Лабараторные работы(практикум)

Заключение

Сравнить величины относительных деформаций усушки древе-

сины в разных направлениях; объяснить результаты опытов исходя

из рассмотрения микроструктуры древесины (см. задание 7).

На основании полученных данных дать прогноз деформаций и

У

коробления пиломатериалов, а также возможного трещинообразо-

вания в них при изменении влажностного состояния. Примеры кон-

Т

кретных ситуаций задает преподаватель; два примера приводятся

ниже (см. рис. 3.2).

Н

а)

В исходном состоянии

Через некоторое время

случай 1

Б

случай 2

б)

й

В исходном состоянии

Через некоторое время

и

рмации

о

случай 1

случай 2

т

и коробление пиломатериалов

Рис. 3.2. Харак ерные деф

и

Определ ть, какому изменению влажности (увеличению или

з

уменьшен ю) соо ве с вуют случаи 1 и 2.

о

Задан е 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ

(СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ) И ПОРИСТОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Приборы и материалы

Р

1. Весы технические с погрешностью взвешивания не более 0,01 г.

п2. Штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм.

3. Прибор или аппаратура для определения влажности древеси-

ены экспресс-методом.

W

mW

,

(3.3)

VW

У

где mW масса образца при влажности W, кг (г);

Н

V объем образца при влажности W, м3 (см3).

W

Поскольку образец представляет собой прямоугольную призму,

его объем вычисляют как произведение длины, ширины иТтолщины.

Как изменится плотность древесины (т. е. плотность данного ма-

териала) при изменении влажности, например, при ее уменьшении?

й

Очевидно, при уменьшении влажности древесина станет легче, но

одновременно уменьшится и ее объем, как мы убедились в ходе вы-

полнения задания 2. Поэтому

плотностиБне пропорцио-

нально изменению массы. В соответств

с ГОСТ 16483.1 она оп-

ределяется по таблице коэффиц ентов.

Результаты испытаний п иводят к стандартной влажности 12 %,

W

о

используя формулу

изменение

ент

12

W

,

(3.4)

и

рK12W

пересчета, определяемый по табл. 3.4.

где K12 коэфф ц

о

Т а б л и ц а 3.4

Таблицазк эффициентов изменения плотности в зависимости

от влажности

Р

Влаж-

Коэффи-

Влаж-

Коэффи-

Влаж-

Коэффи-

пность W,

е

циент KW

ность, W,

циент KW

ность W,

циент KW

%

12

%

12

%

12

1

2

3

4

5

6

5

0,972

14

1,007

23

1,034

62

Окончание табл. 3.4

1

2

3

4

5

6

6

0,977

15

1,010

24

1,036

7

0,981

16

1,014

25

1,039

8

0,985

17

1,017

26

У

1,041

9

0,989

18

1,020

27

1,043

10

0,992

19

1,023

28

1,046

11

0,996

20

1,026

29

Т

1,048

12

1,000

21

1,029

30

1,050

13

1,004

22

1,031

Н

Б

Древесина относительно легкий материал, что связано с его

большой пористостью (при рассмотрении микроструктуры древе-

сины под микроскопом в задании 7 это подтвердится наглядно).

й

Уже на основании результата проведенных испытаний можно опре-

делить величину пористости древесины в процентах по формуле

П

и

(3.5)

= (1 ρо/ρ). 100,

где ρо

р

условная плотность, авная отношению массы абсолютно

о

сухой древесины к ее бъему во влажном состоянии.

Величину ρо можно рассчитать по формуле

и

ρ

= ρ12/1,12,

(3.6)

з

где ρ плотностьтдревесинного вещества.

о

Величина ρ составляет примерно 1,55 г/см3 или 1550 кг/м3.

п

Результаты испытаний

е

Результаты измерений и расчетов записывают в табл. 3.5.

Р

63

Определения

Номер образца

1

2

3

Влажность образца,W, %

У

Масса образца m w при влажности W, г

Размеры образца, см:

Т

длина w

Н

ширина b w

толщина a w

Б

3

Объем образца Vw при влажности W, см

Плотность древесины ρw при влажности W, г/см3

То же, кг/ см3

Коэффициент пересчета К12 w на влажность 12 %

Плотность древесины ρ12

при влажности 12 %,

кг/м3

и

Среднее арифметическое значен

е ρ12, кг/м3

р

й

Условная плотность ρо, кг/м3

Пористость древесины п и W = 12 % П, %

о

Средняя величина П, %

Заключение

Сравнить среднюю пло ность древесины с этим показателем для

з

других пр родныхтскусственных материалов.

о

Заданиеи4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ

ПРИ СЖАТИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Приборы и материалы

Р

1. Машина испытательная или пресс гидравлический со шкалой

пусилий до 10 т (100 кН).

2. Штангенциркуль с точностью до 0,1 мм.

е3. Образцы древесины в форме прямоугольной призмы с основа-

Методика испытаний

Определение предела прочности проводится по методике, изло-

женной в ГОСТ 16483.10. Образцы в форме прямоугольной призмы

с основанием примерно 20х20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм

подвергают сжатию на гидравлическом прессе. Предварительно

штангенциркулем измеряют размеры поперечного сечения образца

на середине его длины с погрешностью не более 0,1 мм для уточне-

ния площади поперечного сечения.

