Так же как и усушка, разбухание является отрицательным свойством древесины. Однако в некоторых случаях оно играет положительную роль: обеспечивает плотность соединений в бочках, лодках, деревянных трубах и судах.
Водопоглощение. Водопоглощение – способность древесины поглощать капельножидкую воду. Водопоглощение происходит при непосредственном контакте древесины с водой. При этом в древесине увеличивается содержание как связанной, так и свободной влаги. Общее количество свободной воды зависит от объема полостей в древесине. Водопоглощение зависит от породы древесины, от ее плотности; чем больше плотность древесины, тем меньше объем полостей, которые могут быть заполнены свободной водой, и, следовательно, водопоглощение будет меньше. Водопоглащение ядра меньше, чем у заболони. Скорость водопоглощения больше у образцов с большими размерами торцевой поверхности. С повышением температуры также ускоряется процесс водопоглошения. Максимальная влажность древесины при водопоглощении приведена в таблице 2.5 [3].
Таблица 2.5 – Максимальная влажность древесины при водопоглощении
| Порода | Влажность, % |
| Лиственница | 126 |
| Сосна | 185 |
| Ель | 212 |
| Кедр (сосна кедровая) | 220 |
| Пихта | 268 |
| Граб | 93 |
| Дуб | 116 |
| Береза | 135 |
| Осина | 185 |
| Тополь | 212 |
Из данных таблицы 2.5 видно, что наиболее высокую влажность имеет пихта, а самую низкую – граб.
Плотность древесины. Плотность материала характеризуется отношением его массы к объему. Измеряется плотность в килограммах на метр кубический или в граммах на сантиметр кубический.
Плотностью древесинного вещества называется отношение массы к объему клеточных стенок. Так как элементный химический состав древесины практически одинаков для разных пород, то и плотность древесинного вещества примерно одинакова для всех пород. Она в среднем равна 1,53 г/см3.
Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности, которая составляет 12 %.
Между плотностью и прочность древесины существует тесная связь. Чем больше толщина клеточных стенок, тем больше плотность и, следовательно, прочность древесины.
Пористость древесины определяется объемом внутренних пустот (полостей клеток, межклеточных пространств) и выражается в процентах от объема древесины в абсолютно сухом состоянии. Пористость зависит от плотности древесины: чем больше плотность, тем меньше пористость древесины. Значение пористости колеблется в пределах от 40 до 77 %.
В таблице 2.6 приведены средние значения плотности для различных пород [3].
Таблица 2.6 – Средние значения плотности
| Порода | Плотность в абсолютно сухом состоянии, кг/м3 | Плотность при влажности 12 %, кг/м3 |
| Лиственница | 630 | 660 |
| Сосна обыкновенная | 470 | 500 |
| Ель | 420 | 445 |
| Кедр | 410 | 435 |
| Пихта сибирская | 350 | 375 |
| Граб | 760 | 800 |
| Дуб | 650 | 690 |
| Клен | 650 | 690 |
| Ясень обыкновенный | 640 | 650 |
| Бук | 640 | 670 |
| Береза | 600 | 650 |
| Орех грецкий | – | 590 |
| Ольха | 490 | 520 |
| Осина | 470 | 495 |
| Липа | 470 | 495 |
Из данных таблицы 2.6 видно, что плотность древесины колеблется в очень широких пределах. Причем наибольшую плотность имеют граб, а наименьшую – пихта сибирская.
Плотность древесины имеет большое практическое значение. Древесину с высокой плотностью (самшит, граб, бук, клен, груша) особенно ценят на производстве за ее прочность и хорошую обрабатываемость.
Древесина лиственных кольцесосудистых пород имеет неодинаковую плотность, ранняя часть годичного слоя у нее пористая, поздняя более плотная. Такая древесина труднее поддается лакированию и полированию, но обладает другими ценными свойствами, например, хорошо гнется. Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеяннососудистых лиственных пород – высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется иполируется.
Тепловые свойства древесины.
Теплоемкостью называется способность древесины поглощать тепло при нагреве. Удельная теплоемкость представляет собой количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг древесины на 1оС. Теплоемкость измеряется в джоулях на килограмм ∙ градус Цельсия.
Удельная теплоемкость абсолютно сухой древесины при температуре 0о равна 1,55 кДж/кг ∙ оС, с увеличением температуры и влажности теплоемкость возрастает. При влажности 60 % и температуре воздуха 20оС удельная теплоемкость древесины составит 1,78 кДж/кг ∙ оС. Величина теплоемкости имеет значение при сушке, пропаривании, пропаривании древесины.
