Контрольная работа: Древесиноведение
Повышение температуры вызывает снижение показателей прочности и других физико-механических свойств древесины. При сравнительно непродолжительных воздействиях температуры до 100 оС эти изменения, в основном, обратимы, т.е. они исчезают при возвращении к начальной температуре древесины.
Данные, полученные ЦНИИМОД, показывают, что прочность при сжатии вдоль и поперек волокон понижается как с повышением температуры, так и повышением влажности древесины. Одновременное воздействие обоих факторов вызывает большее снижение прочности по сравнению с суммарным эффектом от их изолированного воздействия. Влияние влажности наблюдается до предела насыщения клеточных стенок, дальнейшее увеличение влажности практически не отражается на прочности, хотя ряд исследователей отмечали её снижение (на 10-15 %) и в этом диапазоне изменения влажности.
При достаточно длительном воздействии повышенной температуры (более 50оС) в древесине происходят необратимые остаточные изменения, которые зависят не только от уровня температуры, но и от влажности.
Ударная вязкость древесины с низкой влажностью уменьшается с повышением температуры, а при высокой влажности, наоборот, увеличивается (испытывалась древесина в нагретом состоянии).
Воздействие высоких температур приводит к тому, что древесина становится хрупкой.
Характер влияния положительных температур одинаков для абсолютно сухой и мокрой древесины. В то же время при отрицательных температурах прочность абсолютно сухой древесины плавно увеличивается, а мокрой древесины резко возрастает с понижением температуры до – 25оС … - 30оС, после чего повышение прочности замедляется. При указанных температурах образуется столько ледяных включений, что они обеспечивают достаточную устойчивость стенок клетки. Модули упругости древесины при её замораживании возрастают.
Гамма-облучение, по данным А.С. Фрейдина, оказывает наименьшее влияние на сопротивление древесины сжатию. Значительно больше снижается прочность на скалывание и еще сильнее падает сопротивление статическому изгибу. Для двух последних видов испытаний древесины сосны резкое снижение прочности (на 20-24%) наблюдается уже при дозе 50 Мрад. При дозе облучения в 100 Мрад прочность снижается вдвое. Прочность после дозы облучения в 500 Мрад при статическом изгибе составляет немногим более 10%, на сжатие вдоль волокон снижается на 30%. Наиболее сильно облучение влияет на ударную вязкость древесины. У древесины сосны после облучения дозой в 50 Мрад ударная вязкость снизилась более, чем в два раза. Лучевая стерилизация древесины (около 1 Мрад) практически не снижает её механические свойства.
Воздействие на комнатно-сухую древесину в малых образцах серной, соляной и азотной кислоты концентрацией 10% при температуре 15-20оС приводит к снижению срочности при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, ударной вязкости и твердости в среднем на 48% для ядра лиственницы и сосны и на 53-54% для ели (спелая древесина),бука и березы.
При воздействии на древесину в течение четырех недель щелочей были получены следующие данные: 2%-ный раствор аммиака почти не оказал влияния на прочность при статическом изгибе лиственницы, сосны, ели, но прочность дуба и бука снизилась на 34 %, а липы почти в двое;10%-ный раствор аммиака снизил прочность лиственницы на 8%, сосны и ели на 23 %, а лиственных пород – почти втрое. Едкий натр оказывает более сильное влияние.
Таким образом, прочность древесины лиственных пород снижается под влиянием кислот и щелочей в значительно большей степени, чем хвойных.
Газы SO2, SO3, NO, NO2 при длительном воздействии на древесину изменяют цвет и постепенно разрушают её. При увлажнении древесины разрушение происходит интенсивнее. Смолистость уменьшает вредное влияние газов, а синева способствует поражению.
Испытания топляковой древесины из бревен сосны, ели, березы и осины показали, что после пребывания в речной воде 10-30 лет прочность древесины практически не изменилась. Однако, более длительное пребывание в воде вызывает снижение прочности наружных слоев древесины (толщиной 10-15 мм). В то же время в более глубоких слоях прочность древесины оказалась не ниже норм, допускаемых для здоровой древесины. Пребывание в воде на протяжении нескольких сотен лет в сильной мере изменяет древесину. В зависимости от времени нахождения под водой цвет древесины дуба меняется от светло-коричневого до угольно-черного вследствие соединения дубильных веществ с солями железа. Древесина, образующегося таким образом «мореного» дуба, пластичная в насыщенном водой состоянии, становится хрупкой после высушивания, усушка её в 1,5 раза больше, чем обычной древесины; при сушке склонна к растрескиванию; прочность при сжатии, статическом изгибе и твердость снижаются примерно в 1,5 раза, а ударная вязкость в 2-2,5 раза. Точно определить как изменяются показатели свойств древесины из-за пребывания в воде нельзя, т.к. неизвестны свойства древесины до затопления.
Морская вода через сравнительно короткое время оказывает заметное влияние на прочность и ударную вязкость древесины.
