Как найти плотность бруска дерева

Плотность дерева (кг/м3): таблица плотности разных пород деревьев. От чего зависит + инструкция, как самостоятельно измерить

Плотность древесины – это одно из важнейших свойств этого материала. Плотность позволяет рассчитать нагрузку, способы обработки и возможности для бытового использования.

Более плотная древесина используется дуб или бук используется для стен в деревянных домах или мебели, а менее плотная – сосна, ель, береза – для различных отделочных работ. Не плотную древесину проще обрабатывать, а значит из нее легче сделать резные поделки.

Как рассчитывается плотность дерева (кг/м3)

Плотность для любого материала – это соотношение объема и массы, вернее, показатель сколько массы помещается в конкретный объем. В случае с древесиной этот показатель рассчитать не так просто, так как он зависит от структуры дерева.

Древесина – это неоднородный материал, который состоит из пористых волокон. В порах может содержаться вода или воздух, а это уже существенно влияет на вес древесины и ее плотность.

Очевидно, что вода значительно тяжелее дерева, а воздух – наоборот, легче. Поэтому сухое дерево будет значительно легче, а значит менее плотным, чем влажное.

Влажность древесины зависит от многих факторов:

• Влажности воздуха;
• Условий хранения;
• Срока, когда было срублено дерево;
• Структуры волокон самого дерева;
• Возраста дерева;
• Наличие смол в дереве, так как они препятствуют впитыванию влаги;
• Абсорбции древесины, то есть свойства конкретной древесины впитывать влагу.

Так свежесрубленное дерево всегда будет более влажным, чем даже бревно, которое лежало на земле рядом с ним. Перед тем, как поступить в какую-либо обработку дерево проходит специальную сушку.

Но даже после сушки показатель влажности древесины, а значит и плотность может меняться. Поэтому плотность замеряется у сухой древесины.

Различают несколько видов влажности:

• Влажное дерево с показателем влаги более 50% — это все свежесрубленные стволы. Замерять плотность у таких материалов нет смысла.
• Сырое дерево с влажностью в пределах 35-50% будет сырым. Это, как правило, срубленные стволы, которые пролежали некоторое время в естественных условиях.
• Полусухое дерево с насыщенностью влагой в пределах 25-35%. Это материалы, которые содержатся в естественных условиях при сухой погоде под навесом.
• Сухое дерево имеет содержание воды от 12 до 25%. Это древесина, высушенная в помещении или промышленным образом. Она редко деформируется и ее легко транспортировать.
• Абсолютно сухое дерево, показатель влаги в котором менее 12%. Такое дерево высушивается промышленным образом, и именно оно используется для строительства и производства мебели и поделок. Именно у такой древесины замеряется расчетная плотность, которая потом учитывается в любых показателях.

Для определения параметра плотности применяют следующий метод: массу умножают на влажность, это число делят на объем и снова умножают на влажность. Плотность при этом исчисляется в нескольких параметрах:

• Граммах на см в кубе;
• Килограммах на метр в кубе.

Важно! Древесина с высокой абсорбцией всегда будет более плотной, так как после сушки она в любом случае забирает влагу из атмосферы и напитывается ею.

На что влияет плотность дерева

Плотность древесины влияет на значительно большее количество факторов, чем это может показаться сначала.

На что влияет плотность древесины:

• Объемный вес материала, что важно для транспортировки и складирования материала, а также для расчета конечного веса изделия. Например, дом из дубового бруса и из березы потребует разного фундамента.
• Теплопроводность. Чем меньше плотность, тем ниже теплопроводность, так как волокна древесины содержат больше воздушной прослойки. Так для обустройства бани важны менее плотные сорта.
• Горючесть материала. Менее плотная древесина горит лучше, так как она содержит больше кислорода внутри себя. Так береза и ель сгорит быстрее, чем дуб или бук.
• Подверженность гниению. Чем плотнее материал – тем меньше в нем будут распространяться бактерии и грибки. Для плотной древесины влажность волокон – это норма. Именно по этой причине часто древесину вымачивают в соленой или дистиллированной воде, из-за чего она становится более стойкой.
• Стабильность. Более плотный материал стабилен при изменениях влажности воздуха – он не раздувается при повышении влажности и не трескается при резком снижении.
• Возможность обработки. Более плотная древесина сложнее подвергается резьбе.

