< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Методика дослідження фізико-механічних властивостей сучків

Визначення ширини річних шарів та відсотка пізньої деревини сучків та стовбурів.

Зважаючи на наявність сучків у матеріалах для використання у круглому вигляді, у великих пиляних матеріалах та їх вплив на міцність деревних виробів, були проведені дослідження ширини сучків та стовбура, відсотка пізньої деревини стовбура та сучків, щільності, коефіцієнту всихання та міцності за стиску вздовж волокон деревини сучків.

Формування деревини сучків, які є основою гілок, відбувається у специфічних умовах. Гілка являє собою консольну балку, яка закріплена одним кінцем з розтягнутою верхньою та стиснутою нижньою зонами. Максимальне напруження під час росту від постійно діючого навантаження виникає у основи гілки, тобто у місці переходу її у сучок. При цьому довготривала механічна дія спричиняє утворення аномальної кренєвої деревини.

Вивчення кренєвої деревини стовбура було розпочато ще у позаминулому столітті A. Cieslar [99], R. Hartig [100]. У цих роботах досліджували будову деревини та були визначені фізичні та механічні властивості аномальної деревини. В подальшому вивченням цього питання займалися P. Sontag [101], O. E. Rote [102], H. E. Dadswell and A. B. Wardrop [103], W. Klaudiz та Stolleyj [104], L. C. Lassen [105], H. A. Gore та W. A. Gote [106], E. Perem [107], A. C. Berefood [108], A. B. Wardrop [109] тощо.

Будову деревини розтягнутої та стиснутої зон сучків сосни, на прикладі Київської області, вивчав В. П. Левченко [110]. Здорові, зрослі та частково зрослі з деревиною сучки, а також сучки, які заросли на невелику глибину від бічної поверхні, викликають порушення однорідності будови деревини. Навколо зрослого з деревиною сучка, утворюється присучковий наплив з відхиленням волокон від поздовжнього напрямку, а при заростанні незрослого сучка виникає складний завиток зі сторони його торцевої поверхні з відхиленням волокон у радіальній площині. Л. М. Перелигин [23] відмічав можливість більшого впливу на механічні властивості не самого сучка, а місцевого викривлення волокон біля нього.

Для виявлення закономірностей у формуванні сучків слід визначити ширину річних шарів та відсоток пізньої деревини, які в основному і визначають механічні властивості деревини.

Прилади та матеріали:

зразки деревини сучків розміром 20x20 мм та 10 мм уздовж волокон; вимірювальна лупа (ГОСТ 25706-83) [111]; лінійка вимірювальна (ГОСТ 427-75) [112]; мікрометр МК (ГОСТ 6507-90) [113];

персональний комп'ютер для оброблення та оформлення результатів досліджень.

Для випробування вибрані зразки деревини із здоровими зрослими сучками з однакових умов зростання В2, та однаковою повнотою 0,6, але різних областей, а саме: з Київської, Житомирської та Рівненської областей. Дані про умови зростання та повноту були взяті з таксаційного опису. За дослідженнями [114, 115] у робочій частині досліджуваних зразків, для забезпечення визначення фізико-механічних характеристик, притаманних деревині стовбура, повинно бути не менше 4-5 річних шарів. Була прийнята кількість річних шарів не менше 5. Зважаючи на те, що найменший досліджуваний вік дерев становив 45 років, тому зразки деревини стовбура містили по 30 і більше річних шарів, що дозволило поділити їх на п'ятирічні періоди в напрямку від серцевини до периферії.

Ширина кожного річного шару та пізньої зони деревини сучків визначалася окремо у розтягнутій та стиснутій зонах. Дослідження проводилися за ГОСТ 16483.18-72 [116], проте на зразках інших розмірів: у поперечному перерізі 20x20 мм та 10 мм уздовж волокон за методикою В. П. Левченко [12]. Це пов'язано з важкістю дотримання паралельності волокон у зразках стандартних розмірів з сучків.

