Физико-механические свойства древесины
При разработке мероприятий по защите древесины от гниения необходимо учитывать ее основные физико-механические свойства.
Влажность. Содержание воды в древесине в значительной степени определяет ее свойства. Различают:
химически связанную воду, которая при сушке при температуре 100—105 °С остается в древесине и выделяется только при температуре свыше 105 °С;
гигроскопическую воду, пропитывающую клеточные стенки, содержание которой в древесине зависит от атмосферных условий;
капиллярную воду, заполняющую полости клеток и межклеточное пространство; появляется в древесине после вымачивания, длительного увлажнения дождем, грунтовыми водами и т. д.
Влажностью древесины называют выраженное в процентах отношение массы воды, содержащейся в древесине, к массе древесины. Различают абсолютную и относительную влажность.
Абсолютной влажностью древесины (в процентах) называется отношение массы воды, содержащейся в древесине, к массе абсолютно сухой древесины:
W= [(m-m0)·100]/m0, (1)
где m — первоначальная масса древесины; m0 — масса абсолютно сухой древесины; W — абсолютная влажность.
Далее в тексте для краткости абсолютная влажность будет означаться просто влажностью.
Относительной влажностью древесины (в процентах) называют отношение массы воды, содержащейся в древесине, к первоначальной массе древесины до сушки. В литературе древесина часто делится по степени влажности. В. И. Ванин рекомендует следующие градации влажности, нашедшие широкое применение:
Мокрая древесина (долго пролежавшая в воде), % ..................Более 100
Свежесрубленная, %.............60—100
Воздушно-сухая, %............. 15—20
Комнатно-сухая, %............. 8—13
Под абсолютно сухой древесиной подразумевается древесина, высушенная до постоянной массы при температуре не более 101—105°С.
Влажность зависит от климатической зоны — в южных районах она меньше, чем в северных; она изменяется также от времени года— наивысшую влажность свежесрубленная древесина имеет зимой. Следует учесть, что в СССР имеются районы с влажностью воздуха в самый холодный месяц от 15 до 91%, а в самый жаркий месяц — от 14 до 95%. Такая резкая разница вызывает необходимость строго придерживаться индивидуального подхода при определении условий и методов сушки.
При транспортировке бревен сплавом влажность заболони может достигать 150—200%, в то же время спелая древесина сосны и ели, слабо впитывающая воду, будет иметь влажность 35—40%. Если бревна сплавляются окоренными или пролыщенными, то влажность надводного сегмента в летние месяцы составляет только 30%.
Усушка древесины происходит при ее высыхании. В результате потери влаги размеры древесины уменьшаются; при этом сокращение длины происходит крайне незначительно — около 0,1%, в то же время поперечные размеры древесины сильно изменяются: по направлению годовых колец, т. е. в тангенциальном направлении, усушка максимальная — 8—12%, а по радиусу почти в 2 раза меньше — 4,5—8%- Усушка по объему примерно равна сумме усушек по радиусу и годовым кольцам. Например, если у соснового столба усушка по годовым кольцам составляет 10%, а по радиусу 6%, то древесина усохнет как в поперечном сечении, так и по объему примерно на 16%) независимо от формы.
Усушка приводит к появлению глубоких трещин по окружности опоры. Трещины могут также появиться при чрезмерно быстром высыхании древесины. Наличие глубоких трещин и усушка крайне неблагоприятно сказываются на работе деревянных конструкций — внутренние слои опор по трещинам увлажняются и заражаются грибами, из-за усушки происходит ослабление бандажей, мест соединений, что в конечном итоге также способствует преждевременному повреждению древесины.