Hustota dřeva: Tabulka hustoty různých druhů dřeva. Na čem závisí průměrná hustota a jak se určuje? co to je?

Dřevo má v závislosti na druhu různé vlastnosti, které předurčují jeho použití. U parketových podlah se dřevo vybírá v souladu s mikroklimatem bytu. Některé druhy dřeva například nepodléhají vysychání nebo hnilobě, jiné nejsou vhodné do místností s vysokou vlhkostí.

Mezi fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva patří hustota, tvrdost, rázová houževnatost a tuhost. Všechny fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva se zjišťují při vlhkosti 12 %.

Hustota dřeva je poměr jeho hmotnosti k objemu. Hustota se vyjadřuje v kilogramech na metr krychlový. Hustota dřeva závisí na jeho vlhkosti. Mezi hustotou a pevností dřeva existuje úzký vztah. Těžší dřevo je obecně pevnější. Hustota dřeva má velký praktický význam. Dřevo o vysoké hustotě (habr, buk, hruška, buxus, javor) je ceněno zejména pro svou pevnost a dobrou zpracovatelnost. Podle hustoty při 12% vlhkosti lze dřevo rozdělit do tří skupin: dřevo s nízkou hustotou (510 kg/m3), střední hustotou (550-740 kg/m3) a vysokou hustotou (více než 750 kg/m3).

Hustota některých druhů dřeva, t/m3

Pevnost je schopnost dřeva odolávat ničení. Pevnost závisí na druhu dřeva, směru zatížení, hustotě, vlhkosti a přítomnosti defektů. Vlhkost obsažená v buněčných membránách (tzv. vázaná vlhkost) má významný vliv na pevnost dřeva. S rostoucím množstvím vázané vlhkosti klesá pevnost dřeva. Významný vliv na pevnost dřeva má i doba trvání zatížení. Hlavní druhy zatížení: tah, tlak, ohyb, střih. Pro všechny druhy existuje průměrná hodnota pevnosti v tahu podél zrna. Pevnost v tahu podél vlákna je značně ovlivněna strukturou dřeva. Mírná odchylka od správného uspořádání vláken způsobuje pokles pevnosti. Pevnost v tahu napříč zrnem je velmi nízká. To je důvod, proč se dřevo prakticky nikdy nepoužívá ve výrobcích, které pracují pod napětím přes vlákno. Pevnost v tahu přes vlákno je důležitá při určování podmínek řezání a sušení dřeva. Stlačování dřeva může být prováděno podél nebo napříč. Při stlačení podél zrna má deformace za následek mírné zkrácení součásti. Destrukce začíná podélným ohybem jednotlivých vláken, který se ve vlhkém stavu dřeva projevuje zmačkáním konců a v suchém stavu způsobuje posun jedné části vůči druhé. Pevnost dřeva v tlaku v podélném směru je přibližně 8krát nižší než podél vlákna. Dřevo je testováno na stlačení napříč vláken v tangenciálním a radiálním směru. Schopnost dřeva ohýbat se je užitečná vlastnost. Schopnost ohybu je vyšší u dřevin prstencovitých – jasan, dub aj. Jehličnaté druhy mají schopnost ohybu nižší. Rázová pevnost charakterizuje schopnost dřeva absorbovat práci při nárazu, aniž by se zničilo. Odolnost proti opotřebení je schopnost dřeva odolávat postupné destrukci svého povrchu vlivem tření. Opotřebení na bočních plochách, jak ukázaly studie, je výrazně větší než opotřebení na povrchu koncového řezu. S rostoucí hustotou a tvrdostí dřeva se opotřebení snižuje.

Pevnost, tvrdost a houževnatost některých druhů dřeva

Tvrdost je schopnost dřeva odolávat pronikání tvrdších těles do něj. Tvrdost koncového povrchu je obvykle vyšší než tangenciální a radiální (u listnatých druhů – o 30%, u jehličnatých – o 40%). Vlhkost ovlivňuje tvrdost dřeva. Tvrdost má velký význam při zpracování dřeva řeznými nástroji, stejně jako při otěru dřeva. To znamená, že u parketových podlah je velmi důležitá tvrdost dřevin. Při výrobě parket se obvykle používá dřevo s alespoň průměrnou tvrdostí. Podle stupně tvrdosti při 12% vlhkosti lze všechny dřeviny rozdělit do tří skupin: měkké (koncová tvrdost do 38,6 MPa), tvrdé (koncová tvrdost 38,6-82,5 MPa), velmi tvrdé (koncová tvrdost nad 82,5 MPa). Mezi měkké dřeviny patří borovice, smrk, cedr, topol, jedle, osika, lípa, olše; tvrdá dřeva zahrnují sibiřský modřín, buk, jilm, břízu, jilm, jabloň, javor, jasan; k velmi tvrdým patří bílý akát, habr, dřín, buxus.

