина оказывает давление до 30 атмосфер. В целом процесс разбухания является обратным процессу усушки и подчиняется тем же закономерностям, т.е. древесина незначительно разбухает вдоль волокон, более заметно в радиальном направлении и наибольшее разбухание наблюдается в тангентальном направлении. На практике разбухание проявляется при использовании пересушенной древесины, или когда древесина в процессе эксплуатации подвергается периодическому увлажнению (сезонные колебания влажности).

Разбухание обусловлено влаго- и водопоглощением древесины. Влагопоглощение – способность поглощать влагу из окружающей среды. Водопоглощение– способность поглощать воду при контакте с жидкостью. Для уменьшения этих свойств древесины используют обработку материала гидроизолирующими или гидрофобизирующими составами.

Дата добавления: 2015-11-28 ; просмотров: 2433 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector