POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII

Chemia i materiałoznawstwo

Temat: Badanie drewna

Górnictwo i Geologia
Semestr III
Grupa 10
Sekcja 2

Wprowadzenie

Drewno jest surowcem otrzymywanym ze ściętych drzew i formowanym w procesie obróbki
w różnego rodzaju produkty. Materiał ten był wykorzystywany w górnictwie od zawsze, ze
względu na swoje właściwości, takie jak lekkość, łatwość obróbki i transportu, wytrzymałość,
dostępność. Obecnie odnotowuje się spadek wykorzystania tego materiału w wyrobiskach
górniczych, a obudowy drewniane są wypierane przez stalowe bądź betonowe, gdyż są one
trwalsze i wytrzymalsze.

Zalety drewna:

1.

Wysoka wytrzymałość na ściskanie.

2.

Zaimpregnowane ma długi okres trwałości w wyrobiskach górniczych.

3.

Łatwość nadania kształtu.

4.

Izoluje termicznie i elektrycznie.

5.

W przypadku występowania naprężeń krytycznych, słychać trzaski, które sygnalizują
konieczność działania.

Wady drewna:

1.

Materiał podatny na korozję biologiczną (procesy gnicia i butwienia), przez co ma

bardzo ograniczoną trwałość.

2.

Łatwopalność.

3.

Jednorazowość użycia – drewna nie da się wykorzystać po raz kolejny.

4.

Zbieżystość pnia, czyli zmiana jego przekroju ( im wyżej, tym przekrój mniejszy).

5.

Krzywizna, czyli odchylenie od pionu (drewno prawie nigdy nie jest idealnie proste).

6.

Mimośrodowość rdzenia, gdy geometryczny środek słojów nie pokrywa się z

geometrycznym środkiem pnia.

Właściwości fizyczne drewna:

1.

Nasiąkliwość – drewno ze względu na niejednorodną budowę (słoje) wykazuje

właściwości pochłaniania wody ze środowiska zewnętrznego, co powoduje
rozmakanie drewna i obniżenie jego wytrzymałości.

2.

Higroskopijność – skłonność do pochłaniania wilgoci z powietrza, aż do osiągnięcia

stanu równowagi pomiędzy własną wilgotnością a wilgotnością otoczenia.

3.

Wilgotność względna - to stosunek masy wody, zawartej w drewnie do masy drewna

w stanie mokrym, wyrażony w procentach. Parametr ten stosuje się do próbki całkiem
suchej i wyraża wzorem:

m

w

– masa próbki wilgotnej

m

s

– masa próbki suchej

4.

Wilgotność bezwzględna – to wyrażony w procentach stosunek wody zawartej w

drewnie do masy drewna w stanie całkowicie suchym

5.

Ciężar objętościowy – stosunek masy drewna do jego objętości, wyrażony w kg/m

3

.

Jest to ciężar drewna w stanie naturalnym, uwzględniając naturalne pory i wolne
przestrzenie w strukturze.

6.

Ciężar właściwy (bezwzględny) – to stosunek masy drewna do jego objętości, bez

uwzględniania jego porowatości, jest to wartość stała dla danego gatunku drewna.

Zabezpieczenie drewna przed działaniem bakterii i procesami gnilnymi.

Aby zabezpieczyć drewno stosuje się impregnację, której celem jest ochrona materiału
przed korozją biologiczną, a w konsekwencji większa wytrzymałość i odporność na
działanie czynników zewnętrznych.

Rodzaje impregnacji:

a)

Malowanie (impregnacja powierzchniowa) – polega na pokryciu drewna kilka razy

specjalnym preparatem. Metoda najmniej skuteczna.

b)

Zanurzenie (impregnacja głęboka) – kąpiel w impregnacie. Metoda skuteczniejsza niż

malowanie.

c)

Impregnacja w autoklawach (impregnacja ciśnieniowo-próżniowa) – polega na

wtłaczaniu impregnatu pod ciśnieniem w pory drewna. Metoda o najwyższej
skuteczności.

Wpływ wilgotności drewna na wytrzymałość.

Zależność wytrzymałości drewna od jego wilgotności prezentuje poniższy wykres.
Wynika z niego, że wytrzymałość spada do 15% wilgotności względnej, a następnie po
przekroczeniu 15% W

w

wytrzymałość drewna jest skrajnie niska.

Badanie wpływu wilgotności drewna na jego właściwości odbywa się metodą
suszarkowo-wagową. Początkowo posiadamy 5 wilgotnych próbek drewna, które ważymy
i wkładamy na 5 minut do suszarki o temperaturze 105 stopni. Po tym czasie wyciągamy
jedną z nich, mierzymy jej powierzchnię i wkładamy do prasy hydraulicznej. Aby
wyznaczyć siłę mierzymy średnicę tłoka działającego w prasie i odczytujemy z
manometru wartość siły, po przyłożeniu której próbka uległa zniszczeniu. Zniszczoną
próbkę ponownie umieszczamy w suszarce i suszymy ją razem z pozostałymi przez
kolejne 5 minut. Następnie wyciągamy kolejna próbkę i powtarzamy czynności w prasie
hydraulicznej i suszarce, aż do uzyskaniu próbek, które nie będą wykazywały ubytku
masy (czyli będą całkiem suche).

Znając masy próbek wilgotnych i masy po etapach suszenia możemy wyznaczyć ze wzoru
W

w

dla każdej próbki i stworzyć wykres zależności wytrzymałości od wilgotności drewna.

Wpływ anizotropii na wytrzymałość drewna

Ze względu na niejednorodną budowę (występujące słoje), drewno jest materiałem
anizotropowym, stąd jego właściwości zależą od orientacji w przestrzeni. I jak widać na
wykresie największą wytrzymałość na ściskanie osiąga wtedy, gdy siła działa równolegle
do włókien.

Bibliografia:

- „Budownictwo Górnicze i Tunelowe” (czasopismo), nr 3, r. 2009, s. 32—45

-

ww.akademia.marwlo.cad.pl/.../Drew_encykl_wlasc.doc

-

www.biomasa.org