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木材的密度是材料最重要的属性,可让您计算木质原材料或物体在运输、加工和使用过程中的负载。 该指标以克每立方厘米或千克每立方米来衡量,但问题是这些指标不能被认为是稳定的。
它是什么以及它取决于什么?
用枯燥的定义语言来说,木材的密度是物质的质量与其体积的比率。 乍一看,确定该指标并不困难,但密度在很大程度上取决于特定木材品种的孔隙数量及其保留水分的能力。 由于水比许多干燥木材的密度更大,并且自然地比纤维之间的空间更密,因此水的百分比对底线有很大影响。
综上所述,区分了木材密度的两个指标,它们接近最普遍的定义,但同时更准确。
木材的密度与其他几个物理特性有关。 例如,孔隙的存在意味着在树的厚度中存在气泡——显然它们的重量更轻并且占据相同的体积。 因此,具有多孔结构的木材的密度总是比没有大量孔隙的木材低。
同样,密度与湿度和温度之间也存在关系。 如果材料的孔隙中充满了重水,棒本身就会变得更重,反之亦然——干燥时,材料的体积只会轻微收缩,但质量会显着下降。 这里的温度涉及一个更复杂的方案——当温度升高时,一方面迫使水膨胀,增加工件的体积,另一方面加速蒸发。 同时,将温度降低到零以下会使水变成冰,导致体积略有增加而不增加重量。 木结构中水的蒸发和冻结充满了钢筋的机械变形。
既然我们谈论的是水分,那么值得澄清的是,砍伐的木材根据其等级分为三类。 此外,新切割的材料通常含水量至少为 50%。 高于 35% 的指标被认为是潮湿的,指标在 25-35% 范围内的材料被认为是半干的,绝对干燥的概念始于含水量为 25% 或更低。
即使在天篷下自然干燥也能达到原料的绝对干燥,但为了达到较低的含水量,必须采用特殊的干燥室。 此时应使用木材进行测量,湿度不超过12%。
密度还与吸收性有关,吸收性是特定种类木材吸收大气中水分的能力。 具有高吸收率的材料将是先验致密的——仅仅是因为它不断地从大气中吸收水分,并且在正常情况下不会有点干燥。
了解树木的密度参数可以粗略地确定其导热系数。 原因很简单:如果木材不致密,说明里面有很多孔隙,木制品就会有良好的保温性能。 如果空气的导热系数较低,那么水的导热系数则相反。 因此,高密度(以及因此含水量)表明特定类型的木材完全不适合隔热!
在一般可燃性方面也观察到类似的趋势。 充满空气的孔隙不会自行燃烧,但不会干扰燃烧过程,因此松散类型的木材通常燃烧良好。 由于高湿度,高密度是火势蔓延的直接障碍。
有点矛盾的是,密度较低的木材类型的特点是抗冲击变形能力增强。 原因是这种材料由于存在大量未填充的内部空隙而更容易压缩。 这不适用于茂密的树木 - 随之而来的是重纤维的位移,因此在大多数情况下,工件会因强力打击而断裂。
最后,在大多数情况下,致密的木材不易腐烂。 这种材料的厚度根本不留任何自由空间,纤维的湿润状态是其常态。 因此,在处理木材时有时甚至使用普通蒸馏水进行浸泡密度表,以防止不良生物因素的影响。
它是如何确定的?
