CC BY
143
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ МОРЕНОГО ДУБА
INVESTIGATION OF PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF WOOD
BOG OAK
Лаптев Ю.В., Савченков А.В., Свиридова Е.А. (БГИТА, г.Брянск, РФ) Laptev U.V., Savchenko A.V., Sviridova E.A.(Bryansk state engineering-
technological academy)
Приведены результаты исследования древесины мореного дуба
The results of the study bog oak wood
Ключевые слова: мореный дуб, физико-механические свойства
Keywoerd: bog oak, physico-mechanical properties
В условиях рыночной экономики, интеграции России в международное экономическое сообщество, развития международной торговли и появления реального спроса на эксклюзивные элементы интерьера жилых и общественных зданий, высокохудожественную мебель, производимую по индивидуальным дизайнерским проектам, более обоснованной становится задача изучения свойств древесины мореного дуба, как материала, востребованного при выполнении современных решений дизайна интерьера и мебели.
Исследования древесины мореного дуба проводились в Московском государственном университете леса, Белорусском технологическом институте и Марийском государственном техническом университете.
В сентября 2002 года на сессии Регионального Координационного совета по древесиноведению, проходивший на базе Брянской государственной инженерно-технологической академии, впервые с 1947 года были подняты вопросы, связанные с методикой исследования топляковой древесины, в том числе мореного дуба. Намечены основные этапы и задачи научных исследований в этом направлении.
В качестве приоритетных направлений исследования свойств древесины мореного дуба предложено изучение показателей физико-механических свойств(усушка, плотность, прочностные показатели, твердость) древесины мореного дуба в конкретных месторождениях.
Учитывая значительный разброс данных, полученных исследователями при анализе физико-механических характеристик древесины мореного дуба из различных месторождений при решении вопроса о принадлежности древесины для тех или иных целей или построения режимов обработки, ориентироваться на известные результаты ранее проведенных исследований нельзя, и необходимо испытывать достаточно представительную выборку образцов каждой конкретной партии материала.
Эти данные необходимы для разработки режимов гидротермической и механической обработки, склеивания,отделки.
В настоящей работе представлены методика и результаты исследований древесины мореного дуба, добытого в реке Снежеть на границе Брянского и Карачевского района Брянской области.
Отбор образцов и подготовка к испытаниям осуществлялись методом случайного отбора в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.0-78.
Образцы взяты из средней части древесного ствола.
При кондиционировании древесины для изготовления образцов с нормализованной влажностью древесина была высушена при температуре 22°С и относительной влажности воздуха 67% до приобретения нормализованной влажности в течение 1 месяца.
Древесина для изготовления образцов с влажностью, равной и больше предела насыщения клеточных стенок, выдерживалась в воде в погруженном состоянии. Образцы перед испытанием имели влажность, превышающую предел насыщения клеточных стенок.
Испытания проводились в лаборатории, где поддерживаются температура воздуха (20±2) °С и влажность воздуха (65 ± 5) %.
Влажность древесины мореного дуба определялась в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.7-71.
Плотность древесины при влажности в момент испытания, плотность абсолютно сухой древесины, базисная плотность и плотность при влажности, равной 12 % определялись по ГОСТ 16483.1-84.
Для испытания использовались некондиционированные образцы с размерами 20x20x30 мм.
Усушка древесины в радиальном и тангентальном направлениях определялась по ГОСТ 16483.37-80, объёмная усушка определялась стереометрическим методом по ГОСТ 16483.38-80. Для испытания использовались некондиционированные образцы с влажностью значительно превышающей предел гигроскопичности и размерами 20x20x30 мм.
Предел прочности при сжатии вдоль волокон определялся по ГОСТ 16483.10-73 с использованием кондиционированных образцов с размерами 20x20x30 мм.
Предел прочности при скалывании вдоль волокон определялся по ГОСТ 16483.5-73 с использованием кондиционированных образцов установленной формы и специального приспособления.
Предел прочности при статическом изгибе определялся по ГОСТ 16483.384 с использованием кондиционированных образцов в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением 20x20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм.
Статическая твёрдость древесины определялась по ГОСТ 16483.17-81 с использованием некондиционированных образцов в форме прямоугольной призмы сечением 50x50 мм и длиной вдоль волокон 50 мм на поверхностях тангентального, радиального и поперечного разрезов древесины.
