Плотность древесины является одной из важнейших характеристик этого материала. Она определяет прочность, твердость, износостойкость и многие другие свойства древесины. Знание плотности помогает правильно подобрать породу дерева для конкретного применения.
В этой статье мы рассмотрим основные аспекты, связанные с плотностью древесины: как она измеряется, таблицы значений для разных пород, факторы, влияющие на этот показатель, а также практические рекомендации по выбору материала с нужной плотностью.
Как определяется плотность древесины
Плотность древесины измеряется в кг/м3 или г/см3. Это отношение массы образца материала к его объему. Чем выше плотность, тем тяжелее древесина при одинаковых размерах.
Для определения плотности берут небольшой образец материала регулярной формы, высушивают его и измеряют массу и объем. Затем массу делят на объем - получается плотность.
Также плотность можно рассчитать для всей древесины, если известны ее масса и объем. Это позволяет определить среднюю плотность для бревна или доски.
Таблица плотности разных пород древесины
Плотность варьируется в зависимости от породы дерева. Рассмотрим типичные значения для наиболее распространенных пород.
| Порода | Плотность, кг/м3 |
|---|---|
| Сосна | 400-700 |
| Ель | 400-550 |
| Пихта | 350-450 |
| Лиственница | 600-800 |
| Дуб | 600-900 |
| Бук | 650-750 |
| Ясень | 600-800 |
| Клен | 600-700 |
Как видно, древесина хвойных пород обычно легче, чем лиственных. Самая низкая плотность у пихты, а самая высокая - у дуба.
Что влияет на плотность древесины
На плотность древесины влияют следующие факторы:
- Порода дерева
- Возраст дерева
- Условия произрастания
- Влажность древесины
Молодые деревья дают менее плотную древесину, чем старые. Быстрорастущие деревья в благоприятных условиях также отличаются меньшей плотностью.
Плотность древесины уменьшается при увеличении влажности. Поэтому для корректного сравнения всегда измеряют плотность образцов, высушенных до абсолютно сухого состояния.
Рекомендации по выбору древесины нужной плотности
При выборе материала для конкретных целей важно ориентироваться на требуемую плотность.
Древесина с плотностью древесины менее 500 кг/м3 хорошо подходит для производства целлюлозы, бумаги, спичек. Она легко обрабатывается.
Материал со средней плотностью 500-700 кг/м3 используют для столярных изделий, строительства, мебели. Это оптимальный вариант для большинства нужд.
Древесина плотностью свыше 700 кг/м3 применяется там, где нужна повышенная прочность и износостойкость: для полов, лестниц, судостроения.
Конкретные рекомендации:
- Для внутренней отделки подойдет сосна или ель.
- Наружная обшивка дома лучше из лиственницы или дуба.
- Паркетная доска хороша из дуба, ясеня, бука.
- Оконные блоки делают из древесины со средней плотностью древесины.
Таким образом, учет плотности позволяет рационально подобрать древесину для каждого применения, обеспечив нужные свойства изделия.
Интересные факты о плотности древесины
- Самая плотная древесина у экзотических пород типа железного дерева, гуаранго, этоно. Их плотность может достигать 1200-1400 кг/м3.
- У тунгового дерева плотность меняется по радиусу ствола - от 1000 кг/м3 у сердцевины до 420 кг/м3 на периферии.
- Древесина тиса считалась самой плотной в Средние века и использовалась для луков.
- С возрастом плотность древесины увеличивается. У сосны разница между 10-летним и 100-летним деревом может достигать 30%.
Знание таких фактов помогает лучше понимать природу и свойства этого удивительного материала, что важно для специалистов.
Методы повышения плотности древесины
Хотя плотность в основном зависит от природных факторов, существуют способы ее увеличения. Это важно, когда нужно повысить прочностные характеристики материала.
Один из распространенных методов - пропитка древесины специальными составами. Например, пропитка маслами, восками, смолами позволяет заполнить поры и уплотнить структуру. При этом плотность может вырасти на 10-50%.
Еще один эффективный способ - обработка древесины под высоким давлением. При давлении 100-150 атмосфер в течение нескольких часов происходит уплотнение материала, его плотность увеличивается на 15-20%.
Для некоторых пород эффект дает модификация древесины - обработка химическими реагентами. Это позволяет повысить плотность на 10-50% в зависимости от метода.
Комбинирование нескольких способов дает еще больший эффект. Так, пропитанную древесину затем обрабатывают под давлением. В результате плотность может вырасти в 1,5-2 раза по сравнению с исходной.
Сравнение плотности древесины разных форм
Плотность древесины одной и той же породы может отличаться в зависимости от формы материала.
Например, у досок плотность обычно выше, чем у бревен. Дело в том, что при распиловке теряется наиболее рыхлая заболонная часть.
Плотность шпона равна 700-1100 кг/м3 и значительно превышает плотность исходной древесины. Причиной является то, что в шпон идет наиболее плотная прикамбиальная зона.
Ориентированно-стружечные плиты OSB имеют плотность 600-700 кг/м3 за счет компрессии материала при горячем прессовании.
Таким образом, один и тот же вид древесины может иметь разную плотность в зависимости от способа переработки и формы материала.
Измерение плотности древесины на практике
Для практических нужд плотность древесины можно определить несколькими способами.
Самый простой - взвешивание на бытовых весах. Измеряем массу образца, затем с помощью линейки находим объем. Делим массу на объем - получаем плотность.
Более точные результаты дает гидростатический метод. Образец помещают в емкость с водой, измеряют объем вытесненной жидкости. Зная массу, находим плотность.
Для бревен и пиломатериалов удобен метод с использованием погружения щупа. По глубине погружения определяем плотность древесины.
Современные приборы - денситометры - позволяют быстро и с высокой точностью находить плотность. Результаты выводятся на дисплей.
Плотность древесины разных частей ствола
Плотность древесины неоднородна по сечению ствола дерева. Рассмотрим особенности.
У молодых деревьев от центра к периферии плотность увеличивается. С возрастом эта закономерность исчезает.
В средней части ствола плотность выше, чем в нижней и верхней. Это связано с большей скоростью роста дерева по высоте.
Ближе к комлю плотность снижается из-за увеличения доли рыхлой заболони.
Таким образом, при измерении плотности важно учитывать, из какой части ствола взят образец.
Стандарты измерения плотности древесины
Для получения сопоставимых результатов измерение плотности проводят по стандартным методикам.
Основные стандарты:
- ГОСТ 16483.7-71 (метод с погружением щупа)
- ГОСТ 16483.11-72 (гидростатический метод)
- ISO 13061 (метод с применением денситометра)
- ASTM D2395 (метод взвешивания образца)
Соблюдение стандартов позволяет получать надежные и сопоставимые данные о плотности древесины.
Хранение информации о плотности
Данные об измеренной плотности образцов древесины важно систематизировать и хранить.
Рекомендуется заводить журнал измерений плотности. Там должны фиксироваться:
- Дата измерения
- Порода дерева
- Часть ствола
- Влажность
- Полученное значение плотности
Эти данные позволят в дальнейшем проводить анализ, строить графики, выявлять закономерности.
Накопление статистики по плотности полезно для исследовательской работы и принятия обоснованных решений.
