Почему у свежеспиленного дерева очень высокая влажность древесины: Как вы думаете, почему у свежеспиленного дерева очень высокая влажность древесины?

Содержание

Влажность свежесрубленной древесины — показатели

Содержание

Решая начать строительство дома (беседки) из древесины ил другого объекта, необходимо ее предварительно качественно просушить. Если не выполнить сушку, материал станет недолговечен и потеряет внешний вид уже через год службы. Но чтобы качественно высушить пиломатериал, важно знать начальные параметры древесины и ее показатели влажности.

Дерево – пористый тип материала, у которого % соотношение пор достигает 70% от общего объема в более легких породах. В ее структуре в растущем состоянии имеется большое количество влаги, которую следует разделять на свободную и связанную.

За счет высокой пористости (у сосны до 70%, у дуба до 50%) дерево впитывает в себя большое количество воды. Влажность свежесрубленной древесины в среднем достигает 60-63%. Древесный ствол на разрезе можно разделить на 2 части: ядро и основная часть между ядром и корой.

При сушке практически любым способом:

конвективным,
вакуумным

СВЧ,
и др.

находящаяся влага в наружном слое испаряется, в капиллярах остается. На границе между этими зонами также остается влажность в количестве от 23 до 31% в зависимости от породы.

Распределение влаги в древесине

Влажность свежесписленной древесины неравномерна по структуре. Ее большее количество накапливается в нижней камлевой части. В сравнении с верхушкой ствола и кроны ее соотношение может достигать 1:3. Некоторые типы древесины могут содержать до 100% влаги, это указывать на ее нахождение и произрастание непосредственно в воде. В виду неравномерности, при сушке древесина подвергается различным напряжениям, которые могут ее деформировать, а в более тяжелых случаях и вовсе она растрескивается.

Кроме внешней среды влажность свежей древесины зависит от пористости. Чем больше их количество, тем больший объем влаги она может в себе накопить. Но при этом не все поры могут вобрать в себя воду, значительная их часть является герметичными и недоступными для воды.

Свежесрубленная древесина имеет влажность высокую, для производства из нее качественного пиломатериала, необходимо правильно подвергать термической обработке. Отлично с данной задачей справляются вакуумные камеры с контактным прогревом. Процесс требует меньше времени и энергии, а результатом является высококачественная древесина с уникальными характеристиками.

Смотрите также:

Естественная влажность древесины

11.10.2017

Для определения качества сушки пиломатериалов используется понятие «естественная влажность». Этот показатель характеризует количество влаги древесины сразу же после спиливания или в растущем его состоянии. Также он называется начальной влажностью, от которой ведутся расчеты методики сушки, чтобы пиломатериал не испортился из-за недосушки или пересушки. Естественная влажность в зависимости от строения древесины, его пористости и состояния окружающей […]

Подробнее >

Влажность древесины ГОСТ

11. 10.2017

Древесина представляет собой самый прихотливый вид материала, применяемый во многих сферах строительства. Она применяется для сооружения несущих конструкций зданий, выполнения качественной отделки, изготовления мебели и предметов быта. Но долговечность древесины напрямую зависит от ее качества термической обработки. Важно правильно высушить пиломатериал, чтобы он не растрескивался со временем, не покрывался плесенью и не терял показатели прочности. […]

Подробнее >

Как определить влажность древесины? Основные способы.

12.10.2017

Покупая пиломатериал для осуществления строительства или изготовления мебели, окон или других изделий многие хотят получить качественный и надежный материал. Но часто покупная древесина оказывается недосушеной, что в результате приводит к ее растрескиванию, деформации или порче из-за развития процесса гниения. Вопрос, как проверить влажность древесины, актуален и остается таковым. В основном для измерения влажности используют […]

Подробнее >

Равновесная влажность древесины

12.10.2017

Для того, чтобы древесина служила долго и выполняла свои функции, ее нужно правильно высушить. Не зная, что такое равновесная и стандартная влажность, получить качественный пиломатериал не удастся. Равновесная влажность – состояние древесины, вся имеющаяся внутри структуры влага распределилась по всему объему равномерно. Это наступает только после продолжительного нахождения древесины и содержит в себе много влаги. […]

Подробнее >

Столярная влажность древесины

12.10.2017

Древесина является универсальным строительным материалом природного происхождения. Но чтобы из нее можно было изготовить какие-либо предметы быта, мебель, выполнить строительство дома или беседки, важно ее качественно подготовить. Дело в том, что в свежесрубленном состоянии в зависимости от породы в структуре древесины может содержаться свыше 65% влажности. И при ее естественной сушке пиломатериал будет подвержен различным […]

Подробнее >

Столярная влажность древесины для изделий

13.10.2017

Подробнее >

Транспортная влажность древесины

13.10.2017

Древесина — самый прихотливый в плане выдержки времени и температурных режимов строительный материал. При качественной сушке становится прочной и долговечной, а также обеспечивает сооружение привлекательным внешним видом на длительный срок. Но все это касается сухих пиломатериалов. Если в древесине останется влага, она может даже не доехать до потребителя и посинеть, покрыться плесенью или деформироваться из-за […]

Подробнее >

Изменение размеров древесины от влажности

13.10.2017

Древесина является самым капризным видом строительного и отделочного материала, который подвергается постоянным геометрическим изменением под действием многочисленных атмосферных факторов. Повышение влажности окружающей среды приводит к незамедлительным увеличением линейных параметров пиломатериала во всех направлениях. При этом происходит изменение размеров как доски, так и бруса. В ширину изменения могут достигать 12% от начального размера, а по длине […]

Подробнее >

Влажность древесины формула расчета

13.10.2017

Чтобы получить качественный пиломатериал, который будет в минимальной степени подвержен линейным изменениям под действием влажности окружающей среды, необходимо организовать правильную сушку материала. Но для этого иногда требуется предварительно произвести расчеты содержания влаги в структуре древесины на фактический момент. Влажность древесины Первым делом необходимо разобраться с самим понятием «влажность древесины» и какая она бывает. […]

Подробнее >

Влажность древесины для мебели

13.10.2017

Древесина является одним из самых широко востребованных видов строительного материала, который получил большую популярность благодаря своим высоким практическим качествам. В первую очередь стоит выделить простоту в механической обработке, путем которой можно изготавливать детали и различные предметы любой необходимый формы. Например, резные стойки для стула или стола, поручни, подсвечники, резные рамки для фото и дороге. Но […]

Подробнее >

Относительная влажность древесины

14.10.2017

Древесина представляет собой гигроскопичный материал, который впитывает в себя большое количество воды и в некоторых породах процентное соотношение влаги составляет до 70% от общего веса и объема, заполняя все поры и каналы. Чтобы правильно определять практическое использование того или другого типа пиломатериалов были придуманы понятия: относительная абсолютная влажности. Первая, являясь больше ориентировочным показателем, рассчитывается исходя […]

Подробнее >

Устойчивая влажность древесины — показатель, формула.

14.10.2017

Являясь пористым материалом, древесина может впитывать в себя значительное количество влаги, величина содержания которой может достигать 70% от общей массы. И то величина различная для каждой породы и в разных атмосферных условиях. При увеличении влажности воздуха на 10%, содержание воды в дереве увеличивается как минимум на 2-3%. Но существует момент, когда древесина перестает впитывать или […]

Подробнее >

Абсолютная влажность древесины — формула. Виды влаги.

14.10.2017

Древесина содержит много пор и каналов, в которые в процессе роста или в результате намокания под дождем попадает влага. Как итог древесина набухает, что приводит к увеличению линейных размеров до 10% в зависимости от внешних условий. А для детального понимания, что такое влажность древесины, важно четко разделять типы накапливаемой воды в структуре древесины. Виды влаги […]

Подробнее >

Влажность бруса камерной сушки

14.10.2017

Строительные компании хотят получить строительный материал, для сооружения долговечных конструкций с высокими практическими показателями. Но часто брус оказывается не досушен, из-за чего он деформируется, растрескивается или покрывается плесенью. Чтобы не стать жертвой мошенников и безответственных поставщиков якобы качественных пиломатериалов, следует знать, что такое сухой брус и какими показателями он обладает. Сухой брус получил популярность для […]

Подробнее >

Влажность древесины для строительства дома — показатели

14. 10.2017

Строительство частного дома – это весьма ответственное и очень важное дело, важно использовать только качественный предварительно высушенный материал до требуемого процента содержания влаги. Особенно это касается толстых досок и брусьев, которые в атмосферных условиях не могут быть полностью высушены до необходимого показателя. Качественным пиломатериал может быть после выполнения сушки с соблюдением определенных условий, температурных режимов […]

Подробнее >

Влажность древесины на корню

14.10.2017

Не всегда для получения строительного материала применяются свежесрубленные деревья с последующей термической обработкой. Нередко в качестве такого оказывается дерево, уже умершее, но все еще оставшееся стоять в роще. Такой материал по своим физическим свойствам считается намного более долговечным и выносливым. Благодаря многолетней закалке и воздействию различных факторов: ветра жары холода Дерево приобретает повышенную устойчивость к […]

Подробнее >

Связанная влага в древесине

15. 10.2017

Для определения качества пиломатериалов существует такое понятие, как влажность древесины. Она указывает на количественное соотношение, выраженное в %, содержания воды в структуре древесины в массе всего образца. Особенности связанной влаги Дерево — пористый материал, он испещрен каналами и порами, туда попадает вода, питая растение необходимыми для роста минералами. Эта влага получила название свободной. И […]

Подробнее >

Прибор для измерения влажности древесины

08.11.2017

Сушка древесины представляет собой очень сложный и технологичный процесс, который может состоять из множества этапов нагрева и охлаждения пиломатериалов. Главной задачей процесса является доведение равновесной влажности до требуемого значения, которое обычно лежит в пределах от 6 до 22%. Но кроме количественного содержания воды в структуре природного материала немаловажное значение имеет его геометрия и физические свойства. […]

Подробнее >

Влажность древесины различных пород сухой и свежесрубленой

Содержание

Древесина представляет собой один из самых распространенных и при этом востребованных вид строительного и отделочного материала, который обладает высокими практическими характеристиками и долговечностью.

Является теплым видом материалов, который применяется для строительства и отделки различных по назначению и значимости объектов, как частного, так и общественного назначения. Но при этом дерево является и самым капризным в плане воздействия на него влагой.

Влажность древесины является негативным фактором, который может оказать неблагоприятное влияние на строительство. Дело в том, что при чрезмерном количестве воды пиломатериал начинает плесневеть, покрываться синевой, а также в нем начинает развиваться грибок. Влажность, являясь процентным показателем, выражает долю содержания воды на общий объем древесины. Этот показатель является больше погодным индикатором, чем естественно структурным.

Чтобы понять, на что влияет влажность древесины, необходимо знать, из-за чего она возрастает в материале и как влияет на структуру. Древесина, являясь пористым материалом, легко впитывает воду и точно также легко избавляется из нее, то расширяясь, то сужаясь в размерах. В результате этого, находясь в составе какой-либо конструкции, готовое строение будет деформироваться, края досок будут то выпирать, то вновь сглаживаться.

Степень влажности дерева хвойных и лиственных пород

Кроме вышеизложенного также существуют степени влажности древесины хвойных пород и лиственных. Чтобы правильно сортировать пиломатериал, его принято разделять на различные степени влажности:

влажность сухой древесины составляет менее 25%;
показатель полусухой древесины равнее от 25 до 35%;
сырая древесина содержит в своем объеме более 35%.

В условиях естественной сушки древесина теряет до 30% влажности, изменяя как вес, так и размеры. При этом влажность древесины в начальном состоянии до сушки находится в пределах 50-60%. Чтобы снизить ее ускоренными методами пользуются различными технологиями, позволяющими доводить показатель до приемлемых 7-18%.

Разновидности влажность древесины

Чтобы этот показатель снизить до минимума и сделать пиломатериал устойчивым к действию влаги, его необходимо подвергать тщательной сушке в специальных камерах и при определенных условиях. Нормальная влажность древесины характеризует приемлемое состояние при определенной температуре и соответственно влажности окружающее среды.

Влажность древесины зависит от ее текстуры и строения волокон, при этом зависимость может быть различной, что также подвержено влиянию окружающей средой. Например, сосна, являясь очень пористой древесиной, легче всего набирает воду, а дуб, являясь более плотным, менее. Дело в том, что в сосне поры более крупные по сравнению с дубом или ясенем, что значительно усложняет и ее выход.

Влажность сухой древесины разных пород

Так же в изделиях всех пород древесины применяется следующие категории влажности:

Столярная — 6-8%
Погонажная — 12-15%
Транспортная — 18-22%

Существует понятие для определения уровня влажности – «равновесная».

Это состояние, при котором обмен влагой между древесиной и средой прекращается. Но из-за постоянной смены климата равновесная влажность не является постоянной величиной. Она регулярно изменяется и усложняет процесс сушки пиломатериала. При любых изменениях температуры и влажности воздуха те же изменения происходят и с древесиной, приводя то к ее расширению, то к усыханию.

