Что такое плотность материала. От чего зависит плотность древесины и как ее узнать

Заработок в интернете

Древесину можно назвать одним из старейших материалов, использующихся в строительстве. Испокон веков человек сооружал себе жилье из веток и палок. С тех пор прогресс шагнул далеко вперед, но древесина, как и прежде, остается одним из наиболее распространенных строительных материалов.

Ее экологичность и простота обработки привлекают строителей по всему миру. Но теперь это не ветки, а пиломатериал, получаемый промышленным способом. Поэтому в настоящее время его техническим свойствам уделяется большое внимание, в том числе измеряется плотность древесины. Конечно, это только одна из характеристик, но именно она зачастую является особенно важной.

Что такое плотность материала

Синонимом этого термина является объемный вес, то есть масса сырья, поделенная на единицу объема. А значит, плотность древесины или любого другого вещества — это количество материала в кубическом сантиметре или метре материала. В зависимости от того, какие единицы измерения были приняты при расчете, получают разные значения объемного веса — г/см3 или кг/м3. Оба эти варианта являются верными.

Далеко не все материалы являются однородными по своей структуре. Конечно, сплавы металлов или пластики сразу создаются с определенными техническими характеристиками. Что же касается природных материалов, в том числе древесины, их плотность зависит от многих факторов и может различаться даже в отдельных частях одного образца. Эта особенность также влияет на качество материала — чем равномернее плотность древесины, тем ценнее порода.

Плотность древесного вещества

По мере роста дерево потребляет из окружающей среды влагу, кислород и другие питательные вещества. Конечно, они не пропадают бесследно. Если присмотреться к срубу дерева, можно заметить, что оно не состоит только из так называемого древесного вещества. При ближайшем рассмотрении можно увидеть поры, по которым циркулируют жизненные соки растения. Кроме того, влажность свежеспиленного дерева обычно составляет около 60-80 %, а это значит, что в составе его древесины имеется также вода.

Плотность чистого древесного вещества — это масса единицы объема материала, образующего стенки клеток. Иными словами — удельная плотность. Для большинства пород ее значение составляет примерно 1,53 г/см3. Плотность воды, для сравнения, — 1 г/см3.

Как рассчитать плотность

Единица измерения объемного веса подсказывает нам, как решить эту задачу. Нужно лишь знать вес образца и его объем, который, как известно, вычисляется перемножением длин сторон объекта.

Наиболее простым примером станет определение плотности абсолютно сухого материала, то есть древесины, в которой полностью отсутствует вода. Формула в данном случае максимально проста:

плотность = масса/объем.

Предположим, что кубический метр абсолютно сухой древесины неизвестного происхождения весит 600 кг. Это значит, что ее плотность составит 600/1 = 600 кг/м3. Эта достаточно простая формула не учитывает дополнительные характеристики материала, такие как влажность. Она не подходит для расчета плотности свежеспиленного дерева. Также стоит отметить, что абсолютно сухая древесина не существует в природе, а создается методом промышленной сушки при высоких температурах.

От чего зависит плотность

По объемному весу различные породы делятся на три категории:

  • с высокой;
  • со средней;
  • с низкой плотностью.

К первому типу относятся дуб, граб, береза и некоторые другие лиственные деревья. Для второй категории характерная средняя плотность древесины. Примерами являются лиственница, вяз, клен, рябина, орех и т.д. Плотность хвойной древесины считается наименьшей, поэтому она относится к третьей категории. Это ель, сосна и кедр. Такое разграничение говорит нам о том, что на объемный вес древесины влияет порода дерева.

Плотность материала может также отличаться в зависимости от климатического района, в котором произрастало дерево. Чем суше климат, тем выше будет объемный вес древесины. Возраст дерева, пористость материала и его влажность также влияют на плотность древесины. Наибольший вес имеет взрослое, увлажненное дерево с наименьшим количеством пор.

Лиственные породы

Мы уже выяснили, что порода дерева влияет на плотность древесины. Таблица ниже включает точные значения объемного веса при различной влажности материала — от 15 до 100 %. Такой подход позволяет наиболее полно оценить изменение плотности древесины в различных условиях.

Порода дерева

Влажность древесины, %

15

30

60

100

Свежеспиленное дерево, среднее значение

Лиственница

670

710

880

1100

940

Тополь

460

500

610

760

700

Бук

680

720

890

1100

960

Вяз

660

710

880

1100

940

Дуб

700

760

930

1160

990

Граб

810

860

1060

1330

1060

Липа

500

540

660

830

760

Ольха

530

570

700

880

810

Клен

700

760

930

1160

870

Ясень обыкновенный

690

740

920

1150

960

Береза

640

680

840

1050

870

Осина

500

540

660

830

760

Хвойные породы

Как мы уже выяснили, такие деревья относятся к последней категории, поскольку являются наиболее рыхлыми по своей структуре.

Порода дерева

Влажность древесины, %

15

30

60

100

Свежеспиленное дерево, среднее значение

Ель обыкновенная

450

490

600

750

740

Пихта сибирская

380

410

510

630

680

Сосна обыкновенная

510

550

680

850

820

Пихта кавказская

440

480

580

730

720

Сосна кедровая

440

480

580

730

760

Благодаря приведенным данным легко можно определить плотность древесины. Таблица наглядно показывает, как меняется объемный вес в зависимости от влажности материала.

