การทดสอบหาความถ่วงจำเพาะ
ปริมาณความชื้น และการดูดซึมน้ำของไม้
ทฤษฎี
ไม้เป็นวัสดุทางวิศวกรรมที่ใช้กันอยู่อย่างแพร่หลาย ซึ่งมีทั้งที่ใช้ภายในอาคารและภายนอกอาคารแต่ไม้มีคุณสมบัติที่สามารถดูดและคายความชื้นได้
(Hygroscoppic
Substance) ดังนั้นจึงต้องมีการศึกษาพฤติกรรม
และการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ ความถ่วงจำเพาะ
ปริมาณความชื้นและการดูดซึมน้ำของไม้ เพื่อให้สามารถนำไม้มาใช้ในงานก่อสร้างได้อย่างเหมาะสม
ดังนั้นการทดสอบนี้ จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาหาความถ่วงจำเพาะของไม้ตามสภาพการณ์ต่างๆ
ปริมาณความชื้น และศึกษาถึงค่าการดูดซึมน้ำในเนื้อไม้ ซึ่งมีความสัมพันธ์ต่อการใช้งานในทางวัสดุวิศวกรรม
7.1 ความถ่วงจำเพาะของไม้ (Specific Gravity of Wood)
ความถ่วงจำเพาะของไม้
หมายถึงน้ำหนักของไม้หารด้วยน้ำหนักของน้ำที่มีปริมาตรเท่ากัน
หรือกล่าวได้ว่าค่าความถ่วงจำเพาะคือตัวเลขที่เทียบกับน้ำ
ซึ่งจะบอกให้รู้ว่าวัตถุนั้นหนักหรือเบาน้ำเป็นกี่เท่า เรียกสั้นๆ ว่า ถ.พ. ความถ่วงจำเพาะของไม้เป็นกลสมบัติที่มีค่าแตกต่างกันตามชนิดของไม้
ค่าความถ่วงจำเพาะของไม้ในประเทศไทยอยู่ระหว่าง 0.40-1.20 เป็นกลสมบัติที่มีความสัมพันธ์โดยปฏิภาคกับกลสมบัติอื่นๆ
ของไม้แต่ละชนิดด้วย ไม้ที่มีค่า ถ.พ.
น้อยกว่า 1.00 น้ำหนักจะเบาและจะลอยน้ำและถ้าไม้ที่มีค่า ถ.พ. มากกว่า 1.00 จะจมน้ำ
เพราะน้ำมีค่า ถ.พ. เท่ากับ 1.00
ค่าความถ่วงจำเพาะหาได้จากสมการ (7-1)
7.2 การทดสอบความถ่วงจำเพาะของไม้ (Specific Gravity of Wood)
การทดสอบค่าความถ่วงจำเพาะของไม้สามารถทำได้ 3 วิธีดังนี้
1. วิธีการทดสอบหาปริมาตรโดยการวัดขนาด วิธีการนี้เหมาะสำหรับทดสอบไม้ตัวอย่างที่ผ่านการเตรียมมาอย่างดี
มีรูปร่างได้ฉากกันทุกมุม การทดสอบให้ปฏิบัติดังนี้
ขจัดเสี้ยนไม้ที่เกาะอยู่ตามผิวของชิ้นไม้ตัวอย่างออก และทำการวัดขนาดความยาว (L) ความกว้าง (B)
และความหนา (t) ของชิ้นไม้ตัวอย่าง โดยวัดละเอียดถึง 0.25
mm และควรวัดอย่างน้อย 3 ตำแหน่งในแต่ละด้านเพื่อนำมาเฉลี่ยกัน
2. วิธีการทดสอบหาปริมาตรโดยการแทนที่น้ำ ไม้ตัวอย่างที่นำมาใช้ในการทดสอบวิธีนี้
ต้องผ่านการเคลือบด้วยชี้ผึ้งพาราฟินร้อนก่อนการหาปริมาตร
น้ำหนักของขี้ผึ้งพาราฟินที่เพิ่มขึ้นมาถือว่าน้อยมากจนตัดทิ้งได้
ในการทดสอบให้ปฏิบัติดังนี้ นำชิ้นไม้ตัวอย่างใส่ลงไปในภาชนะที่ทราบขนาดปริมาตรความจุ