Существует также понятие «максимальная влажность древесины».

Это такое состояние древесины, при котором она уже не впитывает в себя воду, максимально увеличившись в размерах. Чтобы его достичь, необходимо чтобы в окружающей среде также была влажность 100%.

Но такие состояния к пиломатериалу не могут быть отнесены, так как чрезмерная вода в нем оказывает пагубное действие на структуру древесины.

Для определения параметров пиломатериала и уровня его качества существуют следующие показатели:

Абсолютная влажность – величина, характеризующая отношение массы влаги, содержащейся в образце, к массе абсолютно сухой древесине. Это и есть та самая влажность различных пород древесины, выражающаяся в % и которую хотят достичь заготовители пиломатериалов. Но также абсолютная влажность представляет собой больше теоретическим показателем, который используется для общего представления.
Для практических расчетов был придуман другой показатель, получивший название относительная влажность. Она же является рабочей. В этом случае показатель измеряется отношением количества имеющейся влаги к общей массе образца. На практике, абсолютная влажность обычно больше, чем относительная на 5%.

Влияние влажности на свойства пиломатериала

Многих интересует, как влияет влажность на свойства древесины. А выражается это разными признаками:

При повышении уровня содержания влажности древесина увеличивается в размерах по ширине значительно и по длине в меньшей степени.
При одновременном повышении влажности сопровождаемой высокой температурой древесина приобретает гибкие свойства, что позволяет из нее изготавливать различные фигурные изделия.
Длительное воздействие влаги на пиломатериал сопровождается ее постепенным разрушением и развитием процесса гниения.

Чтобы узнать, какова влажность древесины внутри и снаружи, можно воспользоваться специальными приборами, проведя измерения.

ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ

Что представляет собой древесина? Это состоящий из гидрофильных компонентов материал имеющий капиллярно-пористую структуру, в связи с чем нем постоянно содержится определенное количество воды. Если рассматривать живое дерево, то здесь вода нужна для поддержания его жизни, поскольку она играет основную роль, как и в организме человека. Количество воды содержащееся в дереве называют уровнем влажности. И по факту это одна из основных и важнейших в своем роде характеристик дерева.

Показатель влажности имеет непосредственное отношение к качеству материала, оказывает большое влияние на его свойства и, соответственно, на его пригодность к применению в тех или иных строительных работах.

Указывается уровень влажности в процентах, и представляет собой отношение массы воды в древесине, к ее сухой массе.

Влажность также оказывает воздействие и взаимодействие материала с водой довольно значимые характеристики, в особенности для обработки механическим или химическим путем, к примеру, окраска, пропитка растворами, сплав и хранение и т.д.

В древесине имеется большое содержание целлюлозы, и вода оказывает влияние при ее активации. При помощи этого взаимодействия производиться бумага. Сначала дерево размалывают смешивая с водой, а после при формовании удаляют воду, благодаря этому образуются прочные межволоконные связи в готовом материале.

Также, свойства древесины непосредственно определяют и свойства изделий из нее. При использовании такого материалу необходимо подбирать древесину исходя из влажности воздуха в помещении, поскольку она имеет свойство подстраиваться под микроклимат помещения. Таким образом при нехватке влаги она будет впитывать ее из воздуха и разбухать, при ее переизбытке наоборот высыхать. После подбора древесины и ее монтажа необходимо постоянно поддерживать влажностный и температурный режим помещения.

Влажность древесины разделяют на 2 типа:

Относительная
Абсолютная

Относительная влажность определяется в процентном соотношении массы воды к массе всего материала.

Абсолютная же влажность это отношение содержащейся в дереве воды к сухой массе самой древесины, отношение также выражается в процентах. На примере паркета, абсолютная влажность должна колебаться от 6 до 12%, для максимального проявления своих эксплуатационных способностей этот показатель должен составлять 9%.

Понятие абсолютно сухой древесины подразумевает собой материал, высушенный до постоянной массы при температуре от 102 до 106 градусов по Цельсию. При этом значения относительной влажности также нужны, они используются при расчетах массовой доли компонентов материала в процентном отношении к абсолютно сухому материалу. Такой тип влажности используется для характеристики образцов древесины при сравнении их по отношению к содержанию воды.

Степени влажности древесины

Мокрая. Влажность такого материала превышает показатель в 100%(такое может быть, в случае, если древесина долгое время находилась в воде).

Свежесрубленная. Влажность такой древесины варьируется в диапазоне от 50 до 100%.
Воздушно-сухая. Древесина, высушенная естественным путем. Влажность такого материала может колебаться от 15 до 20 процентов в зависимости от климатических условий и времени года соответственно.
Комнатно-сухая. Такая древесина также высушивается естественным путем, но в сухом помещении, благодаря чему обладает влажностью 8-10%
Абсолютно сухая. Условия ее сушки были указаны ранее. Влажность равна 0%

Можно заметить неравномерное распределение воды по разным частям дерева. Таким образом, ствол содержит меньше воды, чем корни и ветки; Нижняя и верхняя части ствола больше, чем средняя; заболонные хвойные деревья содержат больше воды, чем спелая и ядровая древесина. У хвойных пород в свою очередь влажность ядра меньше чем у лиственных деревьев, а влажность по поперечному сечению распределена менее равномерно. Рассматривая кору отмечается значительно меньшая влажность корки, чем луба, примерно в 7-10 раз.

Касательно влажности свежесрубленного дерева – она составляет 80-100%, у сплавной древесины этот показатель в 2 раза больше. А на примере хвойных пород, влажность ядра меньше в 2-3 раза чем влажность заболони.

В строительной индустрии степеней влажности различают на несколько меньше, чем в общем рассмотрении:

Свежесрубленная. Влажность такой древесины в зависимости от микроклимата, грунта и времени сруба составляет от 50 до 100 процентов.
Воздушно-сухая. Древесина высушенная естественным путем на воздухе. Влажность такой древесины сопоставима с влажностью воздуха в регионе где она высушивалась и может составлять в среднем 15-20%.
Комнатно-сухая. Древесина высушенная в отапливаемом помещении, абсолютная влажность такого материала составляет 10-14%; также можно отметить мокрую древесину, получается в процессе долгого нахождения в воде, абсолютная влажность такой древесины до 200 и выше процентов.

Виды воды, находящиеся в древесине также различают, она бывает гигроскопическая и капиллярная. Из этих видов и складывается уровень влажности материала. Гигроскопичная влага находиться в стенках клеток, капиллярная в свою очередь непосредственно в самих клетках. Свободная, или капиллярная вода из древесины удаляется в разы меньше, также менее влияет на свойства материала.

Насыщение влагой древесины на начальном уровне проводиться с помощью гигроскопичной воды и только после полноценного наполнения стенок клеток начинается заполнение непосредственно самих клеток. По этой причине именно изменение связанной(гигроскопической) влаги служит причиной замедления, остановки или ускорения процессов коробления, усушки, изменения свойств прочности и упругости. В тот момент как изменение уровня свободной влаги практически ни оказывает влияние на какие-либо свойства и процессы.

Водопоглощение – уникальная способность древесины впитывать в себя воду при длительном нахождении с ней в непосредственном контакте. Поскольку дерево является природным материалом, оно очень восприимчиво к изменениям микроклимата. Основным свойством, которое представляет возможность адаптироваться к различным климатическим условиям – это гигроскопичность, т.е. способность материала изменять уровень влажности, адаптируя его, под уровень окружающей среды.

Древесина имеет так называемое свойство «дышать», то есть выделяет или поглощает поры воздуха при изменении микроклимата окружающей ее среды. Эти процессы проходят благодаря клеточным стенкам. Также следует отметить, что при постоянном, неизменном микроклимате, материал будет постепенно стремиться к постоянному уровню влажности, который именуют устойчивый или равновесный.

Гигроскопичность – свойство древесины адаптироваться, т.е. изменять уровень своей влажности, соответствуя изменению влажности окружающей ее среды. В большинства пород древесины показатель гигроскопичности равен 30% при температурном режиме 20 градусов Цельсия.

Как уже было сказано ранее влага в древесине делиться на два типа: связанная и свободная. Именно количество связанной влажности обозначает уровень гигроскопичности, а максимальное ее количество предел гигроскопичности. Этот предел может колебаться в зависимости от температурного режима, при 20оС он составляет 30%, при изменении температуры связанная влага переходит в свободную и наоборот.

Уровень влажности материала понижаться путем сушки. Также в древесине может присутствовать химически связанная влага, обычно это вещества которые входят в состав материала, их можно устранить путем химической переработки.

Предел гигроскопичности не отличается в зависимости от породы древесины. В большинстве случаев он составляет 30% от массы древесины(при температуре 20 градусов Цельсия), это своеобразная точка насыщения. Остальное насыщение древесины водой происходит за счет свободной влаги.

При изменении уровня влажности, в зависимости от характера изменения древесина может усыхать, при уменьшении уровня влаги, или набухать, при его увеличении.

В большинстве случаев, видимое изменение размеров наблюдается по поперечному сечению, реже оно заметно по продольному. Говоря о плотной древесине, модно отметить ее больший вес и соответственно больший уровень разбухания или усушки.

В полости клеток древесины содержится свободная влага, в стенках клеток связанная соответственно. Стандартный предел насыщения древесины равен 30%, и при уменьшении уровня влаги соответственно происходит усыхание материала.

Если предел насыщения у всех пород практически одинаковый, то способность впитывать влагу зависит непосредственно от индивидуального строения материала, а соответственно от породы. Одними из наиболее гигроскопичных пород можно отметить бук, кемпас и грушу. Они максимально быстро реагируют на изменения микроклимата и сразу же начинают изменяться сами.

Также имеются и стабильные виды пород, которые практически не поддаются изменениям (если не происходит глобального изменения в температурном и влажностном режиме), такие как дуб, мербау и так далее. К их ряду также можно отнести и древесину бамбука, который имеет высокий уровень устойчивости к изменению климатических условий и неблагоприятному воздействию окружающей среды, это один из немногих видов, который можно даже положить на пол ванной комнаты.

Уровень влажности у каждой из пород также отличается. Древесина низкой влажности до 15% (клен, береза) имеет склонность к быстрому высыханию и в дальнейшем растрескиванию. Материал умеренной влажности, до 20%(орех, дуб), высыхает медленнее и обладает большей устойчивостью к образованию трещин. Беря во внимание материал высокой влажности, до 30% (например, ольха) можно сказать, что он обладает большой устойчивостью к высыханию, и соответственно образованию трещин на поверхности.

Для определения физико-механических свойств пород древесины ее испытывают, доводя до нормализованной влажность, в среднем это значение достигает 12%, путем кондиционирования при температуре 18-22 градуса и влажности воздуха 60-70%.

Определение влажности древесины

Для определения уровня влажности материала можно выделить несколько способов.

В бытовых условиях это делается при помощи специального прибора – электровлагомера. Прибор определяет влажность исходя из показаний изменения электропроводности древесины. От прибора проводятся иглы с диодами, и вводятся в дерево, после чего через них проводят электрический ток, исходя из данных проводимости, прибор показывает уровень влажности в месте, где введена игла.
Также зная физические свойства материала, вид древесины, его плотность и т. д., можно определить этот показатель по массе, короблению и прочим признакам.
Беря во внимание цвет коры, можно определить свежесрубленную или спелую древесину, а также уровень ее влажности.
Если не нужен точный показатель влажности, то можно определить по стружке, если она сминается, значит, материал влажный, если же она ломается или крошиться, значит материал достаточно сухой
Древесина с повышенным уровнем влаги достаточно хорошо режется, а на месте где проводилась разрезка остаются влажные следы.

Влажность пиломатериалов определяют по следующей формуле:

Где mс и m0 это масса исходного и высушенного материала соответственно.

Т.е. фактически этот показатель определяется или путем взвешивания или с помощью специального прибора.

Влажность сплавной древесины — 200%, свежесрубленной — 100%, воздушно-сухой – 15-20%.

Сушка древесины предусматривает собой процесс удаления влаги из материала до определенного значения.

Блеск древесины – свойство материала отражать попадающие на него солнечные лучи. Зависит от от породы древесины, степени ее гладкости и показателей самого освещения. Высоким уровнем обладания данным свойством отличаются породы большую часть поверхности которой образуют сердцевидные лучи. Является он декоративным свойством и учитывается при определении породы дерева.

Диэлектрическое свойство древесины – способность, которая характеризует диэлектрическую проницаемость материала.

Коэффициент разбухания – это значение среднего разбухания материала при увеличении уровня влажности на один процент.

Коэффициент усыхания – значение среднего усыхания при уменьшении уровня влажности на один процент.

Коробление – свойство древесины видоизменяться, то есть терять свои размеры и форму под воздействием окружающей среды.

