Древесина — это важный конструкционный материал, используемый во многих областях, от строительства до производства мебели и бумаги. Кроме того, древесина является биоразлагаемым и возобновляемым ресурсом, что делает его привлекательным для экологически осознанных потребителей.

Однако, перед тем, как приступить к использованию древесины, необходимо понимать ее физические свойства. Такие характеристики, как плотность, влагосодержание, упругость, прочность и термическая проводимость, оказывают большое влияние на производственные и строительные процессы, а также оказывают влияние на долговечность и качество изделий, созданных из этого материала.

В данной статье мы рассмотрим основные физические свойства древесины и их влияние на ее использование в промышленности и строительстве, а также дадим советы по выбору правильного типа древесины для проекта в зависимости от его требований.

Особенности внешнего вида

Древесина – это материал с уникальными внешними свойствами, которые определяют ее внешний вид и характеристики. Каждое дерево имеет индивидуальный рисунок и цвет, что делает каждый экземпляр уникальным.

Внешний вид древесины зависит от многих факторов, таких как возраст дерева, сорт, условия роста и здоровья. Общие характеристики древесины включают текстуру, цвет и фактуру.

• Текстура: Древесина может иметь гладкую, шероховатую или грубую поверхность. Она может быть открытой или закрытой, в зависимости от того, сколько ячеек дерева заполнено целлюлозой или другими веществами.
• Цвет: Цвет древесины может быть различным – от бледно-белого до черного. Его также могут влиять естественный окрас, наличие пор, как и количество и тип химических веществ внутри дерева.
• Фактура: Фактура древесины определяется ее местом происхождения в дереве и может быть различной в разных частях дерева.

С учетом этих общих характеристик, древесина может иметь различные внешние качества, которые делают ее идеальным материалом для широкого спектра применений в строительстве, мебельном производстве, производстве упаковочных материалов и других отраслях.

Все о влажности

Древесина является гигроскопичным материалом, что означает, что она способна впитывать и выделять влагу в зависимости от окружающей среды. В самом начале жизни дерева, когда оно еще растет, внутри него находится примерно 80% влаги. По мере того, как дерево высыхает и превращается в древесину, содержание влаги уменьшается.

Различные виды древесины содержат различное количество влаги. Например, сосна содержит в среднем 12-15% влаги, тогда как дуб может содержать всего 6-8%. Увеличение влажности древесины приводит к увеличению ее объема, а снижение влажности — к уменьшению.

Оптимальный уровень влажности для древесины составляет около 12%. Этот уровень обеспечивает стабильность размеров деталей из дерева и предотвращает появление трещин и деформаций. Если влажность превышает 20%, древесина становится непригодной для использования.

При работе с древесиной важно учитывать ее влажность. Например, перед использованием деревянных деталей в конструкциях, их необходимо высушить до оптимального уровня. Это может быть достигнуто путем выдерживания деталей в сухом и теплом помещении, либо с помощью специальных сушильных камер.

Классификация древесины по влажности

Классификация	Уровень влажности, %
Свежесрубленная древесина	более 50%
Влажная древесина	30-50%
Полувлажная древесина	20-30%
Сухая древесина	10-20%
Сверхсухая древесина	менее 10%

Во избежание нежелательных эффектов от воздействия влаги на древесину, ее необходимо правильно хранить. Сухое и прохладное место с недостатком солнечного света и воздуха является наиболее подходящим для хранения древесины. Если вы храните древесину на открытом воздухе, необходимо использовать защитные средства, такие как пленка или зонты, для защиты от воды.

Какие еще свойства относятся к физическим?

Параметры теплового действия — это термические свойства древесины, такие как коэффициент теплопроводности, теплоемкость и расширяемость. Они определяют, как древесина ведет себя при воздействии на нее высоких температур.

Параметры звукопроводимости — это свойства древесины, связанные с передачей и поглощением звука. Древесина имеет затухающее действие на звук, а плотные породы имеют более высокие показатели звукопроводимости по сравнению с мягкими породами.

Параметры поглощения влаги и стойкости к влаге — это свойства древесины, связанные с ее способностью впитывать и удерживать влагу. Кроме того, показатели стойкости к влаге определяют, как древесина будет вести себя во влажных условиях.

Параметры искривления — это свойства древесины, связанные с ее способностью возбуждаться механическим воздействием и изменять свою форму в процессе использования.

Параметры сжимаемости и образования трещин — это свойства древесины, связанные с ее способностью сжиматься и расширяться в ответ на давление или нагрузки. Высокая сжимаемость может привести к образованию трещин в древесине.

Параметры цвета — это свойства древесины, связанные с ее оттенком и цветом. Каждая порода имеет свой уникальный цвет, который может быть использован как визуальный элемент.

Усушка

Усушка – это процесс естественной или искусственной высушки древесины с целью уменьшения ее влажности. Он является одним из основных этапов обработки древесины и применяется в промышленности и домашнем хозяйстве.

