Ispitivanje tvrdoe drvetaponedeljak, 27 jun 2011 17:45
Slika 2. Postupak odreivanja tvrdoe po metodi Brinel-a Slika 3:
Otisak kod poprene tvrdoe po Brinelu Odreivanje tvrdoe se temelji
na merenju otiska kuglice na povrini drveta po dejstvom sile od1 kN
odnosno 1000 N. Otisak se ostvaruje postavljanjem indigo papira
izmeu kuglice ipovrine drveta. Utiskivanje mora biti ravnomerno,
tako da se optereenje od 1 kN postie uprvih 15 3 sekunde. Zbog
stabilizacije otiska, narednih 25 5 sekundi, epruveta se
dripoddostignutimoptereenjem, a zatim se vri rastereenje. Otisak
kod poprene tvrdoe je u vidu kruga, a kodbone eliptinog oblika. Na
taj nain se kod poprene tvrdoe mernom opremom meri jedanprenik
(slika 3), a kod bone dva prenika otiskapodpravim uglom jedan u
odnosu na drugi: jedan du vlakanaca d1, a drugi upravno navlakanca
d2 (slika 4), sa tanou od 0,2 mm. Posle preciznog merenja prenika,
izraunavanje tvrdoe se vri po formuli:
Gde je: HB- tvrdoa po Brinelu, izraena u N/mm2ili MPa, F sila od
1000 N, D - prenikkuglice - 10 mm, d - prenik otiska (poprena
tvrdoa) ili srednji prenik ako je bona tvrdoa upitanju d =
(d1+d2)/2 u mm. Slabost Brinel-ove metode se ogleda u tome to je
kod veoma tvrdih vrsta drvea veliina otiskakuglice na povrini
drveta relativno mala, pa postoji realna mogunost da se otisak
naepreteno u zoni ranog ili kasnog drveta unutar jednog prstena
prirasta, a time i da doe dovelike varijacije dobijenih rezultata
zbog vrlo velike razlike u tvrdoama ovih dveju zona. Da bi se na
neki nain ukolonili nedostatci Brinel-ove metode, slovaki naunik
Janka jepredloio metod koja se sastoji u utvrivanju sile koja je
potrebna da se elina kuglica prenika11,284 mm utisne u drvo do
polovine svog prenika od 5,642 mm (slika 5).
Slika 4: Otisak kod tangencijalne tvrdoe po Brinelu Slika 5.
Postupak odreivanja tvrdoe po Janki metodi Na taj nain se ostvaruje
otisak na povrini drveta od 1 cm2ili 100 mm2. Tvrdoa po Janki
seisto izraava u N/mm 2odnosno u MPa tako to se u odnos stave
potrebna sila u N i povrina od 100 mm2. Velika slabost ove metode
je u prevelikoj dubini utiskivanja kuglice (skoro 6 mm slika 6),
takoda su prednosti dobijene tvrdoe bliske vrednostima vrstoe na
pritisak za istu vrstu drveta,anatomski pravac i vlanost.
2 / 3
Ispitivanje tvrdoe drvetaponedeljak, 27 jun 2011 17:45
Slika 6. Otisak kod poprene tvrdoe po Janki Slika 7. Alati za
odreivanje tvrdoe drveta: levo za Brinelov metod, desno za metod po
Janki U Evropi se najvie primenjuje Brinel-ov metod (EN 1534), a u
Americi metod po Janki (ASTMD 1037-7). Prisutnost oba naina
ispitivanja i uoene njihove slabosti nam govore da nijedanmetod
nije idealan. Smatra se da je Brinel-ov metod pogodniji za
odreivanje tvrdoe kodlakih, a Janki kod teih vrsta drvea. Vrlo esto
se kod uvoznih vrsta pojavljuju vrednostitvrdoe po Janki, ali ne u
N/mm2. Najei nain prikazivanja je u lb, lbf, ili lbf (pound force)
jedinicama, a esto i u kgf (kilogram force) jedinici. 1 pound-force
= 4,4482 N, a 1 kgf = 9,81 N. Ako je tvrdoa drveta iskazana
bezjedinice npr. samo kao broj 3500, onda se uglavnom misli na
pound-force. U tom sluajutvrdoa drveta u N/mm2iznosi: (3500 x
4,4482)/100 = 155,7 N/mm2. Tvrdoa drveta predstavlja znaajan
indikator kvaliteta i upotrebe drveta ugraevinarstvu. Tu se
prvenstveno misli na drvene podove, odnosno parkete. Zbog
svojelepote, trajnosti, topline, lakog renoviranja i
odravanja,podod drveta je postaosavren i nezamenjiv materijal.
