Законодательство РФ не требует обязательной сертификации древесины и лесоматериалов. Исключением являются случаи, если древесина экспортируется в другие страны или используется в качестве отделки эвакуационных путей. Для экспорта необходимо оформить перечень документов, предусмотренных законодательством. Для отделочных материалов проводится оценка соответствия по пожарной безопасности.
В остальных случаях предприниматели могут провести добровольные испытания, чтобы подтвердить качество пиломатериала и выделить его отличительные свойства, главным из которых является прочность.
Древесина имеет ряд преимуществ по сравнению со многими материалами. Она отличается экологичностью, экономичностью и механическими свойствами. Несмотря на небольшой вес, лесоматериал способен выдержать большую нагрузку. Прочность дерева при сжатии приравнивается к прочностным характеристикам железобетонных конструкций. При растяжении дерево остается прочным и эластичным. Чтобы проверить, соответствуют ли фактические показатели установленным нормативам, перед реализацией предприниматели проводят испытания древесины в условиях лаборатории.
Механические характеристик древесины
Механические характеристики демонстрируют способность материала к сопротивлению под влиянием внешних усилий. Физико-механическими свойствами являются прочность, деформативность, твердость, ударная вязкость.
Прочностные характеристики
Прочность – свойство древесного материала сопротивляться разрушениям под воздействием физических усилий. Характеризуется данное свойство пределом прочности – наибольшим напряжением, которое способна выдержать древесина без разрушения.
Прочностные пределы зависят от следующих факторов:
- порода дерева;
- наличие различных дефектов, трещин и пороков;
- направление усилия, воздействующего на материал;
- плотность и влажность образца.
К главным видам физико-механического воздействия на древесные материалы относятся сжатие, изгиб, растяжение.
Деформативность дерева
Деформативность – это изменение формы и размеров лесоматериала под воздействием внешних сил (нагрузки, влажности или температуры). Под влиянием непродолжительных усилий в дереве возникают, в основном, упругие деформации, исчезающие после разгрузки. Остаточные деформации сравнительно небольшие. При длительном воздействии неизменной нагрузки деформации существенно увеличиваются.
Твердость материала
Твёрдость дерева зависит от породы. Для изготовления качественных деревянных изделий важно определить твердость породы. Для этого используется метод Бринелля, который заключается во вдавливании в поверхность шарика диаметром 10 мм с силой 100 кг. Показатель твердости определяется по характеру повреждения и диаметру образовавшейся лунки. Чем больше коэффициент твердости, тем надежнее пиломатериал.
Ударная вязкость
Ударная вязкость — это способность дерева к поглощению механической энергии во время деформации и разрушения под влиянием ударных нагрузок. Показатель зависит от породы и влажности дерева. Чем выше показатель влажности, тем более хрупким является пиломатериал. Показатели ударной вязкости предназначены для сравнительного анализа качества. Для расчетов конструкций их не применяют.
Условия проведения лабораторных исследований
Физико-механические свойства определяют путем исследования образцов без пороков и дефектов. Они должны иметь небольшое поперечное сечение, в среднем 20х20 мм. Полученные характеристики можно применять в качестве исходных данных, необходимых для расчета сопротивлений элементов деревянных конструкций. Сравнение результатов исследований возможно, если они проводились по одной методике.
Для проведения процедуры требуются специальные машины соответствующей мощности, которые достоверно определяют силу нагрузки на образец. Величина механических показателей зависит от длительности воздействия нагрузки, поэтому при каждом методе тестирования необходимо придерживаться определенной скорости ее возрастания.
Воздействие нагрузкой на образец может быть ручным и механическим. Скорость движения нагружающей головки испытательного агрегата должна составлять 4 мм в минуту. Она применяется при использовании методов оценки на сжатие вдоль волокон, статическую твердость, а также растяжение и скалывание поперек волокон. При тестировании на статический изгиб, растяжение и скалывание вдоль волокон этот показатель составляет 10 мм в минуту. При исследованиях, связанных с деформаций, образец нагружается вручную.
На механические свойства пиломатериалов существенно влияет влажность. По этой причине необходимо выдерживать оптимальную влажность в помещении 11-13%. Для обеспечения требуемых условий лаборатории оснащают оборудованием для кондиционирования воздуха.
Нестабильные условия и природная изменчивость лесоматериала влияет на физико-механические свойства. По этой причине для получения точных результатов необходимо исследовать не единичные, а серийные образцы.
Форму и размеры образцов устанавливают стандарты на соответствующие виды тестирований. Они могут быть круглой, квадратной, прямоугольной формы.
Появился вопрос? Оставь заявку на бесплатную консультацию!
Какие стандарты используются во время исследований?
Термины и определения, связанные со строением древесины и физико-механическими свойствами, содержатся в ГОСТ 23431-79. Методы испытаний древесины также установлены профильными стандартами. К самым распространенным относятся:
|
№ |
Действующий стандарт ГОСТ |
Область применения |
|
1 |
16483.0-89 |
Требования к отбору образцов, проведению оценки физико-механических свойств и статистической обработке результатов |
|
2 |
16483.10-73 |
Расчет предела прочности путем тестирования на сжатие вдоль волокон (продольное сжатие) кондиционированных и некондиционированных образцов |
|
3 |
16483.11-72 |
Определение условного предела прочности при сжатии дерева поперек волокон в тангенциальном и радиальном направлениях |
|
4 |
16483.3-84 |
Методика расчета предела прочности при статическом изгибе на кондиционированных образцах (максимальная нагрузка при разрушении и вычислении напряжения) |
|
5 |
18408-73 |
Методика определения удельных сопротивлений (объемного, поверхностного) при условии постоянного напряжения |
|
6 |
16483.23-73 |
Расчет предельных прочностных характеристик в процессе растяжения вдоль волокон |
Также могут использоваться положения других стандартов.
Методы исследований лесоматериалов
К самым распространенным видам исследований относятся:
- Оценка прочностных характеристик при сжатии вдоль волокон.
Материал размещается между опорами машины и равномерно нагружается вдоль волокон с установленной стандартом скоростью. Тестирование проводят до разрушения материала, после чего по шкале машины определяют максимальную нагрузку. Прочностные пределы рассчитывают по формуле, указанной в ГОСТе. Разрушение происходит с изгиба вдоль волокон. В вязких породах и древесине с повышенной влажностью происходит смятие у торцов, в сухой и твердых породах – сдвиг.
- Оценка прочностных характеристик при продольном растяжении.
Материал закрепляется в головках машины, в каждую из которых вставляют стержень из стали, защищающий головку от смятия во время теста. Нагружение производят равномерно со скоростью, установленной стандартом. Пиломатериал доводят до разрушения, определяют нагрузку по шкале машины. По формуле рассчитывают предельную прочность. Влажность практически не влияет на исследование по данной методике. Деформация проявляется в удлинении образца. Разрушение происходит в виде разрыва.
- Оценка механических характеристик при тестировании на изгиб.
При изгибе различные древесные слои подвергаются разному нагружению — верхний слой сжимается, а нижний — растягивается. Средняя часть, которая подвергается изгибу, является нейтральной областью. Область, которая подвергается напряжению растяжения, подлежит разрушению в первую очередь (происходит разрыв крайних волокон). Прочностные характеристики определяются по виду излома. Качественный пиломатериал отличается неровным изломом с большим количеством щепы. Дефектный – остается почти ровным, не имеет вмятин или выступов.
Результаты проверки и сравнения с нормативами ГОСТов подлежат обработке по методике вариационной статистики. Для этого рассчитываются главные статистические показатели и вариационный коэффициент. После оценки результатов эксперт лаборатории делает заключение и выдает протокол.