Теплопроводностью называется способность древесины проводить тепло. Для характеристики теплопроводности используют коэффициент теплопроводности.
Теплопроводность зависит от влажности, плотности, температуры и направления теплового потока. При увеличении всех этих показателей теплопроводность увеличивается.
У древесины теплопроводность невысокая по сравнения с другими материалами, что определило ее широкое применение в жилищном строительстве. Так, толщина деревянных стен меньше толщины кирпичных.
Температуропроводностью называется способность древесины выравнивать температуру при нагреве ил охлаждении. Она характеризуется коэффициентом температуропроводности. Он в большей степени зависит от влажности древесины: чем суше древесина, тем выше ее температуропроводность. Это объясняется тем, что полости клеток заполнены воздухом, температуропроводность которого больше, чем воды. Температуропроводность выше в направлении вдоль волокон, чем поперек волокон. Она имеет значение при сушке, пропитке, пропаривании, так как позволяет определить время, необходимое для прогрева древесины.
Расширение древесины. Расширение древесины при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расширения, т.е. изменением единицы длины при нагревании на 1оС. Коэффициент линейного расширения древесины зависит от направления: поперек волокон расширение в 7-10 раз больше, чем вдоль волокон.
Электрические свойства древесины.
Электропроводность – это способность древесины проводить электрический ток. Характеристикой электропроводности является электрическое сопротивление. Электропроводность древесины зависит от породы, направления волокон и ее влажности.
Электропроводность древесины имеет значение в случае ее применения для столбов линий электропередач, линий связи, рукояток электроинструментов.
Электрическая прочность – способность древесины противостоять пробою, т.е. способность древесины снижать сопротивление при подведении к древесине тока высокого напряжения.
Электрическая прочность древесины невысока и зависит от породы, влажности, температуры и направления волокон. С увеличением температуры и влажности электрическая прочность уменьшается. В таблице 2.7 приведена электрическая прочность древесины некоторых пород [4].
Таблица 2.7 – Электрическая прочность древесины некоторых пород
| Порода | Влажность, % | Электрическая прочность, кВ/мм в направлении | ||
| радиальном | Тангенциальном | Вдоль волокон | ||
| Сосна | 0 | 5,9 | 7,2 | 1,45 |
| 33 | 1,4 | 1,5 | 0,76 | |
| 10 | 5,9 | 7,7 | 1,68 | |
| Ель | 0 | 6,0 | 7,2 | 1,35 |
| 33 | 1,4 | 1,3 | 0,87 | |
| Береза | 0 | 9,1 | 7,6 | 1,26 |
| 33 | 1,4 | 1,2 | 0,50 | |
| 12 | – | 5,7 | 1,31 | |
| Бук | 12 | – | 4,4 | 1,32 |
Из данных таблицы 2.7 видно, что при влажности 0 % береза в радиальном и тангенциальном направлении имеет наибольшую электрическую прочность, а вдоль волокон наименьшую. При влажности 33 % в радиальном направлении наибольшую электрическую прочность имеет сосна, а наименьшую береза.
Для повышения электрической прочности древесины и снижения электропроводности при использовании ее в качестве изолятора древесину пропитывают трансформаторным маслом, парафином, искусственными смолами. Древесина в сухом состоянии не проводит электрический ток, т.е. она является диэлектриком.
Звуковые свойства древесины.
Звукопроводность древесины характеризуется скоростью распространения звука. Скорость звука увеличивается с уменьшением плотности древесины и увеличением ее жесткости.
К звукоизоляционным свойствам древесины относятся звукопроницаемость и звукопоглощение. При прохождении звука в воздухе возникает звуковое давление. Звукопроницаемость оценивается по разности звуковых давлений перед и за перегородкой из древесины. Относительное уменьшение силы звука называется коэффициентом звукопроницаемости.
При прохождении звука через древесину часть звуковой энергии поглощается ею вследствие внутреннего трения. Характеризуется это явление коэффициентом звукопоглощения, который зависит от свойств материала. Коэффициент звукопоглощения представляет собой отношение звуковой энергии, теряемой в материале, к падающей на материал звуковой энергии.
Чем меньше звукопроводность, тем больше звукопоглощение. При использовании древесины в жилищном строительстве в качестве звукоизоляционного материала учитывают показатели ее звуковых свойств.
Резонансные свойства древесины. Древесина широко используется для изготовления дек музыкальных инструментов. Такая древесина называется резонансной. Резонансные свойства древесины характеризуются ее способностью усиливать звук без искажения тона.