Exterio05.ru

Стройка и ремонт
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплопроводность и звукопроводность древесины

Свойства древесины

Чтобы грамотно подобрать древесину как для наружных, так и для внутренних работ необходимо понимать ее сильные и слабые стороны. Причем важны как базовые свойства древесного материала, так и характеристики отдельных ее пород, их мы уже рассматривали в другой статье. Здесь же мы разберем основной набор характеристик древесины как материала, которые всегда учитываются опытными строителями и столярами.

Физические свойства

Плотность. Физическая величина, которую можно определить отношением массы к объёму. Но из-за того, что на массу древесины сильно влияет ее влажность, расчет плотности для сравнений и классификаций принято вести по единому значению влажности в 12%.

Для плотности используется следующая классификация (для примера приведены лишь некоторые породы):

КатегорияПлотностьПородыПрименение
Мягкая древесинаменее 540 кг/м3сосна, ель, пихта, кедр, липа, осина, ольхабольшинство строительных материалов, в том числе вагонка, шпунт, имитация бруса, доска обрезная и строганая
Твердая древесинаот 550 до 740 кг/м3лиственница, тис, береза, бук, дуб, вяз, ясень, яблоня, рябинаоконный брус, обрезная доска, вагонка и другие материалы
Особо твердая древесинаболее 750 кг/м3акация, граб, кизил, саксаулступени для лестниц, паркет и мебель

Влажность. Отношение массы влаги к массе абсолютно сухого дерева, выраженное в %. По влажности древесину делят на следующие группы:

  • абсолютно сухая (влага практически отсутствует), получается в результате сушки при температуре 105 градусов Цельсия;
  • комнатно-сухая (влажность 8-12%), сушка происходит естественным образом в помещении;
  • воздушно-сухая искусственной сушки (влажность 12-18%), сушка происходит промышленным способом в специальных установках;
  • атмосферно-сухая (влажность 18-23%), сушка происходит естественным образом на открытом воздухе;
  • влажная (более 23 % влажности);
  • мокрая (от 100% влажности), некоторые свежесрубленные породы и древесина, пролежавшая долгое время в воде.

Цвет. Одна из самых важных внешних характеристик древесины. Он учитывается при выборе пород дерева для внутренней отделки помещений, например, вагонкой, имитацией бруса или паркетной доской, а также при изготовлении мебели. Цветовые оттенки в древесине отличаются широким диапазоном (от желтого до фиолетового).

ЦветПримеры пород
Желтыйлипа, ель, осина, береза
Бурыйкедр, тополь, груша, слива, ольха, лиственница, бук
Красныйкрасное дерево, падук, тис
Фиолетовыйсирень
Черныймакасар, мореный дуб, эбеновое дерево

Блеск. Способность древесины направленно отражать световой поток с поверхности. Зависит от породы и гладкости поверхности и оттенка древесины. Причем светлое дерево будет блестеть лучше темного.

Наибольшая степень блеска свойственна осине, заболоням рябины, ивы и сосны (степень блеска по результатам исследований от 12 до 16%).

Теплопроводность. Способность древесины проводить тепло. У древесины стандартно низкий коэффициент теплопроводности (0,17-0,31 Вт/ (моС)), поэтому дома из дерева хорошо сохраняют и тепло в зимнее время года, оно плохо проходит сквозь стены.

Теплопроводность зависит от породы дерева, плотности и влажности. Чем выше плотность и меньше содержание влаги, тем ниже теплопроводность. Из древесины с низкой теплопроводностью изготавливают имитатор бруса, который успешно выполняет не только декоративные функции, но и служит дополнительным слоем теплоизоляции.

Звукопроводность древесины. Способность проводить звук. Естественная звукопроводность сухой древесины выше, чем у воздуха, поэтому при строительстве используют дополнительную звукоизоляцию. Но также это свойство используется при проверке качества древесины. После удара по стволу здорового дерева должен раздаваться непрерывающийся звук, если же звук прерывается, это значит, что древесина гниет.

Электропроводность. Сопротивление древесины прохождению электрического тока. Электропроводность сухой древесины низкая, что позволяет использовать ее в качестве изоляционного материала, поэтому из нее зачастую изготавливается вагонка и имитатор бруса.

Но стоит помнить, что сопротивление древесины сильно понижается при высокой влажности (на чем основано устройство электронных влагомеров), а также при пропитке минеральными антисептиками.

