Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Средние значения для пород России и ближнего зарубежья. ρ12 — плотность при нормализованной влажности 12 %, именно её приводят в справочной литературе по умолчанию. ρ0 — плотность абсолютно сухой древесины. ρб — базисная плотность: масса абсолютно сухого образца, отнесённая к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок; она не зависит от влажности и служит основой технологических расчётов. Численно плотность в кг/м³ совпадает с весом одного кубометра в килограммах. Значения относятся к чистой древесине без пороков и представляют собой средние по выборкам образцов, восходящие к таблицам стандартных справочных данных по физико-механическим свойствам древесины. Это справочные, а не нормативные величины: они не задают требований к материалу и не заменяют испытаний конкретной партии.
Значения получены пересчётом ρ12 из таблицы 1 через коэффициенты таблицы 4 и округлены до 5 кг/м³, как это предписано методикой определения плотности. Диапазон до 30 % — это область связанной воды: пока влага находится в клеточных стенках, плотность растёт умеренно, и полный размах значений от 8 до 30 % не превышает 7 % от плотности при 12 %. Резкий рост начинается выше предела насыщения клеточных стенок — эти значения вынесены в таблицу 3.
Расчёт по определению базисной плотности: выше предела насыщения клеточных стенок объём древесины больше не меняется, поэтому ρW = ρб × (1 + 0,01W). Свежесрубленной считают древесину с влажностью 50–100 %, мокрой — выше 100 %, поэтому одного числа «плотность свежесрубленной сосны» не существует: корректно указывать значение вместе с влажностью. Столбец W = 30 % служит стыковкой с таблицей 2 — расхождение двух независимых способов расчёта не превышает 10 кг/м³.
Коэффициент K применяют по стандартной методике определения плотности: измеренную при влажности W плотность делят на коэффициент, чтобы получить ρ12, и наоборот — умножают ρ12 на коэффициент, чтобы получить плотность при нужной влажности. Таблица работает только для влажности, равной или меньшей предела насыщения клеточных стенок. Обратите внимание на состав первой группы: породы с малой объёмной усушкой в единицу влажности реагируют на изменение влажности слабее остальных.
Классификация относится к породам России и ближнего зарубежья. Она построена именно на ρ12, поэтому сопоставлять с ней значения, измеренные при другой влажности, некорректно. Обиходные термины «мягкая» и «твёрдая» древесина к этой шкале прямого отношения не имеют — деление по твёрдости строится на другом показателе и рассматривается ниже.
Коэффициент усушки показывает, на сколько процентов уменьшается размер или объём при снижении содержания связанной воды на 1 %. Таблица объясняет, почему плотность и вес кубометра меняются нелинейно: при сушке из древесины уходит вода, но одновременно сокращается и объём. Обратите внимание на соотношение направлений: тангенциальная усушка больше радиальной в 1,5–2 раза, и именно эта разница вызывает коробление и растрескивание при сушке. Берёза здесь выделяется — у неё радиальный коэффициент самый высокий в таблице, и разрыв между направлениями наименьший.
Отдельно выделяют предел насыщения клеточных стенок — состояние, при котором стенки содержат максимум связанной воды, а в полостях клеток появляется свободная. В среднем ему соответствует влажность около 30 %. Этот рубеж делит все расчёты плотности на две области, с разными формулами пересчёта.
Таблица плотности древесины по породам полезна ровно настолько, насколько точно указано, к какому состоянию материала относятся числа. Одна и та же сосна весит около 500 кг в кубометре после камерной сушки и от 600 до 800 кг в свежесрубленном состоянии, в зависимости от влажности, — это не разные данные, а одна порода в разных состояниях. Ниже собраны справочные значения плотности при нормализованной влажности 12 %, в абсолютно сухом состоянии и базисная плотность, а также пересчёт на весь практический диапазон влажности от 8 % до состояния мокрой древесины.
Плотность — это масса единицы объёма материала, размерность кг/м³ или г/см³. С древесиной сложность в том, что при изменении влажности одновременно меняются и масса, и объём образца. Поэтому в древесиноведении различают не одну, а несколько плотностей, и путаница между ними — главный источник противоречивых чисел в бытовых таблицах.
Это плотность самого материала клеточных стенок, без пустот. Она практически не зависит от породы, поскольку химический состав клеточных стенок одинаков, и за среднее значение принимают 1,53 г/см³, то есть 1530 кг/м³. В зависимости от способа определения результат укладывается в диапазон примерно от 1440 до 1600 кг/м³. Всё разнообразие пород по плотности объясняется не веществом, а долей пустот.
