Механические и технологические свойства.

Механические свойства характеризуют поведение материалов при действии нагрузок различного вида (растягивающей, сжимающей, изгибающей и т.д.).В зависимости от того, как материалы ведут себя под нагрузкой, их подразделяют на пластичные и хрупкие. Пластичные – это, как правило, материалы однородные, состоящие из крупных, способных смещаться относительно друг друга молекул (органические вещества), или состоящие из кристаллов с легко деформируемой кристаллической решеткой (металлы). Хрупкие материалы (бетон, природный камень, кирпич) хорошо сопротивляются сжатию и в 5 –50 раз хуже – растяжению, изгибу, удару (соответственно стекло – гранит).

Одним из основных показателей является прочность при соответствующем виде деформации. Прочность ¾ свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в материале под действием внешних факторов. Характеризуется пределом прочности (МПа), который соответствует максимальному напряжению, соответствующему нагрузке, вызывающей разрушение образца.

Предел прочности при сжатии или растяжении определяют по формуле

, (МПа или кгс/см²), где F – разрушающая нагрузка, Н (кгс); А – площадь поперечного сечения образца до испытания, мм² (см²).

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в его поверхностные слои другого, более твердого тела определенной формы.

Истираемость ¾ свойство материала постепенно разрушаться тонкими слоями под действием истирающих усилий; оценивается потерей первоначальной массы образца, отнесённой к единице его площади или уменьшением толщины материала. Износ – разрушение материала при совместном действии истирающей и ударной нагрузок.

Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться тому или иному виду обработки. Пластичность – способность материала деформироваться без разрыва сплошности под влиянием внешнего механического воздействия и сохранять полученную форму, когда действие внешней силы прекращается. Вязкостью или внутренним трением называют сопротивление жидкости передвижению одного ее слоя относительно другого. Для количественной характеристики вязкости служит коэффициент динамической вязкости, который измеряют в Па×с. Длительное действие нагрузки, постоянной по величине и направлению, вызывает в бетоне увеличивающиеся деформации, которые затухают только через несколько лет эксплуатации конструкции. Это явление называется ползучестью.

 

Структура, химический состав древесины

Структура древесины

Древесина состоит из клеток, которые в основном представляют собой полые трубки разных сечений. Строение древесины изучают на трех главных разрезах - поперечном, радиальном и тангентальном.

Сердцевина располагается в центральной части ствола, в виде круглого или яркого звездчатого пятна. Древесина сердцевины рыхлая, легко загнивает, поэтому наличие сердцевины считается пороком материала. За сердцевиной располагается древесина - наиболее ценная часть ствола. Окаймляет древесину кора состоящая из двух частей: наружной и внутренней. Наружная корка - это слой омертвевшей ткани, защищающей древесину от механических повреждений и перепадов температуры окружающей среды. Внутренняя часть коры - луб - представляет собой узкий слой, по которому происходит нисходящий поток органических веществ от кроны к корням.

Все древесные породы принято делить на ядровые и заболонные. Ядровые породы в центре ствола имеют яркоокрашенную часть – ядро. Периферийная светлая часть ствола вокруг ядра называется заболонью. По заболони происходит восходящий поток воды и растворов минеральных солей от корней к кроне.

В результате ежегодного прироста по диаметру ствола образуются годичные слои, которые состоят из двух зон: ранней и поздней.

Сосуды встречаются только у лиственных пород. В зависимости от их расположения по годичному слою их подразделяют на кольцесосудистые и рассеяннососудистые. Смоляные ходы встречаются только у хвойных пород. Представляют собой межклеточные каналы, заполненные смолой.

Химический состав древесины

Древесина состоит преимущественно из органических веществ (99% общей массы). Основными химическими элементами являются углерод (примерно 50%), водород (около 6%), кислород (примерно 44%) и азот (до 0,25%), Элементный химический состав древесины разных пород практически одинаков. Основными компонентами древесины являются целлюлоза (между 42 и 51 %), гемицеллюлоза (между 24 и 40%), лигнин (от 18 до 30%). Также древесина содержит примеси, так называемые экстрактивные вещества, как, например, смола, терпентин, жир, воск и красящие вещества (от 1 до 10%), и золу, то есть несгораемые компоненты, как, например, калий, натрий, магний, фосфор и оксид железа (от 0,2 до 0,8%). Перечисленные химические элементы образуют основные органические вещества: целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозы.

11 Основные свойства древесины.

Цвет древесины определяют находящиеся в полостях клеток дубильные, смолистые и красящие вещества. Он может быть белым, красным, оранжевым, розовым, желтым, фиолетовым, коричневым, черным, серым со множеством оттенков в зависимости от породы, возраста дерева, места и условий его произрастания, режима хранения древесины.

Текстура - естественный рисунок на срезе древесины. Она зависит от породы дерева и направления среза: торцовый дает концентрические окружности, радиальный - продольные полосы, тангенциальный - извилистые линии. Текстура влияет на декоративные качества материала.

Плотность древесины, то есть отношение ее массы к объему, зависит от породы, влажности (прямо пропорциональна), условий произрастания дерева. Даже на различных участках одного и того же ствола она может не совпадать. Породы условно делят на три группы: малой плотности (до 540 кг/куб. м), средней плотности (550-740 кг/куб. м), высокой плотности (750 кг/куб. м и выше

Влажность (абсолютная) древесины - это отношение массы воды, находящейся в данном объеме, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Различают мокрую (влажность свыше 100%), свежесрубленную (50-100 %), воздушно-сухую (15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года), камерной сушки (8-12%) и абсолютно сухую (О %) древесину.

Твердость - это способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Она зависит от плотности древесины и неодинакова по различным направлениям.

Прочностью называют способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы под действием внешних нагрузок. Различают пределы прочности (моменты разрушения образца) при сжатии, растяжении, изгибе, кручении, сдвиге. Их значения во многом зависят от направления волокон в детали, подвергающейся нагрузке.

Раскалываемость - это способность древесины разделяться (расщепляться) вдоль волокон под действием клина и нагрузки.