แล้วเติมน้ำจนกกระทั่งเต็ม นำชิ้นไม้ตัวอย่างนั้นออกมาจากภาชนะแล้วหาปริมาตรน้ำที่เหลืออยู่
หรืออาจจะหาปริมาตรโดยการแทนที่น้ำด้วยชิ้นไม้ตัวอย่างลงไปในกระบอกตวง
ค่าความแตกต่างของปริมาตรก่อนและภายหลัง
3. วิธีการทดสอบหาปริมาตรโดยการแทนที่ปรอท การทดสอบโดยวิธีนี้ไม่จำเป็นต้องเคลือบผิวชิ้นไม้ตัวอย่างด้วยขี้ผึ้งพาราฟิน
อย่างไรก็ดี การทดสอบควรกระทำในที่อากาศถ่ายเทได้สะดวก
เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจจะเกิดขึ้นได้จากการปรอท การหาปริมาตรโดยวิธีนี้
ให้ทำในลักษณะเดียวกันกับวิธีที่ 2
ถ้าหากชิ้นไม้ตัวอย่างที่นำมาทดสอบได้ผ่านการเตรียมมาอย่างดี
มีขนาดที่แน่นอนและสม่ำเสมอ การทดสอบโดยวิธีที่ 1 จะให้ผลลัพธ์ที่ละเอียดเพียงพอกับความต้องการ
แต่ถ้าชิ้นไม้ตัวอย่างมีลักษณะไม่เรียบร้อย บิดเบี้ยว ควรจะทำการทดสอบโดยวิธีที่ 2
หรือการทดสอบโดยวิธีที่ 3
7.3 ข้อควรระวังในการทดสอบความถ่วงจำเพาะของไม้
ตารางที่ 7.1 ค่าความถ่วงจำเพาะของไม้ชนิดต่างๆ ในประเทศไทยตามมาตรฐาน ว.ส.ท. (วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย)
ตารางที่ 7.1 (ต่อ) ค่าความถ่วงจำเพาะของไม้ชนิดต่างๆ
ในประเทศไทยตามมาตรฐาน ว.ส.ท.(วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย)
ไม้เป็นวัสดุทางวิศวกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
ไม้มีคุณสมบัติที่สามารถดูดและคายความชื้นได้โดยจะเก็บรักษาความชื้นไว้ในเนื้อไม้หลายรูปแบบ
ความชื้นที่มีในไม้แยกเป็น 2 ส่วนคือ น้ำที่อยู่ในโพรงของเสี้ยนไม้และอยูในผนังของเสี้ยนไม้
และความชื้นในเนื้อไม้ยังมียังมีความสัมพันธ์กับวัสดุในงานวิศวกรรมด้วยเช่นกัน
ความชื้น (Moisture content) ในไม้สดจะมีสูงมาก
เซลล์และผนังเซลล์จะอิ่มตัวด้วยน้ำ เมื่อต้นไม้ถูกโค่นลงมา
ความชื้นในต้นไม้จะลดลงเรื่อยๆ ตามลำดับ จนกระทั่งน้ำอิสระภายในเซลล์ระเหยหมด
แต่ผนังเซลล์ยังอิ่มตัวด้วยน้ำ จุดนี้เรียกว่า จุดเสี้ยนไม้อิ่มตัว (Fiber
saturation point) ซึ่งมีค่าประมาณ 24 – 30% ความชื้นของต้นไม้ยังคงสดอยู่ต่อไปจนกว่าความชื้นในต้นไม้จะสมดุลกับความชื้นในอากาศ
ดังนั้นความชื้นของไม้จึงเปลี่ยนแปลงตามสภาพของความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิของบรรยากาศแวดล้อม
กลสมบัติต่างๆ ของไม้จะมีค่าเพิ่มมากขึ้นเมื่อความชื้นในไม้ลดต่ำกว่าที่จุดเสี้ยนไม้อิ่มตัว