Коробление бывает продольно и поперечное. Поперечное зависит от разбухания и усушки относительно радиального и тангенциального направления, обуславливается оно несколькими факторами:

Расположение годичных слоев
Место выпиловки
Форма поперечного сечения

Продольное же зависит от наличия пороков древесины: наклоны волокон, сучки и т.д.

Также покоробленность различного типа возникает при нарушении равновесия напряжений в материале при дальнейшей обработке(фрезеровке, делении на более тонки доски и т.д.)

Продольная покоробленность чаще всего происходит при механическом изменении формы сечения материалов, которые вырезаны с разных участков дерева, или же при просушке.

Высушенная древесина обладает большим уровнем прочности, менее подвергается короблению, не восприимчива к гниению, достаточно легко склеивается, а также более долговечна, чем мокрая.

Одним из больших недостатков пиломатериала является чуткая реакция на изменения микроклимата окружающей их среды. В связи с чем при повышении влажности она вбирает в себя воду, а при нахождении в сухом помещении наоборот отдает влагу, вследствие чего высыхает и коробиться.

Для того чтобы избежать разрушения структуры материала нужно поддерживать постоянную влажность воздуха, для открытой среды это около 18%, для закрытых помещений 10%.

Также существует множество способов сушки древесины. Первый – естественная сушка, или атмосферная. При этом древесина сушиться на открытом пространстве. Складывать ее необходимо в тени, также предусмотреть навес и наличие сквозняка. Высушивать на солнце дерево нельзя, поскольку в таком случае верхняя часть быстро просушивается, в то время как внутренняя остается сырой, что имеет свои минусы. В следствии чего из-за разницы напряжения на поверхность проявляются трещины, ускоряется процесс коробления.

При высушивании бруса или досок их следует складывать штабелями на фундаменте, или любом основании высотой не менее половины метра. Укладываются доски внутренней частью вверх, это уменьшает шанс коробления. При высушивании на кромках конечно процесс будет идти быстрей, но и уровень коробления будет в разы выше.

Также для уменьшения коробления при высушивании мокрого или свежеспиленного пиломатериала рекомендуется обустроить поверх штабеля тяжелый груз. Также торцы бруса следует окрасить масляной краской или другим водоотталкивающим материалом, это позволит избежать их растрескивания. Процесс обработки необходимо начинать сразу после распила.

В случае если материал обладает высоким уровнем влажности торцы предварительно просушивают паяльной лампой, а только после этого обрабатывают. Саму доску полностью очищают от коры, для более быстрого просушивания и предупреждения повреждения насекомыми. Следует отметить, что древесина не очищенная от коры быстро начинает загнивать и подвергается грибковому поражению. Обычно после такого типа сушки влажность материала составляет 12-18%.

Существуют и другие способы просушивания.

Выпаривание. Такой способ использовался еще во времена Руси. Суть процесса в следующем. Материал разрезали на заготовки необходимого размера, после чего помещали в остывавшую печь на несколько часов, при температуре 65-75 градусов. Таким образом и проходило это самое выпаривание. В процессе из материала выводился натуральный сок и он приобретал светло шоколадный окрас, тем самым подчеркивая натуральный узор древесины. Такой материал в последующем легче обрабатывался, а после завершения сушки становился менее подвержен растрескиванию и короблению.
Второй способ – парафинирование. Он заключается в обработке материала парафином и дальнейшей его просушке в печи при температуре 40 градусов в течении нескольких часов, а далее в течении нескольких дней при комнатной температуре, в последствии материал обретал те же свойства, что и при выпаривании.
Запаривание в льняном масле. Предусматривает собой наполнение емкости льняным маслом в которое после опускается заготовка и на медленном огне пропаривается в нем. После такой процедуры древесина приобретает высокий уровень водостойкости и не подвергается растрескиванию.
Линейная сушка – предусматривает уменьшение линейных размеров материала путем удаления связанной воды из стенок клеток, также рассматриваются варианты обратные, разбухание древесины путем повышения процентного содержания воды.

Нормализованная влажность – уровень влажности материала достигаемый при нормативных условиях (влажность 60-70%, температура 18-22 градуса)

Объемная усушка – предусматривает полное удаление из материала связанной воды.

Объемное разбухание – предусматривает повышение уровня связанной воды в стенках клеток до предела.

Относительная влажность – определяется процентным отношением массы влаги к массе материала во влажном состоянии. Поскольку древесина материал гигроскопичный, то он стремиться к равновесной влажности относительно окружающего микроклимата. К примеру, при температуре воздуха 20 градусов и влажности 100%, равновесная этим значениям влажность древесины будет равна 30%.

Следует отметить, что быстрое изменение влажности древесины приведет к короблению или же наоборот сильному набуханию.

Чем более массивный элемент, тем больше внимания следует уделять его сушке, поскольку неравномерное просушивание влечет за собой образование трещин. При эксплуатации деревянных сооружений следует устранить резкие перепады температурного и климатического режима если это представляется возможным.

Относительно каждого из направлений величина усушки отличается. Таким образом, в радиальном она составляет 4-6%, а в тангенциальном 6-12 процентов. Именно вследствие данной неравномерности, в процессе высыхания, происходит небольшое коробление.

Также следует знать то, что при резком перепаде микроклиматических условий в материале возникает внутреннее напряжение, которое приводит к деформации и растрескиванию древесины. Рекомендуемая температура помещения, в котором обустроены деревянные элементы 20 градусов Цельсия, при влажности в 40-60%.

Нормативный уровень влаги для древесины, которая используется в строительных целях, в особенности для производства клееных материалов, 8-15%. Следовательно материал требует обязательной сушки. В свою очередь естественная сушка занимает больше времени, таким способом просушка доски толщиной 5 сантиметров при нормативных условиях (температура 18-22 градуса и влажность 50-60%) занимает 30-40 дней. Искусственная сушка займет в разы меньше времени – 5-6 суток, а при повышенных температурах время просушки сократиться до 3-4 часов.

Влажность материала после просушки обязательно должна соответствовать эксплуатационным нормам для того или иного вида работ.

При длительном высушивании влага из материала испаряется, что может привести к значительно деформации. Сам процесс высушивания длиться до тех пор пока материал не достигнет определенного предела по показателям влаги, предел же зависит от микроклимата в котором проходит сушка. Аналогично проходит и процесс поглощения влаги. Также в некоторых случаях проводиться усушка – то есть изменение размеров путем удаления связанной влаги, при этом если проводиться удаление свободной влаги усушка не происходит.

Как и высыхание, усушка сказывается на линейных размерах не прямо пропорционально, таким образом усушка в тангенциальном направлении составляет до 10%, а в радиальном всего до 3,5%

При непрерывном процессе усушки, влага в древесине снижается до гигроскопичного предела, то есть до 0%. При проведении такой процедуры необходимо тщательно следить за равномерным распределением влаги, в противном случае может образоваться внутреннее напряжение, которое станет причиной деформации, изменения размеров при механической обработке древесины.

Сам процесс конвективной сушке обуславливает неравномерное распределение влаги, что способствует неравномерному высыханию материала, а в дальнейшем и возникновению внутреннего напряжения.

Урок 10А | Свойства конструкционных материалов

Главная сайта | В меню | Свойства конструкционных материалов

Раздел. Материальные технологии.

Вариант А: Технологии обработки конструкционных материалов.

Тема урока. Свойства конструкционных материалов.

Тип урока: комбинированный.

Цели урока: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с технологией заготовки древесины, основными понятиями о свойствах древесины, металлов и искусственных материалов; обучить учащихся распознавать породы древесины, металлы и сплавы по образцам, оценивать их технологические возможности.

Материальные технологии

Технологии обработки конструкционных материалов
§12. Свойства конструкционных материалов

Древесина

Технология заготовки древесины

Технология заготовки древесины начинается с того, что предприятие лесного хозяйства — лесхоз — определяет в лесу участки, где находятся деревья, пригодные для промышленного использования. На таком участке — лесосеке — специальные лесозаготовительные комбайны (харвестеры) (рис. 25), используя современные технологии, спиливают деревья, обрезают вершину и сучья, распиливают ствол на части. C помощью системы управления оператор харвестера автоматически измеряет длину и диаметр спиленного дерева. Это позволяет определить общий объем заготовленной древесины; полученная информация записывается на бортовой компьютер.

Рис. 25. Лесозаготовительный комбайн (харвестер)

Иногда лесозаготовка, то есть валка деревьев, обрезка сучьев и распиловка, производится вальщиками леса с помощью бензиновых или электрических пил.

Специальные транспортирующие машины (форвардеры) (рис. 26) тащат спиленные стволы к погрузочной площадке и складывают их в штабеля для последующей погрузки на лесовоз («форвардер» в переводе с английского — «перевозчик», «экспедитор»), Лесовозы вывозят брёвна для дальнейшей распиловки или на погрузку для отправки по железной дороге.

Рис. 26. Транспортирующая машина (форвардер)

Свойства древесины

Различают физические свойства древесины (плотность, влажность, цвет, запах) и механические (твёрдость, прочность, упругость).

Рассмотрим физические свойства древесины.

Плотность ρ древесины — это её масса m (г), занимающая единицу объёма V (см³):

ρ = m : V (г/см³).

Если сухая берёзовая дощечка размером 10 × 10 × 1 см³ (то есть объёмом 100 см³) имеет массу 64 г, то плотность её будет равна:

64 : 100 = 0,64 г/см³.

Плотность сухой древесины — 0,35…0,7 г/см³ (350…700 кг/м³). Более плотной является древесина берёзы, клёна, ясеня, лиственницы, дуба, менее плотной — липы, тополя, кедра, ели, осины, сосны. Из плотных пород древесины изготавливают лестницы, перила, паркет, спортивный инвентарь и др.

Влажность древесины — это количество содержащейся в ней влаги. Влажность определяется отношением веса этой влаги к весу сухой древесины и выражается в процентах:

Вл = (m₁ — m₂) \ m₂ ∙ 100%,

где m_l — масса образца влажной древесины; m₂ — масса этого же образца древесины после высушивания.

Если, например, масса бруска влажной древесины составляла 80 г, а после его высушивания — 50 г, то первоначальная влажность древесины была равна:

Вл = (80 — 50) \ 50 ∙ 100% = 60%.

Рассмотрим механические свойства.

Твёрдость — свойство древесины сопротивляться проникновению в неё другого тела, например режущего инструмента во время резания или гвоздя при его забивании. По степени твёрдости породы древесины подразделяют на мягкие (ольха, тополь, липа, осина, ель, сосна), твёрдые (клён, ясень, лиственница, дуб, бук) и очень твёрдые (самшит, граб, акация, груша). Из твёрдых пород древесины изготавливают ударные механизмы фортепиано, бильярдные кии, шахматные фигуры, посуду и др.

Прочность древесины — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. Наибольшие нагрузки выдерживает древесина дуба, бука, берёзы, лиственницы. Прочная древесина, например лиственницы, используется как строительный материал, берёзы — для получения фанеры.

Упругость — это свойство древесины восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки.

Металлы и искусственные материалы

Свойства чёрных и цветных металлов

Металлы в технике применяют, как правило, не в чистом виде, а в виде сплавов. Их получают путём смешивания в расплавленном состоянии двух или нескольких металлов в точно определённом соотношении.

Каждый металл и сплав обладает определёнными механическими и технологическими свойствами.

К механическим свойствам относят прочность, твёрдость, упругость, пластичность.

Прочность — способность металла или сплава воспринимать действующие нагрузки, не разрушаясь. Так, если сделанные вами подвески для стенда не разрушаются от его веса при закреплении на стене, значит, они обладают достаточной прочностью.

Твёрдость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого материала. Например, если в стальной и медной пластине сделать лунки с помощью кернера, ударив по нему молотком с одинаковым усилием, то в медной пластине глубина лунки будет больше, чем в стальной. Это свидетельствует о том, что сталь твёрже меди.

Упругость — свойство металла или сплава восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия на него внешних сил. Если положить на две опоры металлическую линейку и в центре ее поместить небольшой груз, то она немного прогнется, а после снятия груза примет первоначальное положение. Это доказывает, что материал, из которого сделана линейка, обладает упругостью. Такое свойство, как упругость, используют при изготовлении пружин, рессор для автомобиля.

Пластичность — способность изменять форму под действием каких-либо нагрузок, не разрушаясь. Это свойство используют при правке, гибке металлических заготовок.

К технологическим свойствам относят ковкость, жидкотекучесть, обрабатываемость резанием, свариваемость и др.

Ковкость — свойство металла или сплава получать новую форму под действием ударов.

Жидкотекучесть — свойство металла в расплавленном состоянии хорошо заполнять литейную форму, что позволяет получать плотные отливки.

Обрабатываемость резанием — свойство металла или сплава поддаваться обработке резанием разными инструментами.

Свариваемость — свойство металлов соединяться в пластичном или расплавленном состоянии.

Коррозионная стойкость — свойство металлов и сплавов противостоять коррозии (ржавчине).