Электронный влагомер в работе

Механические свойства

К механическим свойствам относят:

  • прочность;
  • твердость;
  • способность изгибаться;
  • ударную вязкость;
  • способность удерживать металлические крепления.

Показатели механических свойств определяют экспериментально для отдельных древесных пород тестами с нагрузкой. Если для физических свойств большую роль играл процент содержания влаги, то механические характеристики больше зависят от структуры волокон конкретного дерева.

Важно! Деформация древесины возникает не только от механических повреждений, но и при неправильной сушке или хранении. Если хотите приобрести древесный строительный материал высокого качества, необходимо обратить внимание на условия, в котором он содержится.

Ударная вязкость. Способность древесины при ударе поглощать энергию без разрушений. Вязкость древесины у деревьев лиственных пород в 1,5-2 раза выше вязкости хвойных пород. Наибольшей вязкостью отличается древесина ясеня (8,9 Дж/кв. см), а наименьшей выделяются кедр (3,1 Дж/кв. см) и пихта (3,2 Дж/кв. см).

Износостойкость. Способность древесины противостоять разрушению в процессе трения. Чем больше плотность древесины, тем выше износостойкость. Эту характеристику важно учитывать при покупке паркетной доски, вагонки и других отделочных материалов, которым предстоит частый контакт с другими объектами.

Читать еще:  Гидроизоляция балкона

Прочность. Способность древесины сопротивляться разрушению при механическом воздействии. Прочность зависит от породы древесины, плотности, влажности и наличия дефектов. По своей структуре древесина сама по себе весьма прочный материал, но так как она имеет волокнистую структуру, предел прочности напрямую зависит от характера и направления нагрузки.

Твердость. Способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Чем выше твердость древесины, тем тяжелее ее обработка. Сильно зависит от плотности древесины, но определяется по методу Бринелля экспериментальным путем. Наиболее важный показатель при выборе напольного покрытия, ведь именно от него зависит, как быстро ваш паркет покроется царапинами и следами от каблуков.

Влажность

Влажность — это показатель, который демонстрирует количественную характеристику наличия воды в древесине. Для того чтобы измерить влажность, можно воспользоваться прямым или же косвенным методом.

Суть прямого метода заключается в том, что из дерева просто-напросто «высушивают» всю воду. Этот метод довольно-таки простой, надежный и точный, но в то же время на его проведения требуется довольно-таки много времени.

К косвенным методам относятся все остальные способы измерения влажности.

Влажность древесины

Отношение массы воды, содержащейся в древесине к массе сухой древесины является физическим показателем влажности древесины. Влажность древесины вычисляют прямым и косвенным методами.

К косвенному методу относится измерение кондуктометрическим электровлагомером, который определяет электропроводность древесины. Использование косвенного метода экономит время, но его показания могут иметь погрешность до 30%.

Прямые методы занимают значительно больше времени для измерения влажности. Суть прямых методов заключается на выделении тем или иным образом воды из древесины, при высушивании, например.

Вода, содержащаяся в древесине различают по двум типам — связанную, находящуюся в клеточных стенках и свободную, находящуюся в полостях клеток и межклеточных пространствах. Свободная вода удаляется легче, чем связанная.

Поры древесины

Показатель нормализованной влажности составляет 12%, если нет примечаний.

Физические свойства древесины. По степени влажности различают

  • Мокрую древесину, которая долго находилась под водой (100%)
  • Свежесрубленную древесину, которая имеет влажность растущего дерева (50-100%)
  • Воздушно-сухую древесину, которая сохла на открытом воздухе (15-20%)
  • Комнатно-сухую, которая длительное время находилась в отапливаемом помещении (8-12%)
  • Абсолютно сухую, которая была высушена в специальных камерах, с температурой 103+-2 градуса по Цельсию.

Особенности конструкции из древесины

Для строительства дач, коттеджей, а также частных домов используется стандартный брус с толщиной 100-150 миллиметров. Брус изготавливают из хвойных пород, которые имеют оптимальное соотношение теплопроводности и стоимости. Толщина стены из хвойного дерева должна быть около 45 сантиметров для снижения проводимости, а брус имеет толщину около 15 см. В чем же дело? Сегодня в строительстве не используется только один материал, ведь это не выгодно. Полезная таблица для тех, кто собирается возводить постройки из древесины.

