Плотность дерева (кг/м3): таблица плотности разных пород деревьев. от чего зависит + инструкция, как самостоятельно измерить

Какой может быть плотность леса

У разных пород деревьев примерно одинаковый состав, поэтому в сухом виде абсолютный удельный вес для всех будет условно одинаковым. Его среднее значение – 1,54 (безразмерная величина). Но в таблице плотности древесины для разных пород приведены свои числа. Дело в том, что в совершенно сухом состоянии измерить абсолютный параметр практически невозможно. Для этого необходимо полностью избавиться от влаги в исследуемом образце, устранить воздушные пустоты. На практике, как оказалось, параметр зафиксировать сложно, да и для расчетов он непригоден.

Для определения плотности пиломатериала более подходит расчет его удельного веса.

На него влияют:

• влажность;
• пористость пород.

Удельный вес древесины имеет вид среднего значения расчетов плотности в разных ее состояниях. В источниках этот показатель может незначительно отличаться. Разница обусловлена изменением уровня влаги внутри ствола. Чтобы не возникало путаницы, мы представляем таблицу со средними значениями удельного веса при каждом отдельном уровне влажности разных пород древесины в порядке возрастания показателей.

Таблица плотности дерева различной влажности (кг/м3)

Обычно табличное значение плотности бруса и других пиломатериалов измеряется при влажности 12%. В зависимости от полученной величины, породы деревьев делят на 3 группы:

1. С малой объемной массой (менее 540 кг/м3). К ним относятся деревья хвойных пород: сосна, ель, пихта, кедр и некоторые лиственные. Это все виды ольхи, тополь, липа, осина, каштан.
2. Со средним удельным весом 550–740 кг/м3: бук, вяз (карагач), лиственница, все виды клена, рябина, яблоня, ясень.
3. С высоким уровнем плотности свыше 750 кг/м3: береза, дуб (араксинский, каштанолистный), граб, кизил, фисташка.

Разумеется, это неполный список пород. По указанным значениям плотности древесины в таблице можно определить принадлежность вида к группе.

В любом пиломатериале есть вода. Её количество в основном и определяет плотность бруса и другого сырья: чем больше влаги в изделии, тем выше показатель веса в измеряемом объеме.

Удельный вес древесины в таблице приведен в средних значениях, поскольку количество влаги в одном объеме постоянно меняется – это относительная величина.

Изменения происходят из-за:

• внешних погодных условий (дождь, туман, снег);
• антропогенного фактора (намокание вследствие деятельности человека).

Таким образом, совершенно сухой доска практически не бывает. Влажность древесины всегда выше 0%. Определить этот показатель можно с помощью специального прибора – влагомера.

Средний удельный вес является основной характеристикой сырья при проведении расчетов, поскольку величина заключает в себе усредненную оценку испытаний пиломатериала в разных состояниях водонасыщения.

По законам физики, расчетная плотность напрямую связана с прочностью материала: чем выше удельная масса объема изделия, тем большую нагрузку он сможет выдержать. Это правило распространяется и на древесину.

Рассмотрим на примере:

• Дуб обладает большим удельным весом и славится своей надежностью и долговечностью. У него почти отсутствуют пустые поры, весь объем заполнен крепкими древесными волокнами и влагой. Из дуба изготавливают несущие конструкции домов и промышленных объектов. Древесина с высоким удельным весом жесткая, практически не гнется.
• Кедровый и березовый брус отличается малым объемным весом, потому их не используют для создания несущих элементов остова конструкций. Эти породы подходят, скорее, для отделочных работ, где нагрузка на изделия минимальная. Древесина с малой пористостью пластична, поддается изгибу.

Теплопроводность:

Этот показатель важен для выбора дерева при заготовке дров. Зависимость прямая: чем выше показатель плотности, тем больше в чурках топлива, тем дольше они будут гореть. Древесные породы с высоким значением отношения массы к объему называются твердым топливом. Они долго горят, дают хороший жар, но из-за плотной структуры трудно колются. Преимущество дров и топлива из легких пород деревьев – их податливость в распиле и рубке, но они имеют сравнительно небольшой запас энергии. Гореть поленья будут значительно меньшее количество времени.

Как определяется плотность

Из всего сказанного можно сделать вывод, что дерево имеет переменную плотность. На этот параметр влияют разные факторы, но основным является влажность. Большое количество пустот снижает плотность, но если они заполнены влагой, плотность, вычисленная стандартным способом, значительно повышается. Проще говоря, влажная древесина обладает большей плотностью, чем сухая.

Влажность древесины определяется специальным прибором – влагомеромИсточник amazon.com

По степени влажности древесину подразделяют на 3 категории.

