Крайне нестабильной является величина, определяющая плотность дерева. Она может измеряться в широком диапазоне даже для одного сорта или состава древесины в зависимости от определенных факторов. Обычно, когда указывается объемный вес древесины, то подразумеваются обобщенные цифры. Нередко эмпирический результат способен отличаться от справочных данных.
Базовые понятия
В физике есть понятие, при котором удельный вес древесины рассчитывается с пустотами и без них, как для объемного цельного физического объекта. Вещество, входящее в состав дерева, практически не зависит от разных пород. Справочники используют расчетное значение 1,54 г/см 3 . Таким образом в 1 м 3 плотно сжатого вещества без оставления пустот будет 1540 кг материала.
Плотность дерева определяется по формуле, известной еще со школьного курса физики
Если определять плотность дерева с учетом пористости, то здесь помогает знание удельного веса. На условный объем в данном случае не оказывает влияние коэффициент усушки, и он не нуждается в перерасчете с включением влажности 10-17%. Подход помогает не усложнять расчет, а получать цельный результат во время сверки нескольких разных образцов.
Классификатор пород
Необходимо знать, что плотности древесины различных пород значительно разнятся между собой по значениям.
Традиционно принято делить заготовляемые объемы на три условных группы по плотности:
- Малая – ниже 530 кг/м 3 . К данной группе деревьев относится много промышленных хвойных пород, например, ель, сосны, кедровые сорта, все сорта лип и ив, а также посевной каштан, подавляющее большинство осиновых сортов, белый и серый орехи.
Ангарская сосна хотя и считается эталонной по твердости, на самом деле относится к неплотным породам древесины
- Средняя – не более 740. Группе соответствует плотность березы сухой повислой, всех разновидностей лиственницы, популярные сорта груши, бука и вяза. Обязательно стоит включить сорта лещины, кленов известных разновидностей, рябины, хурмы и яблонь разных сортов. Не будет список полным без грецкого ореха и обыкновенного ясеня.
Показатель удельной плотности березы повислой относится к средней группе
- Плотная – от 740 и далее. Плотность дров данной группы является востребованной для прочных долговечных конструкций. Не зря сюда причисляют железное дерево, самшитовое и фисташковое. Список окажется неполным без белой акации, граба и каштанолистного дуба.
Изготовленные из дуба мебель, напольные покрытия выдерживают многолетнюю эксплуатацию
Для справки стоит знать, что популярная таблица плотности древесины различных регионов включает такие экзотические материалы как бальса, которая обладает весьма уникальным значением в 0,15 г/см 3 . Это в 4 раза меньше сопоставимого объема высушенной березы. Если сравнивать с елью, которая 2,5 раза тяжелее, то структура экваториальной экзотики также выигрывает.
Противоположными характеристиками обладает бакаут. Кубометр такого материала отклонит стрелку весов на 1,3 т. Медленнорастущее дерево произрастает на Кубе, Гаити, Гондурасе. Материал достаточно трудно обрабатывается за счет имеющейся в структуре смолы. Из него делают кегли, шары для боулинга и даже подшипники.
ВИДЕО: Характеристики основных лиственных и хвойных пород древесины
Взаимосвязь фактуры со свойствами
Доказано, что плотность древесины зависит от того, сколько внутри ее структуры сохраняется жидкости. В первую очередь вода повышает массу выбранного объема, а во вторую очередь она стимулирует набухание клеточных стенок, что приводит к расширению объема. Это приводит к тому, что средняя плотность древесины определяется при полном отсутствии жидкости или при определенном ее процентном содержании.
Найти значение у максимально высушенных заготовок вряд ли удастся, так как они будут при любом удобном случае поглощать влагу из атмосферы. В классическом варианте замеры осуществляются при достижении определенного равновесного состояния.
Физические расчеты иногда включают базовое значение. Оно является отношением массы полностью сухой заготовки к возможно максимальному объему в набухающем состоянии. Последнее характерно для заготовок, только что спиленных, в которых буквально недавно происходило сокодвижение, или длительное время находившихся в воде заготовках.