Статистическая обработка опытных данных производилась по общепринятой методике.
Выполненные исследования позволили определить следующие показатели физико-механических свойств древесины
Влажность массивной древесины перед началом исследований соответствовала степени влажности - мокрая древесина ^абс>100%), то есть длительное
время находившаяся в воде. Определение влажности при помощи влагомера ЭВ-2К показало, что абсолютная влажность превышала 80%.
Влажность кондиционированных образцов была равна Wабс=14,3±1,3% при точности опыта Р=5,29%. Влажность некондиционированных образцов определялась по результатам трёх серий опыта и составляла соответственно Wабс.1 = 67,7±2,6% при точности опыта Р=1,86% и доверительной вероятности 0,95; Wабс.2 = 76,3±3,3% при точности опыта Р=2,04 и доверительной вероятности 0,95; Wабс.з =97,4±7,1% при точности опыта Р=3,19 и доверительной вероятности 0,95.
Установлено, что плотность древесины мореного дуба при влажности в момент испытания Waбc =67,7% равна = 0,880 г/см, точность опыта Р=0,98%.
Плотность древесины при влажности 12% равна р12 =0,620 г/см, точность опыта Р=0,51 %.
Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии р0=0,590 г/см при точности опыта Р = 0,52 %.
Базисная плотность древесины рб =0,520 г/см при точности опыта Р=0,46.
Коэффициент вариации V, соответственно, равен 5,02%; 2,06 %; 2,64%; 2,35%.
Доверительная вероятность составила 0,95.
Полная линейная усушка древесины мореного дуба находится в следующих пределах.
Для радиального направления 0^^=4^0,3 % при точности опыта Р=3,13%.
Для тангентального направления р^ах=8,9+0,4% при точности опыта Р=2,12%.
Коэффициент линейной усушки в процентах на 1 % влажности составляет.
Для радиального направления ^^,^±0,01 % (Р=3,27 %).
Для тангентального направления ^=0,30 ± 0,01 % (Р=2,10 %).
Полная объемная усушка Р^^ = 13,3 ±0,8 % при точности опыта Р=2,99%.
Коэффициент объемной усушки в процентах на 1 % влажности ^^0,44 ± 0,02 % при точности опыта Р=2,92 %
Доверительная вероятность 0,95.
В результате проведенных испытаний установлены следующие показатели механических свойств древесины морeного дуба при влажности 12%, и при влажности в момент испытания, превышающей предел гигроскопичности.
Предел прочности при сжатии вдоль волокон а сж12=37,0 МПа при точности опыта Р=2,94 % и доверительной вероятности 0,95.
Предел прочности при скалывании вдоль волокон т12 =12,8 МПа±1,1 МПа при точности опыта Р=4,83 % и доверительной вероятности 0,90.
Предел прочности при статическом изгибе а с.и12=42,0±5,0 МПа при точности опыта Р=6,7 % и доверительной вероятности 0,90.
Статическая твердость древесины на поверхности находится в следующих пределах:
Н 2
- для поперечного разреза НП12=44,8±2,9 /мм при точности опыта
ТТ Л
Р=3,12% и НП76=26,7±1,7Н/мм2 при точности опыта Р=3,12 % (доверительная вероятность обоих показателей 0,95);
— тт л
- для радиального разреза НК12 39,3±3,0 /мм при точности опыта Р=3,63%
ТТ Л
и НК76=23,4± 1,8 /мм при точности опыта Р=3,64 % (доверительная вероятность обоих показателей 0,95);
- для тангентального разреза НТ12=35,6±4,2 н/мм при точности опыта Р=6,8
Л
% и НТ76=21,2±2,4 Н/мм при точности опыта Р=6,8% (доверительная вероятность обоих показателей 0,90).
В результате проведенных исследований и анализа физико-механически характеристик древесины мореного дуба из месторождения на реке Снежеть на границе Брянского и Карачевского районов, выявлено некоторое отклонение в показателях плотности и усушки, а также значительное снижение прочности (до 35%) при сжатии вдоль волокон и статическом продольном изгибе(до 5060%). Несколько снижена и статическая твердость (до30%).
Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации технологических режимов обработки древесины мореного дуба и представляют самостоятельный статистический интерес в плане формирования специализированных баз данных.