• Сырая – с содержанием влаги более 35 %.
• Полусухая или воздушно-сухая имеет влажность 25-35 %.
• Сухая – менее 25 %.

К первой категории относится свежесрубленная древесина, ко второй – пролежавшая на открытом воздухе определенное время и потерявшая часть древесных соков. Чтобы получить сухую древесину, её нужно длительное время выдерживать под навесом.

Но определять плотность принято для материалов, практически полностью лишенных естественной влаги: влажность не должна превышать 12 %. Чтобы этого добиться, дерево сушат в специальных сушильных камерах.

Во всех справочниках указана конкретная плотность древесины, таблица, в которой этот параметр указан для разных пород, перед вами:

Значения плотности разных древесных породИсточник okrovlenadom.ru

Как видите, никакого разброса значений, меняющихся в зависимости от влажности. По умолчанию эти цифры верны для образцов с влажностью 12 %.

Практическое значение и важность.

Среди хвойных строительных материалов ценятся влажная, вяленая, сухая и сырая сосны

Однако эти термины не дают определенное точное значение влажности, поэтому знать четкие цифры крайне важно. Так, например, требования к использованию валеной сосны не предусмотрено законодательными актами

Но, при выполнении определенных работ, ГОСТ устанавливает нормы влажности, например:

• при изготовлении конструкций и изделий, предназначенных для размещения на отрытом участке, используется древесина с влажностью от 11 до 14%;
• для изготовления конструкций и изделий жилого типа используется древесина с влажностью от 8 до 10%;
• для паркета — древесина с влажностью от 6 до 8%.

Как рассчитывается плотность дерева (кг/м3)

Плотность для любого материала – это соотношение объема и массы, вернее, показатель сколько массы помещается в конкретный объем. В случае с древесиной этот показатель рассчитать не так просто, так как он зависит от структуры дерева.

Древесина – это неоднородный материал, который состоит из пористых волокон. В порах может содержаться вода или воздух, а это уже существенно влияет на вес древесины и ее плотность.

Влажность древесины зависит от многих факторов:

• Влажности воздуха;
• Условий хранения;
• Срока, когда было срублено дерево;
• Структуры волокон самого дерева;
• Возраста дерева;
• Наличие смол в дереве, так как они препятствуют впитыванию влаги;
• Абсорбции древесины, то есть свойства конкретной древесины впитывать влагу.

Так свежесрубленное дерево всегда будет более влажным, чем даже бревно, которое лежало на земле рядом с ним. Перед тем, как поступить в какую-либо обработку дерево проходит специальную сушку.

Но даже после сушки показатель влажности древесины, а значит и плотность может меняться. Поэтому плотность замеряется у сухой древесины.

Различают несколько видов влажности:

• Влажное дерево с показателем влаги более 50% — это все свежесрубленные стволы. Замерять плотность у таких материалов нет смысла.
• Сырое дерево с влажностью в пределах 35-50% будет сырым. Это, как правило, срубленные стволы, которые пролежали некоторое время в естественных условиях.
• Полусухое дерево с насыщенностью влагой в пределах 25-35%. Это материалы, которые содержатся в естественных условиях при сухой погоде под навесом.
• Сухое дерево имеет содержание воды от 12 до 25%. Это древесина, высушенная в помещении или промышленным образом. Она редко деформируется и ее легко транспортировать.
• Абсолютно сухое дерево, показатель влаги в котором менее 12%. Такое дерево высушивается промышленным образом, и именно оно используется для строительства и производства мебели и поделок. Именно у такой древесины замеряется расчетная плотность, которая потом учитывается в любых показателях.

Для определения параметра плотности применяют следующий метод: массу умножают на влажность, это число делят на объем и снова умножают на влажность. Плотность при этом исчисляется в нескольких параметрах:

• Граммах на см в кубе;
• Килограммах на метр в кубе.

На что влияет плотность древесины?

Мы уже упомянули, что более плотные породы сложнее обрабатываются, особенно ручными инструментами. Даже металл постепенно сдается после попыток разорвать структурные связи древесных волокон, поэтому режущую кромку приходится так часто затачивать. На это также влияет твердость, которая имеет прямую взаимосвязь с плотностью.

Твердые и плотные породы уместно обрабатывать инструментами с электроприводом (бормашинками, граверами), чтобы значительно ускорить и упростить процесс

Более твердые породы лучше выдерживают нагрузки и сопротивляются повреждениям, однако, как правило, хуже сгибаются и менее упругие.

Твердость определяется разными методами, самые распространенные из которых – это тесты Бринелля, Роквелла, Монин и Янка. Суть их сводится к вдавливанию предмета из металла или других прочных материалов в поверхность доски и высчитыванию коэффициента из размера образовавшейся лунки или силы, которая была приложена для этой манипуляции

Не важно каким из методов определена твердость, главное при сравнении пород ориентироваться на показатели одного и того же тестирования. Впрочем, каноничных значений все равно быть не может, так как невозможно получить абсолютно идентичные по структуре бруски, поэтому всегда есть некоторая погрешность и отличающиеся данные в разных источниках

Также важно понимать, что измерения тангенциального, радиального и торцевого куска дерева дадут разные показатели.

Так выглядит аппарат для проведения теста Янка:

Плотность древесины также влияет на ее способность к впитыванию. Рыхлый и пористый брусок стремительно впитывает влагу из воздуха и разбухает, но зато и лучше принимает защитные масла и пропитки.

Как определяют?

Если рассматривать определение плотности древесины сугубо с точки зрения математической формулы, то массу изделия, умноженную на параметр влажности, делят на объем, также умноженный на тот же параметр. Влажностный параметр включается в формулу ввиду того, что, впитывая воду, сухое дерево имеет свойство разбухать, то есть увеличиваться в объеме

Невооруженным глазом это может быть не заметно, но для решения большинства задач важно учитывать каждый лишний миллиметр и килограмм

Рассматривая практическую сторону измерений, отталкиваемся от того, что перед измерениями надо сначала добиться влажностного равновесия – когда из древесины путем сушки удалена лишняя вода, но при этом материал не слишком сухой и не станет тянуть влагу из воздуха. Для каждой породы рекомендуемый параметр влажности будет своим, но в целом показатель не должен падать ниже 11%.

После этого производятся необходимые первичные измерения – замеряются габариты заготовки и на основе этих данных высчитывается объем, затем опытный кусок древесины взвешивается.

Далее заготовку отмачивают в дистиллированной воде на протяжении трех суток, хотя есть и другой критерий прекращения вымачивания – надо добиться, чтобы толщина куска выросла хотя бы на 0,1 мм. Добившись требуемого результата, разбухший фрагмент опять измеряют и взвешивают, получая максимальный объем.

Следующий шаг – длительная сушка древесины, оканчивающаяся очередным взвешиванием.

Описанные действия являются инструкцией, признанной в России на государственном уровне, – порядок операций и расчетов зафиксирован в ГОСТе 16483.1-84.

Поскольку каждый грамм и миллиметр имеют значение, стандарт регламентирует даже требования к заготовке – это пиломатериал в форме прямоугольника с длиной и шириной в 2 см при высоте 3 см. При этом для максимальной точности измерений заготовка подлежит обязательной тщательной обработке перед началом опытов. Выступы и шероховатость не должны влиять на показания.

Как измеряют плотность древесины?

Средняя плотность древесины измеряется по определенному алгоритму:

• Образец дерева выдерживается до влажности 12%
• Делается замер размера образца и его веса.
• На основе полученных параметров производится вычисление объема древесины. Заготовку помещают в дистиллированную воду на трое суток до тех пора, пока толщина не увеличится на 0.1 мм.
• Предыдущие параметры заново измеряются и рассчитывается максимальный объём увлажненной древесины.
• Заготовка проходит сушку и повторно взвешивается. Масса сухого образца делится на максимальный объем. Результат вычислений будет являться базисной плотностью.
• Повторно измеряется масса сухой заготовки. На основе этих значений вычисляется удельный вес древесины.

Этот алгоритм расчета удельного веса содержится в ГОСТ 16483.1-84. Рекомендации гласят, что измерения лучше всего проводить на образцах, имеющих форму прямоугольной линзы. Края образца должны быть хорошо обработаны. Размеры куска должны быть следующими: длина — 20 мм, ширина — 20 мм, высота — 30 мм.

По плотности древесину влажностью 12% все породы можно разделить на три группы:

• Низкая плотность (до 540 кг/м³) – ель, сосна, тополь, бальза, пихта, кедр, можжевельник, осина, ива, липа, ольха, каштан.
• Средней плотности (540…740 кг/м³) – лиственница, береза, бук, дуб, клен, ясень, орех, рябина, яблоня, груша, вяз, лещина.
• Высокая плотность (>750 кг/м³) – акация, граб, береза ​​железистая, дуб, ясень, келлин, самшит, фисташка.

Удельный вес деревянных столов ГОСТ 10704 91

Одним из наиболее важных факторов при транспортировке древесины является ее плотность. Это важный фактор при расчете транспортных расходов и выборе перевозчика древесины.

Удельный вес — это вес дерева. Удельный вес — это вес на единицу объема древесины без учета породы, влажности или других факторов — он составляет 1540 кг/м3. Объемный вес — это вес на единицу объема дерева, включая влагу и семена. Плотность дерева можно определить по его объемному весу. Различные породы деревьев имеют разную плотность. Кроме того, плотность деревьев одной и той же породы значительно варьируется в зависимости от географического положения и типа леса.

По мере увеличения влажности древесины ее плотность увеличивается. Например, плотность древесины сосны составляет 0,51 т/м 3 при влажности 15 % и 0,72 т/м 3 при влажности 70 %. В зависимости от содержания влаги древесина классифицируется следующим образом: абсолютно сухая (содержание влаги — 0 %, только в лабораторных условиях), воздушно-сухая (содержание влаги до 10 %), воздушно-сухая (содержание влаги — 15-20 %), свежесрубленная (содержание влаги 50-100 %), влажная (100 % и более при хранении в воде).

Дуб

Дубовая древесина — превосходный строительный и поделочный материал.

Свойства

Древесина дуба отличается прочностью, крепостью, плотностью (690 кг/м3), твёрдостью и тяжестью. Склонна к растрескиванию. Хорошо гнётся.

Имеет красивую крупную текстуру. Легко окрашивается, морится до чёрного цвета. Цвет ядра — от светло- до тёмно-бурого, заболони — желтовато-бурый.

В обработке резцом хрупка, требует твёрдого и острого инструмента и осторожности, хорошо выдерживает крупную резьбу. Мелкие профили из дуба невыразительны

Для столярных изделий необходимо использовать дуб в возрасте 150-200 лет. Торец дубовой доски темнее пласти, это необходимо учитывать при выборе типа соединения, выходящего на лицо.

Применение

Дубовая древесина идёт на подводные и сухопутные постройки, устройство подводных и основных частей деревянных судов (преимущественно летнего дуба) и как бочарный, экипажный, машинный, мебельный, паркетный и столярный лес (предпочитается зимний дуб); особенно ценится для последних морёный дуб, долго пролежавший в воде и имеющий тёмную, почти чёрную древесину.

Что такое плотность древесины

Единицей измерения плотности древесины является гм/см3 или кг/м3 (в системе СИ). Этот показатель определяется по формуле: р = mb/Vb. Символ m обозначает массу материала, b – параметр влажности, Vb – объем влажного вещества. Выделяют следующие виды плотности древесины:

1. Удельный вес (условная или базисная плотность): характеризует отношение массы сухого древесинного вещества к его объему.
2. Объемный вес (средняя плотность): определяет отношение массы структурированного физического тела во влажном состоянии к его объему.

В древесине присутствует большое количество межклеточных пространств, называемых пустотами. Древесинное вещество получается при помощи спрессовывания дерева. В результате пустоты полностью исчезают. Плотность спрессованной древесины меньше удельного веса древесинного вещества. Чем выше величина этого показателя, тем прочнее материал. Древесина с большим удельным весом труднее поддается обработке и не пропитывается антисептиками.

Измерение плотности осуществляется по следующему алгоритму:

1. Выдержать измеряемый образец до влажности не менее 11 %.
2. Расчет размерных характеристик и веса деревянной заготовки.
3. На основе проведенных измерений производится расчет объема древесины. Заготовка увлажняется в дистиллированной воде в течение 3 суток, пока ее толщина не увеличится на 0,1 мм.
4. Повторно измеряются размер и вес увлажненной древесины. На основе новых данных производится расчет максимального объема.
5. Заготовка высушивается и повторно взвешивается. Масса сухого образца делится на максимальный объем. Результат вычислений будет являться базисной плотностью.
6. Повторно измеряется масса сухой заготовки. На основе этих значений вычисляется удельный вес древесины.

Алгоритм вычисления данного показателя указан в ГОСТ 16483.1-84. Проводить измерения рекомендуется на заготовках в форме прямоугольной линзы. Длина основания измеряемого образца должна равняться 20 мм, ширина – 20 мм, высота – 30 мм. Грани заготовки необходимо тщательно обработать перед измерением плотности древесины.

ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности

1 файл   197.93 KB

В большинстве стран Европы, вместо плотности древесины, используется показатель прироста. Он характеризует среднюю толщину слоев роста. Этот параметр используется при расчете величины изменения объема дерева в течение некоторого промежутка времени. Главным преимущества параметра прироста является легкость расчета, что позволит снизить затраты на проведение математических измерений. Согласно мнению профессиональных специалистов, этот параметр не характеризует физические свойства древесины. Поэтому он не связан с плотностью вещества. В Российской Федерации показатель прироста используется центрами по экспертизе и стандартизации лесоматериалов.

