Calitatea materialelor joacă un rol foarte important în construcții. Ca și alte materiale de construcție, lemnul (orice lemn) diferă în proprietăți și caracteristici. Aceste caracteristici depind de speciile de lemn utilizate ca material utilizat. Pentru aceste sau alte sarcini și misiuni, sunt selectate specii de lemn adecvate, care pot îndeplini sarcinile care le-au fost atribuite.
Proprietăți legate de lemn:
Densitatea lemnului
Care este densitatea lemnului?
Densitatea lemnului este raportul dintre masa lemnului și volumul lemnului, adică densitatea este determinată de masa substanței din lemn într-o unitate a volumului său. Se exprimă densitatea în kg / m3.
Densitatea lemnului depinde de umiditatea sa. La fel ca toți ceilalți indicatori ai proprietăților fizice și mecanice ale lemnului, acesta este determinat la o umiditate de 12%. Există o strânsă legătură între forță și densitate. Lemn mai greu, de regulă, este mai durabil. La determinarea densității substanței din lemn, masa se determină prin cântărire, iar volumul se calculează pe baza diferenței dintre volumul probei de lemn și volumul de lichid care umple golul din această probă.
Conform densității lemnului la o umiditate de 12%, toate rasele sunt împărțite în trei grupe:
- cu densitate scăzută (540 kg / m3 și mai puțin) - balsa, molid, brad, pin, cedru, ienupăr, plop, aspen, salcie, tei, arin, castan;
- densitate medie 540. 740 kg / m3 - zada, mesteacan, fag, stejar, artar, frasin, nuc, frasin de munte, mere, par, mere (karagach), alune;
- densitate mare (750 kg / m3 si mai mult +) - salcam, carpen, mesteacan, fier, stejar, frasin, cherestea, fistic.
Trebuie remarcat faptul că aproape toată lemnul din conifere, cu excepția zardării și a unor specii de pin, are o densitate scăzută.
Duritate de lemn
Duritatea lemnului, în primul rând, depinde de rasă. Condițiile de creștere a copacilor afectează de asemenea acest indicator (o specie de lemn poate avea duritate diferită, în funcție de condițiile naturale înconjurătoare în care un anumit copac a crescut). Duritatea este de asemenea afectată de conținutul de umiditate al lemnului. În țările europene și în Rusia este obișnuit să se măsoare duritatea prin metoda Brinell, în SUA - prin metoda lui Janka. Duritatea lemnului într-o singură stâncă poate să difere în funcție de tăiere (la suprafața exterioară, duritatea este mai mare decât cea tangențială și radială cu o medie de 30% la foioase și 40% la specii de conifere).
Esența metodei lui Brinell constă în capacitatea lemnului de a rezista la introducerea (indentarea) unui corp mai rigid (indenter) în el. Măsurătorile lui Brinell utilizează indentoare sub formă de bile din oțel călit. Inițial, indentorul este instalat pe proba de lemn, urmată de sarcina principală. După o anumită perioadă de timp după aplicare, sarcina este îndepărtată și se măsoară adâncimea amprentei rămase pe arbore. Duritatea lemnului Brinell se calculează astfel: încărcătura aplicată este împărțită în suprafața imprimării, în timp ce diametrele indentoare și timpul de expunere sunt determinate de documentele de reglementare corespunzătoare.
Metoda Yanka utilizează, de asemenea, un indenter sub forma unei mingi metalice, dar nu adâncimea marginii, ci forța care trebuie aplicată pentru a evalua mingea în lemn cu jumătate din diametru.
Toate speciile de arbori sunt împărțite în trei grupe în funcție de duritatea lor:
1) roci moi (duritatea feței este egală sau mai mică de 38,5 MPa). Pe lemn de lemn moale: un blanar, un pin, un cedru, o brad, un plop, o tei, o aspen, o arin.
2) dur (duritatea finală a lemnului de la 38,5 la 82,6 MPa). Acest grup include: mesteacan, zada siberiana, fag, artar, karagach, frasin, mar.
3) foarte greu (duritatea finală este mai mare de 82,6 MPa). Acest grup include: salcam alb, keruying, fier mesteacan, boxwood, dogwood.
Umiditatea lemnului
Umiditatea este raportul dintre masa umezelii (apă) prezentă într-un volum dat de lemn și masa lemnului absolut uscat, exprimată ca procent (%). În lemn, apa impregnează pereții celulelor și umple cavitățile celulare și spațiile intercelulare. Umiditatea care impregnează membranele celulare se numește legată. Umiditatea care umple cavitatea celulară și spațiile intercelulare este numită liberă.
Umed - o lungă perioadă de timp în apă. Umiditatea lemnului umed este mai mare de 100%.
Proaspăt tăiat (svezhepil) - umiditatea de astfel de lemn de la 50 la 100%.
Umiditatea uscată a camerei este de 8-12%
Umiditate absolută uscată 0%, lemnul este uscat la o temperatură de t = 103 0 C.
Contracție, umflare și deformare a lemnului
Contracția este reducerea volumului de lemn și a dimensiunilor liniare atunci când umiditatea asociată este îndepărtată din acesta. Îndepărtarea umidității libere nu cauzează contracția. Începe numai după îndepărtarea completă a umezelii libere în momentul inițierii îndepărtării umidității. Mai multe pereți celulari într-o unitate de volum de lemn, cu atât mai multă apă legată în ea și contracția. Uscarea lemnului nu este aceeași în direcții diferite: în direcția tangențială, este de 1,5 până la 2 ori mai mare decât în direcția radială.