如果我们纯粹根据数学公式来考虑木材密度的定义,则产品的质量乘以水分参数,除以体积,并乘以相同的参数。 公式中包含湿度参数,因为干燥的树木吸收水分后会膨胀,即体积增加。 肉眼可能并不明显,但对于大多数任务来说,考虑每增加一毫米和一公斤是很重要的。
考虑到测量的实际方面物理资源网,我们首先要考虑到这样一个事实:在测量之前,必须首先实现水分平衡——通过干燥去除木材中多余的水分,但又不能让材料干燥到不吸收空气中的水分。 对于每个品种,推荐的水分参数会有所不同,但一般来说这个数字不应低于11%。
之后,进行必要的初步测量 - 测量工件的尺寸并根据这些数据计算体积,然后对实验木块进行称重。
接下来,将工件在蒸馏水中浸泡三天,尽管停止浸泡还有另一个标准——必须保证工件的厚度至少增加0.1毫米。 达到预期结果后,再次测量并称重膨胀的碎片以获得最大体积。
下一步是对木材进行长时间的干燥,最后进行下一次称重。
干燥工件的质量除以最大体积,这是同一工件但因水分而膨胀的特征。 结果是相同的基本密度 (kg/m3) 或比重。
所描述的行动是俄罗斯在国家级认可的指令, - GOST 16483.1-84 中规定了操作和结算的顺序。
由于每一克和每一毫米都很重要,该标准甚至规定了对工件的要求——工件是一块长2厘米、高3厘米的矩形木头。 同时,为了获得最大的测量精度,在开始实验之前必须仔细加工工件。 颠簸和粗糙度不应影响读数。
不同物种的密度
从上述可以得出的一个可预测的结论是,测量和评估木材密度的过程是一项相当复杂的任务,需要非常精确的测量。 大多数情况下,消费者的所有复杂工作都是由制造商和供应商完成的。 - 在同一个包边或镶木地板包装上,必须注明材料的所有主要特性。
如果自己采伐各种木材,情况会更复杂,因为没有信息包,但您可以在互联网上找到每种木材的粗略密度指标,并从那里编制整个表格。 重要的是要记住,如上所述,每根棒的水分含量受到许多因素的影响,这意味着在特定情况下质量波动的可能性很大。
在某些情况下,可能会出现另一种情况:当所有者只被赋予一项任务,但仍然没有在木材中实现它时。 原料必须自主购买,但同时要弄清楚哪种品种最有效。
鉴于密度会影响木材的许多其他实用品质,您可以立即排除大部分不合适的申请人,并专注于特定类别的材料。 专门为此目的按密度指定了三个主要木材等级。
马来亚
低密度很实用,装载机会感谢消费者选择这种树,只要轻质木材更容易采伐和运输。 根据常见的分类,低密度木材的密度上限为540,通常为530公斤/立方米。
这一类别包括大多数工业针叶树,如云杉、松树、白杨,以及多种核桃、板栗、雪松、柳树和椴树。 樱桃和桤木,根据物种和条件,可能是低密度或中密度物种,其中樱桃大多是中密度。 这种木材比较便宜,因为它相对容易运输。 支持其廉价和需求的另一个明显论点是,很大一部分国内森林正是由这些物种组成。
专家指出,树干密度低的树木在北方地区最为常见。 这是因为相应物种的森林生长的地区并不总是为植物世界提供大量的水分。
为了适应现有条件,木材密度低的植物会形成湿度相对较低的树干,最终影响质量。
缓和
中密度木材是选择材料时的“中间道路”,它没有任何明显的优点密度表,但也没有任何明显的缺点。 虽然不太重,但这种材料具有良好的抗压强度,没有致密岩石的明显缺点,例如良好的导热性。
中密度类别包括落叶松和桦木、苹果和梨、山白蜡和枫木、榛子和胡桃、白蜡和杨、樱桃、山毛榉和榆木锯材。 樱桃和桤木的密度显着增加,这使我们无法自信地将该品种的所有代表归为一类 - 两者都在低密度和中密度之间波动,而桤木更接近低密度。 允许该品种列入中密度类别的指标为540-740公斤/立方米。
正如您所看到的,这些也是我们地区非常常见的树种,并且在各个行业都有很大的需求,不仅出于实用目的,而且还因为它们在装饰领域的高品质。
高的
木材密度的增加似乎是一个缺点,因为用它制成的产品非常重且体积大,不能拥有良好的隔热性能,甚至会因撞击而破裂。
同时,该材料能够承受显着的恒定载荷而不变形。 ,也不同于相对较低的可燃性和惊人的耐用性。 除此之外,这种木材还比较耐腐烂。
要属于密集树种,木材密度至少需要达到 740 千克/立方米。 3.在常见的木材类型中,主要记住的是橡木和金合欢木,以及角树和黄杨木。 这还应该包括一些不在我们所在纬度生长的物种,例如开心果和铁树。
请注意:几乎所有列出的品种都被归类为昂贵和有声望的品种。 即使它们的重量非常大,也不能阻止某些等级的材料从另一个半球运输,这只会对成本产生更大的影响。
由此只能得出一个结论:尽管这种木材有种种缺点,但它具有许多优点,值得花大价钱购买。