< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Вплив вологості деревини на механічні властивості круглих лісоматеріалів

Важливим фактором, що впливає на фізико-механічні властивості деревини є вміст вологи. Розглядати вплив вологи на фізико-механічні властивості деревини можна тільки в контексті з іншими параметрами деревини: температурою, щільністю, напруженим станом тощо.

За дослідженнями М. Д. Бойко [82], А. И. Фоломина [83], М. Д. Бивших [84], А. А. Винокурова [85] встановлено, що за дії постійної від'ємної температури статична міцність деревини збільшується. Причому, збільшення межі міцності знаходиться в залежності від вологи деревини -чим більша вологість, тим більше відбувається це збільшення.

За твердженнями Н. Л. Леонтьева [86] фізико-механічні властивості деревини та показники пружних деформацій за вологості ¥ = 30% та більше, зменшуються і при подальшому збільшенні вологості залишаються незмінними.

За даними В. Н. Волинського [87] межа міцності деревини за стиску вздовж волокон а дуже сильно залежить від вологості - V. Після проведення багаточисельних випробувань для деревини ялини та берези отримані графіки а = /(V), які показані на рис. 1.5.

Залежність межі міцності за стиску вздовж волокон від вологості

Рис. 1.5. Залежність межі міцності за стиску вздовж волокон від вологості [87]

Спрощено, автор трактує цю залежність як лінійну в діапазоні зміни вологості від 0 до 30 % з коефіцієнтом зниження міцності 4-6 % на 1 % збільшення вологості деревини. Зниження міцності за невеликої вологості пояснюється додатковими напруженнями розтягу молекул целюлози.

Безумовно, ці напруження не можуть знизити межу міцності за стиску здовж волокон [87].

За даними Ф. П. Белянкина [88] для деревини дуба, за зміни температури від 25 до 100 °С та вологості від 0 до 60 % вплив вологи на міцність дуже великий. За кімнатної температури при зміні вологи від 0 до 60 % призводить до зниження міцності майже у 3 рази, а одночасне збільшення температури і вологи знижує межу міцності у 15-20 разів. При цьому залежність а =/(Т¥) не може бути прямою, а скоріш експоненціальною.

Одним з найважливіших показників деревини, як конструкційного матеріалу, є міцність за статичного згину. За дослідженнями [87] вплив вологи на цей показник аналогічний впливу його на міцність за розтягу (рис.1.6), тобто, за дуже малої вологості міцність може бути декілька нижчою, ніж за вологості 5-8 %.

Вплив вологості на межу міцності деревини за статичного згину

Рис. 1. 6. Вплив вологості на межу міцності деревини за статичного згину [87]

Крім того було відмічено залежність міцності деревини від вологості, яка коливається від 5 до 30 % [87]. Видно (рис.1.7), що ступінь зниження міцності деревини залежить також і від її щільності.

Залежність міцності при вигині від вологості деревини за різної щільності

Рис. 1.7. Залежність міцності при вигині від вологості деревини за різної щільності [87]: 1 - 400 кг/м3, 2 - 600 кг/м3, 3 - 800 кг/м3

Необхідно зауважити, що ці результати отримані на чистих зразках деревини і для промислових пиломатеріалів та заготовок будуть відрізнятися. За даними дослідників [89], міцність нерівномірно висушеної деревини може бути вищою, ніж це можна очікувати від середньої вологості зразка, оскільки зовнішні шари, які підлягають більшому навантаженню за згину, можуть мати більш низьку вологість, ніж внутрішні.

За даними Н. Л. Леонтьева [86] рівномірність розподілу вологи у зразках з вологістю W > 30 % не впливає на межу міцності при стиску та сколюванні вздовж волокон.

Вплив режимів сушіння та сортності пиломатеріалів були встановлені А. Н. Песоцким [90] при дослідженні на статичний згин пиломатеріалів 04-х сортів, які піддавали жорсткому режиму сушіння. Виявлено, що чим жорсткіший режим сушіння, тим вища міцність дощок. Сорт дощок також впливає на ступінь зниження міцності за збільшення середньої вологості деревини. Досліди показали, що для високосортних дощок міцність вища, ніж для низькосортних пиломатеріалів. Для малих зразків була відмічена зворотна тенденція. Абсолютні значення коефіцієнтів для дощок вищі, ніж для малих зразків, у тому числі для м'якого режиму сушіння та дощок 0-го сорту. Тобто вплив вологи на деталі будівельних конструкцій, виражений менше, ніж для малих чистих зразків. Дослідники пояснюють це пластифікуючою дією вологи на деревину. Підвищення вологості призводить до зниження концентрації напружень у місцях структурних неоднорідностей деревини, що знижує крутизну характеристики о = /<Т¥).

Вплив вологості на фізико-механічні властивості круглих лісоматеріалів з вадами деревини майже не висвітлено.

Аналіз наукових праць з визначення впливу вад і вологи на фізико-механічні властивості деревини дозволив зробити наступні висновки:

  • 1. Роботи виконані за різними методиками, були випробувані зразки як стандартних розмірів, так і будівельних розмірів, більшість випробувань проводилося на дошках та брусках. Не завжди присутні дані про вологість деревини у період випробувань. Відсутня єдина система вимірювання сучків. Деякі випробування проводилися на малій кількості зразків.
  • 2. В більшості робіт сучковатість розглядалася з точки зору спадкових особливостей, умов місцезростання, повноти насадження, а також господарської діяльності людини. Встановлено, що очищення стовбурів від сучків також залежить від віку деревостану. Деякі дослідження впливу родючості ґрунтів на сучковатість та сортність круглих лісоматеріалів носять суперечливий характер. Відмічено, що у дослідників немає єдиної думки при виборі способу встановлення границі між безсучковою та сучковою зонами, недостатньо висвітлено питання її точності та форми. Значно менший обсяг наукових досліджень присвячено проблемі вивчення фізико-механічних властивостей сучків та їх впливу на механічні властивості круглих лісоматеріалів.
  • 3. Вивченню процесу сушіння круглих лісоматеріалів присвячена незначна кількість робіт. Процес сушіння пов'язаний з утворенням внутрішніх напружень, розвиток яких традиційно вивчався для промислових сортиментів, які мають прямокутний перетин. Спроба розглядати деревину, як ортотропне тіло з циліндричною анізотропією для можливості застосування рівняння пружності не знайшло експериментального підтвердження. Отже, сьогодні актуальним є розроблення методу контролю за якістю сушіння круглих сортиментів, для запобігання тріщиноутворенню.
  • 4. Проведений аналіз літературних джерел виявив, на сьогоднішній день, недостатність досліджень впливу вологи та вад деревини на фізико-механічні властивості круглих лісоматеріалів.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >