
Насколько мощной будет нагрузка на фундамент здания, и какие инструменты понадобятся для обработки при использовании той или иной породы древесины, во многом зависит от показателя ее плотности. Как вычисляется эта величина? И какую плотность имеют популярные в строительстве породы? Ответы в этой статье.
Твердость древесины
Твердость древесины можно определить двумя способами. Первый носит название «метод Бринелля». Вот в чем его суть: металлический шарик с диаметром в 1 см вдавливают в деревянную заготовку, при этом сила сопоставима с весом в 100 кг. В результате в изделии остается след от шарика. Его замеряют и вычисляют, насколько твердым оказался материал.
Второй способ определить твердость дерева – тест твердости Янка (Janka). Он указывает на силу (измеряется в фунтах), с которой нужно вдавливать в заготовку металлический шарик (его диаметр составляет 0,444 дюйма или же 11,28 мм), чтобы создать углубление в половину его диаметра (то есть на 0,222 дюйма).
Что такое плотность древесины
Говоря коротко, плотность дерева – это соотношение веса (кг) и объема (м3). Но в этом вопросе не все так однозначно. Дело в том, что древесина – это материал с множеством пустот между волокнами. Их количество и размеры различаются в зависимости от части ствола, из которой изготовлен пиломатериал. Также пористость отличается у разных пород. А еще эти пустоты или каналы имеют неодинаковое заполнение влагой: если дерево росло вблизи водоема, соответственно, в каналах будет содержаться значительно больше воды. Это тоже влияет на массу и на плотность древесины.
Исходя из этого, плотность принято рассчитывать для деревянных изделий с влажностью на уровне 12%. Стоит отметить, что понятия плотности и прочности тесно взаимосвязаны. Чем плотнее древесина, тем она прочнее.
Классификация древесины по плотности
Итак, ориентируясь на показатель влажности в 12%, все породы можно отнести к одной из трех групп: с малой, средней и высокой плотностью.
Малая
Малой считается плотность древесины, которая не превышает 530 кг/м3. К этой категории относятся многие хвойные (кедр, ель, сосна) и лиственные (ива, липа, каштан, тополь, осина, орех, ольха). Например, плотность сосны составляет 400–500 кг/м3. А минимальная плотность осины – всего 360 кг/м3. Обе эти породы довольно популярны в строительной сфере.
Относительно невысокие затраты на транспортировку таких материалов, а также их распространенность на просторах отечественных лесов позволяют приобрести их по доступной цене.
Средняя
Среднюю нишу занимают растения, чья плотность древесины сохраняется в пределах от 530 до 740 кг/м3. Сюда входят лиственница и клены, а также бук, береза, карагач (вяз), ясень, платан, груша и яблоня. Плотность дерева лиственница, как правило, имеет более высокий показатель, чем характерный для большинства хвойных пород. Этим объясняется ее широкое применение в строительстве и отделке.
Древесные заготовки средней плотности хороши тем, что имеют умеренную прочность на сжатие, а также «не грешат» высокой теплопроводностью.
Высокая
Высокой можно назвать плотность древесины с показателем более 740 кг/м3: самшит, фисташка, дуб, граб, акация и кизил.
Большинство тропических деревьев тоже могут «похвастаться» высокой плотностью. Причина в том, какие преобладают почвы и климатические условия в зоне их произрастания.
Изделия из таких пород отличаются массивностью, склонны к раскалыванию от ударов. Однако бесспорные их «плюсы» – это износостойкость, стабильность и долговечность.
Таблица плотности древесины различных пород
Твердые породы древесины могут быть более «капризны» при работе с ними. Выбирая их для своего проекта, следует учесть несколько моментов:
- Чтобы аккуратно обрабатывать заготовку, нужно чаще затачивать инструмент.
- Некоторые породы поддаются обработке только электроинструментом.
- Чем тверже древесина, тем менее она упруга.
- Высокая твердость древесины зачастую препятствует достаточному впитыванию лакокрасочных и защитных веществ.
Далее приведена таблица плотности древесины наиболее популярных пород.