Естественная усушка происходит медленно и контролировать ее процесс достаточно сложно. Обычно этот метод используется при производстве каминных полок, бруса и др. Искусственная усушка – это более быстрый способ высушивания древесины за счет применения специального оборудования и технологий.

В процессе усушки древесина теряет влагу и уменьшает свой объем. Это приводит к нарушению ее структуры, понижению прочности и увеличению вероятности появления трещин. Поэтому усушенную древесину необходимо хранить в сухом и прохладном месте с целью поддержания ее качественных характеристик.

• Естественная усушка происходит медленно и контролирование процесса сложно;
• Искусственная усушка – это быстрый способ высушивания древесины;
• Усушка приводит к нарушению структуры древесины, ее прочности и повышению вероятности появления трещин.

Коробление

Коробление — это нарушение геометрических размеров и формы древесины в результате внешних факторов или внутренних процессов. Оно проявляется в изгибе и раскривлении бруса, загнутых углах и изгибах элементов конструкций из дерева.

Коробление может быть вызвано двумя причинами: механическими и физическими. Механические причины включают усадку древесины, неравномерные нагрузки, превышение допустимых пределов прочности конструкции и другие. Физические причины связаны со сменой влажности и температуры и могут возникать при неправильном хранении и эксплуатации древесины.

Коробление может ухудшить надежность и долговечность конструкций из дерева, поэтому необходимо принимать меры по предотвращению этого процесса. Одним из способов является правильное хранение и обработка древесины, а также выбор стабильных пород дерева, способных выдерживать внешние факторы.

Разбухание

Разбухание — это физическое свойство древесины, связанное с ее способностью впитывать и отдавать влагу в зависимости от влажности окружающей среды. Древесина разбухает при погружении ее в воду или при высокой влажности воздуха, а сушится при понижении влажности.

Разбухание древесины может приводить к деформации конструкций и повреждению поверхностей. Например, древесина может расколоться, если ее не досушить перед обработкой, или же дверь может заедать при высокой влажности воздуха.

При проектировании и изготовлении изделий из древесины необходимо учитывать ее разбухание и подбирать материалы и конструкции таким образом, чтобы минимизировать негативные последствия взаимодействия древесины с водой и влагой. Также необходимо учитывать климатические условия и регулярно поддерживать оптимальные условия окружающей среды для древесины.

Влагопоглощение

Влажность древесины играет важную роль в ее свойствах. Влагопоглощение — это способность древесины впитывать влагу из окружающей среды. Оно зависит от многих факторов, таких как температура, влажность воздуха и обработка древесины.

Клетки древесины содержат в себе множество пор и каналов, которые являются областями концентрации воды. При повышении влажности воздуха, вода начинает проникать в эти поры и каналы, что приводит к увеличению массы древесины.

Влагопоглощение может быть измерено с помощью специальных методов, например, путем пропитывания образцов древесины водой при определенной температуре. Значения влагопоглощения различаются для разных пород древесины и могут увеличиваться с возрастом и густотой древесины.

Превышение допустимых значений влагопоглощения может привести к деформации и разрушению древесины. Поэтому во время строительных работ и производства мебели необходимо учитывать влажность древесины и поддерживать ее на определенном уровне.

Плотность древесины

Плотность древесины определяется как отношение массы единицы объема древесины к массе единицы объема воды. Плотность древесины может быть выражена в различных единицах измерения, таких как г/см^3 или кг/м^3.

Плотность древесины зависит от многих факторов, таких как порода дерева, влажность, ростовые условия и другие факторы. Например, плотность хвойных деревьев обычно выше, чем плотность лиственных деревьев. Плотность деревьев также может изменяться в зависимости от места расположения дерева на стволе.

• Средняя плотность древесины:
• — Ель: 450-550 кг/м^3
• — Сосна: 450-550 кг/м^3
• — Береза: 500-750 кг/м^3
• — Дуб: 650-850 кг/м^3

Порода дерева	Средняя плотность, кг/м^3
Ель	450-550
Сосна	450-550
Береза	500-750
Дуб	650-850

Плотность древесины может быть использована для определения различных физических свойств древесины, таких как прочность и твердость. Более плотная древесина обычно более прочная и твердая.

Проницаемость древесины

Проницаемость древесины — это способность материала пропускать воду, газы и другие вещества через свою структуру. Существует два типа проницаемости: продольная и поперечная.

Продольная проницаемость возникает в направлении параллельном волокнам древесины. Она зависит от многочисленных факторов как внутренних, так и внешних, таких как влажность окружающей среды, температуры и плотности древесины. Продольная проницаемость влияет на теплообмен и папоротное движение в древесине.

Поперечная проницаемость возникает перпендикулярно волокнам древесины и зависит от структуры древесины, включая количество и размер пор в древесине. Из этого следует, что поперечная проницаемость меньше, чем продольная, что делает древесину хорошим барьером для влаги и газов.