Все металлы и сплавы подразделяют на чёрные и цветные (рис. 27). К чёрным относят железо и сплавы на его основе — сталь и чугун. Все остальные металлы и сплавы — цветные.

Рис. 27. Металлы: а — алюминий; б — г — медь: сплавы металлов: в — сталь; чугун; д — латунь; е — бронза

Часто сплавы обладают лучшими свойствами, чем их составные части. Например, чистое железо имеет очень низкую прочность, а сплавы железа с углеродом — более высокую. Если углерода в сплаве меньше 2%, то такой сплав называется сталью. Если углерода от 2 до 6,7%, то это чугун (рис. 27, г).

В зависимости от свойств стали делят на конструкционные и инструментальные. Из конструкционной стали изготавливают детали машин и конструкций. Инструментальные стали обладают очень высокой твёрдостью, поэтому из них изготовляют режущие инструменты для обработки металлов.

Чугун — хрупкий сплав, поэтому его используют для производства изделий, которые впоследствии не будут подвергаться ударам. Чугун отличается хорошей жидкотекучестью, поэтому из него получают сложные и качественные отливки, например радиаторы для отопления квартир и др.

Наиболее распространённые цветные металлы — алюминий и медь (рис. 27, а, б).

Алюминий — легкий металл серебристого цвета, хорошо сопротивляется коррозии и легко обрабатывается. Алюминий и его сплавы применяют в авиации, электротехнике, строительстве, быту и т. п.

Медь — металл красного цвета, пластичный, хорошо проводит электрический ток. Из меди делают электрические провода и другие электротехнические изделия.

Из цветных сплавов широко используются в технике латунь, бронза (рис. 27, д, е), дюралюминий и др.

Латунь — сплав меди с цинком, жёлтого цвета. Применяется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности, и в электротехнике.

Бронза — сплав меди со свинцом, алюминием, оловом и другими элементами, жёлто-красного цвета. ∏p и меняется для изготовления водопроводных кранов и зубчатых колёс, в электротехнике, для отливки художественных изделий (например, скульптур, украшений и других изделий).

Сортовой прокат. Для изготовления изделий, кроме тонколистового металла и проволоки, используют производимый промышленностью сортовой прокат.

На рисунке 28 показаны основные профили (формы поперечного сечения) проката. Из шестигранного прутка делают болты и гайки, из круглого на токарных станках — различные детали. Уголковый профиль применяют при изготовлении стеллажей, рам, каркасов и т. д.

Рис. 28. Профили сортового проката: а — квадрат; б — полоса; в — шестигранник; г — круг; д — уголок; е — тавр; ж — швеллер; з — двутавр

Свойства искусственных материалов

В 5 классе вы кратко ознакомились с искусственными материалами — пластмассами, которые состоят из сложных веществ — полимеров, получаемых на предприятиях химической промышленности.

Кроме полимеров, пластмассы содержат добавки: наполнители, пластификаторы, красители и др. Наполнители необходимы для придания пластмассе таких свойств, как прочность и устойчивость к высоким температурам. Пластификаторы повышают пластичность материала, а красители позволяют окрасить пластмассу в разные цвета.

Пластмассы хорошо поддаются обработке, поэтому из них изготавливают разнообразные изделия: посуду, бытовые приборы, мебель, трубы, спортивный инвентарь, предметы интерьера и др.

Знакомимся с профессиями

Оператор лесозаготовительного комбайна (харвестера) — специалист высокой квалификации, который умеет мастерски управлять этой машиной, имеющей достаточно сложную конструкцию. Он профессионально владеет бортовым компьютером, умеет настраивать с помощью него харвестер на нужный режим работы: валку дерева, обрезку сучьев и т. д.

Вальщик леса — специалист, занимающийся заготовкой древесины. Лесозаготовку, то есть валку, обрезку сучьев и распиливание ствола на части, он выполняет бензопилой. После получения инструкций вальщик самостоятельно определяет подлежащие валке деревья.

Практическая работа № 11

Исследование плотности древесины

1. Получите у учителя образцы сухой древесины, измерьте их длину а, ширину б, толщину в и вычислите их объём V (см³). Результаты запишите в таблицу в рабочей тетради.

2. Взвесьте образцы и запишите их массу m в таблицу.

3. По формуле определите плотность древесины ρ.

№ образца	Порода древесины	Размеры образца, см			Объем образца, V = а х б х в, см³	Масса образца m, г	Плотность древесины, ρ, гр/см³
№ образца	Порода древесины	Длина а	Ширина б	Толщина в	Объем образца, V = а х б х в, см³	Масса образца m, г	Плотность древесины, ρ, гр/см³
1
2
3

Практическая работа № 12

Ознакомление со свойствами металлов и сплавов.

Ознакомление с видами сортового проката.

1. Рассмотрите образцы металлов и сплавов, определите их цвет. Положите справа от себя образцы из чёрных металлов и сплавов, а слева — цветных. Определите вид металлов, из которых сделаны образцы.

2. Положите на плиту для рубки металла образцы из стальной и алюминиевой проволоки и попытайтесь расплющить их молотком. Сделайте вывод о ковкости стали и алюминия.

3. Рассмотрите образцы из сортового проката. Определите профиль проката. Выполните в рабочей тетради схематический рисунок профиля каждого образца.

Запоминаем опорные понятия

Лесозаготовка, свойства древесины: физические, механические; свойства металлов: механические, технологические; чёрные металлы, цветные металлы; сортовой прокат; полимеры.

Самостоятельная работа

Работа с информацией.

Узнайте, выполнив поиск в Интернете и других источниках информации, какие искусственные материалы применяются человеком в науке, технике, повседневной жизни. Сохраните информацию в форме описания, схем, фотографий и др.

Проверяем свои знания

1. Какие машины помогают человеку в лесозаготовках?

2. Как вы думаете, почему у свежеспиленного дерева очень высокая влажность древесины?

3. Что такое сортовой прокат?

Свойства древесины. 6 класс

Свойства древесины. 6 класс. План и презентация к уроку технологии в по программе А. Т. Тищенко «Индустриальные технологии» в соответствии с требованиями ФГОС. Последовательность изложения материала соотверствует параграфу №3 учебника. Автор: Масалитин Николай Иванович, учитель Технологии, МАОУСОШ № 2, село Успенское, Краснодарский край

Древесина, как и любой конструкционный материал, обладает определёнными свойствами, которые нужно учитывать при изготовлении изделия. Различают свойства физические (плотность, влажность, цвет, запах) и механические (твёрдость, прочность, упругость). С такими свойствами, как цвет и запах древесины, вы уже ознакомились в 5 классе.

Рассмотрим физические свойства древесины. Плотность р древесины — это её масса т (г), занимающая единицу объёма V (см*):

У свежеспиленного дерева влажность древесины очень высокая — около 80 %. Влага ухудшает механические свойства древе сины, поэтому древесину сушат до тех пор, пока влажность не будет составлять 9… 15 %. Применяют следующие виды сушки древесины: естественную на воздухе (которая может длиться до 2 лет) и искусственную в специальных сушильных камерах (от 2 до 25 дней).

Рассмотрим механические свойства. Твёрдость — это свойство древесины сопротивляться проникновению в неё другого тела, например режущего инструмента во время резания или гвоздя при его забивании. По степени твёрдости породы древесины подразделяют на мягкие (ольха, тополь, липа, осина, ель, сосна), твёрдые (клён, ясень, лиственница, дуб, бук) и очень твёрдые (самшит, граб, акация, груша). Твёрдость древесины зависит от её влажности: чем суше древесина, тем больше её твёрдость.

Теоретические сведения.

Механические свойства древесины.

Древесина, как строительный и поделочной материал, имеет огромное применение во всех видах нашей промышленности и в обиходе, но, применяя ее в том или в ином случае, всегда учитывают ее механические свойства, как то: крепость, раскалываемость, твердость и гибкость.

Крепостью древесины называется способность ее сопротивляться механическим усилиям: сжатию, изгибу, растяжению и т. п.
Крепость древесины испытывается на особых машинах. При этом количество килограммов, которое приходится на 1 кв. сантиметр испытываемой древесины считается величиной сопротивления ее и обозначается так „кг./кв. см.“ Наибольшая величина сопротивления, при которой древесина ломается, называется временным сопротивлением.
Сопротивление на сжатие испытывается вдоль волокон по направлению сердцевинных лучей (радиальное направление) и по направлению годичных колец, т. е. перпендикулярно направлению сердцевинных лучей (тангенциальное направление), и поперек волокон. Испытание делается на кубиках размерами 20X20 Х20 мм. или на призмочках размерами 30X20X20 мм., заготовленных из прямослойной здоровой древесины.

Сжатие древесины

При выборе размеров материалов для различных построек принимается во внимание не временное сопротивление, при котором уже разрушается древесина, а так называемое допускаемое напряжение или допускаемая нагрузка, при которой дерево может выдержать определенное давление, сохраняя свое строение. Так для дуба и бука принято допускаемое напряжение, равное 120 кг./кв. см., для сосны — 90 кг./кв. с/м.

Для испытания сопротивления на изгиб делаются брусочки размером 300X20X20 мм. При испытании брусочек концами свободно опирается на какую нибудь подставку, середина же нагружается до тех пор, пока брусочек сломается.

Прибор для испытания на изгиб

Так определено временное сопротивление.
У ясеня =1111 кг/кв. см.
у дуба— 944 ,
у бука= 940
у сосны = 832
у каштана= 644
у осины = 673
И в этом случае при постройках (балки, стропила, разные перекладины) руководствуются не временным сопротивлением, а допустимым напряжением, которое у дуба и бука = 125 кг/кв. см., а у сосны = 100.

Важное значение для допустимого напряжения или нагрузки, например, бруска имеет также форма поперечного сечения его. Если брусок имеет в поперечном сечении прямоугольник, то положенный плашмя он будет иметь меньшее сопротивление изгибу, чем положенный ребром. Поэтому во всех сооружениях балки и бруски с прямоугольным поперечным сечением укладываются на опоры ребром.
При изучении крепости древесины, испытания делаются и на сопротивление скручиванию, скалыванию и растяжению.

Испытание на скручивание

Присутствие в древесине сучков, гнили, косослойность ее, свилеватость, значительно уменьшают крепость древесины.

Образец для испытания древесины на растяжение

Раскалываемость древесины—это есть свойство делиться по направлению волокон. Так как сердцевинные лучи состоят из клеток, слабо сцепленных между собой, то древесина легче колется по направлению сердцевинных лучей. Степень расхалываемости зависит еще и от прямослойности дерева и от влажности: прямослойная и влажная древесина раскалывается легче.

Легко колются хвойные деревья, а также ольха, липа, дуб. Есть породы деревьев, которые совершенно не колются, как например: бакаутовое дерево.

Способом раскалывания дерева заготовляются дрань для кровель, клепки для бочек и кадок, спицы для колес и др Не одинаковую твердость различных древесных пород можно заметить по сопротивлению их режущим инструментам во время обработки. Испытание же древесины на твердость делается вдавливанием в нее стального полушара, площадь большего круга которого равна 1 кв. сантиметру. Сила, с которой этот полушар вдавливается выпуклой своей стороной на глубину радиуса, считается за меру твердости. Так, твердость в радиальном направлении у ясеня — 733 кг/кв. см.
у сосны = 231 кг/кв.см
у дуба =619
у ели = 160
у бука =713
От твердости зависит и изнашиваемость дерева, т. е. истираемость его на мостах, палубах пароходов, на полах и т. п.

Способность древесины при сгибании изменять форму, но не разрушаться, называется гибкостью ее. Степень гибкости очень различна у разных древесных пород. Высшая гибкость называется вязкостью. Вязкая древесина может быть сильно изогнута, скручена. Например, для связывания бревен в плоты часто пользуются не веревками, а скрученными побегами орешника, ели или сосны.
Гибкость и вязкость могут быть увеличены распариванием дерева. Этим свойством пользуются при изготовлении гнутой мебели ободьев и т. п.
Очень гибки бук, орешник. Особенно вязки молодые побеги
ивы, молодые ели и сосны. Противоположное свойству гибкости
хрупкость. Особенно большой хрупкостью отличается ольха: даже при незначительном сгибании она ломается.

Способность же древесины после сгибания или давления принять первоначальную форму называется упругостью. Для упругости есть предел, после перехода за который дерево не примет своей первоначальной формы. Большой упругостью отличаются ясень и акация.
Все эти свойства для каждой отдельной породы учитываются при выборе древесины на ту или иную деталь машины, на то или иное применение в строительстве, в производстве мебели и т. д.

Прочность древесины.

