Почему древесина влажная

Влажность древесины, ее виды и способы определения

В процессе роста дерево наполняется водой из земли через корни. Так оно впитывает питательные вещества, способствующие развитию. Затем, когда ствол срубают на заготовки, часть влаги остаётся с ним. Влажность древесины не должна превышать 22%. Ниже 15% высушить естественным способом ее не получится, поскольку внешняя среда тоже питает материал жидкостью. Показатель количества влаги влияет на свойства древесины, на то, как она будет вести себя при обработке. Чрезмерное количество воды приводит к появлению плесени и гниению.

Естественная влажность

Показатель используют для определения количества воды внутри ствола сразу после спиливания или во время роста. Он определяет качество сушки древесных материалов. Естественная влажность древесины считается изначальной величиной, на основе которой начинают вести расчеты по сушке материала. Если показатель определён неверно, есть риск недосушить или пересушить пиломатериал.

Сколько процентов воды содержится в стволе определяют следующие факторы:

  • строение древесины;
  • пористость;
  • окружающая среда.

Показатели естественной влажности древесины колеблются от 30 до 80% и меняются в зависимости от типа материала. От них отталкиваются перед тем, как определить оптимальный режим сушки для достижения нужного качества сухой заготовки.

У лиственных пород естественная влажность древесины ниже, чем у хвойных. Это связано со строением древесины. В ели содержится до 90% влаги, в пихте в пределах 92%. Для сравнения в ясеневой древесине всего 36%. Кроме этого, на процент воды в материале влияет состояние окружающей среды. Зимой растения переходят в “спящий режим” и практически не потребляют питательных веществ из земли. Поэтому влажность в летний период намного превышает зимние показатели. Также у свежесрубленной древесины процент влаги значительно выше, чем у давних заготовок.

Задача тех, кто занимается обработкой пиломатериала — снизить влажность до минимально возможного процента. Это делается для того, чтобы заготовки обрели необходимую твердость, прочность. Износ у изделий материал которых прошел процесс сушки успешно существенно ниже.

Влажность также влияет и на размер заготовок. Чем больше усыхает материал, тем меньше по габаритам он становится. Правильная сушка должна быть организована таким образом, чтобы влага испарялась равномерно. Тогда вес и размер заготовки будет стандартным, а сам материал приобретет необходимые свойства. Новейшие способы сушки древесины снижают процент влажности до 6. Этот показатель также зависит от породы, структуры дерева, времени года.

Для строительства сильно высушенная древесина не используется, поскольку она может дать трещину. Количество воды в материале для этих целей снижается следующими способами:

  • Самостоятельное досушивание. Приобретается готовый распил естественной влажности, и раскладывается на участке штабелями. Между рядами досок делаются зазоры с помощью брусков, чтобы воздух свободно циркулировал. Опору надо ставить не реже, чем через 1,5 метра друг от друга, и материал не прогнется. Чтобы дождь или другие осадки не испортили древесину, сверху конструкцию укрывают пленкой или рубероидом. Естественную сушку лучше проводить в теплое время года. Материалы размещаются в тени, под навесом. Тонкие по ширине доски просохнут быстрее, чем толстые. Конструкция устанавливается на прокладки из хвойных веток или защитного материала.
  • Покупка готового материала. В этом случае продавец уже подготовил доски и высушил их естественным способом самостоятельно.
  • Если требуется понизить количество влаги до 15% и ниже, то применяют камерную сушку в закрытом помещении. Такие материалы будут дороже стоить, так как при обработке потребуется большая трата ресурсов. И для строительства такую древесину лучше не использовать, она может дать трещину.

Идеальное применение сухой древесины — мебель и предметы интерьера.

Равновесная влажность

Чтобы пиломатериал хранился продолжительное время и не сгнил, его необходимо правильно высушить. Для проведения процедуры понадобится показатель равновесной влажности древесины. Он достигается путем длительного нахождения пиломатериалов в определенной внешней среде. При изменении внешних условий меняется и равновесная влажность.

Избыточное количество влаги в породе негативно влияет на состояние готового изделия и портит заготовки. Пиломатериал под воздействием воды плесневеет, в нем заводится грибок. Древесина по структуре пористая и впитывает влагу легко. Также легко от нее и избавляется, уменьшаясь или увеличиваясь в размерах. В результате при неправильных расчетах показателя, некоторые участки деревянного строения могут начать выпирать со временем или осесть. А потом, под воздействием внешней среды вновь сгладятся.