Для установления возможности использования топляковой древесины проводят е испытания и определяют степень отклонения полученных данных от справочных.
Построить график влияния влажности на прочность древесины бука при сжатии вдоль волокон, если σ0% = 63,0 МПа; σ12% = 55,5 МПа; σ18% = 44,8 МПа; σ70% = 26,0 МПа.
Вопрос № 40. Трещины. Типы трещин в растущем и срубленном дереве. Причины возникновения трещин и влияние их на качество древесины.
В группе «Трещины» объединены пороки, образование которых связано с наличием внутренних, присущих каждому растущему дереву напряжений, а также напряжений, возникающих в срубленной древесине под влиянием факторов окружающей среды.
В зависимости от времени появления и характера группа пороков разделяется на продольные и поперечные трещины растущего дерева и трещины, возникающие в срубленной древесине.
К трещинам растущего дерева относятся:
- метик – одна или несколько широких внутренних трещин, проходящих через сердцевину ствола и направленных радиально, но до периферии ствола не доходящих. Метик идет по длине ствола вверх от комля, нередко до зоны живых сучьев. Бывает простым и сложным. Простой метик – одна или две трещины на торце, расположенные по одному диаметру и идущие по длине сортимента, в одной плоскости. Сложный метик – одна или две трещины на торце, расположенные по одному диаметру и идущие по длине сортимента не в одной плоскости, а по спирали, а также две или несколько трещин на торце, расположенные под углом друг к другу и идущие по длине сортимента не в одной плоскости. Разновидностью сложного метика является так называемый шильфер – совокупность коротких, идущих одна над другой метиковых трещин в стволах старых косослойных сосен;
- отлуп – внутренняя трещина, идущая по годовому слою и распространяющаяся на некотором протяжении вдоль сортимента. Наблюдается в круглых сортиментах, чаще на комлевом торце, в виде дугообразной трещины, не заполненной смолой (частичный отлуп) или в виде кольцеобразной трещины (полный или кольцевой отлуп). В пиломатериалах наблюдается на торцах в виде трещин-луночек, а на боковых поверхностях – в виде продольных трещин или желобчатых продольных углублений
- морозобоина – наружная радиальная трещина, возникающая зимой при резком охлаждении ствола. По длине может распространяться на значительную часть ствола, по глубине – до сердцевины;
- громобойная трещина – радиальная трещина или желобки разной глубины, часто сопровождаемые отколами и расщепами поверхностных слоев древесины ствола. Данный термин физически неправильный, однако сохраняется как традиционный. Обычно проходят по всей длине дерева – от вершины до корневых лап;
- трещины сжатия – поперечные трещины, идущие от периферии ствола и доходящие иногда до его сердцевины, часто сопровождаемые наростами раневой древесины в виде валиков.
К трещинам срубленной древесины относятся:
- по причинам возникновения:
- трещины от усушки
- трещины, образовавшиеся при распиловке, пропитывании и пропаривании
- возникающие при валке деревьев (расщепы и сколы)
- по размерам:
- малые, длина которых меньше ширины сортимента
- средние, длина которых не превышает полуторную ширину сортимента
- крупные, длина которых более полуторной ширины сортимента
- волосные – очень узкие, до 0,5 мм шириной на поверхности сортимента
- неглубокие - для сортиментов не толще 50 мм, глубиной не более 5 мм
- глубокие – для сортиментов не толще 50 мм глубиной более 5 мм, но не про
никающие на вторую боковую поверхность сортимента.
- разошедшиеся
- плотно сомкнутые
- в зависимости от положения в сортименте:
- торцовые
-пластевые
- кромочные
- сквозные.
Образование метиковых трещин и отлупов связано с наличием в стволах деревьев внутренних напряжений, возникающих в процессе роста дерева. Непосредственной причиной образования метиков и отлупов может являться воздействие ветра, резких температурных колебаний атмосферы, воздействие мороза. Появление метиков зависит от высоты спиливания дерева. Возникновение отлупа часто бывает связано с поражением дерева внутренней стволовой гнилью, а у осины и других лиственных пород – с водослоем. Трещины сжатия возникают под воздействием силы ветра или одностороннего снежного навала. Трещины сжатия образуются в тех случаях, когда изгибающая дерево сила (ветер, тяжесть снега) по своей величине еще не способна произвести полный излом ствола, но уже достаточна, чтобы вызвать деформацию древесины в сжатой зоне. Трещины усушки начинают появляться тогда, когда влажность древесины становится ниже точки насыщения клеточных оболочек (ниже 30%) и древесина начинает сжиматься (усыхать). Наружные слои при этом становятся суше внутренних. В них возникают растягивающие напряжения, которые и разрывают древесину в плоскости наименьшего сопротивления – по сердцевинным лучам. Трещины усушки, нарушая целостность древесины, оказывают существенное влияние на прочность и могут сильно снижать её сортность. Трещины служат каналами проникновения грибной инфекции во внутренние слои.
