Информация

Плотность характеризуется массой единицы объема ма­териала и имеет размерность кг/м³ или г/см³. Это один из важнейших показателей качества древесины. Плотность влияет на многие физико-механические свойства древес­ного сырья, что дает возможность использовать ее при прочностной сортировке пиломатериалов. Отношение между плотностью и прочностью (в пределах одной поро­ды) выражается вполне определенной математической зависимостью (степенной). Существование связи между различными физико-механическими свойствами позво­ляет при контрольных испытаниях ограничиваться лишь определением плотности и прочности при сжатии вдоль волокон, а далее использовать расчетные формулы.

Однако в европейских стандартах предусмотрена дру­гая характеристика, опосредованно связанная с плотнос­тью, — прирост (средняя ширина слоев роста). Объясня­ется это тем, что измерения прироста, выполняемые при сортировке, существенно менее трудоемки, чем измере­ния плотности. Некоторые российские специалисты счи­тают такой подход не вполне корректным, потому что нет однозначной связи между приростом и физико-механи­ческими свойствами древесины. Тем не менее Центр по экспертизе и стандартизации «Лесэксперт» предложил для опытного внедрения инструкцию, устанавливающую классификацию качества лесоматериалов одной породы по признаку «прирост». Почему необходима такая клас­сификация? Дело в том что плотность и другие физико-механические свойства довольно заметно разнятся не только у различных пород, но и у деревьев одной и той же породы. Плотность древесины одной породы зависит от места произрастания деревьев (климатических и почвен­ных условий), от плотности насаждений и т. д. Агрохими­ческие мероприятия, ускоряющие рост дерева при искусственном воспроизведении, снижают плотность древеси­ны. Даже в пределах одного ствола плотность древесины разных его частей может различаться. Плотность убывает от комля к вершине, от коры к центру ствола. Поэтому данные, которые приводятся в различных источниках, - усредненные, часто они также имеют указание о месте, из которого происходит древесина.

Поскольку плотность древесины существенно зависит от се влажности, в справочниках приводятся значения, изме­ренные при нормализованной (стандартной) влажности — 12%. Кроме этого значения можно встретить плотность аб­солютно сухой древесины (р₀) и базисную плотность (р_б).

Она выражается отношением массы абсолютно сухого об­разца к его объему при влажности, равной или выше пре­дела насыщения клеточных стенок (см. статью «Влаж­ность древесины» в предыдущем номере нашего журнала). Па первый взгляд, эта характеристика кажется искус­ственной, но она имеет вполне определенный физический смысл, характеризуя количество (массу) сухой древесины в единице объема свежесрубленной или максимально раз­бухшей древесины.

Базисная плотность широко используется для расчетов процессов сушки, пропитки древесины, определения содер­жания сухого вещества в древесном сырье для целлюлозно-бумажной промышленности и других целей.

Измерение плотности проводятся согласно ГОСТ 16483.1-84 на образцах, имеющих форму четырехгранной прямоугольной призмы с основанием 20x20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм, грани которой гладко остроганы. Сначала образец вы­держивают до влажности 12%±1%, измеряют его размеры и взвешивают. По размерам вычисляют объем, а затем получают значение р_|2. После этого образец увлажняют в дистиллирован­ной воде до тех нор, пока разница в его размерах, полученных с интервалом 3 суток, не окажется в пределах 0,1 мм. По новым размерам образца определяют его максимальный объем. Затем Образец высушивают до нулевой влажности и взвешивают. По массе абсолютно сухого образца и его максимальному объему определяют базисную плотность. Сразу после взвешивания его еще раз измеряют и вычисляют плотность абсолютно сухой древесины. Как видите, процедура не из легких. Поэтому при­ходится мириться с тем, что показатель прироста не всегда строго согласуется с плотностью древесины и, следовательно, с ее прочностными свойствами.

Существуют методы определения плотности с примене­нием рентгеновского и в β-излучения. Они более точны, но еще более трудоемки и дороги.

Значения плотности разных пород древесины отличаются весьма существенно. По плотности древесины при стан­дартной влажности породы принято делить на три группы:

–             породы с малой плотностью (540 кг/м³ и менее): из хвойных — сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный; из лиственных — то­поль (все виды), липа (все виды), ива (все виды), осина, оль­ха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский, бархат амурский;

–             породы средней плотности (540-740 кг/м³): из хвой­ных — лиственница (все виды), тис; из лиственных — береза повислая, пушистая, черная и желтая; бук восточный и евро­пейский, вяз, груша, дуб летний, восточный, болотный, мон­гольский; ильм, карагач, клен (все виды), лещина, орех грец­кий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень обыкновенный и маньчжурский;

–             породы высокой плотности (750 кг/м³ и выше): ака­ция белая и песчаная, береза железная, гледичия каспий­ская, гикори белый, граб, дуб каштанолистный и араксинский, железное дерево, самшит, фисташка, хмелеграб.

       Среди иноземных пород имеются такие, древесина кото­рых имеет как очень малую плотность (бальса — 120 кг/ м³), так и очень высокую (бакаут — 1300 кг/м³).

В таблицах Государственной системы стандартных спра­вочных данных (ГСССД), издаваемых Госстандартом Рос­сии («Древесина. Показатели физико-механических свойств малых образцов без пороков»), приводятся более подробные сведения о плотности древесины с указанием вида древесной породы и района ее произрастания.

Плотность коры исследована гораздо меньше, чем древе­сины. Имеющиеся данные отличаются большой пестротой.
Сравнение этих данных со средней плотностью древесины при стандартной влажности показывает, что плотность ко­ры сосны на 30-35% больше, чем древесины, ели – на 60-65%, а березы - на 15-20%.