วันพุธที่ 20 มกราคม พ.ศ. 2559

การทดลองที่ 7 การทดสอบหาความถ่วงจำเพาะ ปริมาณความชื้น และการดูดซึมน้ำของไม้

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.. ความถ่วงจำเพาะของไม้เป็นกลสมบัติที่มีค่าแตกต่างกันตามชนิดของไม้ ค่าความถ่วงจำเพาะของไม้ในประเทศไทยอยู่ระหว่าง 0.40-1.20 เป็นกลสมบัติที่มีความสัมพันธ์โดยปฏิภาคกับกลสมบัติอื่นๆ ของไม้แต่ละชนิดด้วย ไม้ที่มีค่า ถ.. น้อยกว่า 1.00 น้ำหนักจะเบาและจะลอยน้ำและถ้าไม้ที่มีค่า ถ.. มากกว่า 1.00 จะจมน้ำ เพราะน้ำมีค่า ถ.. 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..(วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย)



ตารางที่ 7.1 (ต่อ) ค่าความถ่วงจำเพาะของไม้ชนิดต่างๆ ในประเทศไทยตามมาตรฐาน ว...(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.. 2541 มยธ. () 203 -2541 กรมโยธาธิการ กระทรวงมหาดไทย
4.      มาตรฐานงานช่าง พ.. 2541 มยธ. () 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:

โพสต์ความคิดเห็น