Степень влажность у хвойных и лиственных пород отличается. Для четкой сортировки пиломатериала его разделяют на 3 степени по процентному соотношению воды в составе:

  • Сырая древесина. Содержит более 35% влаги.
  • Полусухая. В диапазоне от 25 до 35%.
  • Сухая. Менее 25%.

При естественной сушке показатель снижается до 30%. При этом меняются габариты и масса материала. Для ускорения процесса применяются технологии, позволяющие в короткий период снизить его до 7-18%.

Свободная и связанная влага

Когда дерево срублено и лежит на складе, влага по стволу распределяется равномерно. Прежде чем это произойдет должен пройти достаточно большой промежуток времени. Сразу после спила влажность повышена, достигает в среднем 60%. Влага внутри ствола делится на :

  • гигроскопическую (свободную), которая задерживается в волокнах;
  • капиллярную (связанную), содержащуюся в клетках растения.

В процессе сушки из ствола выходит только свободная влага. Капиллярная остается. Ее в древесине всего примерно 23%. Если пиломатериал срубили недавно, то влажность будет распределяться неравномерно по длине ствола. Самый высокий процент наблюдается в комлевой части, чем ближе к верхушке, тем процент становится ниже. Еще есть зависимость количества влаги в древесине у некоторых пород от близости к ядру. У одних она повышается при приближении к сердцевине, у других, наоборот, понижается.

Таблица показателей влажности пиломатериала

Тип древесины Показатель влажности, % Сноска
Мокрая Выше 100 Приобретается, если материал долго пролежит в воде.
Свежесрубленная 50-100 Дерево свалили недавно
Воздушно-сухая 15-20 Характерна для материала, который долго хранился на воздухе.
Камерной сушки 8-12 Пиломатериал продолжительное время находится в отапливаемом помещении
Абсолютно сухая Древесина высушивается в специальной машине

Когда вода распределяется равномерно по всей структуре древесины и не превышает показатель 15 % — это называется стандартная влажность. В таком состоянии заготовку можно использовать для обработки и подготовки к работам (отделочным, строительным). Материал хорошо хранится, но восприимчив к погодным условиям, при выпадении осадков может промокнуть и показатель количества влаги изменится.

Для производства качественной древесины необходимо использовать оба понятия (стандартной и равновесной влажности). Надо понимать, что при эксплуатации готового изделия на улице, под воздействием разных температурных режимов, ее свойства могут меняться. Поэтому изделие необходимо защитить пропиткой.

Точка насыщения волокон древесины

Это показатель равновесной влажности, при котором свободная влага из древесины уже испарилась, а капиллярная осталась. Процент влажности в точке насыщения колеблется от 23 до 30. Зависит от породы древесины, внешних условий. Если показатель наличия влаги опустить ниже этой точки, то процесс сушки замедлится, материал начнет усыхать, смещаться, оседать. При естественном процессе сушки, верхние слои материала быстрее отдают свободную влагу и начинают отдавать связанную. В результате свойства заготовки меняются. Этот процесс вносит трудности в процесс сушки.

После достижения точки насыщения волокон, дальнейшее намокание и просушка заготовки уже не несет такого значения, как прежде.

Абсолютная влажность древесины

Физическая величина, которая отображает количество влаги заготовки по отношению к количеству влаги в совершенно сухом материале. Показатель абсолютной влажности древесины при расчетах обозначают знаком — W. Влажность совершенно сухой древесины считается равной 0%. Высчитывается эта величина для расчета параметров стройматериалов. В процессе сушки вес пиломатериала постоянно уменьшается. Если влажность в атмосфере повысилась — показатель начнет расти. Этот процесс затормаживается, когда достигается точка насыщения волокон. В это время вес заготовки перестанет падать. Это состояние называется абсолютно сухим, его показатель считается идеальным и берется за основу при других расчетах.

Формула абсолютной влажности:

где mс и mo — это масса влажной свежесрубленной (mc) и масса сухой (mo) заготовки.

По ГОСТу это понятие трактуется как просто влажность. Иногда, при расчетах возникают ошибки, поскольку учитывается абсолютно сухая масса древесины, неполный вес.

Почему древесина влажная

Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением.

Понятие влажность используется для количественной характеристики содержания воды в древесине.

Влажность – это выраженное в процентах отношение массы воды, содержащейся в образце к массе сухой древесины: W = (M — M0) / M0 * 100, где M — начальная масса образца древесины, г, а M0 — масса образца абсолютно сухой древесины, г.