Când se usucă în lemn, indiferent de participarea la sarcini externe, apar solicitări interne. Acestea sunt formate ca urmare a schimbărilor neuniforme ale volumului corpului în timpul uscării (tensiuni de uscare), impregnării și în timpul creșterii arborelui. Este convenabil să ne imaginăm eforturile complete de uscare ca o combinație a două componente - tensiuni umede și reziduale.
Stresul de umiditate este cauzat de contracția materială neomogenă. În straturile de suprafață ale lemnului, unde conținutul de umiditate este mai scăzut decât în centru, tensiunea de întindere provine din constrângerea contracției libere, iar în straturile interioare - solicitările de compresiune. Tensiunile reziduale sunt cauzate de apariția în lemn a deformărilor reziduale neomogene. Stresurile reziduale, spre deosebire de cele umede, nu dispar atunci când umiditatea din tablă este egalizată și se observă atât în timpul uscării, cât și după finalizarea completă.
Dacă eforturile de întindere ating rezistența la tracțiune a lemnului pe fibre, apar fisuri. Există astfel fisuri de suprafață la începutul uscării și la sfârșitul uscării.
Prezența diferitelor solicitări în interiorul lemnului poate duce la răsturnarea acestuia.
Strivirea este o schimbare a formei lemnului în timpul uscării, depozitării și tăierii. Cea mai mare parte a deformării apare datorită gradului variat de contracție în diferite direcții structurale. Concasarea poate avea loc și în timpul prelucrării cherestelei uscate: prin asamblare asimetrică, divizare margini datorită unei perturbări a echilibrului eforturilor reziduale.
Umflarea este o creștere a dimensiunilor liniare și a volumului de lemn atunci când conținutul de umiditate legat crește. Apare atunci când lemnul este umezit și reprezintă un fenomen care este opusul contracției. Umflarea se observă odată cu creșterea umidității până la limita de higroscopicitate. Cea mai mare umflare are loc de-a lungul lățimii fibrelor (tangențial), cel mai mic - de-a lungul fibrelor.
Umflarea, precum și contracția, sunt proprietăți negative ale lemnului. Cu toate acestea, în unele cazuri joacă un rol pozitiv, de exemplu, asigură densitatea conexiunilor în bărci sau butoaie de vin.
Decuparea lemnului
Cleavabilitatea - este capacitatea lemnului sub impactul încărcării șocurilor prin pană care trebuie împărțită în părți de-a lungul fibrelor. Deoarece o serie de tipuri de lemn sunt recoltate prin despicare, această proprietate a lemnului are o semnificație practică pozitivă. Cleavabilitatea are o valoare negativă atunci când conduceți unghii, cârje, capse, suruburi.
Durabilitatea și flexibilitatea lemnului
Rezistența la uzură - capacitatea lemnului este chemată să reziste la fractură în procesul de frecare. Purtați-vă pe același lemn este mai mult din lateral decât din capăt. Cu cât duritatea și densitatea lemnului sunt mai mari, cu atât uzura este mai mică. Lemnul umed este mai predispus la uzură - de aceea experții recomandă curățarea uscată a panourilor decorative sau a plăcilor naturale.
Speciile de arbori invazivi inelari (stejar, cenușă) și vasculare absente (fag, mesteacăn) posedă cea mai mare capacitate de a se îndoi (îndoi). Această capacitate este foarte scăzută în speciile de conifere.
Abilitatea de a se apleca este utilizată pe scară largă în fabricarea de mobilier, obiecte de interior.
Rezistența la impact este capacitatea lemnului de a absorbi munca în timpul impactului (îndoire la impact) fără rupere și este determinată în timpul încercărilor de încovoiere. Rezistența la impact a lemnului de esență tare este în medie de 2 ori mai mare decât cea a lemnului de conifere.
Proprietăți termice 
Proprietățile termice includ capacitatea de căldură, conductivitatea termică, difuzivitatea termică și expansiunea termică.
Capacitatea de căldură este capacitatea lemnului de a acumula căldură. Se mărește odată cu creșterea umidității.
Conductivitatea termică este o proprietate care caracterizează intensitatea transferului de căldură într-un material. Conductivitatea termică crește odată cu creșterea umidității și densității. De-a lungul fibrelor, conductivitatea termică este în medie de 2 ori mai mare decât cea transversală.
Conductibilitatea termică - capacitatea lemnului de a egaliza temperatura în funcție de volum.
Expansiunea termică este abilitatea lemnului de a mări dimensiunile și volumul liniar atunci când este încălzit. Coeficientul de dilatare termică a lemnului este de 3-10 ori mai mic decât cel al metalului, betonului, sticlei.
deformability
Cu sarcini pe termen scurt în lemn, există în principal deformări elastice care dispar după încărcare. Până la o anumită limită, relația dintre tensiuni și deformări este aproape de linia (legea lui Hooke). Indicele principal al deformării este coeficientul de proporționalitate, modulul de elasticitate.
Modulul de elasticitate de-a lungul fibrelor este E = 12-16 GPa, care este de 20 de ori mai mare decât între fibre. Cu cât este mai mare modul de elasticitate, cu atât lemnul este mai greu.
Cu un conținut în creștere de apă legată și temperatura lemnului, rigiditatea acestuia scade. În lemnul încărcat, când se usucă sau se răcește, o parte din deformările elastice se transformă în deformări reziduale "înghețate". Ele dispar când sunt încălzite sau hidratate.
Întrucât lemnul constă în principal din polimeri cu molecule lungi de lanț flexibil, deformabilitatea acestuia depinde de durata acțiunii sarcinilor. Proprietățile mecanice ale lemnului, precum și alte polimeri, sunt studiate pe baza științei generale a reologiei. Această știință consideră legile generale de deformare a materialelor sub influența încărcăturii, luând în considerare factorul de timp.