ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НАФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ, ИСПОЛБЗУЕМОЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ НАТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ.
Доцент, к.с-х.н. Т.В. Мащенко
Анотация
Анализируются результаты исследований поопределению воздействия ионизирующего излучения на физико-механические свойствадревесины четырех исследуемых пород (ель, сосна, береза, осина) на территорииБрянской области.
Одно из основных механических свойств древесины –прочность, способность сопротивляться разрушению под действием нагрузок.Показателем этого свойства является предел прочности — максимальная величинанапряжений, которые выдерживает древесины без разрушения. В различныхконструкциях и изделиях древесины чаще всего работает на сжатие, изгиб искладывание.
При складывании вдоль волокон в радиальном направлениив поздней части годичного слоя древесины направление складывания определяютсердцевинные лучи. Разрушение отмечается или непосредственно по сердцевинномулучу, или параллельно ему по стенкам трахеид.
При статическом изгибе все зависит от расположениясердцевинных лучей со смоляными ходами. Около них изгиб волокон больше, и они легче сминаются и деформируются.
Показатели физико-математических свойств древесиныпоздней зоны годичных слоев у хвойных пород приблизительно в 3 раза выше, чемдревесины ранней зоны годичных слоев. По высоте ствола более высокие показателифизико-механических свойств древесины наблюдаются в комлевой части ствола, помере поднятия по стволу (до начала живой кроны) они снижаются, а в областиживой кроны иногда немного повышаются. Эту закономерность можно считать общейдля всех древесных пород.
В подавляющем большинстве случаев применения древесиныразличие ее свойств по высоте и радиусу ствола в расчет не принимаются, а впиломатериалах, заготовках и изделиях вообще не возможно определить, из какойчасти ствола по высоте и радиусу они выпилены.
Прочность древесины при сжатии вдоль волокон –наиболее характерное из механических свойств древесины и весьма важное впрактическом отношении. Благодаря простоте приложения силы и сравнительновысокой прочности древесины этот вид действия сил получил широкое применение(стойки, стропильные фермы и т.п.). Примером работы древесины на сжатие поперекволокон служат железнодорожные шпалы в местах под рельсами. Прочность древесиныпри сжатии вдоль волокон в несколько раз (от 3 до 10) меньше, чем при сжатиивдоль волокон.
Так как при изгибе в верхней части образца происходитсжатие вдоль волокон, а в нижней части образца происходит сжатие вдоль волокон,а в нижней – растяжение вдоль волокон, то предел прочности при изгибе древесиныпо величине занимает промежуточное положение между пределом прочности присжатии и растяжении вдоль волокон. В среднем предел прочности при изгибеприблизительно в 2 раза больше, чем при сжатии вдоль волокон, и в 1,5 разаменьше, чем при растяжении вдоль волокон.
Высока прочность древесины при изгибе и легкостьприложения усилий обусловили применение этого вида действия сил при работедеревянных деталей – всевозможных балок в фермах, мостах, подмостках и др.
Ударная вязкость характеризует способность древесиныпоглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях наизгиб. Чем больше величина работы, потребляемой для излома образца древесины,тем выше его вязкость. Чем меньше количество работы, требуемое для разрушенияобразца, тем больше его хрупкость (свойство, обратное вязкости). Древесинамягких лиственных пород в среднем в 1,5 раза и твердых лиственных пород в 2раза имеет большую вязкость, чем древесных хвойных пород. Многие элементыконструкций и изделий из древесины в условиях эксплуатации подвергаютсядействию динамических нагрузок. Данные об ударной вязкости древесины служатсравнительной характеристикой оценки качества древесины.
Вследствие анизотропности древесины при действии силсдвига может быть шесть случаев приложения сил. В среднем предел прочности прискалывании вдоль волокон приблизительно в 2 раза больше предела прочности прискалывании поперек волокон и приблизительно в 4 раза меньше предела прочностипри перерезании поперек волокон. Древесина на скалывание вдоль волокон довольночасто работает во врубках стропильных ферм. Скалывание поперек волоконхарактерно для поперечных шпонок в составных балках, а работа на срез – длянаглей. Прочность древесины при скалывании вдоль волокон, и составляет всреднем около 1/5 (для хвойных пород 1/5 и для лиственных пород 1/4 — 1/5).
Исследования проводились на территории четырехлесхозов Брянской области. Пробные площади были заложены на участках с разнымиуровнями загрязнения. Данные о физико-механических свойствах древесины вдооварийный период на пробных площадях отсутствуют, поэтому в качествеконтроля показателей были взяты соответствующии показатели из «Справочника подревесине» А.М. Боровикова и Б.Н. Уголева (1989). Для определения возможныхминимальных и максимальных значений использовались коэффициенты вариациисоответствующих показателей и средние квадратические отклонения.
Полученные результаты показали, что при изученииплотности древесины максимальные значения ее у всех рассматриваемых породотмечены в лесах, отнесенных к I зоне загрязнения (до 5 Ки/км2).Минимальная плотность древесины березы, ели, осины, отмечена (также как имаксимальная) в I зоне загрязнения, а у сосны – в IVзоне (свыше 40 Ки/км2). По полученным данным плотность древесинырассматриваемых пород не зависит от плотности загрязнения почвы.
Далее, зависемость между пределом прочности пристатистическом изгибе древесины рассматриваемых пород и плотностью загрязненияпочвы, на которой они произрастают, выявить не удалось, также как и для пределапрочности при сжатии вдоль волокон.
При сопоставлении полученных результатов по пределупрочности при растяжении вдоль волокон максимальные его значения рассмотренныепороды (за исключением сосны) имеют в I зоне загрязнения. Минимальныезначения этого признака характерны для деревьев, произрастающих во II-IVзонах загрязнения.
Максимальное значение предела прочности при скалываниивдоль волокон по радиальной плоскости всех рассмотренных пород выявлено удеревьев, произрастающих в I зоне загрязнения. Минимальное значение пределапрочности при скалывании вдоль волокон по тангенцальной плоскости характерныдля II-IV зон загрязнения.
Что касается ударной вязкости древесины, то заисключением осины, все рассмотренные породы с максимальной ударной вязкостьюпроизрастают в I зоне загрязнения; а для модуля упругости при изгибемаксимальные значения этого показателя получены и в I, и в IVзонах загрязнения.
По полученным результатам нельзя сделать вывод о связифизико-механических свойств древесины с плотностью загрязнения почвы, накоторой произрастают деревья сосны, ели, березы, осины. Все изученныепоказатели физико-механических свойств не отличаются от справочных, то естьпопадают в интервалы варьирования показателей древесины деревьев, неподвергшихся воздействию радиации.