Плотность древесины поможет сделать верный выбор породы для определенных целей. Например, разгрузочные работы имеют разную стоимость в зависимости от сорта дерева, что обусловлено плотностью и весом. Стоимость создания резных изделий также зависит от сорта и плотности материала.

Виды плотности древесины

Все породы дерева условно делятся на три основные группы по своей плотности. При этом учитываются различные сорта видов деревьев и структуру их волокон.

Плотность древесины зачастую влияет и на ее ценность. Более высокую цену имеют плотные породы, как наиболее долговечные. Но при этом и среди недорогих материалов можно подобрать себе подходящий вариант с учетом его свойств в быту.

Малая

Малой плотностью обладают прежде всего те деревья, которые очень быстро растут и неприхотливы к почвам. Малая плотность древесины составляет от 300 до 540 кг на куб. метр. В эту группу входят такие сорта деревьев:

• Ель – 400-500
• Сосна – 400-500
• Ольха – 380 — 500
• Орех – 450 — 600
• Ива – 460
• Липа – 320- 560
• Пихта – 390 — 430

Часто невысокой плотностью обладают сорта, которые растут в северных широтах.

Средняя

Этот вид древесины обладает золотой серединой. Такой материал не слишком тяжелый, но и не слишком нежный. Он обладает низкой теплопроводностью, хорошо обрабатывается и при этом не сильно горит.

К этой группе относятся деревья, обладающие плотностью в пределах 540 – 750 кг на метр кубический:

• Береза – 600
• Бук — 700
• Вяз – 670-710
• Каштан — 560
• Кедр – 580 – 770
• Кипарис – 600
• Ясень – 660-700

Как видно, некоторые виды деревьев могут иметь разную плотность, в зависимости от сорта.

Высокая

Высокой плотностью древесины обычно обладают виды деревьев, которые произрастают в южных широтах. Деревья с высокой плотностью оболони и ядра обычно растут очень долго, из-за чего считаются весьма ценными. Их плотность – выше 740 кг на метр кубический.

К таким видам древесины относятся:

• Акция – 830
• Бамбук – 870
• Венге – 900
• Граб — 820
• Дуб – 900
• Лиственница – 950 — 1020
• Олива – 900
• Сандал — 900
• Слива – 800
• Эбеновое дерево — 1100

Зная стандартную плотность древесины, можно выбрать необходимую породу для строительства, создания мебели, отделки разных помещений, в том числе и влажных.

При этом удастся не переплачивать как за само дерево, так и за его транспортировку, разгрузку или обработку.

Фото-инструкция, как определить плотность дерева (кг/м3)

Плотность древесины — что это означает, как определить у разных пород, виды, таблица, от чего зависит

Из множества строительных материалов, существующих на сегодняшний день, особое предпочтение по праву отдается древесине. Среди важнейших ее характеристик наиболее значимой является плотность древесины.

Это понятие появилось еще в 18 веке в работах французских ученых — систематика Жоржа Бюффона и основоположника лесного хозяйства Дюамеля дю Монсо. Их интерес к проблеме был вызван желанием установить критерии качества древесины.

Плотность древесного вещества и древесины

Разделив массу древесины на занимаемый ею объем, получают плотность (p = m/V), единица измерения кг/м3 или г/см3. Это масса единицы объема, весовая характеристика, которая говорит о качестве и ценности древесных материалов.

В состав древесины входят клетки проводящей и механической тканей, имеющие разную форму, размер, расположение. Сосуды лиственных растений – мертвые клетки, полости которых заполнены воздухом, что придает пористость. У хвойных растений проводящими элементами являются трахеиды.

Устранить большое количество воздушных полостей можно, спрессовав древесину. При этом уменьшится объем и увеличится плотность вещества, которое называют древесинным.