Згідно прийнятої методики [117] річні шари вимірювали вимірювальною лупою з точністю не більше 0,1 мм. На площині поперечного перерізу за радіальним напрямком відмічалися границі цілих річних шарів на ділянці, рівною приблизно 20 мм, де підраховували число шарів. Відстань між відмітками вимірювали з точністю не більш 0,5 мм. Крім того, для порівняння механічних властивостей деревини сучків та деревини стовбура, були вивчені річні шари стовбура вище та нижче сучка на 100 мм. Коефіцієнт варіації кількості річних шарів становить V=37 %, тому для отримання точності P=5 % було досліджено 365 зразків. Схема відбирання зразків наведена на рис. 2.2, а.

Для спрощення підрахунків, сучки розглядали за 5 річними періодами річних шарів. Підрахунок проводили починаючи зі серцевини сучка. У 1-му періоді сучки з 1-го по 5-тий річний шар, у другому періоді з 6-го по 10-й, у 3-му з 11 по 15-й, у 4-му з 16 по 20-й, у 5-му з 21-го по 25-ий у 6-му з 26 по 31-ий.

Визначення всихання, щільності та міцності деревини сучків та стовбурів.

Прилади та матеріали:

зразки деревини сосни стовбура та сучка розміром 10x10x15 мм; мікрометр типу МК (ГОСТ 6507-90) [113]; сушильна шафа модель 2В-151;

ваги AXIS 250, точність вимірювання 0,01 г; розривна машина Р-5.

Для виготовлення зразків були відібрані сучки великих діаметрів. Враховуючи, що діаметр сучка має конусоподібну форму і у напрямку до серцевини його діаметр звужується, отримання чистих стандартних зразків, з паралельним розташуванням волокон є неможливим. Тому була використана методика [117] за якою зразки мають розміри у два рази менші за стандартні - 10x10x15 мм. їх необхідно вирізувати вище та нижче серцевини сучків, на ділянках до виходу сучків з деревини (рис. 2.2, б). Щоб мати можливість порівняти досліджувані властивості деревини сучків з властивостями деревини, додатково були вирізані такого ж розміру зразки із стовбура. Зразки вирізувалися вище та нижче серцевини сучків на 100 мм з річних шарів, відкладених у один період.

Спочатку були вирізані рейки, з яких відібрані по 2 зразки: один для визначення коефіцієнта всихання та щільності, інший - для визначення міцності при стиску вздовж волокон.

Схема відбирання зразків для визначення: а) ширини річних шарів та відсотка пізньої деревини; б) всихання (1), та міцності на стиск вздовж волокон (2)

Рис. 2.2. Схема відбирання зразків для визначення: а) ширини річних шарів та відсотка пізньої деревини; б) всихання (1), та міцності на стиск вздовж волокон (2)

Для проведення експериментальних досліджень радіального, тангенціального та об'ємного всихання використано методику ГОСТ 16483.37-88 [118].

Для вимірювання розмірів зразка застосований мікрометр типу МК з точністю не більше 0,01 мм. Для підсушування зразків використано сушильну шафу де реалізовано таку температуру сушіння t = (103 ± 2) °С.

Оскільки коефіцієнт варіації всихання становить V=28 % [119] тому для досягнення точності P=5 %, досліджено по 210 зразків з розтягнутої та стиснутої зон сучків та деревини стовбура.

Визначення щільності проводилося за методикою ГОСТ 16483.1-84 [120]. Розміри зразків виміряно штангенциркулем з точністю 0,1 мм, вагу зразків визначено на вагах AXIS 250 з точністю не більше 0,01 г (рис. 2.3, а).

Обладнання для визначення щільності та міцності на стиск вздовж волокон

Рис. 2.3. Обладнання для визначення щільності та міцності на стиск вздовж волокон: а) ваги AXIS 250; б) розривна машина Р-5

Міцність на стиск вздовж волокон визначалася за методикою ГОСТ 16483.10-73 [120]. Випробування проведено на розривній машині Р-5 за вологості зразків W=12 % (рис. 2.3, б).

Зважаючи на довірчу похибку, прийняту для деревинознавства P<5 % [119], для забезпечення коефіцієнта варіації V=10 % з визначення щільності досліджено 30 зразків, для визначення межі міцності на стиск вздовж волокон за коефіцієнта варіації V=13 % досліджено 45 зразків.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >