Плотность древесины — что это означает, как определить у разных пород, виды, таблица, от чего зависит

Из множества строительных материалов, существующих на сегодняшний день, особое предпочтение по праву отдается древесине. Среди важнейших ее характеристик наиболее значимой является плотность древесины.

Это понятие появилось еще в 18 веке в работах французских ученых — систематика Жоржа Бюффона и основоположника лесного хозяйства Дюамеля дю Монсо. Их интерес к проблеме был вызван желанием установить критерии качества древесины.

Содержание

Плотность древесного вещества и древесины

Разделив массу древесины на занимаемый ею объем, получают плотность (p = m/V), единица измерения кг/м3 или г/см3. Это масса единицы объема, весовая характеристика, которая говорит о качестве и ценности древесных материалов.

В состав древесины входят клетки проводящей и механической тканей, имеющие разную форму, размер, расположение. Сосуды лиственных растений – мертвые клетки, полости которых заполнены воздухом, что придает пористость. У хвойных растений проводящими элементами являются трахеиды.

Устранить большое количество воздушных полостей можно, спрессовав древесину. При этом уменьшится объем и увеличится плотность вещества, которое называют древесинным.

Состав стенок всех растительных клеток сходный (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин), поэтому плотность прессованного вещества одинакова и принимается 1530 кг/м3.

Виды древесной плотности

Поскольку плотность существенно зависит от влажности, ее измеряют во влажном состоянии, в абсолютно сухом состоянии и при стандартной влажности.

Разделив массу сухой (абсолютно) древесины на объем, занимаемый максимально разбухшей древесиной (при влажности 30% и более) вычисляют базисную плотность.

Часто ее называют удельным весом. Чем выше удельный вес, тем сложнее любая обработка древесины. Так как для измерения берется древесинное вещество, а не натуральный природный материал, то показатель этот имеет больше теоретическое значение.

В справочных таблицах даются значения плотности при стандартной влажности, а плотность называют стандартной. После 1970 года измерение проводится при 12% влажности (ранее – 15%).

Механизм измерения стандартной плотности

Процедура, описанная в ГОСТ 16483.1-84, является сложной и трудоемкой, требует необходимого оборудования и времени. Она сводится к следующему.

Прямоугольный образец размером 20 мм на 20 мм и высотой 30 мм высушивают до 12% влажности, замеряют и вычисляют его объем. Далее сухая заготовка вымачивается трое суток в дистиллированной воде для разбухания и снова измеряется полученный максимальный объем.

Вторичная длительная сушка материала и очередные расчеты дают возможность определить плотность (базисную) путем деления массы высушенного образца на измеренный объем.

Процедуру измерения плотности проводят заготовители или поставщики, а потребители с учетом своих запросов выбирают материал необходимой плотности.

Иногда определяют отношение массы древесины к массе вытесняемой ею воды, называемое относительной плотностью древесины, она безразмерна.

В случае самостоятельной заготовки материала для того, чтобы узнать среднюю плотность, можно воспользоваться таблицами.

Классификация по плотности древесины

Колебания стандартной плотности древесины очень широки: от 120-160 кг/м3 у самого легкого дерева бальсы до 1280 кг/м3 у бакаута и 1400 кг/м3 у змеиного дерева.

Принято деление древесины на породы малой, средней и высокой плотности. Однако, выросшие в различных условиях среды, одинаковые породы имеют широкий диапазон плотностей и их трудно уверенно отнести в какую-то из групп.

Например, нижний показатель плотности вишни (490) и ольхи (380) дает основание считать их породами с малой плотностью, а верхний показатель 670 и 640 (соответственно) – к группе средней плотности. Аналогично у эвкалипта, граба и бука, только отнести их можно в группы средней и высокой плотности.

До 540 кг/м3 — малая плотность

Большинство деревьев отечественных лесов, особенно хвойных, относятся к данной группе. Это связано с недостатком влаги, а как следствие формированием древесины с невысокой влажностью и более легкой.

В эту категорию относят древесину: еловую и сосновую (400-500), пихтовую (390-430), липовую (320-650), ивовую (460), тополиную (400-500).

Достоинство этой древесины в том, что ее проще заготавливать и транспортировать, она более дешевая и легче поддается обработке, обладает сопротивляемостью к деформации. Однако прочность такой древесины меньше.

550 – 740 кг/м3 — средняя плотность

Именно ее можно называть «золотой серединой», древесина не слишком тяжелая, но имеет достаточную прочность, хорошо обрабатывается и прекрасно используется в декоративных целях.