Zapravo u ovoj oblasti primene nailazimo vrlo esto napodatke o
tvrdoi. Pretraujui internet prezentacije preduzea, koje se bave
proizvodnjom parketa, naene suvelike nepravilnosti u prikazivanju
ovog svojstva drveta. Ovaj podatak moe izazvati velikukonfuziju
tako da niste sigurni kakvo drvo odnosno parket kupujete, tvrd ili
mek. Naravno,svesni su prodavci da te brojke ne privlae toliku
panju u poreenju sa bojom, teksturom idrugim trendovima. Zbog svega
navedenog, veoma je bitno, pri predstavljanjupodataka o tvrdoi
drveta, navesti okom metodu se radi, pri kojoj vlanosti i gustini
je vreno ispitivanje i to je najvanije kojatvrdoa je u pitanju
poprena ili bona. Poprena tvrdoa kod drveta je za oko 30 do 40 %
vea od bone tvrdoe (radijalne itangencijalne). Drvo vlanosti 12 %
se, prema poprenoj tvrdoi po Janki, moe podeliti na estskala. Prema
toj skali proizilazi da su domae vrste vrlo meke do tvrde to je
prikazano u tabeli. Tabela: Janka skala za poprenu tvrdou pri 12 %
vlanosti drveta Opis Poprena tvrdoa (N/mm2 ) Domae vrste drveta
Vrlo meko Beli bor, smra, jela, topola, lipa, vrba Meko od 35,1 do
50 Ari, crni bor, javor, breza Srednje tvrdo od 50,1 do 65 Brest,
bukva, hrast, jasen Tvrdo od 65,1 do 100 Grab, bagrem Vrlo tvrdo od
100,1 do 150 Tvrdo kao kost preko 150 Meutim, kod parketa je upravo
vanija bona tvrdoa. Radijalna i tangencijalna tvrdoa imaju priblino
iste vrednosti, ali se kodpodaod etinara iliprstenasto poroznih
liara ispituje tangencijalna tvrdoa, odnosno tvrdoa na
radijalnojpovrini. Razlog tome lei u postojanju velike razlike u
tvrdoi kasnog i ranog drveta natangencijalnoj povrini, a samim tim
i vee varijacije u konanoj vrednosti. Treba znati da nisu sve
uvozne vrste samim tim i tvre. Vrlo esto trgovci iz
marketinkoginteresa a ustvari iz nedostatka strunog znanja,
reklamiraju uvozni parket npr. od drveta irokokao veoma tvrd i to
po ceni od 50 /m2. Meutim, ako pogledate svojstva ovog drveta
videeteda je njegova bona tvrdoa ista ili ak manja od iste tvrdoe
kod domaih vrsta bukve, hrastaili graba. Ako se npr. parket od
graba ili hrasta moe kupiti po nekoj prosenoj ceni od 20
/m2zaekstra, odnosno standard klasu, onda je cena od 50 , za meku
vrstu, ustvari prevara. U prilogovim injenicama, prikazane su
vrednosti bonih tvrdoa nekih domaih i stranih vrsta drveakoje se
pojavljuju na naem tritu (grafikon). Vrednosti tvrdoe su pri
vlanosti od 10 do 12 % iprosenoj vrednosti gustine za tu vrstu
drveta.
Grafikon: Bone tvrdoe nekih domaih i stranih vrsta drvea Sa
grafikona se vidi da najveu tvrdou, od prikazanih, imaju strane
vrste ipe i kumaru. Domaevrste se nalaze u srednjem delu lestvice i
imaju priblino istu vrednost tvrdoe kao zebrano,kempas ili merbau,
a veu od brazilskog eukaliptusa, iroka ili afrikog mahagonija.
Interesantnisu podaci o tvrdoi termiki modifikovanog drveta koje je
sve vie prisutno u proizvodnjiparketa. Prema literaturnim podacima,
termika modifikacija drveta uzrokuje smanjenje mehanikihsvojstava
drveta za oko 30 %, meutim tvrdoa ostaje skoro nepromenjena, a kod
nekih vrstaak i vea nego kod netretiranog drveta. Uzrok moe biti
stvaranje takozvane drvne skrame"na povrini, koja nastaje od
isparljivih organskih komponenata koje ulaze u sastav drveta. U
prilog tome govore i dobijene vrednosti o tvrdoi termodrveta hrasta
kitnjaka koji su priblinoiste sa vrednostima netretiranog drveta.
Istraivanja su sprovedena u Laboratoriji za svojstvadrveta na
umarskom fakultetu u Beogradu, gde je i proizvedeno termodrvo u
laboratorijskimuslovima. Treba napomenuti da pored vrste drvea i
anatomskog pravca na tvrdou drveta utie i njegovagustina i vlanost.
Gustina utie pozitivno, a vlanost negativno. Vano je istai da
vlanostdrveta utie na tvrdou samo u higroskopnom podruju tj. u
intervalu vlanosti od 0 do 30 %.Ovaj uticaj vlanosti je razliit,
tako da za poprenu tvrdou, 1 % poveanja vlanosti izazvaeoko 4 %
smanjenja tvrdoe, a kod bone za oko 2,5 %. preuzeto sa
www.gradjevinarstvo.rs
3 / 3
