Влияние повышенных температур на физико-механические свойства древесины

Эти диаграммы показывают, что влияние повышенной температуры менее всего сказывается на прочности при растяжении вдоль волокон: при повышении температуры с 10 до 100° С прочность при растяжении снижается примерно на 16%, а при сжатии вдоль волокон — более чем вдвое. Прочность при статическом изгибе также сильно снижается при высокой температуре.

Рис. 69. Влияние повышенной температуры на прочность древесины сосны при влажности 12%: 1прочность при растяжении вдоль волокон, 2 — то же при статическом изгибе, 3 — то же при сжатии вдоль волокон.

Механические свойства снижаются с увеличением температуры, продолжительности воздействия и влажности древесины. Удельная работа при ударном изгибе для древесины с низкой влажностью уменьшается с повышением температуры, а при высокой влажности, наоборот, увеличивается (испытывалась древесина в нагретом состоянии). При помощи нагревания древесины можно достичь снижения разбухания и усушки. Однако такая обработка неизбежно связана со снижением прочности, в особенности удельной работы при ударном изгибе. Повышение стабильности и снижение прочности тем больше, чем выше температура и продолжительность нагрева. По имеющимся данным, нагревом древесины в расплавленном металле (сплав из 50% олова, 30% свинца и 20% кадмия, плавящийся при температуре около 150°) можно вдвое повысить стабильность, но удельная работа при ударном изгибе при этом снизится на 50%. Нагрев в металле вызывает меньшее снижение механических свойств, чем нагрев на воздухе. Таким образом, действие на древесину высоких температур в первую очередь и в большей мере отражается на удельной работе при ударном изгибе: древесина становится хрупкой. Степень влияния зависит от величины температуры и продолжительности ее воздействия.

Отмеченное выше более сильное снижение ударной вязкости при нагреве древесины лиственных пород объясняется изменением химического состава древесины, происходящим в результате распада пентозанов и уменьшения их количества. Так как пентозаны в составе клеточной оболочки играют механическую роль, а лиственные породы содержат их в 2—3 раза больше, чем хвойные, снижение удельной работы при ударном изгибе для древесины лиственных пород выражено в большей мере. При нагревании древесины происходит в первую очередь гидролиз гемицеллюлоз: содержание пентозанов в древесине бука уменьшается с 23,8% при нагревании в течение 3 ч при температуре 150, 200 и 250° соответственно до 23,5, 11,6 и 0,9%, а в древесине ели — с 12,3 до 11,3%; с 7,1 до 0,9%.

Таблица 56. Пределы прочности древесины дуба при сжатии вдоль волокон.

Температура, °С	Пределы прочности, кГ/см^2, при влажности, %
	91,5	59,5	47,1	30,5	31,7	30,8
	84,5	50,0	38,7	24,0	25,1	24,0
	79,3	42,8	32,2	18,3	20,0	18,9
	72,6	33,0	23,8	12,8	13,4	11,4
	65,9	23,5	15,1	6,3	7,1	5,6

Данные табл. 56 и 57 показывают, что прочность при сжатии вдоль и поперек волокон понижается как с повышением температуры, так и с повышением влажности древесины, при этом одновременное действие обоих факторов вызывает большое снижение прочности по сравнению с действием одного из них. Влияние влажности наблюдается до предела гигроскопичности; дальнейшее увеличение влажности практически не отражается на прочности. Влияние же температуры непрерывно на диапазоне ее изменения. Совместное влияние температуры и влажности существенно отражается на реологических показателях, исследованных при растяжении и сжатии в тангенциальном направлении поперек волокон древесины основных пород.

Таблица 57. Влияние температуры на прочность при сжатии древесины вдоль и поперек волокон.

Свойства	Температура, С^о	Прочность при сжатии древесины, кг/см^2, при влажности древесины, %
Предел прочности при сжатии вдоль волокон
Условный предел прочности при сжатии поперек волокон

Примечание: В числителе приведены данные при радиальном сжатии, в знаменателе — при тангенциальном.

Таблица 58. Влияние повышенной температуры при разной влажности на прочность древесины при растяжении поперек волокон.

Порода	Температура, °С	Предел прочности, кг/см^2, при растяжении
радиальном и влажности древесины, %	тангенциальном и влажности древесины, %
Сосна
Дуб

Так, для березы при увеличении влажности от 10% до W_u._r. мгновенный модуль упругости снижается в 4 раза, а при температуре 95° — в 8 раз; длительный модуль упругости снижается соответственно в 5 и 7 раз, время релаксации — в 4 раза. С увеличением числа циклов механические свойства древесины понижаются при всех вариантах изменений температуры и при всех градациях влажности. Особенно заметно снижается прочность после первых 40 циклов, затем снижение прочности замедляется. Если при механических испытаниях древесины не проводится кондиционирование состояния среды, то полученные показатели приводятся к стандартной температуре 20° по формуле:

где β — поправочное число на температуру, кг/см²; t — температура древесины в момент испытаний. Значения поправочных чисел β даны в соответствующих ГОСТ.

Дата добавления: 2015-08-09