KATEDRA NAUKI O DREWNIE AKADEMII ROLNICZEJ W POZNANIU
^Imię i nazwisko: Bartosz Szafrański Dariusz Taraszkowski	NAUKA O DEWNIE II FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI DREWNA	Grupa:
		^Temat ćwiczenia: Gęstość drewna	^Numer ćwiczenia: 2

Wprowadzenie:

Gęstość drewna jest to stosunek masy drewna do jego objętości. Gęstość jest jedną z ważniejszych i najczęściej oznaczanych właściwości, zarówno w badaniach jak i w praktyce użytkowania drewna, ponieważ od gęstości zależą zasadnicze fizyczne, mechaniczne i technologiczne właściwości drewna. O gęstości drewna decyduje układ: substancja drzewna, powietrze, woda. Ponieważ gęstość substancji drzewnej zmienia się w niewielkim zakresie, o gęstości drewna decyduje praktycznie jego porowatość oraz wilgotność.

Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych metod pomiaru gęstości drewna i gęstości substancji drzewnej oraz praktyczne oznaczenie gęstości kilku gatunków drewna.

Podstawy wykonania ćwiczenia

Pomiar gęstości drewna polega na wyznaczeniu objętości i masy próbki drewna. Rozrużniamy dwie grupy metod pomiaru gęstości drewna różniące się sposobem oznaczania objętości.

- Metoda stereometryczna stosowana jest do oznaczania gęstości prostopadłościennych próbek drewna, których objętość wyznacza się na podstawie pomiaru długości boków próbki.

- Metody wypomościowe polegają na oznaczeniu objętości wypartej cieczy przez próbkę drewna całkowicie w niej zanurzoną (metody immersyjne) lub na oznaczaniu gęstości drewna poprzez częściowe zanurzenie próbek w cieczy z wykorzystaniem zdolności do pływania wynikającej z różnicy gęstości cieczy i drewna (metody flotacyjne).

Pomiar gęstości substancji drzewnej polega na wyznaczeniu jej objętości i masy. Wyróżniamy cztery grupy metod pomiaru gęstości substancji drzewnej: metody immersyjne (wypornościowe), suspensyjne, kompresyjne i porometryczne. Najczęściej stosowanymi metodami są metody wypornościowe i suspensyjne.

- Metody wypornościowe polegają na oznaczeniu masy cieczy wypartej przez substancję drzewną i wyliczeniu - przy znanej gęstości cieczy - objętości substancji drzewnej.

Pomiar gęstości drewna:

Pomiary gęstości drewna przeprowadza się na próbkach wolnych od wad, a w szczególności pęknięć. Wyniki pomiarów należy zestawić w tabelach podając rodzaj drewna i jego wilgotność oraz wyniki pojedynczych omaczeń oraz wartości średnie.

Sposób wykonywania doświadczenia

Metoda stereometryczna

Pomiar przeprowadza się na próbkach prostopadłościennych, odchylenia od równoległości i prostopadłości odpowiednich płaszczym próbki nie powinny przekroczyć 0,1 mm. Drewno przemaczone do wykonania próbek winno mieć taką wilgotność, przy której omaczana będzie jego gęstość. W przeciwnym razie w wyniku anizotropii odkształceń wilgotnościowych mogą pojawiać się deformacje próbki prowadzące do błędów pomiarowych. Zaleca się stosowanie próbek o wymiarach 20x20x30 mm (ostatni wymiar wzdłuż włókien), a w przypadku, gdy szerokość przyrostów rocmych przekracza 4 mm, wymiary przekroju poprzecmego należy zwiększyć w ten sposób, aby próbka zawierała nie mniej niż 5 przyrostów rocmych. Masę próbki omacza się na wadze laboratoryjnej z dokładności do 0,01 g. Wymiary przekroju poprzecmego i wysokość próbki należy zmierzyć wzdłuż odpowiednich osi symetrii z dokładnością do 0,1 mm.