Прочностью древесины называется способность ее противостоять загниванию.
Прочность древесины зависит от многих причин: от условий роста, от возраста дерева, от условий хранения, от присутствия в древесине консервирующих веществ и др.
У дуба, например, в сырости заболонь загнивает быстро, ядр же очень прочно.
Почему? В клетках ядра скопляется танин, а он прёдохраняет древесину от гниения, как говорят, консервирует ее.
Так же консервирует древесину смола. В сосне больше смолы, в ёли—меньше, поэтому сосна прочнее ели.
Дуб и сосна считаются наиболее прочными породами.
Если древесина подвергается влиянию сырости, (лежит на сырой земле, мочится дождем) или подвергается действию прямых солнечных лучей, то прочность ее ослабляется: появляются трещины, в которых развивается гниль.
Большинство деревьев сохраняется хорошо только в сухом месте. Ольха и дуб очень стойки в воде.
Древесина от деревьев среднего возраста более прочна, чем от молодых или перезревших деревьев.

Формат: rar/ppt/doc. Размер архива: 0,97 КB. Слайдов: 14

Сколько времени необходимо для восстановления полностью в… -reshimne.ru

Новые вопросы

Ответы

Болеет 100+ лет, всё же регенерируется 🙂

Древесина и влага | The Wood Database

Эрик Мейер

Возможно, самый важный аспект деревообработки связан с взаимосвязью между древесиной и влагой. Фундаментальным фактом является то, что древесина гигроскопична . Это означает, что древесина, почти как губка, будет получать или терять влагу из воздуха в зависимости от условий окружающей среды.

Но древесина не только набирает или теряет влагу, но также расширяется или сжимается по величине таких изменений; и именно это набухание и сжатие готовых изделий из дерева — часто называемое движением древесины в процессе эксплуатации — является причиной стольких неприятностей и столь многих неисправностей в деревообработке.

Когда дерево срублено впервые, считается, что оно находится в зеленом состоянии и содержит очень большое количество влаги. Эта влага существует в двух различных формах: в виде свободной воды , содержащейся в виде жидкости в порах или сосудах самой древесины, и в виде .0003 связанная вода , заключенная в клеточных стенках.

Как только свежее бревно или кусок пиломатериала будет разрублено и выставлено на воздух, оно немедленно начнет терять свободную воду. В этот момент древесина не сжимается и не изменяет свои размеры, так как волокна все еще полностью пропитаны связанной водой. Только когда вся свободная вода будет потеряна, древесина достигнет так называемой точки насыщения волокон , или просто FSP .

Ниже FSP древесина начинает терять влагу в виде связанной воды, что сопровождается уменьшением объема древесины. В этот момент древесина больше не считается зеленой, а находится в состоянии 9.0011 сушка .

То, сколько связанной влаги теряется на этапе сушки, в конечном счете зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. При 100% относительной влажности связанная вода не теряется. При относительной влажности 0% вся связанная вода в древесине будет потеряна, состояние, известное как сушка в печи — так называемое, потому что для полного удаления всей влаги обычно требуется печь или печь.

Количество воды в данном куске дерева выражается в процентах от веса воды по отношению к его сухому весу. Некоторые виды деревьев, когда они первоначально срублены, могут содержать больше воды по весу, чем фактическое древесное волокно, в результате чего содержание влаги (MC) превышает 100%.

Содержание влаги, % = (вес воды / вес сухой древесины) x 100

Например, предположим, что свежеспиленный кусок восточного тополя (Populus deltoides) весил 50 фунтов. в своем первоначальном зеленом состоянии и весил всего 20 фунтов. при полной сушке в духовке — это означает, что в общей сложности 30 фунтов. воды теряется в процессе сушки. Таким образом, используя приведенное выше уравнение: 30 фунтов. (вес воды), разделенный на 20 фунтов. (сухой вес древесины) и умножая на 100, чтобы получить процентное соотношение, мы получаем 150% MC для зеленой секции хлопкового дерева.

Конечно, предыдущее уравнение влажности — хотя и полностью основано на фактах — в основном предназначено для иллюстративных целей. В большинстве практических случаев самый простой способ проверить содержание влаги в куске дерева — просто использовать влагомер. Но хорошей практикой является понимание того, что на самом деле представляют показания измерителя влажности, и признание того, что показания выше 100% MC возможны (и в случае многих легких видов в их зеленом состоянии это довольно распространено).

При высыхании кусок дерева сначала теряет свободную воду и опускается ниже FSP (точка насыщения волокна). Этот FSP соответствует примерно 30% MC в большинстве пород древесины. (FSP может составлять примерно ±3% MC в зависимости от породы древесины, но общепринятым средним значением является 30% MC.)

Другими словами, независимо от того, с какой МС начинается древесина в зеленом состоянии (от 35 % МС до более чем 200 % МС в зависимости от породы), она начинает терять связанную воду (и сжиматься в размерах), когда вес оставшаяся вода составляет примерно 30% от теоретического веса высушенной в печи древесины.

Следует отметить, что в реальных ситуациях FSP никогда не достигается равномерно по всей толщине пиломатериала. Градиент влажности возникает там, где внешняя часть (оболочка) более сухая, а внутренняя часть (сердцевина) все еще влажная и играет в догонялки.

По мере того, как МС древесины падает ниже FSP, она будет продолжать терять влагу, пока в конечном итоге не стабилизируется на уровне, соизмеримом с влажностью окружающего воздуха. Это известно как точка равновесной влажности , или просто ЭМС . ЭМС будет меняться в зависимости от колебаний температуры и относительной влажности окружающего воздуха.

В дополнение к тому фундаментальному факту, что древесина гигроскопична, пожалуй, наиболее важной концепцией для понимания древесины и влаги является связь между относительной влажностью и равновесным содержанием влаги.

Изучив прилагаемую диаграмму, можно сделать несколько важных выводов, касающихся взаимосвязи между относительной влажностью (RH) и равновесным содержанием влаги (EMC).

Диаграмма достигает максимума при 30% EMC, что эквивалентно FSP. За исключением физического погружения куска дерева под воду, невозможно вернуться и превысить FSP, когда вся свободная вода будет потеряна.
Линия на графике не плоская (линейная), а относительная влажность 50 % — это , а не 9.0012 сравнимо со средним значением ЭМС 15%. (50 % относительной влажности фактически соответствует чуть более 9 % электромагнитной совместимости.)
Наблюдается заметное увеличение наклона линии, особенно в диапазоне от 85% до 100% относительной влажности. Это означает, что древесина будет набухать в значительно большей степени, если она будет подвергаться длительному воздействию влажности свыше 85% относительной влажности.
И наоборот, линия становится несколько более плоской в диапазоне от 20% до 55% относительной влажности. Изменения влажности, происходящие в этом окне, несколько мягче влияют на электромагнитную совместимость и, следовательно, приводят к меньшему усадке и набуханию.

Хотя значения, приведенные в предыдущей таблице, относятся к относительной влажности при 70°F, изменения температуры — при том же уровне влажности — оказывают лишь умеренное влияние на ЭМС, обычно составляющее ±1% MC в нормальном климатическом диапазоне 30°F. ° F до 110° F.

В большинстве внутренних зданий поддерживается относительная влажность от 30 до 60%, что соответствует ЭМС от 6 до 11%. Внешние значения могут значительно варьироваться в зависимости от региона и сезона, но средние значения обычно колеблются от 30% до 80% относительной влажности, что соответствует 6-16% EMC.

Очень полезно мысленно записывать общие уровни влажности и соответствующие им ЭМС. Например, мебель и другие внутренние изделия из дерева обычно должны изготавливаться с промежуточным целевым значением ЭМС 8%, что достигается путем хранения пиломатериалов при относительной влажности приблизительно от 40 до 45%. Для наружных проектов хорошим компромиссом является показатель электромагнитной совместимости около 12 %, что соответствует хранению пиломатериалов при относительной влажности 65 %.

Использование пиломатериалов, которые находятся в среднем диапазоне EMC для данного региона, предотвращает Синдром Златовласки: древесина не слишком сухая (что может привести к последующему вздутию во влажное лето) и не слишком влажная (что может привести к растрескиванию и растрескиванию в сухую зиму). Таким образом, древесина, скорее всего, останется максимально близкой к своему предполагаемому размеру и форме.

Связанные статьи:
Габаритная усадка
Сушка древесины в домашних условиях

Если вы хотите получить все, что составляет База данных по дереву Уникальная книга, собранная в единый ресурс реального мира, основана на веб-сайте — бестселлере Amazon.com, WOOD! Выявление и использование сотен лесов по всему миру . Он содержит многие из самых популярных статей, найденных на этом веб-сайте, а также сотни профилей древесины, изложенных с той же ясностью и удобством, что и веб-сайт, упакованных в удобную для магазина книгу в твердом переплете.

Влага в древесине

Структура древесины

Ячеистая структура древесины объясняет, как вода удерживается в древесине, и определяет, что происходит, когда древесина высыхает, усаживаясь и деформируясь при высыхании.

Деревья не растут, выталкивая ствол вверх из почвы, хотя по мере увеличения обхвата ствола почва отодвигается в сторону, так что создается впечатление, что дерево проталкивается вверх сквозь почву. Деревья вырастают высокими и их кроны распускаются, когда на кончиках ствола и ветвей образуются новые живые клетки. Ствол и ветви увеличиваются в обхвате, когда другие клетки образуются в слое непосредственно под внешней корой. Некоторые из этих клеток будут формировать клеточные стенки, которые станут древесиной, а другие станут внутренним слоем коры и будут функционировать для транспортировки сахаров между листом и корневой системой. Эти внутренние клетки коры отмирают и отслаиваются вместе с кусочками коры по мере роста дерева в течение нескольких лет. Чтобы проиллюстрировать эту идею, возьмите воздушный шар и частично надуйте его. Покройте его краской и дайте высохнуть. Затем надуйте воздушный шар дальше. Краска потрескается и слетит по мере расширения шара. Кора сбрасывается с деревьев по мере их взросления по той же причине.

В климате с четко выраженными влажными и засушливыми сезонами, например весной и зимой в Северной Америке, клетки, которые добавляются под кору, различаются по размеру: они больше весной, когда доступно много воды и пищи в результате фотосинтеза, и меньше, когда он сухой, и фотосинтез снижается из-за более низких температур или потери листьев. Если посмотреть на конец бревна или пень, из которого оно вышло, можно увидеть узор из концентрических кругов, отражающий годовые различия в размерах клеток. Подсчитав кольца, можно определить возраст дерева.

Поперечное сечение слева от 20-25-летнего дерева. В самом центре обратите внимание на сердцевину, остаток ствола, когда дерево было саженцем. Вокруг сердцевины расположены концентрические кольца роста древесных клеток. Большинство внутренних темнее внешних из-за накопления так называемых экстрактивных веществ в течение жизни дерева. Более темная древесина называется ядровой древесиной, а внешняя светлая – заболонью. Сердцевина не проводит никаких материалов от корней к листьям, это делают только внешние слои заболони. Сердцевина в основном выполняет структурную поддержку дерева. Насыщенные цвета сердцевины различаются в зависимости от вида; орех, вишня или дуб, например, ценятся для изготовления мебели. Экстрактивные вещества, содержащиеся в сердцевине, обеспечивают некоторую защиту от проникновения бактерий и грибков через отверстия в коре, вызванные линькой или травмами веток.

Сердцевина и заболонь состоят из клеточных стенок, внешнего скелета, который выделяет вокруг себя живая клетка. Живая клетка умирает в течение нескольких лет после создания клеточной стенки, но стена может сохраняться в течение тысяч лет, если дерево продолжает жить, как это было зарегистрировано в секвойях или соснах, или если древесина каким-либо образом сохраняется. . Фотографии, сделанные под микроскопом, такие как приведенные ниже, показывают нам форму этих пустых камер в сосновой древесине.

Ни одна из показанных здесь камер не содержит живых клеток; все это просто остатки клеточных стенок. Тем не менее, камеры обычно называют клетками, терминологию, которую я буду использовать в оставшейся части этого обсуждения. Цвета на этих фотографиях получены благодаря красителям, которые использовались для улучшения обзора в микроскоп.

Фотография А представляет собой поперечное сечение куска дерева, эквивалентное тому, на что вы смотрите, когда смотрите на конец бревна. На этом изображении четко видны сезонные различия в размере клеток, при этом клетки между темными частичными кольцами соответствуют годовому росту.

Фото B представляет собой радиальный продольный разрез, эквивалентный тому, что вы видите на поверхности распиленной на четверть доски. Ячейки, расположенные на фотографии горизонтально и обозначенные стрелками, представляют собой ячейки радиального луча. Они отвечают за боковой транспорт материалов в стволе от внешнего края внутрь к центру.

Фотография C представляет собой тангенциальный продольный разрез, эквивалентный тому, что вы видите на лицевой стороне тангенциально распиленной доски. Длинные узкие клетки должны были проводить воду и минеральные вещества от корней к листьям.

Если объединить эти три точки зрения, можно прийти к выводу, что древесина на самом деле представляет собой набор плотно упакованных удлиненных клеток, очень похожих на горсть соломинок для газировки, плотно скрепленных вместе, с несколькими соломинками, проходящим радиально через основную связку упакованных соломинок. Сосна 2 X 4 содержала бы миллиарды, если не триллионы, таких «соломинок». Когда дерево срубают, «соломинки» наполняются водой, которая постепенно испаряется по мере высыхания дерева.