Плотность, пористость и проницаемость древесины
На значение оказывает влияние среда произрастания. В отечественных широтах встречаются чаще всего растения, значение плотности сухой древесины у которых варьируется в пределах 350-920 кг/куб.м. Например, плотность сосны, как и плотность осины,попадает в среднюю часть интервала, так как составляет около 500 единиц. Если брать плотность дуба, то она ближе к верхнему порогу в зависимости от степени насыщенности влагой составляет 700-750 кг/куб.м.
Структура дерева зависит от проницаемости жидкостями и газами под давлением. Эта особенность оказывается под влиянием системы сообщающихся клеточных полостей. Сухая клеточная стенка обладает низкой пористостью. Ее составляющие обычно находятся в стеклообразном состоянии.
Характеристика популярных сортов древесины
Таблица плотности популярных сортов древесины
Помимо сухой статистики, приведем краткое описание некоторых пород дерева для понимания природы определения плотности.
Лиственница
Заготовки из этого материала достаточно прочные и долговечные. По своей твердости она сопоставима с дубом. Коробление в малой степени оказывает влияние на лиственницу, поэтому ее нередко используют в качестве строительного и отделочного материала.
Все сорта кедровых деревьев обладают схожей по цвету древесиной. В ее структуре присутствует большое количество масел и смол, которые придают заготовкам характерный приятный запах. В срезе явно заметны годичные кольца, так как присутствует заметный контраст в зонах ранней и поздней древесине. Традиционно волокна располагаются прямо, а характерной чертой образования рисунка является наличие кармашков врастания коры.
Мореный дуб
Это много лет назад затонувшие леса, которые без доступа кислорода упрочнились на дне водохранилищ. Отличается неповторимой цветовой гаммой и долговечностью при эксплуатации.
Осина
Мягкая, но одновременно плотная фактура отлично обрабатывается металлическим инструментом. Благодаря такой податливости она легко распиливается, фрезеруется, лущится. Также легко склеить отдельные элементы между собой. Недостаток материала в том, что он трудно полируется.
Светлая на продольном и поперечном срезе древесина имеет легкий коричневатый или красноватый оттенок. Хорошо обрабатывается. Редкими считаются заготовки с зеленоватым тоном.
Ольха
Свежесрезанная заготовка быстро темнеет, приобретая желтоватый или оранжевый цвет. После обработки олифой или маслом получается равномерный тон, отличающий ее от остальных пород. Доска содержит сердцевинные повторения как черточки.
ВИДЕО: Как учитывать свойства древесины в изделиях
Одним из важнейших факторов при организации перевозки леса является плотность дерева. Она является важным показателем при расчете стоимости перевозки и подбора лесовоза.
Вес дерева бывает удельный и объемный. Удельный вес — масса единицы объема дерева без учета породы, влаги и других факторов — составляет 1540 кг/м 3 . Объемный вес — масса единицы объема дерева с учетом влаги и породы. Исходя из объемного веса, можно определить плотность дерева. Плотность деревьев разных пород различна. Также, весьма изменчива плотность дерева одной породы, в зависимости от географического месторасположения и типа леса.
С увеличением влажности дерева плотность увеличивается. Например, плотность сосны при влажности 15 % – 0,51 т/м 3 , а при влажности 70 % – 0,72 т/м 3 . По степени влажности дерево разделяют: абсолютно сухое (влажность — 0%,только в лабораторных условиях), комнатно-сухое (влажность до 10%), воздушно – сухое (влажность – 15-20%), свежесрубленное (влажность 50-100%), мокрое (свыше 100%, при хранении дерева в воде).
Калькулятор расчета объемного веса дерева.
Таблица плотности дерева различной влажности (кг/м 3 ).
Плотность древесины (плотность дерева)— это отношение массы древесины к ее объему. (Плотность различных пород дерева в таблице.) Выражается плотность в кг/м 3 . Плотность древесины зависит от ее влажности. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется массой древесного вещества в единице объема.
По плотности древесину при влажности 12% можно разделить на 3 группы: