Сколько весит куб доски?

Вес доски – показатель, который важно знать перед началом работ, чтобы подобрать материал, способный выдержать нужные нагрузки без лишнего утяжеления конструкции. Вес досок принято измерять в килограммах, объем – в кубических метрах, плотность – в килограммах на кубический метр. Общие единицы измерения позволяют сравнивать разные типы древесных материалов между собой по весу и другим свойствам. Следует знать, сколько весит куб доски разных пород, что влияет на вес, и как его рассчитать.

Вес куба досок разных типов находится в диапазоне от 345 до 1040 кг. Такой большой разброс значений объясняется тем, что вес дерева, из которого сделан пиломатериал, зависит от плотности (плотность – это отношение массы к объему), а она – изменяющийся показатель, который, в свою очередь, зависит от породы и влажности дерева.

Различие плотности связано с тем, что структура дерева неоднородна. Если бы дерево состояло только из плотного древесного вещества, вес кубического метра был бы одинаков у всех видов и пород и составлял 1540 кг. Но объем дерева включает менее плотные участки: капилляры, поры, межклеточное и внутриклеточное пространство. Причем их размеры и доля от общего объема отличаются у разных видов деревьев и даже у деревьев одного вида в зависимости от условий произрастания. Поэтому плотность (а значит, и вес) древесины меньше плотности древесного вещества и отличается для разных пород.

Плотность и вес материала зависят также от влажности. Ведь сосуды, клетки и межклеточное пространство не пустые – они содержат определенный процент воды в связанном и несвязанном состоянии. Для живого дерева – это 70–80% воды, то есть большая часть его веса. После того как дерево спилено, начинается естественный процесс усыхания – отмирая, клетки отдают воду, съеживаются. За счет этого уменьшается объем и вес пиломатериала по сравнению с живым деревом.

Различают несколько стадий высыхания древесины, на каждой из которых ее вес будет различным.

• Древесина естественной (начальной) влажности – более 45% влаги. Такой показатель у только что срубленного дерева или дерева на начальной стадии сушки, оно имеет максимальную влажность и вес.
• Сырая – 24–45% влаги. Это основной этап усыхания, древесина интенсивно теряет влагу, ее масса постепенно снижается.
• Воздушно-сухая (равновесной влажности) – 19–23% влажности. Это уровень, когда достигается равновесие по влажности с воздухом, естественный процесс усыхания завершается.
• Сухая – менее 19–20%. Уровень влажности материала соответствует влажности теплого закрытого помещения.

Древесина естественной влажности и сырая не подходят для работы – их показатели объема и плотности нестабильны, материал будет давать усадку при высыхании, может деформироваться и растрескиваться. Оптимальный уровень для пиломатериала – 10–22%, то есть воздушно-сухая и сухая древесина. Причем древесина разной влажности используется для различных задач, поэтому доски иногда называют:

• мебельная (сухая) – изготовление мебели и отделочные работы внутри помещения;
• транспортная (равновесной влажности) – изготовление опалубки, настилов и полов, строительных лесов, транспортных контейнеров, внешняя отделка.

Чтобы добиться нужной влажности и веса, используют разные технологии высушивания дерева.

• Атмосферная (естественная) сушка – сушка под навесом на воздухе, когда влажность снижается естественным путем. Таким способом уровень влажности можно снизить до 12–15%.
• Камерная сушка – использование специальных камер, температура в которых достигает 65–100°. Этот способ позволяет уменьшить уровень влажности до 4%.

Атмосферная сушка позволяет максимально сохранить геометрию древесных волокон, избежать деформаций и дефектов (коробление, расслоение, трещины), которые могут возникнуть при слишком быстром и неравномерном испарении воды. Но она требует длительного времени: несколько месяцев. Поэтому иногда, чтобы ускорить процесс без потери качества, совмещают два способа: дерево сушат сначала на воздухе до определенного процента или равновесной влажности, затем – в тепловой камере доводят до нужного финального значения.

То, насколько итоговый вес высушенного материала будет меньше, зависит от породы. После сушки у разных пород получается разное число клеток, пор и древесного вещества на единицу объема. Характеристикой этого показателя является удельный вес. Удельный вес – отношение массы древесного вещества к объему. Различают:

• удельный вес твердой массы древесины без пустот (базисный);
• удельный вес древесины при определенной влажности (объемный).

Приведем справочные данные для некоторых пород, которые помогут определиться, сколько весит куб разных досок.

В зависимости от того, каковы плотность и вес куба разной древесины 12% влажности (все физико-технические свойства по ГОСТ определяют для этого уровня), все породы можно разделить на 3 класса.

• Легкие – до 540 кг. Это большинство хвойных пород, в том числе ель, сосна обыкновенная, пихта, кедр. Из лиственных – орех, вишня, тополь, липа, ольха, осина.
• Средней плотности – от 540 до 740 кг. К этой категории относятся ильм, береза повислая и пушистая, клен, ясень, яблоня, вяз.
• Тяжелые – более 740 кг. Это дуб, венге, железная береза, граб, акация, самшит.