Древесина средней плотности у довольно распространенных деревьев: лиственницы (550-590), тиса ягодного (710), берёзы (650), бука (650-700), груши (690), клёна (530-790), рябины (550-740), яблони (650-730).

Более 750 кг/м3 — высокая плотность

У акации белой (650-1050), граба (750), самшита (830-1100), саксаула (1040), фисташки (860) древесина имеет высокую плотность. К этой группе относятся и некоторые красные деревья: мербау, керуинг, палисандр.

Такая древесина ценится своей прочностью и износостойкостью, долговечностью. Она мало деформируется при нагрузке и слабо подвержена гниению. К недостаткам можно отнести то, что она тяжелая, хуже обрабатывается инструментами и антисептиками, имеет высокую стоимость.

При обработке очень плотной древесины необходимо затратить больше времени и придется чаще затачивать инструменты.

Что влияет на плотность древесины

Колебания величины плотности разных видов древесины — результат влияния условий произрастания, строения древесины, возраста и вида деревьев. Например, лиственные деревья и растения тропиков имеют более плотную древесину, чем хвойные. Исключение составляет лиственница и редкие виды сосен.

Анатомическое строение

Изменения плотности наблюдаются внутри ствола. Для большинства хвойных растений плотность древесины, прилегающей к сердцевине, выше. Особенно разница наблюдается между комлевой, срединной и верхушечной древесиной.

У сосны и березы по направлению к вершине резко уменьшается плотность, а у ели и осины древесина верхушечная может быть плотнее. Но определенной зависимости нет, изменения у разных деревьев могут сильно варьировать.

Ранняя и поздняя древесина

За счет образовательной ткани камбия ежегодно идет прирост древесины. Интенсивность роста высокая в конце весны и начале лета, крупные широкие сосуды служат для проведения воды. Пористость весенней древесины выше, а плотность меньше. Ближе к осени рост замедляется, сосуды становятся менее крупными, пористость уменьшается и образующаяся древесина примерно в два с половиной раза плотнее весенней.

Чередование пористой светлой ранней и темной плотной поздней древесины придает слоистость поперечному спилу дерева, а их соотношение влияет на плотность древесины. Особенно это влияние выражено у хвойных растений. Зависимость здесь прямая: чем больше поздней древесины, тем плотность материала выше.

Влажность

Это один из ключевых параметров, влияющих на ее плотность. В зависимости от количества влаги в древесине ее подразделяют на категории:

  • сырая – более 35% влаги, в эту группу относится и только что срубленная (не менее 50%)
  • полусухая – от 25% до 35% влаги
  • сухая древесина (абсолютно) – влажность до 25%.

Другие факторы

Также данный параметр зависит от возраста: чем дерево старше, тем больше его плотность. Для сосен возраста более 80 лет средняя плотность достигает максимума.

От способности древесины впитывать влагу из воздуха – абсорбции зависит плотность. Высокие показатели абсорбции увеличивают плотность.

Деревья одного вида, выросшие в регионах с разной влажностью, могут отличаться по плотности.

Влияние плотности на свойства

Прочность

Способность сопротивляться различным механическим нагрузкам, не разрушаясь, называемая прочностью, увеличивается с ростом плотности древесины. Более тяжелая, а значит, плотная древесина является и более прочной.

Твердость

Это свойство, зависимое от плотности, говорит о способности дерева выдерживать сильные нагрузки. При увеличении объемного веса бруска дерева, возрастает его твердость.

Твердую древесину сложнее обрабатывать, но ее используют там, где требуется особая прочность.

Теплопроводность

По показателю плотности можно судить о теплопроводности. Большое количество воздушных пустот у неплотной древесины снижает теплопроводность, а более плотная древесина лучше проводит тепло. Древесина высокой плотности обладает слабой теплоизоляцией и наоборот.

В целом теплопроводность древесины невелика. Сены из дерева накапливают тепло и превосходят кирпич.

Горючесть

Плотная древесина содержит большее количество воды, что препятствует распространению огня. Менее плотная пористая древесина горит довольно хорошо.

Плотность древесины имеет практическое значение, позволяет выбрать для каждой цели подходящие породы, способы обработки и инструменты, рассчитать нагрузку, спрогнозировать долговечность изделий или построек.

Нет однозначного ответа на вопрос какая древесина лучше. Это зависит от того, где и как вы собираетесь ее использовать. Это только на первый взгляд кажется, что дерево легче воды. Но далеко не вся древесина годится для строительства кораблей.

Каждый вид древесины, созданный природой, имеет свои свойства, достоинства и недостатки. Выбор за вами!

Фото древесины

Автор статьи:
Добавить комментарий