Отношение массы к объёму при влажности 0 %. Обозначается ρ0. Поскольку древесина включает полости клеток и межклеточные пространства, заполненные воздухом, ρ0 всегда заметно меньше плотности древесинного вещества. Отсюда выводится пористость — относительный объём заполненных воздухом полостей; у пород, произрастающих на территории России, она составляет примерно от 40 до 77 %.
Обозначается ρ12 — отношение массы образца при влажности 12 % к его объёму при той же влажности. Это основной справочный показатель: если в технической литературе даётся плотность породы без оговорок, почти всегда имеется в виду именно ρ12.
Характеризует массу сухого вещества в единице объёма влажной древесины: числитель берётся при нулевой влажности, знаменатель — при заданной. Показатель используют, например, при оценке воздухоёмкости.
Отношение массы абсолютно сухого образца к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок. Обозначается ρб, прежде её называли условной плотностью. Ключевое свойство: базисная плотность не зависит от влажности, поэтому именно она удобна для технологических расчётов — сушки, пропитки, нагревания, оценки содержания сухого вещества в сырье. Она же представляет собой минимальную парциальную плотность.
Практический вывод из этого перечня простой: число «плотность породы» без указания вида плотности и влажности не имеет смысла. Разница между ρ12 и ρб у одной и той же породы достигает 20 %, а между ρ12 и плотностью свежесрубленной древесины — полутора раз и более.
Показатели физико-механических свойств древесины зависят от содержания связанной воды, поэтому сравнивать породы можно только при одинаковом влажностном состоянии. Для этого образцы кондиционируют, приводя к так называемой нормализованной влажности. Ранее в отечественной практике стандартной считалась влажность 15 %, но затем показатели стали определять при 12 % или пересчитывать на эту величину.
Выбор 12 % не случаен: это середина диапазона комнатно-сухой древесины, то есть того состояния, в котором материал реально эксплуатируется в отапливаемом помещении. Испытания проводят на малых чистых образцах — прямоугольных призмах с основанием 20×20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм, включающих не менее пяти годичных слоёв. Перед испытанием образцы выдерживают до влажности 12 ± 1 %. Общие требования к отбору образцов, проведению испытаний и статистической обработке результатов задаёт отдельный стандарт серии — действующая его редакция принята в 1989 году.
Все значения в таблице 1 относятся к чистой древесине без пороков. Пиломатериал с сучками, смоляными кармашками или креневой древесиной по плотности будет отличаться.
Диапазон влажности разбивается пределом насыщения клеточных стенок примерно на 30 %. Ниже этой границы вода находится в клеточных стенках и её изменение вызывает усушку либо разбухание, то есть меняется и масса, и объём. Выше границы объём уже не меняется, добавляется только свободная вода в полостях клеток. Поэтому применяются два разных подхода.
ρ12 = ρW / K
ρW = ρ12 × K
Существует и вариант формулы через коэффициент объёмного разбухания, применяемый для образцов с нормализованной влажностью. Для ориентировочных расчётов этот коэффициент принимают равным 0,85·10−3, если плотность выражена в килограммах на кубический метр, и 0,85 — если в граммах на кубический сантиметр.
ρW = ρб × (1 + 0,01 · W)
Оба способа сходятся на границе диапазона. Для сосны при 30 % первый даёт 525 кг/м³, второй — 520 кг/м³; для граба оба дают 820 кг/м³. Расхождение в пределах 10 кг/м³ — следствие округления исходных справочных значений, и на практике им можно пренебречь.
Именно здесь бытовые таблицы дают наибольший разброс, и причина понятна: свежесрубленной считается древесина с влажностью от 50 до 100 %, сохранившая влажность растущего дерева. Внутри этого диапазона плотность одной породы меняется в полтора раза. Указывать одно число без влажности — значит гарантированно ошибиться.
Дополнительный фактор — неравномерность влажности по сечению ствола. У ядровых пород влажность заболони в свежесрубленном состоянии выше, чем влажность ядра. У спелодревесных пород, таких как ель, пихта, бук и осина, внутренняя зона в свежесрубленном состоянии содержит меньше влаги, чем периферическая, хотя по цвету от неё не отличается. У заболонных пород, например берёзы и клёна, влажность по радиусу распределена более равномерно.