Tvrdost některých druhů dřeva, MPa

Hustota dřeva je nejdůležitější charakteristikou materiálu, která umožňuje vypočítat zatížení při přepravě, zpracování a použití dřevěných surovin nebo předmětů. Tento ukazatel se měří v gramech na centimetr krychlový nebo kilogramech na metr krychlový, ale háček spočívá v tom, že tyto ukazatele nelze považovat za stabilní.

Co to je a na čem to závisí?

Hustota dřeva, pokud mluvíme suchou řečí definic, je poměr hmotnosti materiálu k jeho objemu. Na první pohled není stanovení indikátoru obtížné, ale hustota silně závisí na počtu pórů v konkrétním druhu dřeva a jeho schopnosti zadržovat vlhkost. Protože voda je hustší látka než mnoho druhů suchého dřeva a přirozeně hustší než dutiny mezi vlákny, procento jejího obsahu výrazně ovlivňuje konečný ukazatel.

Vzhledem ke všemu výše uvedenému existují dva ukazatele hustoty dřeva, které se blíží nejobecnější definici, ale zároveň jsou přesnější.

• Specifická hmotnost. Toto kritérium je také známé jako základní nebo podmíněná hustota. Pro měření berou tzv. dřevní hmotu – to už není přírodní materiál ve své původní podobě, ale suchý blok, který je stlačen pod vysokým tlakem, aby se odstranily i dutiny. Ve skutečnosti tento indikátor charakterizuje skutečnou hustotu dřevěných vláken, ale v přírodě, bez předběžného sušení a lisování, takový materiál nenajdete. V souladu s tím je hustota dřeva ve většině případů stále vyšší než jeho specifická hmotnost.

• Objemová hmotnost. Tento ukazatel je již blíže realitě, protože se odhaduje hmotnost ani nevysušeného, ​​ale surového dřeva. Tento způsob je každopádně adekvátnější, protože u nás v zásadě nemůže být ideálně suché dřevo – vysušený materiál má tendenci absorbovat chybějící vlhkost z atmosférického vzduchu a opět ztěžkne. S ohledem na to se objemová hmotnost obvykle určuje pro dřevo s určitou, jasně definovanou úrovní vlhkosti, která je pro konkrétní odrůdu normální. Do takového stavu je potřeba čerstvou látku ještě dosušit, ale není cílem dosáhnout nulové úrovně vlhkosti – zastaví se na ukazateli, který ještě zajistí fyzikální zákony při kontaktu se vzduchem.

Hustota dřevěného materiálu je propojena s několika dalšími fyzikálními vlastnostmi. Například přítomnost pórů znamená přítomnost plynových bublin v tloušťce dřeva – je jasné, že váží méně a zabírají stejný objem. Dřevo s porézní strukturou má proto vždy nižší hustotu než druh, který nemá velké množství pórů.

Podobně existuje vztah mezi hustotou a vlhkostí a teplotou. Pokud se póry materiálu zaplní těžkou vodou, pak samotná tvárnice ztěžkne a naopak – při sušení se materiál objemově smrští jen nepatrně, ale výrazně ztrácí na hmotnosti. Teplota se zde podílí na ještě složitějším vzoru – když stoupá, na jedné straně nutí vodu expandovat, čímž se zvětšuje objem obrobku, na druhé straně vyvolává rychlejší odpařování. Snížení teploty pod nulu zároveň promění vlhkost v led, který bez přidání váhy mírně zvětší svůj objem. Odpařování i zamrzání vlhkosti ve struktuře dřeva je spojeno s mechanickou deformací tyče.

Protože mluvíme o vlhkosti, stojí za to si to ujasnit Podle jeho úrovně se rozlišují tři kategorie káceného dřeva. Čerstvě nařezaný materiál má navíc obvykle obsah vlhkosti alespoň 50 %. S ukazateli vyššími než 35% je strom považován za surový, ukazatel v rozmezí 25-35% umožňuje, aby byl materiál považován za polosuchý, koncept absolutní suchosti začíná s obsahem vody 25% a méně.

Suroviny lze přivést do absolutního sucha i přirozeným sušením pod přístřeškem, ale pro dosažení ještě nižšího obsahu vody bude nutné použít speciální sušící komory. V tomto případě je třeba provést měření se dřevem, jehož vlhkost nepřesahuje 12 %.

S hustotou také úzce souvisí vstřebávání, tedy schopnost určitého druhu dřeva absorbovat vlhkost z atmosférického vzduchu. Materiál s vysokou mírou absorpce bude a priori hustší – jednoduše proto neustále odebírá vodu z atmosféry a za normálních podmínek nemůže být víceméně suchá.