Читайте также  Эксплуатируемая кровля по деревянным балкам

Влажность может быть измерена прямыми или косвенными методами. Прямые методы основываются на выделении воды из древесины, например высушиванием. Эти методы простые, надёжные и точные, но довольно продолжительные. Этого недостатка лишены косвенные методы, которые основаны на измерении показателей других физических свойств, которые зависят от содержания воды в древесине (например, электропроводность). Наибольшее распространение получили кондуктометрические электровлагомеры. Но косвенные способы имеют свои недостатки: дают надёжные показания при влажности древесины в диапазоне от 7 до 30 % и лишь только в месте введения игольчатых контактов.

Вода в древесине может находиться в двух формах: в связанной или в свободной. Связанная вода находиться в клеточных стенках и удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания сильно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах, удерживается только механическими связями. Свободная вода удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

Когда проводят испытания по определению физико-механических свойств древесины её приводят к нормализованной влажности – 12 %.

По степени влажности древесина может быть:

мокрая, W > 100%, длительное время находившаяся в воде;

свежесрубленная, W = 50-100%, сохранившая влажность растущего дерева;

воздушно-сухая, W = 15-20%, выдержанная на открытом воздухе;

комнатно-сухая, W = 8-12%, долгое время находившаяся в теплом помещении; абсолютно-сухая, W = 0, сушка проводилась при температуре t=103±2°C.

Усушка – это уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении из неё связанной воды. Удаление свободной воды не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше усушка.

Усушка древесины в тангенциальном направлении в 1,5 — 2 раза больше, чем в радиальном.

Полная усушка (или максимальная усушка Bmax) — это уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении всего количества связанной воды.

Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

Bmax = (Аmax — Аmin) / Аmax * 100

где Аmax и Аmin — размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок и в абсолютно-сухом состоянии, мм (мм3).

Полная линейная усушка древесины распространённых отечественных пород в радиальном направлении примерно 3-7 %, в тангенциальном 8-10 %, а вдоль волокон 0,1-0,3 %. Полная объёмная усушка составляет около 11-17 %.

Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (делаются припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

В результате неодинаковых изменений объёма тела при сушке возникают внутренние напряжения в древесине, не связанные с внешними нагрузками.

Полные сушильные напряжения можно рассматривать как совокупность двух составляющих — влажностных и остаточных напряжений.

Влажностные напряжения вызываются неоднородной усушкой материала. В поверхностной части доски, где влажность ниже, чем в центре, из-за стеснения свободной усушки возникают растягивающие напряжения, а внутри доски — сжимающие. Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения в отличие от влажностных не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после её полного завершения.

Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, то появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

Коробление это изменение формы пиломатериалов и заготовок при сушке, а также выпиловке или неправильном хранении. Коробление может происходить из-за различия усушки по разным структурным направлениям. Различают поперечную и продольную покоробленность. Поперечная покоробленность бывает: желобчатая, трапециевидная, ромбовидная, овальная. Продольная покоробленность бывает по кромке, по пласти и крыловатость.

Коробление может возникать при механической обработке сухих пиломатериалов: при несимметричном строгании, ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных напряжений.

Влагопоглощение – это способность древесины вследствие её гигроскопичности поглощать влагу (пары воды) из окружающего воздуха. Влагопоглощение практически не зависит от породы. Сухая древесина, помещённая в очень влажную среду, сильно увлажняется, что ухудшает её физико-механические характеристики и снижает биостойкость. Для защиты древесины от влияния влажного воздуха, поверхность деревянных деталей и изделий покрывают лакокрасочными и плёночными материалами.

Разбухание –это увеличение линейных размеров и объёма древесины при повышении в ней содержания связанной воды. Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном воздухе или воде. Это — свойство, обратное усушке, и подчиняется, в основном, тем же закономерностям. Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее — вдоль волокон.

Разбухание — отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединений (в бочках, чанах, судах, топорищах).

Водопоглощение – это способность древесины увеличивать свою влажность при непосредственном контакте с капельножидкой водой. Максимальная влажность, которой достигает погруженная в воду древесина, складывается из предельного количества связанной воды и наибольшего количества свободной воды. Количество свободной воды зависит от объёма полостей в древесине, поэтому, чем больше плотность древесины, тем меньше её влажность, характеризующая максимальное водопоглощение.