Зачем знать плотность пиломатериалов

Представьте себе два коробка со спичками – полный и наполовину пустой. В первом деревянные палочки лежат плотно, они не двигаются и хорошо сопротивляются внешним воздействиям. Во втором палочки лишены опоры, сломать их проще.

Примерно то же можно сказать о древесине большой и малой плотности. С плотной работать гораздо сложнее:

• для её обработки приходится чаще затачивать режущие кромки инструментов;
• некоторые породы практически невозможно обрабатывать ручным инструментом, нужны инструменты с электроприводом;
• плотная древесина обладает плохой упругостью, способностью изгибаться, а не ломаться под нагрузкой;
• из-за малого количества пор она хуже впитывает в себя декоративные и защитные пропитки.

Однако и влагу она почти не впитывает, поэтому не разбухает во влажной среде так, как рыхлая и пористая древесина. А значит, лучше держит размеры и форму.

Видео описание

Как ведет себя ручной инструмент резчика при работе с плотной древесиной тиса, смотрите в видео:

При изготовлении различных строительных конструкций или деревянной мебели большое значение имеет их вес и нагрузка на основание. Чем плотнее дерево, тем оно тяжелее. Этот факт также следует учитывать при выборе способа транспортировки материалов, их переноски, подъема на высоту.

Огромное значение плотность, удельный вес и структура древесины имеет при изготовлении музыкальных инструментов, спортивного инвентаря, бильярдных киев, плавучих средств.

Ясень

Ясень относится к ядровым кольцесосудистым породам.

Свойства

Текстура ясеня определяется на продольных разрезах шириной годичных слоев, разницей в окраске поздней и ранней древесины, а также ядра и заболони.

Плотность древесины ясеня — 680 кг/м3. Обладает значительной неравноплотностью: плотность поздней древесины в 2 —3 раза выше, чем плотность ранней. Между ядром и заболонью у ясеня существует кольцеобразный слой спелой древесины, которая по цвету и физическим свойствам практически не отличается от заболони. Она характеризуется пониженной по сравнению с заболонью влажностью и резко сниженной проницаемостью для газов и жидкостей, по причине отсутствия живых клеток и закупорки водопроводящих элементов.

Свежесрубленная древесина ясеня имеет влажность в среднем:  ясень маньчжурский — 78%; ясень высокий, или обыкновенный — 36%. Влагопоглощение и водопоглощение у древесины ясеня существенно ниже, чем у хвойных, в силу большей плотности древесины.

При использовании защитных покрытий изделия из нее практически не меняют своей влажности в процессе эксплуатации. Однако высокая плотность приводит и к большей усушке и разбуханию. Ясень относится к породам с сильным усыханием. Существенно большие, чем у хвойных пород, и внутренние напряжения, возникающие в процессе сушки пиломатериалов из ясеня.

Воздухопроницаемость древесины ясеня значительно ниже, чем у сосны (примерно в 20 раз). Примерно то же можно сказать и о водопроницаемости. Благодаря этому его древесина так же, как и у дуба, трудно пропитывается различными защитными веществами.

Обладает весьма высокими прочностными показателями. По длительной стойкости к деформациям ясень не имеет себе равных. Ясень раскалывается заметно труднее, чем дуб.

Достаточно трудно обрабатывается режущим инструментом. Способность удерживать крепления (гвозди, шурупы) существенно выше, чем у всех пород, включая дуб. Древесина ясеня относится к группе стойких к биологическому воздействию (поражению грибами).

Характерные пороки — морозные трещины, возникшие в результате суровых зим и, как следствие, развитие внутренней гнили. Обладает высокой ударной вязкостью, хорошо гнется (особенно детали из заболони), не даёт отщепов

Древесина ясеневого корня внешне напоминает древесину оливкового дерева. Она хорошо шлифуется, полируется и равномерно окрашивается.

Применение

Из древесины ясеня изготовляют облицовочный шпон, гнутую и резную мебель, вырезают винты лёгких самолетов, перила и паркет, борта кузовов, обшивку, рамы окон и диваны вагонов, некоторые части ткацких станков, приклады и ложа огнестрельного оружия, охотничьи и боевые луки, спортивный инвентарь — лыжи, теннисные ракетки, бейсбольные биты, хоккейные клюшки, бильярдные кии, вёсла.

Было полезно? Подписывайтесь на нас вInstagramи!

Прочность

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, скалывание), породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности – напряжением, при котором разрушается образец.

Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

При растяжении поперек волокон прочность древесины очень мала и в среднем составляет 1/20 от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т. е. 6,5 МПа. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.