С помощью электронноговлагомера измеряют влажность образца.

Н

Образец устанавливают торцовой поверхностью в центре плитыУ

пресса над шаровой опорой, опускают верхнюю плиту пресса до

Б

соприкосновения с образцом, затем включают привод прессаТи ре-

гулируют скорость нагружения образца так, чтобы нагрузка увели-

чивалась равномерно. Продолжительность испытания от начала на-

й

гружения до разрушения образца должна составлять 1 0,5 мин, т.е.

оно должно происходить со скоростью 2500…5000 Н/мин. Разру-

и

шением образца считают такое его состояние, когда стрелка сило-

измерителя, показав максимальное сж мающее усилие, останавли-

вается и начинает отклоняться в обратную сторону.

Предел прочности древес ны RW с

змеренной влажностью W

вычисляют в МПа по

фо

муле

рFmax

чности

RW

,

(3.7)

a b

W

з

где Fmax – макс мальноетусилие, Н;

a, b – ра меры поперечного сечения образца, мм.

о

R пересчитывают на влажность

12 % по

Предел пр

ф рмуле

где

R12 = RW [1 + (W 12)],

Р

п– поправочный коэффициент, равный 0,04 на 1 % влажности;

Т а б л и ц а 3.6

Результаты определения прочности древесины при сжатии

Порода______________________

а

Т

Образцы

Определения

У

1

2

3

Размеры поперечного сечения, мм:

Н

б

Б

Площадь поперечного сечения, мм2 (см2)

Максимальное усилие Pmax, Н (кгс)

й

Предел прочности RW

при влажности 12 %, МПа

и

Влажность в момент испытания, %

Предел прочности R12

при влажности 12 %, МПа

р

Среднее арифметическое значен е предела

прочности при влажности 12 %, МПа

т

Заключение

Оценить

поведение

бразца древесины при его полном разруше-

нии. Полученные резульоа ы испытаний сравнить со справочными

з

данными учебн ка ли справочника по строительным материалам.

о

Задание 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ

п

ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ

Приборы и материалы

е

1. Ис ытательная машина (например,

пресс гидравлический) со

Р

Методика испытаний

Испытания в соответствии с ГОСТ 16483.3 проводятся на образ-

це-балочке в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением

20х20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм.

Н

Перед испытанием измеряют ширину и высоту балочки на сереУ-

дине длины и отмечают карандашом места установки опор и при-

Б

ложения нагрузки в соответствии со схемой испытаний (рисТ. 3.3).

й

и

р

о

Рис. 3.3. Схема испытания д евесины на изгиб

т

Образец устанавливают в пресс так, чтобы изгиб осуществлялся

и

в тангентальном направлении. Испытания продолжают до разруше-

з

ния образца. Предел прочности при статическом изгибе в МПа при

данной влажности W вычисляют по формуле

о

Rизг

3 Fmax

(3.8)

п

где

2b

h

Р

расстояние между центрами опор, мм;

b – ширина образца, мм;

Результаты испытаний

Полученные результаты заносят в табл. 3.7.

Т а б л и ц а

3.7

Н

У

Результаты определения прочности при изгибе

Определения

Б

ОбразцыТ

1

2

3

Ширина образца в радиальном направлении b, мм

Высота образца в тангентальном направлении h, мм

Расстояние между центрами опор , мм

Разрушающее усилие Fmax, Н

Предел прочности при изгибе R, МПа

р

Влажность в момент испытан я W, %й

Предел прочности при влажности 12 %, МПа

о

Среднее арифметическ е значениеипредела прочно-

сти при изгибе, МПа

и

Заключение

з

результаты со справочными данными

Сравнить полученныет

учебника ли справочн ка.

о

п

Задание 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ

е

ПРИ СКАЛЫВАНИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Приборы и материалы

Р

Т

Для проведения испытания по ГОСТ 16483.5 необходимо иметь

приспособление для закрепления образца. Испытываются образцы

Н

специальной формы с площадкой скалывания по тангентальнойУили

радиальной плоскости.

Б

й

и

р

и

о

з

Р с. 3.4. Образцытдля испытания древесины на скалывание

о

вдоль волокон по плоскости:

а – тангентальной; б – радиальной; b – ширина образца; – длина скалывания

п

Перед испытанием ширина образца b и длина скалывания из-

не

меряются штангенциркулем по ожидаемой плоскости скалывания с

Р

огрешностью не более 0,1 мм. Затем образец устанавливают в при-

У

Т

Н

Б

Рис. 3.5. Форма и образец для испытаний на скалывание вдоль волокон

и прибор для крепления образца:

1 образец; 2 корпус прибора; 3 – нажимная планка; 4 подвижная опора;

й

5 – установочный винт

приb

Предел прочности древесины

скалывании вдоль волокон в

МПа с влажностью в момент спытан я W вычисляют по формуле

р

Fmax

о

(3.9)

т

W

и переcчитывают на влажн сть 12 % по формуле

и

о

τ12 = τW [1 + (W – 12)],

где – поправочный коэффициент на влажность, равный 0,03 для

всех п р д;

W – влажнзсть образца в момент испытания, %.

Р

Результаты испытаний

пР зультаты испытания заносят в табл. 3.8, перед которой следует

указать, в какой плоскости производится скалывание – в танген-

етальной или радиальной.

70