Состав стенок всех растительных клеток сходный (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин), поэтому плотность прессованного вещества одинакова и принимается 1530 кг/м3.

Виды древесной плотности

Поскольку плотность существенно зависит от влажности, ее измеряют во влажном состоянии, в абсолютно сухом состоянии и при стандартной влажности.

Разделив массу сухой (абсолютно) древесины на объем, занимаемый максимально разбухшей древесиной (при влажности 30% и более) вычисляют базисную плотность.

Часто ее называют удельным весом. Чем выше удельный вес, тем сложнее любая обработка древесины. Так как для измерения берется древесинное вещество, а не натуральный природный материал, то показатель этот имеет больше теоретическое значение.

В справочных таблицах даются значения плотности при стандартной влажности, а плотность называют стандартной. После 1970 года измерение проводится при 12% влажности (ранее – 15%).

Механизм измерения стандартной плотности

Процедура, описанная в ГОСТ 16483.1-84, является сложной и трудоемкой, требует необходимого оборудования и времени. Она сводится к следующему.

Прямоугольный образец размером 20 мм на 20 мм и высотой 30 мм высушивают до 12% влажности, замеряют и вычисляют его объем. Далее сухая заготовка вымачивается трое суток в дистиллированной воде для разбухания и снова измеряется полученный максимальный объем.

Вторичная длительная сушка материала и очередные расчеты дают возможность определить плотность (базисную) путем деления массы высушенного образца на измеренный объем.

Процедуру измерения плотности проводят заготовители или поставщики, а потребители с учетом своих запросов выбирают материал необходимой плотности.

Иногда определяют отношение массы древесины к массе вытесняемой ею воды, называемое относительной плотностью древесины, она безразмерна.

В случае самостоятельной заготовки материала для того, чтобы узнать среднюю плотность, можно воспользоваться таблицами.

Классификация по плотности древесины

Колебания стандартной плотности древесины очень широки: от 120-160 кг/м3 у самого легкого дерева бальсы до 1280 кг/м3 у бакаута и 1400 кг/м3 у змеиного дерева.

Принято деление древесины на породы малой, средней и высокой плотности. Однако, выросшие в различных условиях среды, одинаковые породы имеют широкий диапазон плотностей и их трудно уверенно отнести в какую-то из групп.

Например, нижний показатель плотности вишни (490) и ольхи (380) дает основание считать их породами с малой плотностью, а верхний показатель 670 и 640 (соответственно) – к группе средней плотности. Аналогично у эвкалипта, граба и бука, только отнести их можно в группы средней и высокой плотности.

До 540 кг/м3 — малая плотность

Большинство деревьев отечественных лесов, особенно хвойных, относятся к данной группе. Это связано с недостатком влаги, а как следствие формированием древесины с невысокой влажностью и более легкой.

В эту категорию относят древесину: еловую и сосновую (400-500), пихтовую (390-430), липовую (320-650), ивовую (460), тополиную (400-500).

Достоинство этой древесины в том, что ее проще заготавливать и транспортировать, она более дешевая и легче поддается обработке, обладает сопротивляемостью к деформации. Однако прочность такой древесины меньше.

550 – 740 кг/м3 — средняя плотность

Именно ее можно называть «золотой серединой», древесина не слишком тяжелая, но имеет достаточную прочность, хорошо обрабатывается и прекрасно используется в декоративных целях.

Древесина средней плотности у довольно распространенных деревьев: лиственницы (550-590), тиса ягодного (710), берёзы (650), бука (650-700), груши (690), клёна (530-790), рябины (550-740), яблони (650-730).

Более 750 кг/м3 — высокая плотность

У акации белой (650-1050), граба (750), самшита (830-1100), саксаула (1040), фисташки (860) древесина имеет высокую плотность. К этой группе относятся и некоторые красные деревья: мербау, керуинг, палисандр.