Источник рисунка: Справочник по дереву Министерства сельского хозяйства США: древесина как конструкционный материал. 2010. Глава 3. Структура и функции древесины.

Сосна белая восточная

Современные методы, такие как сканирующая электронная микроскопия, иллюстрируют концепцию «упакованных соломинок». Фотография справа представляет собой изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, небольшого куска сосны восточной белой, распиленной таким образом, что анатомия древесины раскрывается с трех точек зрения, присущих распиленной древесине: поперечной, радиальной и тангенциальной.

Древесина хвойных пород, таких как сосна, состоит в основном из клеток одного типа (называемых трахеидами). То, что кажется большой ячейкой на поперечном сечении, представляет собой смоляной канал, состоящий из множества более мелких ячеек.

При формировании древесины живая клетка выделяла целлюлозу и лигнин, из которых состоят остатки клеточных стенок, показанные на фотографии. Когда древесина находится в дереве или только что распилена на доски, пространство (называемое просветом клетки), окруженное стенками клетки, заполнено жидкой водой, называемой свободной водой. С клеточными стенками тесно связаны тонкие слои молекул воды, называемые связанной водой. При высыхании древесины сначала испаряется свободная вода, а связанная теряется.

Фотография сделана и использована с разрешения д-ра Монлина Куо, почетного доцента науки о древесине факультета природных ресурсов, экологии и управления Университета штата Айова, и д-ра Гарри Хорнера, профессора университета и директора Центр микроскопии и наноизображения Университета штата Айова и член отдела генетики, развития и клеточной биологии. Права защищены.

Фотография сделана и использована с разрешения д-ра Монлина Куо, почетного доцента науки о древесине факультета природных ресурсов, экологии и управления Университета штата Айова, и д-ра Гарри Хорнера, профессора университета и директора Институт микроскопии и нановизуализации Университета штата Айова, а также член Департамента генетики, развития и клеточной биологии. Права защищены.

Северный красный дуб

Фотография слева представляет собой изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, небольшого блока красного дуба, вырезанного таким образом, что анатомия древесины раскрывается с трех точек зрения, характерных для распиленных пиломатериалов: поперечной, радиальной и тангенциальный.

Древесина лиственных пород, таких как красный дуб, более сложная, чем у хвойных пород, поскольку она состоит из нескольких типов клеток, которые хорошо видны на фотографии. Наиболее отчетливыми являются большие ячейки (называемые сосудами), соединенные встык, чем-то похожие на то, как стальные бочки (без концов) могут быть сварены вместе, чтобы образовать трубу. Меньшие клетки представляют собой трахеиды, как и в мягкой древесине.

Обратите внимание на горизонтально ориентированные ячейки под меткой «Радиальная грань». Это лучи и проводят воду радиально по ширине ствола. У некоторых видов, особенно у дубов и платанов, лучи хорошо развиты и проявляются как ценные фигуры в четвертных (радиальных) пиломатериалах.

Клеточные стенки представляют собой композитный материал, состоящий из волокон целлюлозы, встроенных в смолистые материалы, называемые лигнином и гемицеллюлозами. Волокна обеспечивают прочность, когда древесина изгибается, а смолистые материалы сопротивляются сжатию так же, как железные стержни в бетоне обеспечивают прочность на изгиб, а бетон сопротивляется сжатию. Если древесина полностью высушена так, что в ней не содержится ни свободной, ни связанной воды, то 45 % сухой массы приходится на долю целлюлозы, 20—35 % — гемицеллюлозы и 15—35 % — лигнина. Менее 1% веса приходится на такие минералы, как соли кальция, магния и кремнезема, которые остаются после испарения воды.

Вода в древесине

Когда дерево срублено и свежераспилено на пиломатериалы, древесина насыщается водой и часто называется сырой древесиной. Около 40-50% веса свежеобрезанной доски приходится на эту воду, а оставшийся вес приходится на клеточные стенки, из которых состоят древесные волокна. Общее содержание воды состоит из двух компонентов; свободная вода заполняет просветы пустых клеток в виде жидкости и пара; а связанная вода (также называемая гигроскопической водой) химически связана водородными связями с целлюлозой и лигнином в клеточных стенках в виде гидратных оболочек. При высыхании доски после вырезания из бревна сначала испаряется свободная вода, сначала из ячеек на поверхности доски, а затем путем диффузии из внутренних ячеек на поверхность доски. Такое испарение ускоряется низкой влажностью и высокими температурами. Потеря свободной воды обычно не влияет на прочность древесины и не вызывает усадку. Когда вся свободная вода испарится, доска еще не высохла. Связанные молекулы воды в гидратных оболочках остаются, потому что им требуется немного дополнительной энергии, чтобы покинуть свои водородные связи. Когда содержание влаги в доске составляет примерно 30%, остаются только гидратные оболочки, и это содержание влаги называют точкой насыщения волокон древесины. Любая сушка ниже этого уровня влажности приведет к усадке древесины, причем у одних видов она будет больше, чем у других.

Связанная вода медленно испаряется до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие с количеством воды, которое может содержаться в окружающем воздухе. Эта способность воздуха удерживать влагу называется относительной влажностью и зависит от температуры. Воздух, относительная влажность которого составляет 100% при 50°F, не может больше удерживать влагу при этой температуре. Если температура того же самого воздуха повышается, скажем, до 70°F, относительная влажность падает, и воздух может поглощать больше влаги. Поэтому относительная влажность ночью часто выше, чем днем. Температура меняется, а количество воды в воздухе нет. Снаружи в естественной среде как температура, так и относительная влажность меняются в зависимости от сезонных и географических погодных условий. Внутри зданий климат обычно контролируется так, что температура обычно находится в диапазоне от 60° до 75° F из-за отопления и кондиционирования воздуха, а относительная влажность не колеблется так сильно.

Если плита помещена в окружающую среду при температуре 70°F и относительной влажности 70 %, плита будет терять связанную воду до тех пор, пока не придет в равновесие влажности с этой средой, при условии, что добавление воды в окружающую среду не изменяет относительная влажность (которая возникает только в небольших закрытых помещениях). В этой точке равновесия каждый раз, когда молекула воды разрывает свою водородную связь с целлюлозой, она замещается молекулой воды, поступающей из воздуха. Влажность древесины в это время называется равновесной влажностью (РВВ). Такое равновесие является улицей с двусторонним движением. Если плиту теперь поместить в среду с более низкой относительной влажностью (что может быть достигнуто за счет повышения температуры), плита будет терять воду до тех пор, пока не будет достигнуто новое равновесие. И наоборот, если плиту поместить в среду с более высокой относительной влажностью, она будет получать воду из воздуха, и толщина гидратных оболочек вокруг волокон целлюлозы в стенках ячеек будет увеличиваться. Этот обмен молекулами воды происходит до тех пор, пока существует доска, и его можно предотвратить, только покрыв доску веществом, непроницаемым для воды, например, определенными высококачественными красками, которые правильно нанесены. В среднем доска, хранящаяся на открытом воздухе в Провиденсе, штат Род-Айленд, в сентябре будет иметь равновесное содержание влаги 14,6%. Если внести его в помещение для приготовления стола, то к концу зимнего отопительного сезона его равновесная влажность упадет до 6%, чтобы снова подняться, когда двери и окна будут открыты до следующего отопительного сезона. Столешница из простого распиленного клена шириной около 30 дюймов в результате сжималась и расширялась почти на 3/4 дюйма.

Сухая древесина никогда не бывает полностью сухой и всегда содержит некоторое количество связанной воды, связанной с ее древесными волокнами, за исключением лабораторных условий относительной влажности 0% или температуры выше точки кипения воды (212°F). Если произвести древесину с нулевым содержанием влаги, а затем перенести ее на улицу или в жилое помещение, она будет поглощать воду из воздуха до тех пор, пока не будет достигнута ЭМС с относительной влажностью воздуха, только чтобы снова измениться при изменении влажности. По этой причине древесину иногда называют «живой», хотя это не совсем так.

Некоторые предполагают, что сушка в печи предотвратит это. Это не. Доска, высушенная в печи до влажности 6% или даже меньше, а затем выложенная на улице в Провиденсе, к сентябрю будет иметь влажность 14,6%.

Усадка древесины

Вода, связанная с целлюлозой и лигнином в клеточных стенках древесины, занимает место. Таким образом, плита с содержанием влаги 30% даст усадку, если содержание влаги уменьшится. Зимой в отапливаемом доме относительная влажность может достигать 30%, и в течение нескольких месяцев дерево в доме придет в равновесие с относительной влажностью. Трещины могут появиться на поверхности мебели или в стыках лепнины, когда древесина усаживается. Та же мебель или швы летом, когда относительная влажность в помещении может быть выше 70%, не будут иметь трещин, так как древесина впитывает влагу и расширяется.

Усадка и набухание не происходят одинаково во всех направлениях по мере высыхания плиты. В продольном направлении или по длине волокна усадка минимальна в диапазоне от 0,1% до 0,2% длины и считается несущественной для строителей и мебельщиков. Например, доска длиной 10 футов изменится только примерно на 0,1 дюйма до 0,25 дюйма при сушке в печи до содержания влаги 0%. Наибольшее изменение размеров происходит по плоскости годичных колец или по касательной. Тангенциальная усадка от точки насыщения волокна до сушки в печи может составлять от 2 до 10% ширины плиты. Это означает, что обычная распиленная доска шириной 12 дюймов при содержании влаги 30 % из породы, уменьшившейся на 10 %, будет иметь ширину только 10,8 дюймов при содержании влаги 0 %. Если 30%-ные пиломатериалы с влажностью 30% укладываются встык при устройстве пола, образуются большие зазоры, так как доски входят в ЭМС с воздухом в доме. Древесина также сжимается радиально или поперек годичных колец, но не так сильно, как по касательной. Радиальная усадка составляет от 2% до 6% или примерно вдвое меньше, чем тангенциальная усадка.

Различия в величине усадки по радиусу и по касательной искажают форму древесины при высыхании. Доски с тангенциальной распиловкой, распиловкой на четверть или распилом будут искажаться по-разному, как показано на диаграмме ниже.

Взято из: Справочник по дереву Министерства сельского хозяйства США: древесина как конструкционный материал. 2010. Глава 4. Влажностные отношения и физические свойства древесины.

Доски, обрезанные тангенциально, имеют тенденцию к чашевидной форме с образованием вогнутости на поверхности, соответствующей самым длинным годичным кольцам роста.

Доски, распиленные по рифту, имеют тенденцию к высыханию.

Доски, распиленные на четверть, как правило, остаются квадратными после высыхания, за исключением тех случаев, когда они включают сердцевину. Если пиломатериалы с высоким содержанием влаги используются для изготовления круглых заготовок, таких как шпунт, то после высыхания они приобретут овальную форму.

Хотя это кажется тривиальным, свежесрезанная доска высыхает от поверхности внутрь. Следовательно, клетки на поверхности могут потерять всю свою свободную воду и часть связанной воды до того, как самые внутренние клетки потеряют сколько-нибудь значительное количество свободной воды. Это означает, что клетки на открытых поверхностях сжимаются, в то время как внутренние клетки сохраняют свой первоначальный объем, а результирующие силы стремятся разорвать поверхностные клетки в слабых местах. Это приводит к состоянию, известному как проверка. Если вы когда-нибудь брали мокрую доску и клали ее на солнце для просушки, например, когда неокрашенная палуба намокла от дождя, а затем высыхала, проверка может быть серьезной. Аналогичная ситуация наблюдается, когда бревна оставляют сохнуть в туре. Продольные поверхностные трещины появляются по мере того, как наружные клетки высыхают и сморщиваются, а внутренние сохраняют свою влажность и объем.

Страница подготовлена Уорреном Д. Долфином.

МАРКЕТИНГ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Университет Пердью

Совместная служба поддержки

Уэст-Лафайет, IN 47907

Даниэль Л. Кассенс, специалист по маркетингу и использованию лесных товаров

До половины веса большинства свежесрубленных пиломатериалов лиственных пород составляет вода или сок. Почти вся эта вода должна быть удалена до пиломатериал можно использовать для многих целей. Простая воздушная сушка пиломатериалов делает не делает его пригодным для использования в помещении. Если древесина не была высушена перед к его использованию, он будет сохнуть во время эксплуатации, сжимаясь и оставляя зазоры между досками, которые изначально были плотно прижаты друг к другу. Некоторая деформация и проверка также может привести. Чтобы свести к минимуму эти проблемы, пиломатериалы, произведенные промышленно сушат в печах до средней влажности соответствует тому, что было найдено там, где древесина будет в конечном итоге использоваться. печи представляют собой большие закрытые помещения, в которых температура может повышенной, иногда достигающей 240F, и влажность может быть контролируемый. Коммерческие компании обычно не занимаются сушкой мелких количество пиломатериалов под заказ. В результате многие мелкие у деревообрабатывающих компаний и любителей часто возникают проблемы с поиском экономичные источники хорошо просушенных пиломатериалов лиственных пород.