Способность древесины поглощать воду, а также другие жидкости важна в процессах варки древесины для получения целлюлозы, при пропитке её растворами антисептиков и антипиринов, при сплаве леса.

Плотность. Это свойство характеризуется массой единицы объёма материала, и имеет размерность в кг/м3 или г/см3.

а) Плотность древесинного вещества Рд.в., г/см, т.е. плотность материала клеточных стенок, равна: Рд.в. = Мд.в. / Vд.в., где Mд.в. и Vд.в. — соответственно масса, г, и объем, см3, древесинного вещества.

Этот показатель равен для всех пород 1,53 г/см3, поскольку одинаков химический состав клеточных стенок древесины.

б) Плотность абсолютно сухой древесины P0 равна: P0 = M0 / V0, где M0, V0 — соответственно масса и объём древесины при W=0%.

Плотность древесины меньше плотности древесинного вещества, так как учитываются пустоты (полости клеток и межклеточные пространства, заполненные воздухом).

Относительный объём полостей, заполненных воздухом, характеризует пористость древесины П: П = (V0 — Vд.в.) / V0 * 100, где V0 и Vд.в. — соответственно объём образца и содержащегося в нём древесинного вещества при W=0%. Пористость древесины колеблется в пределах от 40 до 80%.

в) Плотность влажной древесины: Pw = Mw / Vw, где Mw и Vw — соответственно масса и объём древесины при влажности W. Плотность древесины зависит от её влажности. При влажности W меньше Wпн плотность изменяется незначительно, а при увеличении влажности выше Wпн наблюдается значительный рост плотности древесины.

г) Парциальная влажность древесины P`w характеризует содержание (массу) сухой древесины в единице объёма влажной древесины: P`w = M0 / Vw, где M0 — масса абсолютно сухой древесины, г или кг; Vw — объем, см3 или м3, древесины при данной влажности W.

д) Базисная плотность древесины выражается отношением массы абсолютно сухого образца M0 к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок Vmax: Pб = M0 / Vmax. Этот основной показатель плотности, который не зависит от влажности, широко используется для оценки качества сырья в деревообработке, целлюлозно-бумажной промышленности и в других случаях.

Величина плотности древесины изменяется в очень широких пределах. Среди пород России и ближнего зарубежья древесину с очень малой плотностью имеет пихта сибирская (345), ива белая (415), а наиболее плотную — самшит (1040), ядро фисташки (1100). Диапазон изменения плотности древесины иностранных пород шире: от 100-130 (бальза) до 1300 (бакаут). Значения плотности здесь и ниже даны в килограммах на метр кубический (кг/м3).

По плотности древесины при 12% влажности породы делятся на 3 группы:

малая плотность Р12 740.

Проницаемость – это способность древесины пропускать жидкости или газы под давлением.

Водопроницаемость древесины вдоль волокон значительно больше, чем поперёк волокон, при этом у древесины лиственных пород она в несколько раз больше, чем у хвойных.

Влажность пиломатериалов: заблуждения и мифы

Почему зимний лес не менее влажный, чем летний? В чем разница между естественной сушкой и естественной влажностью? Как не получить «саблю» или «вертолет»?

При покупке строительных материалов в первую очередь обращают внимание на влажность, так как она влияет на уязвимость изделий для грибка и на усадку. В этой статье рассмотрим особенности влажности пиломатериала и ошибки, которые допускают при самостоятельной просушке.

Естественная влажность и естественная просушка

Смешивание значения этих понятий создает путаницу. Параметры отражают разные свойства пиломатериала: первый относится к содержанию влаги, второй – к типу просушки.

  • Естественная влажность древесины отражает количество влаги в дереве на момент роста или после заготовки. Естественная влажность не нормируется и может составлять от 30 до 80%. По ГОСТу такая древесина считается влажной.
  • Естественная просушка – это метод высушивания строительного материала, когда изделия штабелируют и выдерживают до достижения ими сухого состояния.
Читайте также  Удельная теплота сгорания древесины

По ГОСТу сухим считают пиломатериал влажностью меньше 22%, влажным – выше этого показателя. Влажность пиломатериалов 4 сорта не нормируется.

Можно ли строить из древесины естественной влажности?

Древесину естественной влажности нельзя использовать в строительстве сразу. Перед использованием его необходимо просушить. В большинстве случаев используется естественная просушка на объекте.