Такая древесина ценится своей прочностью и износостойкостью, долговечностью. Она мало деформируется при нагрузке и слабо подвержена гниению. К недостаткам можно отнести то, что она тяжелая, хуже обрабатывается инструментами и антисептиками, имеет высокую стоимость.

При обработке очень плотной древесины необходимо затратить больше времени и придется чаще затачивать инструменты.

Что влияет на плотность древесины

Колебания величины плотности разных видов древесины — результат влияния условий произрастания, строения древесины, возраста и вида деревьев. Например, лиственные деревья и растения тропиков имеют более плотную древесину, чем хвойные. Исключение составляет лиственница и редкие виды сосен.

Анатомическое строение

Изменения плотности наблюдаются внутри ствола. Для большинства хвойных растений плотность древесины, прилегающей к сердцевине, выше. Особенно разница наблюдается между комлевой, срединной и верхушечной древесиной.

У сосны и березы по направлению к вершине резко уменьшается плотность, а у ели и осины древесина верхушечная может быть плотнее. Но определенной зависимости нет, изменения у разных деревьев могут сильно варьировать.

Ранняя и поздняя древесина

За счет образовательной ткани камбия ежегодно идет прирост древесины. Интенсивность роста высокая в конце весны и начале лета, крупные широкие сосуды служат для проведения воды. Пористость весенней древесины выше, а плотность меньше. Ближе к осени рост замедляется, сосуды становятся менее крупными, пористость уменьшается и образующаяся древесина примерно в два с половиной раза плотнее весенней.

Чередование пористой светлой ранней и темной плотной поздней древесины придает слоистость поперечному спилу дерева, а их соотношение влияет на плотность древесины. Особенно это влияние выражено у хвойных растений. Зависимость здесь прямая: чем больше поздней древесины, тем плотность материала выше.

Влажность

Это один из ключевых параметров, влияющих на ее плотность. В зависимости от количества влаги в древесине ее подразделяют на категории:

• сырая – более 35% влаги, в эту группу относится и только что срубленная (не менее 50%)
• полусухая – от 25% до 35% влаги
• сухая древесина (абсолютно) – влажность до 25%.

Другие факторы

Также данный параметр зависит от возраста: чем дерево старше, тем больше его плотность. Для сосен возраста более 80 лет средняя плотность достигает максимума.

От способности древесины впитывать влагу из воздуха – абсорбции зависит плотность. Высокие показатели абсорбции увеличивают плотность.

Деревья одного вида, выросшие в регионах с разной влажностью, могут отличаться по плотности.

Влияние плотности на свойства

Прочность

Способность сопротивляться различным механическим нагрузкам, не разрушаясь, называемая прочностью, увеличивается с ростом плотности древесины. Более тяжелая, а значит, плотная древесина является и более прочной.

Твердость

Это свойство, зависимое от плотности, говорит о способности дерева выдерживать сильные нагрузки. При увеличении объемного веса бруска дерева, возрастает его твердость.

Твердую древесину сложнее обрабатывать, но ее используют там, где требуется особая прочность.

Теплопроводность

По показателю плотности можно судить о теплопроводности. Большое количество воздушных пустот у неплотной древесины снижает теплопроводность, а более плотная древесина лучше проводит тепло. Древесина высокой плотности обладает слабой теплоизоляцией и наоборот.

В целом теплопроводность древесины невелика. Сены из дерева накапливают тепло и превосходят кирпич.

Горючесть

Плотная древесина содержит большее количество воды, что препятствует распространению огня. Менее плотная пористая древесина горит довольно хорошо.

Плотность древесины имеет практическое значение, позволяет выбрать для каждой цели подходящие породы, способы обработки и инструменты, рассчитать нагрузку, спрогнозировать долговечность изделий или построек.

Нет однозначного ответа на вопрос какая древесина лучше. Это зависит от того, где и как вы собираетесь ее использовать. Это только на первый взгляд кажется, что дерево легче воды. Но далеко не вся древесина годится для строительства кораблей.

Каждый вид древесины, созданный природой, имеет свои свойства, достоинства и недостатки. Выбор за вами!

Фото древесины