Метик нарушает целостность древесины, что вызывает снижение её прочности. Степень влияния отлупа на качество древесины определяется его протяженностью по дуге и по длине сортимента. Нарушая цельность древесины в пиломатериалах, отлуп портит пласть доски и понижает сортность. Громобойные трещины в зависимости от глубины снижают сортность круглых лесоматериалов и выход сортиментов. повреждения коры и наружных слоев древесины, обычно сопровождающие этот порок, способствуют проникновению грибной инфекции и возникновению гнили. Поперечные трещины сжатия даже при полном их зарастании резко снижают механические свойства древесины, в результате чего круглый лес, содержащий такие трещины в значительном количестве, малопригоден для строительства и не может быть использован в качестве высокосортного пиловочника. Пиломатериалы, полученные из поврежденных трещинами сжатия частей ствола, часто ломаются уже в процессе распиловки.
Растрескивание древесины, которое происходит при распиловке, обуславливается перегруппировкой внутренних напряжений, особенно при наличии в сортиментах креневой (у хвойных) и тяговой (у лиственных) древесины. Появление трещин при пропаривании и пропитке древесины происходит вследствие увеличения напряжений с одновременным снижением её прочности.
Трещины, возникающие при валке деревьев происходят вследствие ударов дерева о землю, когда поперечные внутренние напряжения увеличиваются настолько, что превосходят пределы прочности древесины либо вследствие применения неправильных приемов спиливания деревьев - расщепы и расколы комлевой части ствола.
Вопрос № 54. Технические свойства и промышленное применение древесины ели, ясеня и бука.
Древесина ели применяется в строительстве, бумажно-целлюлозном производстве, в столярном и мебельном деле, при изготовлении музыкальных инструментов, рудничных стоек, железнодорожных шпал, столбов. Кора используется в качестве недорогого дубителя. При подсочке еловых насаждений получают живицу, содержащую до 17% скипидара и до 75% канифоли, используемых в медицине и технике. В хвое имеется провитамин А и витамин С.
Древесина ясеня используется в мебельной промышленности, в сельскохозяйственном машиностроении, вагоностроении, авиастроении. Кора используется в химической промышленности - в коре содержится глюкозит, фраксин и дубильные вещества.
Древесина бука широко используется в мебельном производстве, в машиностроении, при изготовлении музыкальных инструментов, паркета, клепок для бочек, применяется в подводных сооружениях, идет на шпалы, на сухую перегонку. Орешки бука съедобны. В них содержится более 22 % белков, от 32 до 50% жиров, около 28% безазотистых экстрактивных веществ, 3,7% клетчатки и другие вещества. Масло из буковых орешков полувысыхающее, без запаха, с приятным вкусом, имеет пищевое и техническое значение. Орехи используются также в кондитерской промышленности и как суррогат кофе.
Контрольное задание № 2.
Вопрос № 2. Роль и задачи стандартизации, её народно-хозяйственное значение. Особенности стандартизации лесных товаров. Категории и виды стандартов.
Стандартизацией называется деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг[1].
Стандартизация преследует выполнение таких задач, как повышение уровня безопасности жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества, экологической безопасности, безопасности жизни или здоровья животных и растений и содействие соблюдению требований технических регламентов; повышение уровня безопасности объектов с учетом риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; обеспечение научно-технического прогресса; повышение конкурентоспособности продукции, работ, услуг; рационального использования ресурсов; техническая и информационная совместимость; сопоставимость результатов исследований (испытаний) и измерений, технических и экономико-статистических данных; взаимозаменяемость продукции. Главная задача стандартизации состоит в создании системы нормативных документов. Стандарт - документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения.
Стандартизация осуществляется в соответствии с такими принципами, как добровольное применение стандартов, максимальный учет при разработке стандартов законных интересов заинтересованных лиц, применение международного стандарта как основы разработки национального стандарта, за исключением случаев, если такое применение признано невозможным вследствие несоответствия требований международных стандартов климатическим и географическим особенностям РФ, техническим и (или) технологическим особенностям или по иным основаниям либо Россия в соответствии с установленными процедурами выступала против принятия международного стандарта или отдельного его положения, недопустимость создания препятствий производству и обращению продукции, выполнению работ и оказанию услуг в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей стандартизации, недопустимость установления таких стандартов, которые противоречат техническим регламентам, обеспечение условий для единообразного применения стандартов.
Стандартизация играет большую роль в развитии международного экономического, технического и культурного сотрудничества.
Одним из первых объектов государственной стандартизации, начавшей свое развитие в нашей стране с 1925 года, были лесоматериалы. В 1927 году был утвержден первый стандарт на круглые лесоматериалы хвойных пород. Почти одновременно со стандартизацией круглых сортиментов начала проводится стандартизация пилопродукции, а также других видов лесоматериалов.