Другие люди хотят использовать пиломатериалы, вырезанные из собственного запаса. деревья или бревна. В этом случае качественные деревья подходят для шпона. не следует распиливать на пиломатериалы. Возможно, будет выгоднее собирать урожай. деревья более низкого сорта или даже купить пиломатериалы, а затем продать шпон качественные деревья. В этой публикации будут объяснены эффекты, которые удаление влаги на древесине и наметит правильную сушку на воздухе процедуры. Способ сушки небольших партий пиломатериалов для помещений использование также дается. Коммерческие компании и частные лица, желающие для получения дополнительной информации следует обращаться к ссылкам, приведенным в конце данного издания.

Влажность пиломатериалов

Влажность пиломатериалов является критическим фактором. Зеленый пиломатериал тяжелый и может окрашиваться, плесневеть и даже гнить, если с ним не обращаться должным образом. В качестве влажность древесины падает ниже 30 процентов, усушка начинается и может сопровождаться серьезными дефектами, такими как окончание расщепление, проверка поверхности, купирование, изгибание и скручивание. Сухая древесина также может набрать влагу и набухнуть. Поэтому, зная влажность Содержание пиломатериалов имеет первостепенное значение для понимания того, как обрабатывать и работать с материалом.

В таблице 1 указана влажность свежесрубленных пиломатериалов для некоторых распространенный вид из Индианы. Как видно, влажность колеблется от низкой от 44 процентов в заболони белого ясеня до 160 процентов в сердцевина тополя. Влажность также может меняться в зависимости от расположение в дереве. Тем не менее, влажность не кажется существенно различаются между сезонами года.

Влажность от 28 до 30 процентов в лесах Северной Америки является критический момент при сушке пиломатериалов. Эта точка называется 9.0243 волокно точка насыщения (FSP). Сравнительно большие изменения приводят к физико-механические свойства древесины как влажность опускается ниже этой точки. Любая влага, удаляемая ниже FSP, называется «связанная вода» и поступает из клеточной стенки. Таким образом, ФСП является уровень влажности, при котором усадка и, следовательно, потенциал для коробления, проверки и раскалывания пиломатериалов. Влага выше ФСП удерживается в виде «свободной воды» в полостях клеток. Его удаление не повлияет на усадку древесины. Термин ФСП относится влажности отдельных клеточных стенок, а не всей кусок дерева. Поэтому, когда начинают проверять свежеспиленный пиломатериал, его не обязательно означает, что FSP был достигнут на протяжении кусок, а только для некоторых ячеек.

Стандартный метод определения влажности называется печной сушке, а влажность древесины выражается как процент сухого веса в печи. Сухой вес определяется нагревая древесину при 105°С до достижения постоянного веса. формула, используемая для расчета содержания влаги:

                 ИВ-ОД
            МС = ------ х 100
                  ОД
                   
   куда
      MC = содержание влаги в процентах
      IW = первоначальный вес древесины
      OD = сухой вес древесины в печи,

Электрические влагомеры также могут использоваться для определения влажности. содержание древесины. Хотя они не так точны, как сушка в духовке, приборы могут давать разумные показания в диапазоне от 7 до 25 процентное содержание влаги; однако электрические влагомеры может привести к ошибке при неправильном использовании. Менее дорогие модели начинаются с около 150 долларов.

Таблица 1. Содержание влаги в процентах от духовки сухая масса свежесрубленной древесины.

                     Содержание влаги (%)
    Заболонь
---------------------------------------------------------
    Ясень (белый) 46 44
    Липа 81 133
    Бук 55 72
    Вишневый 58 --
    Коттонвуд 160 145
    Вяз (американский) 95 92
    Каркас 61 65
    Хикори 51 49
    Клен (серебро) 58 97
    Клен (сахар) 65 72
    Дуб (Прут) 80 69
    Дуб (белый) 64 78
    Сладкая резинка 79 137
    Платан 114 130
    Блэкгам (Тупело) 87 115
    Грецкий орех 90 73
    Желтый-Тополь 83 106
-----------------------------------------

Усадка древесины

Изменения влажности древесины ниже FSP приводят к усыхание и разбухание древесины. Виды и рисунок зерна будут также влияют на степень усадки. важность этого размерного изменения в древесине не может быть преувеличенный. По мере высыхания и усадки древесины возникают напряжения и затем облегчаются развитием дефектов, таких как коробление, поверхностный проверка и окончание разделения. Распространенные проблемы, связанные с об усадке и разбухании древесины, уже находящейся в эксплуатации, свидетельствуют скрипящие деревянные полы и торчащие двери и окна.

Рисунок 1 иллюстрирует текстуру пиломатериалов по отношению к усадка. Уменьшение размера параллельно кольцам роста или по окружности называется тангенциальной усадкой . Сокращение размер, параллельный лучам древесины, или радиальный, называется радиальным усадка . Обычная или распиленная доска сужается по касательной по ширине. или радиально по толщине. Доска, распиленная на четверть, сжимается в радиальном направлении. по ширине и по касательной по толщине. Древесина редко распиливается как идеальная распиленная или распиленная доска. В результате ожидаемая усадка по ширине доски обычно составляет какой-то процент между приведенными для радиальной и тангенциальной усадки. Продольная усушка древесины обычно составляет от 0,1 до 0,2% зеленое измерение и считается незначительным.

Рис. 1. Полураспиленные (А) и распиленные (В) доски, вырезанные из бревна.

Таблица 2. Значения общей усушки обыкновенной древесины Индианы, выраженные в виде процент зеленых размеров.

                      Усадка до 0 процентов Усадка до 6 процентов
                         содержание влаги содержание влаги
                    Радиальный Тангенциальный Радиальный Тангенциальный
Разновидность              (%)            (%)            (%)           (%)
-------------------------------------------------- -------------------------
Ясень (белый) 4.97,8 3,8 6,2
Липа 6,6 9,3 5,3 7,4
Бук 5,5 11,9 4,1 8,8
Вишня 3,7 7,1 3,0 5,7
Тополь 3,9 9,2 3,1 7,4
Вяз (американский) 4,2 9,5 3,4 7,6
Каркас 4,8 8,9 3,8 7,1
Гикори 7,4 11,4 5,99.1
Клен (серебро) 3,0 7,2 2,4 5,8
Клен (сахар) 4,8 9,9 3,9 7,6
Дуб (красный) 4,0 8,6 3,2 6,6
Дуб (белый) 5,6 10,5 4,2 7,2
Суитгам 5,3 10,2 4,2 7,9
Платан 5,0 8,4 4,1 6,1
Блэкгам (тупело) 5,1 8,7 3,5 6,2
Грецкий орех 5,5 7,8 4,4 6,2
Тополь желтый 4,6 8,2 3,2 5,7
-------------------------------------------------- -------------------------

Порода древесины также влияет на величину усадки, которая произойдет. по мере высыхания древесины ниже FSP. Тяжелые, твердые породы дерева, такие как гикори или бук обычно сжимается и набухает больше, чем легкая древесина, такая как как желтый тополь и серебристый клен. В таблице 2 приведены значения усадки в радиальное и тангенциальное направления для некоторых распространенных лиственных пород в сушка от зеленого (влажность 44-160 процентов) до шести и нуля процентов содержание влаги. Древесина влажностью от шести до восьми процентов подходит для использования внутри помещений.

Значения усадки в таблице 2 можно преобразовать в полезные единицы. измерения. Каждые три процента усадки в радиальном или по касательной, примерно эквивалентно уменьшению ширины или толщина 1/32 дюйма на дюйм. Например, тангенциальный (пиленая доска) усушка дуба белого от зеленого до шести процентов влажность 7,2% (табл. 2). Следовательно, усадка на дюйм ширины:

             7,2 1
 --- х --- = 0,08 дюйма
              3 32

Равновесное содержание влаги

Древесину обычно сушат до определенного содержания влаги в зависимости от по его конечному использованию. Однако дерево является гигроскопичным материалом. Следовательно, он постоянно собирает или выделяет влагу для поддержания равновесие с окружающей средой. Таким образом, древесина постоянно усыхает. или опухоль. Количество влаги, которое древесина приобретет или потеряет зависит от температуры воздуха и относительной влажности. В при постоянно поддерживаемой температуре и относительной влажности древесина будет достичь равновесия, при котором он не теряет и не приобретает влаги. В говорят, что к этому моменту древесина достигла своего равновесная влажность содержание (ЭМС). На рис. 2 показана ЭМС древесины по отношению к температуры и относительной влажности.

Рис. 2. Равновесная влажность древесины по отношению к воздуху температуры и относительной влажности.

В нормальных условиях ЭМС и, следовательно, усадка и набухание древесины неодинаково в зависимости от времени года. На рис. 2 показано что при температуре 70F и относительной влажности 30 процентов, результирующая ЭМС древесины составляет около шести процентов. Эти условия бы быть типичным для отапливаемого дома без увлажнения зимой месяцев в Индиане. В летние месяцы при 70F относительная влажность будет ближе к 70 процентам, а результирующая электромагнитная совместимость будет немного ниже. менее 13 процентов. Изменение EMC на семь процентных пунктов древесины приведет к существенному изменению размеров.

ЭМС древесины и, следовательно, усадка и разбухание не могут быть полностью контролируется в большинстве ситуаций. Однако для предотвращения ненужные проблемы с изменением размеров, такие как трещины проявляясь в мебели или напольном покрытии, древесина высушивается до влажности содержания, что является средним показателем ЭМС для области, в которой он будет использоваться. В таблице 3 показаны эти средние значения содержания влаги для различных целей. и места в Соединенных Штатах.

Как сохнет древесина

Пиломатериал сохнет, потому что влага в древесине будет перемещаться из зон с высоким концентраций в зоны пониженных концентраций. Таким образом, древесина будет сохнуть сначала на поверхности. Затем влага из внутренней части плиты перемещается в сторону поверхности и в конце концов испаряется.

В процессе сушки могут действовать несколько сил. одновременно перемещать воду. К этим силам относятся:

1. Капиллярное действие, которое заставляет свободную воду течь, в большинстве случаев часть, через клеточные полости и небольшие отверстия в клеточной стенке (ямы).

2. Различия относительной влажности в древесине, вызывающие появление воды. пар перемещается по различным каналам за счет диффузии.

3. Различия во влажности, которые перемещают связанную воду. через небольшие проходы в клеточной стенке путем диффузии.

Когда зеленая древесина начинает сохнуть, испарение воды из поверхность создает капиллярные силы, которые притягивают свободную воду в зонах древесины под поверхностью, что приводит к течению. Этот процесс подобен движению воды в фитиле. Большая часть свободная вода в заболони движется таким образом.

Движение влаги путем диффузии происходит из-за различий в относительная влажность и содержание влаги между поверхностью и внутри или между любыми двумя зонами древесины. Влага в древесине движется к поверхности за счет одновременной диффузии пара и связанного вода. По сравнению с капиллярным движением диффузия является медленным процесс.

Таблица 3. Рекомендуемые значения влажности для различных изделий из древесины при время установки.

                                              Влажность для
                                 Большинство районов Сухой юго-западной Влажный, теплый
                                 Прибрежные районы США
------------------------------------------------
                                      Инди- Инди- Инди-
                                      видуал видуал видуал
                             Средние штуки Средние штуки Средние штуки
-------------------------------------------------- --------------------------------------------------
Интерьер:
 Изделия из дерева, полы, мебель, 8 6-10 6 4-911 8-13
 деревянная отделка, клееный брус,
 фанера холодного прессования

Внешний вид:
 Сайдинг, отделка деревом, каркас, 12 9-14 9 7-12 12 9-14
 обшивка, клееный брус
-------------------------------------------------- ------------------------------------

Скорость прохождения влаги через древесину зависит от водопроницаемость высушиваемых пород. Обычно светлая древесина сохнет быстрее, чем тяжелые. Заболонь сохнет быстрее, чем ядровая древесина, так как ее косточки «открыты», и она не содержит экстрактивные вещества или другие препятствия, как это часто бывает в сердцевине.

Влага движется через древесину и в продольном направлении. как сбоку. Хотя диффузия примерно в 10-15 раз быстрее продольно, сушка в этом направлении (кроме торцевой проверки и расщепление) не имеет практического значения, кроме короткого Предметы. Из-за быстрой продольной диффузии большие напряжения могут развиваются на концах досок. Эти напряжения могут привести к конце проверки и глубокие шпагаты на широком прикладе. Торцевые покрытия иногда используются для контролировать продольную диффузию и, таким образом, уменьшить количество дефектов на концах кусок.