Строительство из влажного материала не допускается из-за усадочных деформаций. Дерево имеет неоднородную структуру, поэтому процесс испарения влаги из нее идет тоже неравномерно. В процессе высыхания меняется масса пиломатериала. Когда пиломатериал уже закреплен в конструкции, то процесс высыхания приводит к образованию трещин, щелей, деформации отдельных элементов здания и т.д.

Пиломатериал может деформироваться и в процессе высушивания, это происходит при нарушении технологии. Эти деформации в зависимости от формы дефектов строители называют «вертолетом», «пропеллером», «винтом», «саблей» и т.д.

Зимняя древесина не требует просушки?

В интернете распространен миф о зимней древесине. С теоретической точки зрения он выглядит так: зимой листва с деревьев опадает, соответственно прекращается процесс фотосинтеза и питания растений. В результате замедления процессов жизнедеятельности дерева вода перестает поступать от корневой системы, соответственно влажность древесины получается ниже.

Влажность зимней древесины выше, чем у летней. Зимой дерево не прекращает свою жизнедеятельность, движение соков замедляется, но влага остается в стволе. Летом жидкость постоянно перемещается, испаряясь под влиянием высокой температуры.

Почему зимний материал все-таки лучше?

Если влажность зимнего пиломатериала не ниже, чему у летнего, то почему он пользуется наибольшим спросом? Причина в том, что летом деревянные изделия подвержены поражению грибком. Под влиянием тепла активизируется микрофлора, и влажная доска станет благоприятной средой для плесени.

ГОСТ предписывает обрабатывать антисептиками древесину перед летней сушкой. На периоды антисептирования влияют климатические условия регионов. По ГОСТу в Москве и Подмосковье обработке должны подвергаться материалы, заготовленные с 1 -15 апреля по 1 – 15 октября.

Зимой плесень не размножается, поэтому доску можно просушить.

Чем опасен сухостой?

Сухостой – это дерево, которое погибло, но при этом осталось стоять и не сгнило. В некоторых случаях в результате плановой вырубки часть сухостоя пускают на пиломатериалы. Влажность таких изделий будет ниже, чем у живого леса. При этом их высыхание происходило в непредсказуемых условиях. К тому же в сухостое могут быть вредные насекомые и грибок.

Камерная сушка гарантирует результат?

Камерная сушка – это способ обработки пиломатериалов, когда они высыхают в сушильной камере. Принудительные способ просушки позволяют получить результат быстрее, к тому же дерево можно довести до показателей влажности 10 – 20 %. Рассмотрим, так ли полезна древесина камерной сушки.

  • Процесс производства таких пиломатериалов оказывается дороже, в результате конечная стоимость продукции выше.
  • Пересушивание древесины принудительным способом может привести к появлению трещин.
  • Когда пиломатериалы доставят на объект, они наберут равновесную с окружающей средой влажность.
  • При камерной сушке толстых материалов (брус) сердцевина останется влажной.

Древесина камерной сушки подходит для отдельных видов работ: производства мебели, отдельных декоративных элементов из дерева, полов и др. В них не допускают коробления и усадки материала и требуют идеальной стыковки деревянных элементов.

Сушка на солнце

Много ошибок допускают, когда организуют сушку пиломатериалов своими силами. Для ускорения процесса штабеля располагают в местах прямого попадания солнечных лучей. Так делать не следует направленный солнечный свет не обеспечивает равномерного высыхания. Воздействие лучей приводит к возрастанию температуры на одном участке, другая зона пиломатериалов не нагревается. В результате часть, на которую попадали лучи, высыхает быстрее, зона, скрытая от солнечного тепла, высыхает дольше. Пиломатериал начинает растаскивать, на нем могут появляться трещины, изделия изгибаются и закручиваются.

Если просушка идет в теплое время года, торцы пиломатериалов рекомендуется закрыть краской. Торец в штабелях высыхает быстрее, сердцевина при этом остается сырой. это может привести к деформации деревянных изделий. Краска замедлит высыхание торцов и сделает процесс сушки более равномерным.

Неправильная укладка на просушку

Результат сушки зависит от правильности укладки штабелей. Перечислим самые распространенные ошибки при штабелировке.

  • Паронепроницаемый материал для защиты от дождя – такая «защита» приводит к образованию грибка на материале и замедляет процесс высыхания. Особенно часто эту ошибку допускают летом. Вместо пленки лучше соорудить над штабелями простой навес.
  • Отсутствие вертикальных зазоров – соседние штабеля не должны стоять вплотную.
  • Прокладки делают через ряд – деревянные бруски должны отделять каждый ряд пиломатериалов друг от друга.