ρ_w=m_w/V_w

gdzie: m_w-masa próbki drewna, o wilgotności W

V_w-objętość próbki drewna, o wilgotności W

Oznaczanie gęstości drewna za pomocą wagi hydrostatycznej

Metoda ta służy do określania umownej gęstości drewna, która informuje ile suchej

masy drewna znajduje się w jednostce objętości drewna świeżego, tj. w stanie maksymalnego spęcznienia. Próbki mogą mieć dowolne kształty i wymiary. Wilgotność próbek powinna być równa lub wyższa od punktu nasycenia włókien. W przypadku niższej wilgotności próbek należy je zanurzyć w wodzie destylowanej o temperaturze pokojowej na czas potrzebny do osiągnięcia przez nie spęcznienia przez nasycanie wodą destylowaną z zastosowaniem przyśpieszonej metody próżniowej. Oznaczanie objętości polega na pomiarze objętości wypartej wody przez próbkę całkowicie w niej zanurzoną. W tym celu próbkę w stanie maksymalnego spęcznienia zanurza się całkowicie w naczyniu z wodą destylowaną o temperaturze 20°C umieszczonym na szalce wagi laboratoryjnej szybko ważącej. Różnica odczytów wskazań wagi przed i po zanurzeniu próbki, przy założeniu, że masa 1 cm³ wody destylowanej o temperaturze 20°C wynosi 1 g, jest liczbowo równa objętości wypartej cieczy tj. objętości próbki w cm³. Próbki po wysuszeniu w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 105 °C winny być przechowywane w eksykatorze nad bezwodnym chlorkiem wapnia (CaCl₂). Oznaczanie masy przeprowadza się jak w metodzie sterometrycznej.

Metoda flotacyjna

Oznaczanie gęstości za pomocą cylindra miarowego

Metoda ta daje wyniki przybliżone. Próbka winna mieć kształt wydłużonego prostopadłościanu o wymiarach np. 20x20x300mm. Długość próbki dzieli się na 10 równych części. Następnie wkłada się próbkę do wypełnionego wodą destylowaną cylindra i określa gęstość przez bezpośrednie obliczanie ilości działek znajdujących się pod wodą. noraz długości części zanurzonej do długości całkowitej próbki jest lic;zbowo równy gęstości drewna wyrażonej w g/cm³.

ρ_u=m₀/V_max

gdzie: m₀-masa zupełnie suchej próbki drewna

V_max-objętość próbki drewna w stanie maksymalnego spęcznienia

Wyniki:

1. Metoda stereometryczna

Rodzaj drewna	Wilgotność drewna W	Masa mw	Wymiary			Objętość Vw	Gęstość ρw
								L	T	R
		%	g	Mm			cm^3	kg/m^3
Sosna	12	6,980	20,31	20,32	31,5	13,00	540
Dąb	12	9,260	20,06	20,25	30,11	12,23	760
Buk	12	8,830	20,40	20,14	29,68	12,19	725

2. Za pomocą wagi hydrostatycznej

Rodzaj drewna	Masa mo	Wskazania wagi		Objętość VMAX	Gęstość ρu
						M1	M2
		g	g		cm^3	kg/m^3
Sosna	10,259	516,6	536,0	19,4	528
Dąb	10,803	515,8	536,0	24,5	440
Buk	11,221	516,2	540,7	20,2	555

3. Metoda flotacyjna

Rodzaj drewna	Gęstość ρw (kg/m^3)
Sosna	580
Dąb	620
Buk	730

Wnioski:

Poszczególne gatunki drewna wykazują odmienną budowę wewnętrzną, a w ślad za tym różnorodną porowatość i wahania w ciężarze właściwym. Otrzymane za pomocą wszystkich metod wyniki są zgodne z podawanymi wartościami tabelarycznymi dla poszczególnych gatunków. Metoda flotacyjna jak widać daje wyniki zawyżone i jest szybka do wykonania, szczególnie w warunkach polowych, metoda wagi hydrostatycznej jest metodą dokładną gdyż wyniki można obliczyć z dokładnością do 0,001 g/cm a poza tym próbki nie muszą mieć wymaganego kształtu, lecz w tym przypadku metoda ta przedstawia wyniki zaniżone a metoda stereometryczna przedstawia wyniki najbardziej zbliżone do wyników tabelarycznych.

strona 1

---