Более рационально делать относительно тонкие стены с утеплением. Особенно оно требуется в холодных регионах, где температура -20°C является обычным делом. Помимо подходящего для частных домов показателя теплопроводности, древесина обладает и другими полезными свойствами, которых нет у бетона, кирпича:

  • Обрабатываемость;
  • Упругость;
  • Износостойкость.

Коэффициент сопротивления теплопередачи

Поскольку коэффициент теплопроводности не связан с толщиной материала, его практическое использование затруднительно. Поэтому на практике широко используется обратный параметр – коэффициент сопротивления теплопередачи. Он рассчитывается как отношение толщины материала к его коэффициенту теплопроводности. Требования к данному параметру при строительстве жилых зданий значатся в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003.

В зависимости от региона, в котором планируется строительство дома, рекомендованные значения коэффициента сопротивления теплопередачи материала могут быть различными:

РегионРекомендуемое тепловое сопротивление стен (min), м2*С/Вт
Якутск, Воркута5,6
Хабаровск, Чукотка, Камчатка4,9
Новосибирск, Магадан4,2
Москва, Санкт-Петербург, Красноярский край, Владимир, Алтай3,5
Волгоград, Белгород2,8
Астрахань, Ставрополь2,1
Сочи2,0

Для расчета термического сопротивления стены из конкретного материала нужно разделить толщину стены на коэффициент теплопроводности материала, из которого она сделана. Таким образом, для расчета рекомендуемой толщины стен нужно умножить коэффициент теплопроводности на значение теплового сопротивления. Выходит, что при строительстве дома из клееного бруса в Подмосковье или Санкт-Петербурге рекомендуемая толщина стен составляет 350 мм.

В действительности дома и коттеджи из клееного бруса с толщиной стен от 200 мм не нуждаются в дополнительном утеплении и стойко выдерживают даже сильные морозы на севере нашей страны. Дополнительное утепление может потребоваться стенам дачных домов и других сооружений, выполненных из клееного бруса с меньшей толщиной.

Теплопроводность древесины поперек волокон при различной плотности и влажности

Представлены значения теплопроводности древесины поперек волокон при положительных и отрицательных температурах и при различной влажности.

Читать еще:  Герметизация швов в панельном доме

Теплопроводность в таблице дана для древесины с объемным весом (плотностью) от 300 до 900 кг/м 3 .
Величина теплопроводности приведена при объемной влажности древесины в пределах от 0 (сухое дерево) до 30 %.

Теплопроводность древесины в таблице указана минимальная, средняя и максимальная для любой древесины поперек волокон в зависимости от плотности. Размерность теплопроводности ккал/(м·час·град).

Сравнение проводимости тепла у самых распространённых утеплителей

Чтобы иметь представление о проводимости тепла разных материалов, предназначенных для утепления, нужно сравнить их коэффициенты (Вт/м*К), приведённые в следующей таблице:

Как видно из вышеприведённых данных, показатель проводимости тепла таких строительных материалов, как теплоизоляционные, варьируется от минимального (0,019) до максимального (0,5). Все теплоизоляционные материалы имеют определённый разброс показаний. СНиПы описывают каждый из них в нескольких видах – в сухом, нормальном и влажном. Минимальный коэффициент проводимости тепла соответствует сухому состоянию, максимальный – влажному.

Теплопроводность и звукопроводность древесины

На главную страницу Продукция Полезные советы Контакты Советы

Теплопроводность древесины справочник рекомендации советы

Теплопроводность древесины

Мы все знакомы с относительной теплопроводностью дерева. Вернее будет сказать, с его не-теплопроводностью, поскольку дерево знаменито своими качествами теплоизоляции, а не теплопроводности. Образ «тёплого» дерева вполне объясним с точки зрения теории теплопроводности. Ощущение теплоты или холода зависит не только от температуры предмета, к которому мы прикасаемся, но и от скорости, с которой он передаёт или отбирает тепло нашей кожи. К примеру, если вы касаетесь холодного металла, то он отбирает тепло в сотни раз быстрее, чем холодное дерево. Хотя их температура и одинакова, ваши ощущения таковы: дерево теплее. Именно поэтому в течение многих столетий дерево используют в качестве материала для изготовления ружейного ложа, сидений и рукояток инструмента. Сравнительные значения теплопроводности различных материалов приведены в таблице:

Приблизительные термические свойства различных материалов

Материал

Воздух

Стекло

Кирпич

Бетон

Мрамор

Сталь

Алюминий

Теплоизоляция (стекловата, мин. вата, пенополиуретан, и т.д.)