Влажность древесины

Почему влажность — важнейшая характеристика?

Основа жизнедеятельности расту­щего дерева, как и любого биологи­ческого объекта, — вода. Ее много в его тканях. Однако она же (наряду с кислородом) необходима для сущес­твования грибов и микроорганиз­мов, разрушающих древесину.

Если в естественных условиях этот про­цесс можно назвать положительным (утилизируется отмирающая древе­сина), то при использовании древе­сины как материала для изготовле­ния различных изделий просто необ­ходимо свести к минимуму деструк­тивные процессы. Снижение до определенного уров­ня содержания воды в древесине (сушка) позволяет защитить ее от гниения, существенно улучшить ее механические, технологические и эксплуатационные свойства, прев­ращая ее в весьма ценный матери­ал. И наоборот, для сохранения сы­рой древесины часто ее дополни­тельно увлажняют. Известно, что подводные части свай, затопленные бревна и т.п. сохраняются десятки, сотни лет. Затопление сырья для сезонного хранения используется в фанерном производстве, искусственное дож­девание штабелей бревен — в лесо­пильном. Дело в том, что вода вы­тесняет из древесины воздух, пот­ребный для жизнедеятельности дереворазрушающих грибов.

Преде­лом влажности, обеспечивающим биостойкость древесины, считается 22%. При доувлажнении масса воды должна быть больше массы самого материала (свыше 100%). Особенно быстро — за один-два месяца! — биологически портятся срубленные, но не разделанные, а следовательно, не просушенные бревна березы, бука, осины. При­мерно то же происходит с ясенем, кленом, ольхой и липой. Гниют и сы­рые доски, уложенные в плотные стопы. Необходимо сырые бревна срочно распиливать и немедленно высушивать с максимально возмож­ной интенсивностью.

Главные условия гниения — уме­ренная температура (от 5 до 40°С), кислород воздуха и значительное, но не близкое к максимальному зна­чению для данной породы, влагосодержание древесины. Основные показатели содержания влаги От количества влаги в древесине су­щественно зависят ее прочность и качество отделки. По разным причи­нам на всех стадиях производства необходимо контролировать содер­жание воды в обрабатываемом ма­териале. Тут не обойтись без такого показателя, как влажность. Под нею понимают выраженное в процентах отношение массы воды, содержащейся в образце, к массе сухой древесины образца: W =( m- m0/ m) * 100% где m — начальная масса образца, г; m — масса того же образца после полного удаления из него влаги.

Древесина гигроскопична, она из тех материалов, которые изменяют свою влажность в соответствии с состоянием окружающей среды. Различают два состояния воды в древесине. Свободную — содержа­щуюся в полостях клеток и межкле­точном пространстве. Она поглоща­ется из окружающей среды (при пря­мом контакте древесины с водой) в жидком состоянии за счет сил капил­лярного взаимодействия. Свобод­ная вода удаляется из материала сравнительно легко. Гораздо ощути­мее влияет на его свойства связан­ная вода. Ее еще называют гигрос­копической. Она включает в себя ад­сорбционную и микрокапиллярную воду (по виду удерживающих ее фи­зико-химических связей). Связанная вода содержится в стенках клеток, способных погло­щать пары из воздуха. Удалить ее (особенно адсорбционную фракцию) значительно труднее, чем свободную воду.