Знания о том, как различаются по плотности породы дерева, как влажность и район произрастания влияют на объемный вес древесины, могут пригодиться не только профессиональным строителям или народным умельцам. Они будут полезны и тем, кто покупает мебель из массива, планирует возведение пристройки к дому или кровельные работы. От характеристик материала напрямую зависит его качество и долговечность, а от чего зависит плотность пород древесины, вы теперь знаете.

Что такое плотность материала. От чего зависит плотность древесины и как ее узнать

Сосновые пиломатериалы у нас в стране пользуются просто огромной популярностью. И ничего удивительного в этом нет. Стоит древесина этой породы очень дешево, эксплуатационными характеристиками же отличается превосходными. Из сосны в России строят дома, сараи, пристройки, бани и даже гаражи. Используется эта экономичная и качественная древесина также при изготовлении мебели, оконных рам, дверей и пр.

Степень рыхлости — один из важнейших показателей, на которые обращают внимание при выборе такого пиломатериала, как сосна. Плотность древесины этой породы в разных случаях может быть неодинаковой. При этом факторов, оказывающий влияние на этот параметр, существует несколько.

Плотность и эксплуатационные характеристики

О том, что именно может повлиять на степень рыхлости сосны, поговорим чуть позже. Для начала же давайте разберемся с тем, как конкретно эксплуатационные характеристики пиломатериалов зависят от их плотности. Влияют особенности структуры древесины на ее рабочие характеристики следующим образом:

  • Чем выше этот показатель, тем меньшей теплопроводностью отличается древесина.
  • У пиломатериалов небольшой плотности и прочность ниже. Но при этом во время усушки они гораздо меньше растрескиваются.
  • Чем плотнее сосна, тем больше в ней содержится смолы. Следовательно, тяжелая древесина лучше сопротивляется влаге.
  • Чем плотнее сосновый материал, тем легче он обрабатывается.

Формула плотности

Каким же образом определяется степень рыхлости такого пиломатериала, как сосна? Плотность этой древесины, точно так же, как и любой другой, вычисляется путем деления массы бревна или доски на их объем. То есть формула выглядит таким образом: p=m/v. По плотности вся древесина делится на три большие группы:

  • малоплотная (p < 0,5) :
  • средней плотности (0,5<р<0,7) ;
  • плотная (р>0,7).

Довольно-таки высокая степень рыхлости — это то, чем характеризуется такая порода древесины, как сосна. Плотность пиломатериалов этой разновидности меньше 0,5, следовательно, относятся они к первой группе.

От чего может зависеть степень рыхлости

Итак, у разных групп сосновых пиломатериалов плотность может быть неодинаковой. От чего же конкретно зависит этот показатель? Прежде всего, от влажности досок и бревен. Именно качество просушки — основной параметр, указывающий на степень рыхлости любой древесины, в том числе и такой, как сосна. Плотность ГОСТ у пиломатериалов не регулирует. Определяют степень пригодности сосны для выполнения строительных и столярных работ именно по ее влажности. Согласно нормативам, этот показатель не должен превышать 10-12 %. При этом степень влажности свежесрубленного дерева зависит в основном от места его произрастания. Древесина сосны, выращенной в низине, будет более сырой и менее рыхлой, а следовательно, сушить ее придется дольше.

Зависит такой показатель, как плотность, также и от конкретной породы. Наиболее прочными и тяжелыми разновидностями являются обыкновенная и карельская сосна. Плотность у древесины этих пород высокая, так как она отличается мелкослойностью.

Еще один фактор, оказывающий влияние на плотность пиломатериала, — это возраст срубленного дерева. Так, к примеру, древесина, привезенная из Сибири, обычно тяжелее заготовленной в европейской части. Дело в том, что в этом регионе под вырубку идут в основном очень старые деревья.

Сосна: плотность древесины разной влажности

Таким образом, основным показателем степени рыхлости пиломатериалов является качество их просушки. Конкретные соотношения влажности и плотности сосны можно посмотреть в представленной ниже таблице.

Процент влажности

Плотность (кг/м3)

Стандартная древесина 10-12%

500-505

ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ


Абсолютно сухая 1-5 %

480

Свежесрубленная древесина 70-98 %

750-820

15-20 %

510-520

25-30 %

540-550

40-50 %

590-640

60-70 %

680-720

Сосна, плотность в свежесрубленном состоянии которой очень высока, при высыхании, как видите, становится гораздо более рыхлой.

Равноплотность

Этот показатель также должен учитываться при выборе сосновых пиломатериалов. Плотность годовых колец у любой породы дерева, в том числе и у сосны, неодинакова. У ранней древесины этот показатель ниже, у поздней, соответственно, выше. Чем меньше разница между этими двумя параметрами, тем выше равноплотность. Следовательно, тем легче дерево обрабатывается. Сосна, как и большинство хвойных пород, равномерностью древесины не отличается. Плотность ранней у нее в 2-3 раза меньше поздней. При этом процентное соотношение последней к общему объему древесины составляет 27 %.