Отсюда практическое правило: для свежесрубленного леса имеет смысл не искать «табличное» число, а измерить влажность и пересчитать плотность через базисную по формуле из раздела выше. Таблица 3 даёт готовые значения для характерных точек диапазона.
Есть и особый случай — водослой, участки ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии, встречающиеся в комлевой части ствола. Влажность сосны и ели в зоне водослоя в три-четыре раза превышает влажность здоровой древесины, и вес такого сортимента заметно выбивается из расчётного.
Численно вес кубометра древесины в килограммах совпадает с её плотностью в кг/м³ — это прямое следствие определения. Но при переходе от плотности к весу партии пиломатериала возникают три поправки, которые часто упускают.
Разделение пород на мягкие и твёрдые в обиходе смешивают с делением по плотности, хотя это две независимые классификации, построенные на разных показателях.
По плотности при 12 % породы делят на три группы — с малой, средней и высокой плотностью, их состав приведён в таблице 5. По твёрдости торцовой поверхности при той же влажности деление тоже трёхступенчатое, но границы задаются в единицах давления: мягкие — 40 Н/мм² и менее, твёрдые — от 41 до 80 Н/мм², очень твёрдые — свыше 80 Н/мм². Ньютон на квадратный миллиметр численно равен мегапаскалю, поэтому в литературе те же границы встречаются записанными в МПа — это одни и те же значения, а не разные шкалы. К мягким относят сосну, ель, пихту, кедр, ольху, осину, липу, тополь; к твёрдым — лиственницу, берёзу, вяз, ильм, бук, клён, грушу; к очень твёрдым — тис, акацию, граб, берёзу железную, кизил, самшит, фисташку.
Группы близки, но не совпадают. Наглядный пример — тис: по плотности он относится к породам средней плотности, а по твёрдости попадает в категорию очень твёрдых. Твёрдость определяют по отдельному стандарту серии, полностью соответствующему международному: пуансон с полусферическим наконечником радиусом 5,64 ± 0,01 мм вдавливают в образец сечением 50×50 мм на глубину, равную радиусу. При такой геометрии площадь проекции отпечатка составляет ровно 100 мм², и твёрдость получается как отношение нагрузки к этой площади. Испытание проводят на тангенциальной, радиальной и торцовой поверхностях.
Связь между плотностью и другими свойствами при этом устойчивая: с ростом плотности увеличиваются прочность, твёрдость, сопротивление выдёргиванию гвоздей и шурупов, снижается износ. Одновременно растёт усушка — породы с более плотной древесиной содержат больше клеточных стенок, а значит, и больше связанной воды, и усыхают сильнее.
Справочные значения — это средние по большим выборкам образцов. Разброс внутри одной породы значителен, и вызван он несколькими причинами.
Годичный слой состоит из ранней и поздней древесины. Поздняя зона существенно плотнее ранней: у лиственницы плотность в абсолютно сухом состоянии составляет 383 кг/м³ для ранней древесины против 863 кг/м³ для поздней, у дуба — 500 против 726 кг/м³. Чем выше доля поздней древесины в годичном слое, тем плотнее материал в целом. Соответственно, с ростом толщины клеточных стенок, длины волокон и содержания поздней древесины плотность растёт.
Плотность меняется и по радиусу, и по высоте ствола, причём изменчивость по высоте обычно выше, чем по радиусу. Ядровая древесина за счёт большего содержания экстрактивных веществ плотнее заболонной, но у большинства пород это различие невелико. Древесина сучьев плотнее древесины ствола, а плотность корней и ствола примерно одинакова.
Влияние возраста, положения в древостое, качества почвы, климата и высоты над уровнем моря установлено, но степень влияния каждого фактора по отдельности до конца не выяснена, и данные разных исследователей расходятся. По мнению большинства исследователей, у хвойных пород в худших условиях произрастания образуется более плотная древесина, а у лиственных наблюдается обратная тенденция — плотность растёт с улучшением почвенных условий. Влияние времени рубки на плотность экспериментально не обнаружено.
Самая лёгкая древесина среди пород России и ближнего зарубежья — у пихты сибирской и ивы белой, самая тяжёлая — у ядра фисташки, порядка 1100 кг/м³. У иноземных пород диапазон шире: от 100–130 кг/м³ у бальзы до 1300 кг/м³ у бакаута и выше.
