Методы контроля разрушения пиломатериала

Прочность пиломатериала находится в прямой связи с шириной годичных слоев и процентом поздней части и плотностью пиломатериала. Исследования хвойных пород показали, что для каждой породы существует оптимальное число годичных слоев, при котором прочностные показатели получились максимальными. Особенно удобно для оценки прочностных характеристик использование плотности, твердости, динамического модуля упругости, резонансной частоты к скорости звука.

Неразрушающие испытания по определению прочности очень важны для пиломатериала, отличающегося даже в пределах одной породы, возраста дерева и типа леса большой изменчивостью свойств. Такие испытания позволяют осуществлять поштучный контроль прочностных характеристик пиломатериала. Плотность пиломатериала не зависит от наличия трещин. При наличии сучков она даже повышается. Поэтому определение прочности по плотности для оценки качества пиломатериала стволов растущих деревьев, круглых лесоматериалов, даже некоторых массивных пиломатериалов (брусьев) требует корректировки на фауты и пороки.

Неразрушающие испытания, основанные на связи пределов прочности с модулями упругости пиломатериала при динамических нагрузках, дают более точные данные. Последние удобно определять ультразвуковым методом.

Модуль упругости тесно связан с пределом прочности. Эти связи для каждой породы пиломатериала в виде уравнения приводятся в "Справочнике по пиломатериалам". Такое испытание материалов с определением модуля упругости И последующим вычислением через него прочности позволяет получить оперативную информацию о качестве всей партии продаваемых пиломатериалов.
В процессе сушки при обычном давлении, чтобы снизить содержание свободной и связанной воды, пиломатериал приходится нагревать до температуры кипения воды - 100°С, что связано с риском получить трещины и деформацию. При снижении температуры с превращением воды в пар путем вакуумирования возможности образования трещин и деформации уменьшаются. В первом случае механические свойства ухудшаются сильнее, чем при втором. Потери прочности пиломатериала происходят и без образования трещин при камерной сушке с температурой сушки выше 100 градусов. При высокотемпературной сушке больше снижается прочность при тангенциальном скалывании и ударная вязкость пиломатериала, меньше - прочность при сжатии в продольном направлении и статическом изгибе. Эти изменения довольно существенны при разных величинах температуры сушки. Они также зависят от конечной влажности пиломатериала в предепах от 0 до предела насыщения (30%).

Ударная вязкость пиломатериала при нагревании с удалением влажности уменьшается, а при высокой влажности - увеличивается. Длительное воздействие высоких температур (выше 50°С) приводит не только к снижению показателя прочности и вязкости, но и повышению ее хрупкости, изменению химического состава пиломатериала за счет высокой чувствительности гемицеллюлознои части (особенно пентозанов) к воздействию высоких температур. Проваривание пиломатериала хвойных пород снижает прочность его при изгибе больше, чем пропаривание.

Низкие температуры повышают прочность пиломатериала сосны, березы, дуба при сжатии вдоль волокон, статическом изгибе, скалывании и раскалывании снижают ударную вязкость.

Влияние ионизирующих излучений. В условиях повышенной радиационной обстановки (поглощенная доза облучения более 500кдж/кг) пиломатериал теряет сопротивление статическому изгибу, прочность на скалывание, снижается ударная вязкость; сопротивление пиломатериала сжатию не изменяется. При повышенных дозах (более 1кдж/кг) снижаются все виды показателей прочности. Из-за меньшего содержания лигнина и повышенного содержания гемицеллюлозной части древесина молодых деревьев быстрее разрушается от ионизирующего излучения. Малые дозы облучения с использованием специальных изотопов не влияют на прочностные характеристики. Они в будущем найдут широкое применение для стерилизации деловой древесины, выявления скрытых фаутов пиломатериала и определения влажности.

Влияние щелочей и кислот. Сильные кислоты (соляная, азотная, серная) при концентрации 10% и комнатной температуре в два раза снижают прочность пиломатериала хвойных и лиственных пород при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, ударную вязкость и твердость. Месячное воздействие даже слабого (2%-ного) раствора аммиака снизило прочность древесины дуба и бука на треть, а липы - почти вдвое. Крепкие щелочи сильно снижают прочность пиломатериала не только лиственных, но и хвойных пород.

Влияние газов. Промышленные и энергетические предприятия и транспорт являются главными источниками газов, переносимых на леса. По химическому составу вредные для древесных пород газы объединяют в 6 групп:

- кислые газы - фтор, хлор, оксиды серы, азота, фосфора и др.;
- пары кислот - соляной, азотной, серной, фосфорной и др.;
- оксиды металлов - свинца, мышьяка, селена, цинка, магния и др.;
- щелочные газы - аммиак и др.;
- пары металлов - ртуть;
- различные органические газы - предельные и непредельные
углеводороды, фенол, сероуглерод.
Воздействие вредных газов на прочностные характеристики древесины сказывается прямым и косвенным образом. При длительном нахождении в среде с оксидами серы и азота прочность пиломатериала снижается. Смолистость несколько задерживает разрушение пиломатериала.

Влияние речной и морской воды. При нахождении в речной воде до 30 лет прочностные характеристики, за исключением наружной части пиломатериала, не изменяются. При нахождении в воде в более продолжительные сроки пиломатериал переходит в категорию мореного. В состояние мореного быстрее переходит пиломатериал пород (дуба и каштана), содержащих дубильные вещества. Мореная древесина дуба в сухом состоянии становится хрупкой, трещиноватой. Прочность снижается в 1.5 раза, ударная вязкость — в 2.0-2.5 раза. В морской воде заболонная часть пиломатериала быстро теряет прочность (в течение года), но ядровая часть сохраняет прочность в более длительные сроки.