Обезвоживание древесины про­исходит последовательно. Сначала уходит свободная вода и, лишь затем (ниже предела около 30%) начинает испаряться связанная влага из клеточных стенок (десорбция). Макси­мальное количество связанной вла­ги примерно одинаково для всех пород и составляет при нормальной температуре около 30%. Все, что свыше, — свободная вода. По мере десорбции расстояние между мицелиями клеток сокращается — идет усушка древесины. Она приводит не только к изменению физических размеров образца, но и к повыше­нию его прочностных свойств. Сорбция (поглощение) воды при­водит к обратному — разбуханию. Помимо влажности используют еще несколько показателей, имею­щих определенную практическую ценность. При длительном воздействии во­ды на древесину (например, при сплаве) насыщение ею клеточных стенок достигает максимального равновесного значения — влажнос­ти предела насыщения клеточных стенок — Wп.н. Вторая характеристика — влаж­ность предела гигроскопичности — Это максимальная влажность клеточных стенок при сорбции воды (водяного пара) из окружающего воздуха, состояние которого прибли­жается к насыщенному (относительная влажность (q=0,995), при полном отсутствии свободной воды. Процессы десорбции и сорбции воды в силу своей обратимости и постоянного наличия в воздухе водяных паров продолжаются до достижения некоторых устойчивых значений влажности: Wyд. и Wy.c. (для десорбции и сорбции соответственно). Эти значения для одних и тех же внешних условий различны. Иными словами, если взять два одинаковых образца древесины, отличающихся только по влажности (один влажный, другой сухой) и поместить их в одинаковые температурно-влажностные условия на длительный срок, то Wyд (влажного образца) окажется больше, чем Wyc. (сухого образца). Это явление получило названия гистерезиса сорбции и характеризуется соответствующим показателем: AW = Wyд. -Wyc. Показатель гистерезиса сорбции зависит в основном от размеров об­разца. Скажем, для сортиментов крупных сечений (бруски, доски, за­готовки) он составляет примерно 2,5%, а для измельченной древеси­ны (опилки, стружки) — 0,2-0,3%, что в расчет не принимается. Для крупных сортиментов вводят сред­нее равновесное значение. Для средних равновесных значений влажности разработаны диаграммы в координатах: относительная влаж­ность — температура окружающего воздуха. Определив равновесное значение влажности по диаграмме (зная температуру и относительную влажность воздуха), можно рассчи­тать устойчивые значения влажнос­ти древесины при десорбции (сушке) и сорбции: Wyд = WP +1,25; Wyc. = WP — 1,25. Эти зависимости справедливы, если древесина не подвергалась воздействию высокой (более 50°С) температуры. Для древесины, про­шедшей камерную сушку: Wyд = WP; Wyc. = WP-2,5. Можно рассчитать, например, ка­кую влажность будет иметь древеси­на, прошедшая камерную сушку до влажности 6% и хранящаяся в поме­щении при температуре 15°С и отно­сительной влажности 22%) — полуфабрикат. Такая древесина не должна поступать в продажу (примем ее стоимость за 1). ·

Читайте также  Клей для линолеума на деревянный пол

Товарная, транспортно-сухая (атмосферно-сухая, экспортная) (W = 22%) — ей придана влажность, соответствующая пределу биостойкости, в при которой плотно уложенные пиломатериалы можно перевозить в летнее время и длительно хранить без опасения поражения их грибами (коэффициент ценности по отношению к влажной К = 1,2). ·

Товарно-строительная (W = 17%) — применяется для изготовления строительных деталей и конструкций, имеющих непосредственный контакт с атмосферным воздухом с (К = 1,5). ·

Нормализованная, строительная Г (W = 12%) — применяется в строи­тельстве, обеспечивает высокую прочность, технологичность, на­дежную сопрягаемость и отличную отделку (не допускается разброс по влажности и все виды внутрен­них дефектов) (К = 2,4). ·

Мебельно-сухая (W = 6%) — при­меняется в производстве мебели и деталей интерьера (К = 3). Подводя итог, отметим: правильный выбор параметров древесины, свя­занных с ее влажностью, в совокуп­ности с конструктивными и технологи­ческими мероприятиями по сниже­нию влагопоглощения — гарантия долговечности высококачественных изделий.

Методы определения влажности древесины

Дерево – натуральный материал, достаточно сильно восприимчивый к влажности. Оно способно выделять и поглощать влагу в зависимости от окружающих условий. При неизменном состоянии микроклимата влажность древесины стремится к постоянным показателям.

Определение влажности древесины во многом зависит от породы дерева. Наиболее гигроскопичными являются груша, бук, кемпас. Самыми стойкими считаются дуб, бамбук, мербау.

Использование древесины для строительства и ремонта предполагает соблюдение норм влажности. Под термином «влажность» подразумевается процентное отношение воды к сухой древесине.

Типы влажности

Выделяют два вида влажности древесного сырья: относительная и абсолютная.

Абсолютная

Такое понятие характеризуется отношением массовой доли влаги определенного объема древесины к весу абсолютно сухого сырья этого же размера. На этот показатель существуют установленные государственные стандарты. Согласно им показатели измерителя абсолютной влажности доски должна быть в границах 9%.

Относительная

Это процентное отношение влаги, которая содержится в дереве, к массе влажной древесине. В древесном сырье вода находится в двух формах: свободной и связанной. Они указывают на общее число влаги в сырье. Объем связанной влаги зависит от микроклимата, так как впитывается из воздуха. Находится она в клеточной структуре дерева. Именно из-за этого, в зависимости от влажности окружающей среды, происходит разбухание или усушка материала. Удалить связанную воду можно только при помощи сушки.

