Влияние низких (отрицательных) температур на физико-механические свойства древесины

Для абсолютно сухой древесины было найдено, что прочность при сжатии вдоль воколон с повышением температуры снижается. Высокая влажность древесины вносит резкие изменения во влияние низких температур на прочность древесины вследствие образования при низкой температуре ледяной решетки, заполняющей пустоты в древесине. Количество воды, замерзающей в древесине при температуре ниже нуля, зависит от диаметра капилляров и количества веществ, растворенных к воде; чем меньше диаметр капилляров и чем больше концентрация раствора, тем при более низкой температуре замерзает вода. На рис. 70 графически показано влияние влажности на прочность древесины бука при комнатной температуре +20° (нижняя кривая) и при температуре —42° (верхняя кривая).

Рис. 70. Влияние влажности на прочность древесины при сжатии вдоль волокон при разной температуре. Вверху — кривые для бука; внизу — для сосны: 1 — при температуре 20°; 2 — при температуре ниже 0°.

Диаграммы показывают, что прочность древесины при низкой температуре и любой влажности выше прочности при комнатной температуре; до предела гигроскопичности влажность в равной мере снижает прочность при обеих температурах (начальные участки кривых до влажности 30% прямолинейны и параллельны). Дальнейшее увеличение влажности за предел гигроскопичности не оказывает влияния на прочность древесины при комнатной температуре (на нижней кривой правый участок представлен прямой линией, параллельной горизонтальной оси). В то же время прочность древесины влажностью выше предела гигроскопичности при низкой температуре увеличивается, достигает максимума при влажности 85%, после чего вновь снижается. Такое изменение прочности можно объяснить влиянием льда: по мере повышения влажности все больше и больше сосудов в древесине бука заполняется льдом, вследствие чего общая прочность возрастает. Это увеличение прочности продолжается до тех пор, пока колонки льда не образуют решетку (при влажности примерно 85%) такого протяжения, что нагрузку в основном начинает воспринимать лед, так как ледяная решетка менее пластична, чем древесина. При дальнейшем повышении давления лед начинает таять вследствие тепла, развивающегося при сжатии (во время испытания наблюдалось появление воды). Это ведет к снижению общей прочности, которая постепенно падает до величины, примерно соответствующей прочности при пределе гигроскопичности.

Влияние температуры в пределах изменения от +100 до —80° С на прочность при сжатии вдоль волокон древесины сосны в абсолютно сухом и насыщенном водой состоянии показано на рис. 71, где участки кривых, характеризующих влияние повышенной температуры. Как видно, влияние положительных температур одинаково для абсолютно сухой и насыщенной водой древесины (правые участки кривых параллельны); в то же время при отрицательных температурах прочность абсолютно сухой древесины увеличивается плавно, а прочность мокрой древесины резко возрастает с понижением температуры до -25 ÷ -30°, после чего увеличение прочности замедляется, что объясняется образованием ледяной решетки. Диаграммы на рис. 71 (внизу) иллюстрируют влияние низких температур на механические свойства сырой древесины сосны (влажность 70%).

Рис. 74. Влияние температуры на прочность при сжатии вдоль волокон древесины сосны при разной ее влажности (вверху); влияние низких температур на механические свойства древесины сосны (внизу). 1-в абсолютно сухом состоянии; 2-в насыщенном водой состоянии 3 - прочность при статическом изгибе; 4 - удельная pабота при ударном изгибе 5 -прочность при сжатии поперек волокон; 6- то же при скалывании.

Дата добавления: 2015-08-09