Při znalosti hustotních parametrů dřeva lze zhruba posoudit jeho tepelnou vodivost. Logika je velmi jednoduchá: pokud dřevo není husté, znamená to, že je v něm mnoho vzduchových dutin a dřevěný výrobek bude mít dobré tepelně izolační vlastnosti. Pokud má vzduch nízkou tepelnou vodivost, pak voda je pravý opak. Vysoká hustota (a tedy i vlhkost) tedy naznačuje, že konkrétní druh dřeva je pro tepelnou izolaci zcela nevhodný!

Z hlediska hořlavosti obecně je pozorován podobný trend. Póry naplněné vzduchem nemohou samy hořet, ale neruší proces, a proto sypké druhy dřeva obvykle hoří docela dobře. Vysoká hustota díky značnému obsahu vody je přímou překážkou šíření požáru.

Je to trochu paradoxní, ale méně husté druhy dřeva se vyznačují zvýšenou odolností proti deformaci při nárazu. Důvod spočívá ve skutečnosti, že takový materiál se snadněji stlačuje kvůli velkému počtu nevyplněných vnitřních dutin. To nebude fungovat s hustým dřevem – těžká vlákna budou přemístěna, takže nejčastěji se obrobek rozdělí silným úderem.

Konečně, husté dřevo je ve většině případů méně náchylné k hnilobě. V tloušťce takového materiálu prostě není žádný volný prostor a mokrý stav vláken je pro něj normou. Vzhledem k tomu při zpracování dřeva někdy používají i máčení v obyčejné destilované vodě, kterou využívají jako metodu ochrany před vlivem nežádoucích biologických faktorů.

Jak se to určuje?

Uvažujeme-li stanovení hustoty dřeva čistě z pohledu matematického vzorce, pak Hmotnost produktu vynásobená parametrem vlhkosti se vydělí objemem, rovněž vynásobeným stejným parametrem. Parametr vlhkosti je ve vzorci zahrnut z toho důvodu, že při nasávání vody má suché dřevo tendenci bobtnat, tedy zvětšovat objem. To nemusí být pouhým okem patrné, ale pro vyřešení většiny problémů je důležité vzít v úvahu každý milimetr a kilogram navíc.

Vzhledem k praktické stránce měření vycházíme z toho, že před měřením musíte nejprve dosáhnout rovnováhy vlhkosti – kdy se ze dřeva vysoušením odstraní přebytečná voda, ale materiál není příliš suchý a nebude čerpat vlhkost ze vzduchu. Pro každé plemeno bude doporučený parametr vlhkosti jiný, ale obecně by toto číslo nemělo klesnout pod 11 %.

Poté se provedou nezbytná primární měření – změří se rozměry obrobku a na základě těchto údajů se vypočítá objem, poté se zváží experimentální kus dřeva.

Dále se obrobek namočí do destilované vody po dobu tří dnů, i když existuje další kritérium pro zastavení namáčení – je nutné zajistit, aby se tloušťka kusu zvýšila alespoň o 0,1 mm. Po dosažení požadovaného výsledku se nabobtnalý fragment znovu změří a zváží, čímž se získá maximální objem.

Dalším krokem je dlouhodobé sušení dřeva zakončené dalším vážením.

Hmotnost vysušeného obrobku se vydělí maximálním objemem, který byl charakteristický pro stejný kus, ale nabobtnalý vlhkostí. Výsledkem je stejná základní hustota (kg/m³) nebo specifická hmotnost.

Popsané akce jsou pokyny uznávané v Rusku na státní úrovni – postup pro operace a vypořádání je stanoven v GOST 16483.1-84.

Protože záleží na každém gramu a milimetru, norma dokonce upravuje požadavky na obrobek – jedná se o řezivo ve tvaru obdélníku o délce a šířce 2 cm a výšce 3 cm Navíc pro maximální přesnost měření obrobek musí být před zahájením experimentů pečlivě zpracovány. Výstupky a drsnost by neměly mít vliv na hodnoty.

Hustota různých hornin

Z výše uvedeného by se dal vyvodit předvídatelný závěr, že postup měření a posouzení hustoty dřeva je poměrně složitý úkol a vyžaduje velmi přesná měření. Ve většině případů veškerou náročnou práci odvádějí za spotřebitele dodavatelé a dodavatelé. – na obalech stejných hraněných nebo parketových prken musí být uvedeny všechny základní vlastnosti materiálu.