Крайние значения не следует путать со средними из таблицы 1. Для пихты сибирской среднее по породе составляет 375 кг/м³, но у материала из отдельных районов произрастания фиксировали около 345 кг/м³; для ивы среднее 455 кг/м³ против 415 кг/м³ у ивы белой. Это не противоречие в источниках, а разница между средним по выборке и минимумом по конкретной географической группе образцов.
Стандартный метод основан на определении массы и объёма образца при соответствующей влажности с последующим вычислением показателей плотности. Метод не распространяется на авиационную древесину.
Тонкость, которую стоит учитывать при работе с текстом стандарта: в части количества, изготовления и влажности образцов он отсылает к стандарту общих требований в редакции 1978 года, а тот с 1990 года заменён редакцией 1989 года. Сам метод определения плотности при этом действует без замены, но общие требования и статистическую обработку следует брать по действующей редакции.
Для образцов неправильной формы объём измеряют иначе: ртутными объёмомерами либо, при определении базисной плотности сырых образцов — стружки, щепы, цилиндрических проб из растущего дерева — методом погружения в воду с измерением выталкивающей силы. Применяются и инструментальные методы: рентгеновская компьютерная томография, а также ядерные излучения, которые используют для измерения плотности древесины растущего дерева.
Плотность при нормализованной влажности 12 %, то есть ρ12. В технической литературе показатели физико-механических свойств по умолчанию приводятся именно при этой влажности либо пересчитываются на неё. Если источник даёт число без оговорок и без указания вида плотности, к нему стоит относиться с осторожностью.
При влажности 12 % куб сосны весит около 500 кг, куб дуба — около 690 кг. При влажности 20 % это соответственно 515 и 710 кг, а для свежесрубленного материала при влажности 70 % — около 680 и 935 кг. Без указания влажности вопрос не имеет однозначного ответа.
Базисная плотность считается как масса абсолютно сухого образца, делённая на его объём при влажности выше предела насыщения клеточных стенок, то есть на максимальный объём. За счёт этого она не зависит от влажности и удобна для технологических расчётов: сушки, пропитки, оценки содержания сухого вещества в сырье. Обычная плотность при заданной влажности меняется вместе с ней.
Плотность определяется долей пустот и толщиной клеточных стенок, а не принадлежностью к хвойным или лиственным. У лиственницы выше доля поздней, более плотной древесины в годичном слое. По плотности при 12 % лиственница входит в группу пород средней плотности вместе с берёзой, буком и дубом, тогда как сосна относится к породам малой плотности.
Достаточно точных весов и штангенциркуля: выпиливается образец правильной формы, измеряются три размера и масса, плотность считается как отношение массы к объёму. Одновременно нужно определить влажность — влагомером или взвешиванием до и после высушивания. Полученное значение затем приводится к 12 % через коэффициент из таблицы 4. Кондуктометрические влагомеры дают приемлемую точность примерно до 30 % влажности, выше погрешность резко растёт.
При одинаковой заданной влажности не перестаёт: плотность выше предела насыщения клеточных стенок пропорциональна базисной, поэтому соотношение между породами сохраняется, а абсолютный разрыв даже растёт. Это видно по таблице 3. Сближение происходит в другом случае — при максимальном водопоглощении, когда древесина набирает столько воды, сколько вмещают её полости. У менее плотных пород полостей больше, они принимают больше воды, и их плотность в предельно водонасыщенном состоянии отличается от исходной сильнее, чем у плотных пород.
Из пород России и ближнего зарубежья самую малую плотность имеет пихта сибирская — около 345 кг/м³, следом ива белая с 415 кг/м³. Наибольшая плотность у ядра фисташки — порядка 1100 кг/м³. Среди иноземных пород крайние точки шире: бальза 100–130 кг/м³ и бакаут 1300 кг/м³ и выше.
Да, и в обоих случаях зависимость прямая. Коэффициент теплопроводности растёт с увеличением плотности, влажности и температуры, поэтому лёгкие породы теплее. Сопротивление выдёргиванию гвоздя или шурупа с ростом плотности также увеличивается, причём усилие для шурупа выше, чем для гвоздя, за счёт сопротивления волокон перерезанию и разрыву.
Это средние справочные значения, округлённые до 5 кг/м³. Породы близки по строению и доле пустот, поэтому средние по выборкам совпадают в пределах округления. Для оценки реального разброса внутри породы нужны статистические характеристики выборок, а не одно среднее число.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.