Знание свойств проницаемости древесины имеет важное значение при проектировании и изготовлении изделий, которые должны быть защищены от влаги, воздуха и газов. Это также имеет значение в строительстве, где проницаемость древесины может повлиять на тепло- и звукоизоляцию.

Тепловые свойства древесины

Древесина обладает хорошими теплоизолирующими свойствами благодаря ее низкой теплопроводности. Это свойство позволяет использовать древесину для строительства домов и других сооружений. Достаточно толстый слой древесины может предотвратить потерю тепла и сохранить комфортное температурное режим в помещении.

При нагревании древесины она начинает испускать влагу и газы, из-за чего может сильно дымить. Однако, древесина даёт тепло на длительное время. Благодаря медленному горению, древесина имеет длительный срок горения.

Древесина особенно полезна в местах с холодным климатом. Древесина сохраняет тепло, что позволяет экономить на отоплении. Кроме того, древесина является экологически чистым материалом, который не загрязняет окружающую среду.

В качестве топлива древесина может применяться в виде дров, щепок, брусьев и древесных отходов. Это наиболее доступный вид топлива, который можно получить из леса. Кроме того, древесный уголь используется для различных промышленных целей, таких как производство стали и прочих металлических изделий.

Электропроводность

Древесина является диэлектриком, то есть не обладает проводящими свойствами. Однако, существуют редкие виды древесины, которые имеют незначительное проводимость. Например, кипарис обладает электрическим сопротивлением порядка 10^9 ом*м, а дуб – 10^13 ом*м.

В промышленности это свойство используется в качестве изоляции в электрических проводах и кабелях. Древесина также используется как материал диэлектрических конструкций в электронике, например, для изготовления корпусов компьютерной техники, телефонов и других устройств.

Также, электропроводность дерева в определенных условиях может служить косвенным показателем его качества. Высокий уровень проводимости может указывать на наличие гнили, повреждения коры или другие дефекты материала, что может привести к уменьшению его прочности и долговечности.

Несмотря на то, что электропроводность древесины не является ее основным физическим свойством, оно имеет свое практическое применение и может быть полезным при оценке качества материала.

Электрическая прочность древесины

Древесина относится к диэлектрикам, то есть материалам, которые не проводят электрический ток. Однако, в ее структуре присутствуют соли, масла и другие вещества, которые могут влиять на ее электрические свойства.

Электрическая прочность древесины характеризует ее способность выдерживать напряжение. Она зависит от многих факторов, включая сорт дерева, плотность, влажность и температуру.

В сухом состоянии электрическая прочность древесины достаточно высока и составляет в среднем 15-20 кВ/мм. Однако, при повышении влажности, прочность может снизиться до 10-12 кВ/мм.

Древесина также проявляет диэлектрические потери, которые зависят от частоты электрического тока. На низких частотах потери минимальны, а на высоких могут достигать значительных значений.

Стоит отметить, что электрические свойства древесины могут изменяться под воздействием внешних факторов, например, при обработке химическими реагентами или при воздействии высоких температур.

Звукопроводность

Древесина является хорошим материалом для изоляции звука. Она обладает способностью поглощать и затухать звуковые волны благодаря многочисленным порам, которые служат для уменьшения скорости звука. Как правило, чем более плотная древесина, тем меньше звукопроницаемость у нее.

Древесина также может передавать звук. Обычно это происходит благодаря вибрациям деревянных частей, которые воздействуют на воздух и создают звуковые волны. Некоторые виды деревьев считаются хорошими для производства музыкальных инструментов благодаря своей способности передавать звук.

Звукопроницаемость различных видов древесины

Вид дерева	Звукопроницаемость (кг/м²c)
Сосна	1800
Дуб	980
Красное дерево	1700

Исследования показывают, что звукопроницаемость древесины зависит от ее плотности, вида дерева, способа обработки и толщины. Чем больше толщина, тем меньше звук проникает сквозь нее.

Диэлектрические свойства древесины

Древесина является хорошим диэлектриком, благодаря своим электрическим свойствам, которые могут быть измерены при помощи специальных приборов, таких как мегаомметры и капацитомеры.

Диэлектрическая прочность древесины зависит от ее влажности и типа древесины. Для разных пород древесины диэлектрическая прочность может быть разной.

Диэлектрические потери – это энергия, которая теряется в древесине при прохождении электрического тока. Чем выше диэлектрические потери, тем ниже электрическая изоляция древесины. Обычно диэлектрические потери увеличиваются с увеличением влажности древесины.

• Диэлектрическая проницаемость – это способность древесины удерживать электрический заряд.
• Диэлектрическая константа – это мера способности древесины отражать электрическое поле.

Знание диэлектрических свойств древесины помогает определить электрические особенности ее использования в различных отраслях, таких как промышленность, строительство и мебельное производство.