Složitější je situace, pokud si člověk dokonce sám těží různé druhy dřeva, protože pak nebudou žádné informativní obaly, ale pak se dají najít na internetu přibližné ukazatele hustoty pro každý druh dřeva, ze kterých se sestavují celé tabulky. Je jen důležité si to pamatovat obsah vlhkosti každé jednotlivé tyčinky je ovlivněn mnoha faktory, samostatně popsanými výše, což znamená, že v konkrétním případě jsou kolísání hmotnosti velmi pravděpodobné.

V některých případech je možná i jiná situace: když mistr dostane pouze úkol, ale stále není dřevo na jeho realizaci. Suroviny si musíte nakoupit sami, ale zároveň musíte přijít na to, které plemeno bude nejúčinnější.

Vzhledem k tomu, že hustota ovlivňuje mnoho dalších praktických vlastností dřeva, můžete většinu nevhodných kandidátů okamžitě vyřadit, když se zaměříte na konkrétní kategorii materiálu. Speciálně k tomu určené tři hlavní skupiny druhů dřeva podle hustoty.

Malý

Nízká hustota je praktická alespoň z toho pohledu, že lehké dřevo se snáze těží a přepravuje a nakladače budou spotřebiteli vděčné za výběr takového stromu. Podle běžné klasifikace, Horní hranice hustoty pro dřevo s nízkou hustotou je 540, méně často 530 kg/m³.

Právě tato kategorie zahrnuje většinu průmyslových jehličnanů, jako je smrk a borovice, osika a mnoho druhů ořechů, kaštanů a cedrů, vrby a lípy. Třešeň a olši lze v závislosti na konkrétní odrůdě a podmínkách zařadit mezi druhy s nízkou a střední hustotou, přičemž třešeň častěji klasifikujeme jako středně hustou. Vzhledem k relativní snadnosti přepravy je takové dřevo levnější. Dalším zřejmým argumentem ve prospěch jeho levnosti a poptávky je to značná část tuzemských lesů je složena právě z takových druhů.

Odborníci na to upozorňují stromy s nízkou hustotou kmenů jsou nejčastější v severních oblastech. To je způsobeno skutečností, že oblasti, ve kterých rostou lesy odpovídajících druhů, nemohou vždy poskytnout rostlinnému světu velké množství vlhkosti.

Rostliny s nízkou hustotou dřeva se přizpůsobují stávajícím podmínkám a vytvářejí kmeny s relativně nízkou vlhkostí, což v konečném důsledku ovlivňuje hmotu.

Průměr

Dřevo střední hustoty je „zlatým středem“ při výběru materiálu, který nemá žádné zjevné výhody, kromě podstatného bodu, že nemá žádné zjevné nevýhody. Aniž by byl příliš těžký, vykazuje takový materiál dobrou pevnost v tlaku, aniž by měl zjevné nevýhody hustých hornin, jako je dobrá tepelná vodivost.

Do kategorie střední hustoty patří řezivo z modřínu a břízy, jabloně a hrušně, jeřábu a javoru, lísky a ořechu, jasanu a topolu, třešně, buku a jilmu. Třešeň a olše mají výrazný rozdíl v hustotě, což nám neumožňuje s jistotou zařadit všechny zástupce plemene do jedné kategorie – obě kolísají mezi nízkou a střední, přičemž olše je blíže k nízké hustotě. Ukazatele, které umožňují zařazení plemene do kategorie střední hustoty, jsou 540-740 kg/m³.

Jak je vidět, jedná se i u nás o velmi rozšířené dřeviny, které jsou velmi žádané v různých průmyslových odvětvích a mohou se pochlubit vysokými kvalitami nejen v praktické, ale i v dekorativní sféře.

Vysoký

Zvýšená hustota dřeva se může jevit jako nevýhoda vzhledem k tomu, že výrobky z něj jsou velmi těžké a masivní a nemohou se pochlubit dobrými tepelně izolačními vlastnostmi a dokonce se štěpí při nárazu.

Současně je materiál schopen odolat značnému konstantnímu zatížení bez deformace., a také se liší poměrně nízká hořlavost a úžasná životnost. Mimo jiné je takové dřevo také poměrně málo náchylné k hnilobě.

Abyste spadali do kategorie hutného dřeva, potřebujete hustotu dřeva minimálně 740 kg/m³. Z běžných druhů dřeva se jako první vybaví dub a akát, ale také habr a buxus. To by mělo zahrnovat i některé druhy, které v našich zeměpisných šířkách nerostou, například pistácie a železníky.

Poznámka: téměř všechna uvedená plemena jsou klasifikována jako drahá a prestižní. Ani jejich velmi významná hmotnost nebrání přepravě některých druhů materiálu z jiné polokoule, což jen dále ovlivňuje cenu.

Odtud plyne pouze jeden závěr: Přes všechny své nedostatky má takové dřevo řadu výhod, které stojí za to štědře zaplatit.