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 20×20×30 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 20×20×30 мм.

Предел прочности при сжатии вдоль волокон определялся по ГОСТ 16483.10-73 с использованием кондиционированных образцов с размерами 20×20×30 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 16483.3-84 с использованием кондиционированных образцов в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением 20×20 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 50×50 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 (Wабс>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.3 =97,4±7,l% 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 rw = 0,880 г/см, точность опыта Р=0,98%.

Плотность древесины при влажности 12% равна r12 =0,620 г/см, точность опыта Р=0,51 %.

Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии r0=0,590 г/см при точности опыта Р = 0,52 %.

Базисная плотность древесины rб =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 βrmах=4,0±0,3% при точности опыта Р=3,13%.

Для тангентального направления βtmах=8,9+0,4% при точности опыта Р=2,12%.

Коэффициент линейной усушки в процентах на 1 % влажности составляет.

Для радиального направления Kβr=0,15±0,01 % (Р=3,27 %).

Для тангентального направления Kβt=0,30 ± 0,01 % (Р=2,10 %).

Полная объемная усушка βVmax = 13,3 ±0,8 % при точности опыта Р=2,99%.

Коэффициент объемной усушки в процентах на 1 % влажности Kβv=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 σ сж.12=37,0 МПа при точности опыта Р=2,94 % и доверительной вероятности 0,95.

Предел прочности при скалывании вдоль волокон τ12 =12,8 МПа±1,1 МПа при точности опыта Р=4,83 % и доверительной вероятности 0,90.

Предел прочности при статическом изгибе σ с.и.12=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:

- для поперечного разреза НП12=44,8±2,9 Н/мм2 при точности опыта Р=3,12% и НП76=26,7±1,7Н/мм2 при точности опыта Р=3,12 % (доверительная вероятность обоих показателей 0,95);

- для радиального разреза НR12=39,3±3,0 H/мм2 при точности опыта Р=3,63% и НR76=23,4± 1,8 Н/мм2 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 % и НТ76=21,2±2,4 Н/мм2 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 50-60%). 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.