Дерево | Плотность, кг/м3 | Твердость Бринелля, HB | Твердость Янка, фунт |
---|---|---|---|
Абачи (абаш) | 250 | ||
Акация | 830 | 7,1 | |
Бакаут | 1375 | 4500 | |
Береза | 540–700 | 3 | 1260 |
Бук | 650–700 | 3,8 | 1300 |
Венге | 750–800 | 4,3 | 1630 |
Вяз | 670–710 | 3 | 1350 |
Граб | 500–820 | 3,7 | 1860 |
Груша | 690–800 | 4,2 | |
Дуб | 600–930 | 3,7-3,9 | 1360 |
Ель | 400–500 | 660 | |
Ива | 460 | ||
Каштан | 560–590 | ||
Кедр | 580–770 | ||
Кипарис | 600 | ||
Клен европейский | 530–650 | 4 | 1450 |
Клен канадский | 530–720 | 4,8 | |
Клен полевой | 670 | 2,5 | |
Лещина | 630 | ||
Липа | 320–560 | 400 | |
Лиственница | 2,5 | 1200 | |
Махагон | 400–700 | 5 | 830 |
Мербау | 690–960 | 4–5 | 1500 |
Олива | 850–950 | 6 | |
Ольха | 380–640 | 3 | 590 |
Орех американский | 4 | ||
Орех грецкий | 500–650 | 5 | 1010 |
Осина | 360–560 | 420 | |
Палисандр | 750–1290 | 5,5 | 2720 |
Пихта | 350–450 | 350–500 | |
Платан | 650–750 | 3,2 | 770 |
Розовое дерево | 800–900 | 4,4 | 2720 |
Рябина | 700–810 | 830 | |
Самшит | 980–1000 | 2100 | |
Сосна | 400–500 | 2,5 | 380–1240 |
Тик | 440–820 | 3,5 | 1000 |
Тополь | 400–500 | ||
Черешня | 630 | 3,5 | |
Эбеновое дерево | 950–1300 | 8 | 1720 |
Эвкалипт | 690–1110 | ||
Яблоня | 690–720 | 1730 | |
Ясень | 660–700 | 4-4,1 | 1320 |
Ятоба | 900–1150 | 5,6 | 2350 |
Как рассчитывается плотность дерева кг/м3
Существует определенная последовательность шагов, регламентируемая стандартами, которая позволяет высчитать плотность. Вот эти шаги:
- Любое дерево, плотность которого нужно определить (а если точнее – образец этого дерева размерами 20х20х30 мм), высушивается до показателя влажности в 12%.
- Производятся замеры массы и объема.
- Брусок отправляется в емкость с дистиллированной водой на несколько суток. Толщина должна увеличиться на 0,1 мм.
- Снова высчитывается объем заготовки.
- Осуществляется сушка и повторное взвешивание. Отношение массы к максимальному объему – это и есть базисная плотность.
Свойства древесины. Урок по технологии в 6 классе.
Зависимость плотности дерева от влажности
Влажность – это та характеристика, которая оказывает наибольшее влияние на плотность древесины. Почему это так?
Как уже отмечалось, в структуре дерева присутствуют поры в разных количествах. Они способны поглощать или отдавать влагу. Когда поры максимально заполнены водой, это увеличивает вес доски. В соответствии с этим повышается и плотность.
Если говорить о степени влажности древесины, существуют три категории:
- Сырая – влажность выше 35% (как правило, это относится к свежеспиленной древесине).
- Полусухая – влажность в пределах 25–35% (она достигается благодаря сушке под навесом).
- Абсолютно сухая – влажность ниже 25% (этого показателя можно добиться только в специальных сушильных камерах).
На что влияет плотность дерева
От того, насколько высокую плотность имеет дерево, будет зависеть сфера его применения и некоторые другие особенности.
- Повышенная твердость затрудняет обработку древесины, но обеспечивает ей стабильность геометрической формы. А вот мягкий материал с небольшой плотностью легко моделировать по своему усмотрению.
- Производя мебель, следует учитывать, какую весовую нагрузку она будет нести на основание. Например, если деревянный паркет изготовлен из досок с меньшей плотностью, массивная мебель может его повредить.
- Не менее важно оценить нагрузку на фундамент при отделке стен деревянными панелями. Любой «лишний» килограмм потребует усиления конструкции основания.
- Чем плотнее дерево, тем больше его вес. Это нужно иметь в виду при транспортировке заготовок и при необходимости поднимать их на высоту.
- Древесина, которая имеет меньший показатель плотности, обладает более выраженными изолирующими свойствами. Достигается эта особенность за счет обилия пор в структуре. Воздух – это плохой проводник тепла, в отличие от воды. Поэтому, если нужно добиться качественной тепло- или звукоизоляции, стоит присмотреться к породам на нижних позициях по шкале плотности.
- Обратная картина наблюдается, когда речь касается горючести материалов. Менее плотные породы и сорта древесины хотя и не провоцируют воспламенение, но и не препятствуют процессу горения, если он возник. А вот обильное заполнение пор водой становится барьером, снижающим распространение огня.
- Еще одно преимущество более плотной древесины – ее повышенная стойкость к гниению. Все пустоты между волокнами заполнены водой, следовательно, свободного пространства нет. Патогенным микроорганизмам попросту негде поселиться.
Большое влияние показатель плотности оказывает на то, какие вообще изделия можно изготовить из данного дерева. Это особенно актуально при производстве различных музыкальных инструментов, спортивного оборудования и инвентаря, прочих узкопрофильных предметов.
Приведенные в статье списки и таблица отражают данные лишь по некоторым популярным породам. Однако этой информации может быть вполне достаточно, чтобы определить, с каким сырьем будет удобно работать в каждом конкретном случае, в зависимости от цели. Совсем необязательно быть опытным физиком, чтобы разобраться в вопросах плотности древесины. Основные принципы этой темы вполне понятны даже непосвященным людям.
18.08.2023