От плотности и веса во многом зависят свойства материалов и, следовательно, круг задач, для которых они лучше всего подходят.

• Доски из твердых пород используют там, где требуется повышенная прочность: создание несущих перекрытий, полов, лестниц, массивной мебели, обшивки влажных помещений. Благодаря плотной структуре такие доски не только очень надежны, но и имеют благородный, эстетичный вид.
• Доски из пород средней плотности и легкие доски хвойных пород востребованы для отделочных работ и изготовления мебели. Они не слишком тяжелые, но довольно прочные, обладают большей гибкостью, чем доски тяжелых пород. Это удачный вариант по соотношению цена/качество.
• Доска из легких пород благодаря своей мягкой и податливой текстуре проста в обработке, поэтому она хорошо подходит для декоративной отделки и резьбы по дереву.

Чтобы понять, насколько сильно вес зависит от влажности, рассмотрим, сколько в среднем весит куб древесины разных пород разной степени просушки. Древесина естественной влажности:

• мягких лиственных пород (осина, липа, тополь, ольха) – 800 кг;
• хвойных пород (сосна, ель, пихта) – 800 кг;
• лиственных пород средней твердости (береза, яблоня, ясень) и лиственница – 900 кг;
• твердых лиственных (дуб, акация) – 1000 кг.

Обрезная доска воздушно-сухой влажности:

• мягких лиственных пород – 550 кг;
• хвойных пород – 500 кг;
• лиственных пород средней твердости – 650 кг;
• твердых лиственных пород – 750 кг.

Сырая обрезная доска:

• мягких лиственных пород – 550 кг;
• хвойных пород – 500 кг;
• лиственных пород средней твердости – 650 кг;
• твердых лиственных пород – 750 кг.

Сухая (мебельная) обрезная доска:

• мягких лиственных пород – 500 кг;
• хвойных пород – 450 кг;
• лиственных пород средней твердости – 600 кг;
• твердых лиственных пород – 700 кг.

Средними значениями можно воспользоваться для предварительных расчетов. При этом нужно учитывать некоторые нюансы.

• Фактический вес кубометра обрезной доски будет на 1–3% меньше табличного. Это связано с тем, что хотя благодаря правильной форме такие доски ровно укладываются в штабеля, но все же их невозможно подогнать настолько плотно, чтобы они весили как целый куб дерева.
• Вес необрезной доски будет на 20–30% меньше, чем вес обрезной доски. Эта разница объясняется весом незаполненной скошенной кромки.
• Ближе всего к табличным значениям удельной плотности будут параметры строганной доски.

Алгоритм для обрезной и необрезной доски несколько отличается. Точный вес обрезной определяют по формулам.

• Вычисляют вес одной доски по формуле: длина * ширина * высота * плотность. Полученное значение должны быть выражено в килограммах.
• Умножают вес одного изделия на количество досок в кубе. Количество досок в кубе можно узнать из таблиц или рассчитать (вес 1 м 3 разделить на фактический вес одной доски в кг и отбросить остаток деления, полученное целое – искомое значение). Например, рассчитаем, сколько будет весить кубометр доски из сосны 50Х150Х6000 при влажности 20%.
• Определяем объем одного изделия: 6 м * 0,15 м * 0,05 м = 0,045 м 3.
• По таблице определяем плотность кубометра сосны при данной влажности – 520 кг/м3.
• Умножаем рассчитанный объем (0,045 м3) на плотность и получаем вес одной доски 23, 4 кг.
• Рассчитанное значение умножаем на количество досок в кубометре. В данном случае – 22. Получаем вес кубометра такого материала – 514,8 кг.

У необрезной и односторонне обрезной доски сечение имеет форму трапеции, поэтому для расчета объема одной такой доски нужно:

• рассчитать среднее арифметическое для ширины большей и меньшей пласти (в соответствии с ГОСТ ширину определяют без учета коры и луба в середине длины пиломатериала);
• вычислить вес доски по формуле длина * значение ширины (среднее арифметическое) * высота * плотность.

Специфика необрезных досок состоит в том, что параметры каждой доски могут отличаться по ширине. Поэтому если объем одной доски умножить на их число в партии, результат будет не очень точный. Чтобы этого избежать, ОСТ 13-24-86 и предполагает 3 способа расчета объема.

• Поштучный – измеряют габариты каждой доски с помощью рулетки, рассчитывают объем, а затем – суммарный объем всех досок в упаковке. Такой способ трудоемкий и требует много времени. Он применяется для небольших партий материала или спецсортаментов из особо ценных пород.
• Метод выборок – выборочно измеряют параметры некоторых досок из партии, рассчитывают среднее арифметическое для объема и используют это значение для расчета веса всей упаковки или партии. Число досок для выборки должно быть не менее 3–7% от объема партии и зависит от того, однородны ли все они по размерам (например, для однородных по размеру – не менее 3% сдаваемой партии, но не менее 60 досок).
• Пакетный – определяют объем упаковки, в которую помещены доски, выровненные по одной стороне. Затем к полученному значению объема применят понижающий коэффициент из таблицы, приведенной в ОСТ.