Дерево (сухое, в направлении перпендикулярно волокну)

* К – коэффициент теплопроводности (выраженный как количество BTU, проходящих через материал в час, на дюйм толщины, на квадратный фут поверхности, на разницу в градусах температуры по Фаренгейту между тёплой и холодной стороной.

** R =1/К – тепловое сопротивление материала, представляет собой теплоизоляционное качество материала

Очевидно, что чем выше значение R, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Приведённые в таблице значения для дерева показывают разницу между свойствами различных пород в сухом виде. Вообще, теплопроводность дерева зависит от его плотности и уровня влажности следующим образом:

К = S ( 1,39 + 0.028 MC ) + 0.165

где К – коэффициент теплопроводности в BTU/ft2/0F/hr/in., S – плотность, а МС – уровень влажности в %. Т.е. увеличение плотности и уровня влажности ведёт к повышению теплопроводности, или к потере теплоизоляционных качеств.

Для большинства хвойных пород, применяемых в строительстве, значение К будет равно или чуть меньше 1, а значение R чуть больше 1. Например, для еловой доски с плотностью 0.40 и средним уровнем влажности в 10 %,

К = 0.40 ( 1.39 + 0.028 х 10 ) + 0.165 = 0.833

Принимая во внимание критическое состояние наших энергетических ресурсов, понятно, что потеря тепла в зданиях и сооружениях – серьёзная забота. Из данных, приведённых в таблице, отчётливо видно, что дерево – лучший теплоизолятор, чем другие строительные материалы. Оно в семь раз эффективней бетона, в 300 раз эффективней стали и в 1400 раз эффективней алюминия той же толщины. Хотя материалы, производимые специально для теплоизоляции (стекловата, минеральная вата, пенополиуретановая пена и т.п.) и превосходят дерево по своим свойствам в три-четыре раза, во многих случаях, особенно там, где требуются прочность, красота и теплоизоляция, дерево остаётся приемлемым компромиссом и логическим выбором.

Значение К для воды составляет 4, а для льда –15, из чего можно сделать вывод, что для того, чтобы сохранить теплоизолирующий потенциал, дерево и другие материалы необходимо поддерживать в сухом состоянии.

Достоинства материала

Строительство с использованием древесины имеет свои преимущества и недостатки. Главными плюсами при выборе такого материала будут:

  1. Экологичность. Самый весомый аргумент в пользу древесины — экологическая чистота. Некоторые современные материалы могут выделять пары тяжелых металлов и прочих химических элементов, что пагубно повлияет на здоровье жильцов дома.
  2. Ремонтопригодность. Части, сделанные из древесины, будет довольно легко отремонтировать в случае поломки или износа.
  3. Прочность и устойчивость ко многим внешним факторам, что делает долгим срок службы изделий из древесины. При правильной обработке этот материал будет безотказно служить долгие годы.
  4. Простота обработки.
  5. Плохая теплопроводность.
  6. Хорошие звукоизоляционные свойства.
Читать еще:  Как утеплить дачный дом для зимнего проживания

Данный материал легко воспламеняется

Довольно обширный список. При этом маленькое число недостатков:

  1. Сильная зависимость свойств материала от того, в каких условиях росло дерево. Выбрать из-за этого качественный экземпляр бывает трудно.
  2. Изменения размеров из-за воздействия влажности и сухости. Но этот недостаток легко поправим обработкой.
  3. Легкая воспламеняемость.

Нельзя не учитывать высокую стоимость, связанную со сложностью добычи высококачественной древесины.

Свойства древесины.

Свойства древесины, имеющие большое значение для строительства, разделяют на физические и механические.

Физические свойства древесины.

К физическим свойствам древесины относятся:

  • плотность;
  • теплопроводность;
  • температурное расширение;
  • текстура;
  • цвет древесины.

Плотность зависит от породы дерева и влажности. По показателю плотности древесину стандартной влажности (12%) разделяют на группы, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1. Группы плотности древесины.

Группа плотности

Плотность, кг/м³

В таблице 2 приведены значения плотности для разных пород деревьев.

Таблица 2. Плотность пород древесины при стандартной влажности (12%).

Порода древесины

Плотность, кг/м³

Теплопроводность — свойство древесины проводить тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек волокон. Теплопроводность зависит от влажности и объемного веса. Влажная древесина имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Хвойные породы, имеющие меньшую плотность и, следовательно, меньший объемный вес обладают более низким коэффициентом теплопроводности по сравнению с лиственными породами.

