POLITECHNIKA ŚL
SKA W GLIWICACH
WYDZIAA
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 bądz
betonowe, gdyż są one
trwalsze i wytrzymalsze.
Zalety drewna:
1. Wysoka wytrzymałość na ściskanie.
2. Zaimpregnowane ma długi okres trwałości w wyrobiskach górniczych.
3. A
atwość 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. A
atwopalność.
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:
mw  masa próbki wilgotnej
ms  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/m3.
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% Ww 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
Ww 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