Помимо этого, вид древесного сырья зависит от степени его влажности.

Существует несколько типов влажности древесины:

Мокрая. К этому разряду относят дерево, которое долгое время подвергалось воздействию воды. В таком случае показатель измерителя влажности составляет более 100%.

Свежесрубленная. Влажность недавно сваленного дерева находится в пределах 50–100%.

Комнатно-сухая. Этот вид материала, который долгое время находился в отапливаемом здании. Поэтому его число находится в пределах 9–13%.

Воздушно-сухая. К такому типу относится древесина, которая длительное время хранилась на свежем воздухе. В зависимости от условий окружающей среды, ее показатель находится в пределах 15–20%.

Абсолютно сухая. Таких показателей можно добиться только при помощи сушки в специальном приборе. Количество воды в этом случае равняется 0.

Как узнать влажность древесины?

Существует несколько методов, как определить влажность древесины. Но сначала надо выяснить вид растения и влагу воздуха, так как для разных деревьев существуют свои стандарты.

Для того чтобы измерить влагу древесного сырья, как правило, используют два метода: весовой либо при помощи электрического прибора. Их показатели могут несколько отличаться, но незначительно.

Весовой

Для этого метода потребуется:

очень точные весы;

Процесс измерения:

Для начала из середины доски нужно своими руками отпилить кусок шириной 10–15 миллиметров. Он будет служить контрольной пробой. Главное, в этом этапе – взять брусок именно с центра доски. С торцевой части отрезать не стоит, так как она имеет намного меньшую влажность.

Далее, выпиленный своими руками фрагмент, нужно очистить и взвесить на весах. Полученная цифра записывается. Например, обозначим ее «Ph». Это будет начальная масса пробы.

После взвешивания этот кусок нужно отправить в специальную сушку, прибор с температурой около 100С°.

Первое взвешивание производится своими руками через пять часов. Все последующие показатели записываются с интервалом 1–2 часа.

Высушивание проводится до тех пор, пока весовой показатель не начнет повторяться. Это означает, что материал стал абсолютно сухим. Обозначим числовой показатель последней пробы как «Pc».

Далее, влажность можно определить, используя формулу:

Электрический

Чтобы провести весовое измерение древесины требуется очень много времени. В среднем на такую работу уходит около девяти часов. Но есть способ, который позволяет намного быстрее и более точно определить процентное число воды в дереве.

Установить показатель влажности древесного сырья намного проще при помощи электрического влагомера.

Принцип работы влагомера основан на изменении удельного электрического сопротивления материала зависимо от его влажности. Иглы-электроды этого прибора вводятся в древесину так, чтобы они находились друг против друга. По ним пускается ток, и влагомер показывает количество воды в этом участке дерева. Но так как влагомер измеряет влагу только локально, то лучше повторить замер в нескольких местах.

Как определить влажность дерева без технических средств?

Сегодня количество воды в древесном сырье выясняют при помощи сложных расчетов и новейших приборов. Но ведь строительством люди занимались всегда. И как-то они обходились без прогрессивных методов и влагомеров.

Несколько простых рекомендаций, как определить влажность дерева:

По свежеспиленному фрагменту необходимо провести черту карандашом. Когда древесина влажная, линия через некоторое время посинеет, если сухая – нет.

О количестве воды в древесном сырье могут «рассказать» стружки. Если они эластичные, мягкие, при сминании не ломаются – дерево влажное. Стружки сухого сырья в руке будут ломаться, крошиться.

Можно своими руками провести по древесине острым металлическим предметом. По оставленному следу определяется состояние материала. У влажного дерева след будет влажный.

Определить количество влаги в древесном сырье можно ударив по нему каким-нибудь деревянным предметом. Если звук глухой – дерево влажное, тонкий и звонкий – сухое.

О сухости древесины свидетельствуют также трещины на ее торцах. У влажного материала их меньше.

Когда при распиливании доски своими руками в отверстие проступает влага, дерево содержит большое количество воды и непригодно к работе. Слишком пересохшее сырье при подобной обработке крошится.

Влажность древесины играет огромную роль при строительстве и ремонте. Сырое дерево в процессе высыхания будет деформироваться. Чтобы этого избежать работать следует только с сухим материалом.