Температурное расширение древесины показывает изменение ее размеров при нагревании. Температурное расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения. Коэффициент линейного расширения для древесины очень мал, поэтому он не учитывается при проектировании.

Текстуру древесины образует рисунок на поверхности образцов. Чем сложнее строение древесины, тем красивее ее текстура. Красивую текстуру имеют карельская береза, платан, бук, орех, дуб. Текстура зависит от вида разреза, например, рисунок платана красивее на радиальном разрезе, дуб эффектнее выглядит на тангенциальном разрезе.

Цвет является важной характеристикой при выборе древесины для внутренней и внешней отделки. Все многообразие цветовой гаммы придают древесине дубильные и красящие вещества, а также смолы.

Механические свойства древесины.

К механическим свойствам древесины относятся:

  • прочность;
  • жесткость;
  • твердость;
  • ударная вязкость.

Главным механическим свойством древесины является ее прочность, то есть ее способность сопротивляться разрушению при механических воздействиях. На прочность древесины влияют влажность и длительность нагрузки. Под воздействием постоянной нагрузки в древесине наблюдается рост деформации, которая с течением времени затухает, если нагрузка не превышает определенного предела. После снятия нагрузки часть деформаций исчезает сразу, другая – постепенно. При увеличении влажности в древесине от 0 до 30% ее прочность уменьшается, дальнейшее повышение влажности существенного влияния на прочность не оказывает.

Жесткость древесины – способность не менять размеры и форму.

Твердость древесины – способность сопротивляться обработке различным инструментом.

Ударная вязкость – способность поглощать работу при ударе.

Влажность древесины.

В древесине два вида влажности:

  • свободная (капиллярная), которая заполняет межклеточное пространство и полости клеток;
  • связанная (гигроскопическая), которая находится в клеточных стенках.

Для всех пород древесины максимальное количество влаги приблизительно одинаково. Оно равно 30% при температуре 20˚С. В таблице 3 приведена градация древесины по степени влажности.

Таблица 3.

Наименование типа влажности

Степень влажности, %

В таблице 4 приведены значения средней влажности свежесрубленной древесины для разных пород деревьев.

Таблица 4. Влажность свежесрубленной древесины.

Породы древесины

Лиственные породы, мягкие

Лиственные породы, твердые

Рис. 5. Измеритель теплоемкости ИТ-с-400:
1 ? измерительная ячейка; 2 ? микровольтнаноамперметр;
3, 4 ? кнопки «Сеть»; 5 ? переключатель «Измерение»;
6 ? переключатель «Температура»; 7 ? кнопка «Нагрев»;
8 ? рукоятка настройки вольтметра; 9 ? вольтметр;
10 ? переключатель диапазонов измерения; 11 ? пульт
установки прибора в нулевое положение; 12 ? кнопка
«АРР»; 13 ? шкала

2.3.2. Открывают измерительную ячейку 1, поднимая верхнюю половину ее корпуса. Испытуемый образец помещают внутрь металлической ампулы и накрывают металлическим колпачком. Опуская верхнюю половину корпуса, закрывают ячейку.

2.3.3. Нажатием кнопок «Сеть» 3 и 4 включают измеритель теплоемкости и микровольтнаноамперметр 2. Переключатель «Измерение» 5 устанавливают в положение «t1», а переключатель «Температура» 6 ? в положение «0». Прибор прогревают в течение 20?30 мин.

2.3.4. Включают нагреватель кнопкой «Нагрев» 7, рукояткой 8 устанавливают на вольтметре 9 начальное напряжение 40 В. Переключатель 6 переводят в положение 25 0С. С помощью переключаустанавливают диапазон измерений микровольтнаноамперметра 2. Нажимая кнопку «?V» на пульте 11, устанавливают прибор в нулевое положение. Включают микровольтнаноамперметр на измерение отжатием кнопки «АРР» 12.

2.3.5. При достижении заданной температуры световой указатель микровольтнаноамперметра подходит к нулевой отметке шкалы 13. В

этот момент переключатель 5 быстро переводят в положение «t2» и одновременно включают секундомер. Когда индикатор шкалы 13 вновь подойдет к нулевой отметке, выключают секундомер и записывают его показания в столбец «?т» табл. 7.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector