Плотность древесины
Пло́тность древеси́ны, отношение массы древесины к её объёму, выраженное в кг/м3 или г/см3. Особенности строения древесины отражаются на величине её плотности, которая коррелирует с большинством физических и механических свойств древесины.
Виды плотности древесины
В древесиноведении различают несколько видов плотности:
Плотность древесинного вещества – отношение массы вещества, образующего клеточные стенки древесины, в абсолютно сухом состоянии к её объёму; в зависимости от способа определения находится в диапазоне от 1440 до 1600 кг/м3; практически не зависит от породы древесины, за среднее значение принимается 1530 кг/м3.
Плотность абсолютно сухой древесины – отношение массы абсолютно сухой древесины к её объёму; меньше ; находится в диапазоне от 100 (бальза) до 1300 (бакаут) кг/м³; позволяет определить пористость древесины, которая для пород, произрастающих на территории России, составляет 40–77 %.
Плотность влажной древесины – отношение массы древесины при заданной влажности к её объёму; до изменение показателя незначительное, при – более заметно; при водопоглощении максимальная плотность древесины больше отличается от у менее плотных пород.
Плотность древесины при нормализованной влажности – отношение массы древесины при к её объёму; по значению отечественные породы делятся на 3 группы: малой (≤ 540), средней (550–740) и высокой (≥ 750) плотности; наименьшую и наибольшую имеют бальза (120 кг/м3) и бакаут (более 1300 кг/м3). Показатели физико-механических свойств древесины определяются при данной влажности или пересчитываются на эту стандартную влажность.
Парциальная плотность – отношение массы абсолютно сухой древесины к её объёму при заданной влажности; используется для определения воздухоёмкости древесины при заданной влажности.
Базисная плотность – отношение массы абсолютно сухой древесины к её объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок; широко используется для технологических расчётов (например, для расчётов процессов нагревания, сушки, пропитки древесины, определения содержания сухого вещества в древесном сырье для целлюлозно-бумажной промышленности и др.).
Через плотность древесины при нормализованной влажности можно определить другие показатели плотности.
Экспериментально показатели плотности древесины на образцах в форме прямоугольной призмы определяют по методике, описанной в ГОСТ 16483.1-84. Для образцов произвольной формы плотность определяют, используя ртутные объёмомеры для измерения объёма образца. Базисную плотность древесины по сырым образцам неправильной формы (стружка, щепа и т. д., цилиндрические пробы из древесины растущего дерева) определяют, измеряя их объём методом погружения в воду. Также плотность древесины измеряют с помощью методов рентгеновской компьютерной томографии, синхротронной томографии и др.
Факторы, влияющие на плотность древесины
Плотность древесины зависит от особенностей её строения; с увеличением толщины клеточных стенок, длины волокон и содержания поздней древесины в годичных слоях возрастают значения плотности древесины в целом. Закономерности изменения плотности существенно различаются у разных древесных пород; в отдельном дереве плотность меняется по радиусу и высоте ствола, отмечается бóльшая изменчивость плотности по высоте ствола, чем по радиусу. Изменчивость плотности древесины в пределах породы объясняется влиянием возраста (повышение плотности у наиболее старых деревьев), положения в древостое, условий произрастания (качество и состояние почвы, климатические особенности, тип леса, высота над уровнем моря, географическое положение древостоя и др.). Степень влияния каждого фактора в отдельности на плотность древесины до конца не выяснена, и имеющиеся данные противоречивы. По мнению большинства исследователей, у хвойных пород при худших условиях произрастания образуется более плотная древесина, для лиственных пород наблюдается тенденция к увеличению плотности с улучшением почвенных условий. Лесохозяйственные мероприятия (рубки ухода, осушение, удобрение и т. д.) также оказывают влияние на плотность древесины: направленные на получение максимального прироста, они будут вызывать некоторое снижение плотности, а также увеличение неоднородности древесины. Влияние времени рубки на плотность древесины экспериментально не было обнаружено, окорение на корню и подсочка не оказывают существенного влияния на плотность.
Плотность коры исследована меньше, её величина на 18–65 % выше плотности древесины и для абсолютно сухой коры находится в диапазоне 400–750 кг/м3. Плотность луба в абсолютно сухом состоянии значительно выше (800–930 кг/м3), чем плотность корки (290–630 кг/м3).