POLITECHNIKA ŚLĄSKA
WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII

CHEMIA I MATERIAŁOZNAWSTWO

BADANIE DREWNA

Sekcja I

1. WPROWADZENIE

Drewno przez długi okres czasu stosowane było jako podstawowy materiał do obudowy wyrobisk górniczych. Obecnie jego rola zmalała na rzecz innych materiałów takich jak beton, stal, prefabrykaty i stosowane jest głównie do wykonywania obudów tymczasowych.

O użytkowaniu drewna przez tak długi okres czasu zdecydowały jego zalety, do których należą:

• wysoka wytrzymałość na ściskanie,

• łatwość nadania kształtu przy użyciu prostych narzędzi,

• trzaski występujące przy dużych wytężeniach,

• stosunkowo długi okres trwałości (po zastosowaniu impregnacji).

Do wad drewna , które zadecydowały o zastąpieniu go innymi materiałami można zaliczyć:

• podatność na działanie bakterii oraz grzybów, które przyczyniają się do procesów gnilnych drewna,

• łatwopalność,

• brak jednorodnej budowy - występowanie sęków, zawojów,

• zbieżystość pnia czyli stopniowe zmniejszanie się średnicy przekroju,

• krzywizna będąca odchyleniem osi podłużnej drewna od linii prostej, przyczyniająca się do powstawania wyboczeń,

• mimośrodowość rdzenia czyli przesunięcie rdzenia w stosunku do geometrycznego środka przekroju poprzecznego.

2. WŁASNOŚCI FIZYCZNE DREWNA

Do głównych własności fizycznych drewna zaliczamy:

1. Wilgotność względną wyrażaną wzorem
   
   
   
   gdzie
   
   
   
   
   

2. Ciężar objętościowy drewna - stosunek masy drewna do objętości, wyrażany w kg/m³. Jest on zależny od rodzaju drewna, jego budowy oraz wilgotności.
   
   

3. Ciężar właściwy drewna czyli ciężar właściwy błon komórkowych bez uwzględniania porowatości i wody, wyrażany w kg/m³. Jest to wartość stała dla danego rodzaju drewna.
   

4. Porowatość - objętość porów w drewnie. Jest ona zależna od ciężaru objętościowego drewna. Ma znaczenia przy nasycaniu drewna impregnatem
   

5. Nasiąkliwość będąca zdolnością pochłaniania wody przez zanurzone w niej drewno.
   

6. Higroskopijność - zdolność pochłaniania przez drewno wody z otaczającej atmosfery.
   

3. WPŁYW WILGOTNOŚCI NA WYTRZYMAŁOŚĆ DREWNA

Wytrzymałość drewna na ściskanie w zależności od jego wilgotności prezentuje wykres 1

Wykres 1

Przy badaniu wpływu wilgotności na wytrzymałość drewna dysponujemy 5 próbkami maksymalnie nasączonymi wodą. Wszystkie próbki suszymy przez okres 5 minut, po czym pobieramy próbkę nr 1 i poddajemy ją badaniu w prasie hydraulicznej. W celu wyznaczenia wartości siły mierzymy średnicę tłoka działającego na próbkę oraz odczytujemy z manometru wartość ciśnienia przy którym próbka uległa zniszczeniu. Zniszczoną próbkę wraz z czterema pozostałymi ponownie suszymy przez 5 minut. Następnie pobieramy próbkę nr 2 i poddajemy ją badaniu w prasie hydraulicznej. Czynności te powtarzamy dla pozostałych próbek. Wszystkie próbki suszymy dopóki nie stwierdzimy braku ubytku masy co świadczy o tym, iż próbki są całkowicie suche. Znając masy próbek suchych oraz masy próbek w momencie badania w prasie hydraulicznej wyznaczymy wilgotność względną każdej z nich, którą wykorzystamy do utworzenia wykresu zależności wytrzymałości w funkcji wilgotności.

4. BADANIE WPŁYWU ANIZOTROPII NA WYTRZYMAŁOŚĆ

Drewno jest materiałem anizotropowym co oznacza, że jest właściwości fizyczne zależą od orientacji w przestrzeni. Wytrzymałość drewna na ściskanie w zależności od jego orientacji w przestrzeni ukazana jest na rysunku 1



Rys. 1

Jak widać drewno charakteryzuje się największą wytrzymałością na ściskanie w przypadku gdy obciążenie działa równolegle do jego włókien.

LITERATURA

1. Strzelecki Z., Materiałoznawstwo górnicze, Katowice 1968, wyd. Śląsk

---