ทั้งนี้เนื่องจากผนังของเสี้ยนไม้จะแกร่งขึ้น ทำให้ต้านทานต่อแรงต่างๆ
ได้มากขึ้นด้วย เมื่อเกิดความชื้นในไม้ชนิดต่างๆ ลดลงเพียง 5% อาจจะมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นได้ตั้งแต่ 2.2
– 20% เนื่องจากการหดตัวของไม้
แรงอัดในแนวขนานเสี้ยนและแรงดัดอาจเพิ่มขึ้นเกือบเท่าตัว แต่อย่างไรก็ตาม
อัตราการเพิ่มขึ้นของค่ากลสมบัติต่างๆ อาจแตกต่างกันบ้าง ไม้แห้งจะมีกำลังต่างๆ
สูงกว่าไม้เปียก ทนแรงอัดได้ดีกว่า และโก่งน้อยกว่าไม้เปียกก่อนที่จะหัก
ความชื้นที่มีในไม้ คิดจากเปอร์เซ็นต์ของน้ำ เทียบจากน้ำหนักไม้อบแห้งด้วยเตาอบ
หาได้จากสมการ (7-3)
7.5 การดูดซึมน้ำของไม้ (Absorbtion of Wood)
การดูดซึมน้ำของไม้ (Absorbtion) คือปริมาณน้ำที่ดูดซึมในเนื้อไม้
เป็นผลต่างจากสภาพไม้อบแห้งและไม้แช่น้ำ
สมารถบอกคุณลักษณะของไม้ในเบื้องต้นได้ว่าเป็นไม้ชนิดใด
เนื่องจากไม้เนื้อแข็งจะถูกซึมได้น้อยกว่าไม้เนื้ออ่อนจากสมการ (7-4)
7.6 วัตถุประสงค์
เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ (Physical properties) ของไม้ ได้แก่
1. ความถ่วงจำเพาะของไม้ที่เปลี่ยนแปลงตามสภาพการณ์ต่างๆ
1.1. ความถ่วงจำเพาะในสภาพธรรมชาติ (Natural specific gravity)
1.2. ความถ่วงจำเพาะในสภาพแห้ง (Dry specific gravity)
1.3. ความถ่วงจำเพาะในสภาพเปียกน้ำ (Wet specific gravity)
2. ปริมาณความชื้น (Moisture content)
3. การดูดซึม (Absorbtion)
7.7 มาตรฐานอ้างอิง
1. มาตรฐาน ASTM standard : D2395-93
(Reapproved 1997), Test Methods for Specific Gravity of Wood and Wood-Base
Materials.
2. มาตรฐาน ASTM D2016-74 (Reapproved
1983), Standard Test Methods for Moisture Content of Wood.
3. มาตรฐานงานช่าง พ.ศ.
2541 มยธ. (ท) 203 -2541 กรมโยธาธิการ กระทรวงมหาดไทย
4. มาตรฐานงานช่าง พ.ศ.
2541 มยธ. (ท) 207 -2541 กรมโยธาธิการ กระทรวงมหาดไทย
7.8 ชิ้นตัวอย่าง
การทดสอบความถ่วงจำเพาะ
ปริมาณความชื้น และการดูดซึมน้ำ ควรเตรียมไม้ตัวอย่างที่ไสเรียบ (Dressed
timber) ขนาด 50 x 50 x 50 mm จำนวน 3 ท่อน ไม้ตัวอย่างที่นำมาทดสอบควรมีความชื้น (Moisture content) อยู่ระหว่าง 10 – 14%
7.11 ตารางบันทึกผลการทดสอบ
7.12 ตัวอย่างการคำนวณ
วีดีโอสอนการทำทดลอง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น