Поскольку поверхность или «оболочка» доски высыхает первой и начинает сжиматься, стресс может накапливаться. Стресс может привести к проверке поверхности, а иногда и в тяжелых случаях, например, при неправильной сушке в печи или при очень быстрое высыхание на воздухе, стресс может даже привести к коллапсу или проверке состояния внутренняя часть платы или сердцевины.

По мере высыхания оболочка доски начнет сжиматься, но ядро попытается сохранить свои первоначальные размеры. Следовательно, оболочка доски находится под напряжением, и чеки поверхности откроются вверх. Эти дефекты поверхности характерны для дуба, когда он начинает сохнуть. Затем, по мере того как сердцевина в конечном итоге высыхает, она сжимается и освобождает часть напряжение в оболочке, и чеки могут закрыться. Однако иногда оболочка платы может стать «натянутой» и помешать проверкам закрытие полностью. Или когда сердцевина начнет сохнуть, она будет сдерживается оболочкой, и будет развиваться внутренняя проверка. Под надлежащие условия, большинство дефектов сушки можно предотвратить. Однако, если высыхание становится слишком быстрым, что может привести к серьезному повреждению древесины.

Пиломатериалы для воздушной сушки

Большое количество влаги в свежесрубленных пиломатериалах лиственных пород может быть удаляются воздушной приправой. Правильно уложенные пиломатериалы сохнут примерно до Влажность от 15 до 20 процентов. Время, необходимое пиломатериалу для высыхания на воздухе зависит от климатических условий (температуры, относительной влажности и движение воздуха или ветер), порода древесины, толщина пиломатериала и укладка метод. Время выдержки на воздухе для зеленых пиломатериалов толщиной один дюйм для некоторых распространенные лиственные породы даны в Таблице 4. Применяются минимальные сроки пиломатериалы, сложенные в кучу в хорошую сухую погоду, как это бывает в весна и лето. Пиломатериалы, сложенные в конце лета, или пиломатериалы, сложенные осенью или зимой, обычно не достигают влажности содержание 2С процентов до следующей весны. Это составляет максимальные периоды, указанные в таблице.

Порода древесины также влияет на скорость высыхания. В целом, относительно легкие породы, такие как тополь желтый, клен серебристый, и липа будет транслировать сезон более быстрыми темпами, чем относительно тяжелые породы дерева, такие как дуб, орех, вишня и бук. Дуб отмечен как медленная и трудная для сушки древесина, а также некоторые серьезные проверки и расщепление может произойти даже при воздушной сушке.

Для пиломатериалов толщиной в два дюйма потребуется в три-пять раз больше времени. до воздушного сезона, чем время, указанное в Таблице 4. Пиломатериалы толще, чем два дюйма, особенно из трудносохнущей древесины, такой как дуб, даже труднее проветривать сезон и потребуется значительно больше времени периоды времени.

Таблица 4. Приблизительное время до высыхания на воздухе зеленый 1-дюймовая древесина до 20-процентного содержания влаги.

                                  Время
    Виды (дни)
 -----------------------------------------
    Ясень (белый) 60-200
    Липа 40-150
    Бук 70-200
    Вишня 70-200
    Коттон 50-150
    Вяз (американский) 50-150
    Каркас 30-150
    Гикори 60-200
    Клен (Серебро) 30-120
    Клен (сахар) 50-200
    Дуб (Красный) 70-200
    Дуб (Белый) 80-250
    Сладкая резинка
      Сердцевина 70-300
      Заболонь 60-200
    Платан 30-150
    Блэкгам (Тупело) 70-200
    Грецкий орех 70-200
    Желтый-Тополь 40-150
 -----------------------------------------

Рис.

3. Схема основных признаков укладки пиломатериалов для правильной приправа.
Высушивать пиломатериалы на воздухе в разумные сроки и предотвращать чрезмерное количество деградации, необходимо выполнить определенные шаги. Фигура 3 иллюстрирует основные характеристики хорошо сконструированного пиломатериала. куча.
Начните с хорошей основы. В коммерческих ситуациях сушка на воздухе дворы часто вымощены или, по крайней мере, застроены дорожным камнем и градуирован так, чтобы вся вода быстро стекала. Деревянные фундаменты иногда изготавливаются с бетонным основанием и обработанным железом или давлением поперечные балки или стрингеры крепятся болтами непосредственно к бетону. фундамент должен быть построен таким образом, чтобы воздух мог свободно циркулировать под ворсом. Сорняки, трава и другая растительность должны быть устранены вокруг кучи. Фундаменты иногда с наклоном, чтобы дождевая вода могла стекать с кучи пиломатериалов.
Куча пиломатериалов должна быть ориентирована таким образом, чтобы господствующие ветры разлетится по доскам. Коммерческие сваи пиломатериалов часто имеют восемь футов шириной, но более быстрое высыхание вероятно при более узком геморрой. Однако следует проявлять некоторую осторожность, когда сырые пиломатериалы трудносохнущие виды подвержены постоянным жарким сухим ветрам. В В этих случаях древесина может серьезно ухудшиться, если ворс не будет защищенный
Однако древесину можно сушить и без таких сложных оснований. В качестве опоры можно использовать железнодорожные шпалы, тяжелые бревна или цементные блоки. Фонд. Независимо от того, как возведен фундамент, он важно, чтобы он наклонялся спереди назад примерно на один дюйм на каждый футов длины, чтобы обеспечить сток воды. Самая нижняя точка сваи должно быть не менее 12 дюймов над уровнем земли. Убедитесь, что поперечины находятся в идеальном выравнивании, так как любое низкое или высокое место или скручивание с противоположных углов ворса приведет к получению пиломатериала с примерно столько же искривления. Поперечные элементы должны располагаться так тот находится в самом начале стопки, в самом конце куча, и с интервалом около двух футов между ними. Деревянные планки так называемые наклейки размещаются непосредственно над каждой перекладиной, чтобы пиломатериалы. Также может быть полезно покрыть почву под и вокруг груда пиломатериалов с черным полиэтиленом для защиты от влаги перемещение из почвы в древесину и подавление сорняков и травы которые могут ограничить естественное движение воздуха.
Количество складываемого пиломатериала, скорее всего, повлияет на метод использовал. В идеале пиломатериалы должны быть отсортированы по длине и толщине. Пиломатериалы одинаковой длины следует складывать в одну стопку. Если эта практика не представляется возможным, пиломатериалы должны быть сложены в «ящики» (рис. 4). Для каждого ярус пиломатериалов, длинные доски должны располагаться по краям куча. Более короткие доски должны быть внутри и чередоваться. быть на одном уровне с передней и задней частью ворса. Свободные концы должны нельзя допускать нависания без поддержки. Так же проще поставить толстая древесина на дне кучи. Такое расположение предотвращает некоторое обращение с тяжелым прикладом и весом сверху ворс будет сдерживать этот материал по мере его высыхания, предотвращая чрезмерное деформация. Кроме того, толстый материал будет дольше проветриваться. время года. Если вы планируете сначала использовать определенные доски, они должны быть рядом. верхней части стопки для легкого доступа.
Рис. 4. Вид сверху яруса досок, иллюстрирующий систему чередование коротких отрезков для коробчатой укладки. Неподдерживаемые концы досок помещенный внутрь, высохнет с меньшим количеством дефектов, чем если бы ему позволили простираться за конец ворса.
Наклейки используются для разделения каждого яруса пиломатериалов, чтобы воздух может перемещаться между досками. Наклейки должны быть прямыми, равномерной толщины, без коры, гнили и пятен, и тщательно сухой. Наклейки обычно имеют толщину 1 дюйм и ширину 1-1/2 дюйма. длина наклеек должна быть равна ширине штабеля пиломатериалов. Разбавитель материал можно использовать, но это, вероятно, приведет к более медленному высыханию. Строительный токарный станок удвоенной толщины иногда уместен, если материал стандартного размера недоступен. Будьте уверены, что адекватный имеется поставка наклеек, чтобы можно было складывать зеленую древесину быстро.
Наклейки должны быть размещены непосредственно над перекладинами фундамента, с концами в хорошем вертикальном выравнивании, так что каждый вертикальный ярус наклейки поддерживается перекладиной. Некоторые короткие доски будут столкнулся. Не допускайте, чтобы эти концы досок располагались непосредственно над каждым другие в последующих слоях. Наклейки могут помочь преодолеть случайные щель, но ворс будет ослаблен, и доски, скорее всего, покоробятся, если слишком много пробелов в одном месте. Аналогично, доски, выступающие над конец сваи более чем на фут или два без опоры деформируется сильно во время сушки.
В наклонных штабелях каждый ряд досок должен выступать немного за края доски в предыдущем слое так, чтобы передняя ворс немного наклонен вперед. Чтобы уменьшить серьезные расколы концов, полезно разместить наклейку прямо в конце доски; даже перекрытие примерно от 1/4 до 1/2 дюйма полезно. как куча наращиваются, эти наклейки и доски сжимаются, тем самым уменьшая конец разделяется.
В правильно сложенных пиломатериалах вес пиломатериала помогает предотвратить чрезмерное коробление во всех курсах, кроме верхних. Поэтому низкая оценка доски должны располагаться поверх штабеля. Другие веса, такие как бетонные блоки помогут сдержать верхний ряд пиломатериалов.
Куча пиломатериалов также должна быть покрыта. В коммерческих операциях Крыши изготавливаются из оцинкованного листового металла или из бревен, покрытых с кровельной бумагой. Практически любое устройство, которое сбрасывает воду, может быть использовал. Крыша должна выступать на два фута за пределы передней и задней части куча. Воздушное пространство от четырех до шести дюймов должно быть оставлено между вершина сваи и нижняя сторона крыши.
Торцевые покрытия
Пиломатериал высыхает в несколько раз быстрее с торцов доски, чем с поверхности или краев. В результате широкие доски часто чекают. серьезно. Эта проверка может быть уменьшена за счет торцевого покрытия. Коммерческий торцевые покрытия доступны, но их может быть проще использовать доступные материалы при работе с небольшими партиями пиломатериалов. Алюминиевая краска на лаковой основе лонжерона или битумный кровельный цемент работать хорошо. Это торцевое покрытие можно наносить на пиломатериалы или даже на бревна до того, как они будут распилены.
Морилка для пиломатериалов и сверла по дереву
Пятна грибкового типа и древоточцы могут представлять серьезную проблему для пиломатериалы из зеленых лиственных пород и могут контролироваться с помощью химические вещества. Однако, если ваши бревна распилены на пиломатериалы вскоре после деревья срубаются, а пиломатериалы укладываются для сушки на воздухе в течение нескольких дней после разрезания проблем не возникнет. Также существенно меньше проблем с грибками (пятна) и насекомыми, когда бревна и пиломатериалы распиливаются в холодную погоду, а не в жару летние месяцы. Для получения дополнительной информации о пятнах и бурах см. обратитесь к списку дополнительных материалов в конце этого публикация.
Дополнительные процедуры сушки
Тщательно выдержанные пиломатериалы пригодны для строительства неотапливаемые гаражи, сараи или другие хозяйственные постройки. Тем не менее, высушенный на воздухе древесина не подходит для использования внутри помещений. Хорошо проветриваемая пиломатериал высушите до содержания влаги от 15 до 20 процентов при использовании пиломатериалов внутри должна иметь влажность всего шесть-восемь процентов. Поэтому необходима дополнительная сушка.
В промышленных масштабах сушильные камеры используются для повышения содержания влаги в пиломатериалы до диапазона от шести до восьми процентов. К сожалению, большинство промышленные печи не могут экономично обрабатывать и сушить небольшое количество пиломатериалов. Однако, если у вас должен быть доступ к сухая печь, убедитесь, что оператор печи установил устройство для снятия напряжения период в конце цикла сушки. Неспособность снять стрессы, установленные в древесине при камерной сушке вызывает защемление пилы и коробление досок когда их порвут.
Если доступ к сушильной печи невозможен, можно использовать некоторые альтернативы. существует. Например, небольшое количество пиломатериалов, хорошо выдержанных на воздухе, может подвергаться дальнейшей сушке на воздухе в местах, подверженных естественному нагреву, таких как чердаки и надземные помещения в гаражах в летние месяцы. В дома без механического увлажнения, небольшие куски колодца воздушно-сухие запасы обычно можно сушить в зимние месяцы за несколько недель до подходящего содержания влаги, просто занося их внутрь.
Ограниченный опыт эксплуатации небольшой сушилки с солнечным обогревом в южной части страны. Висконсин (43 градуса северной широты) показывает, что солнечное отопление можно использовать для сухие пиломатериалы, подходящие для высококачественного использования, например, для изготовления мебели. сушилка снизит влажность пиломатериалов примерно до восьми процент. Доступна дополнительная информация и планы строительства запросив Технический отчет об использовании лесных продуктов № 7, «Строительство и эксплуатация небольшой сушилки для пиломатериалов с солнечным обогревом» из Лаборатория лесных товаров США, Box 5130, Мэдисон, Висконсин 53705.
Грамотно построенный штабель пиломатериалов на коммерческих условиях.
Независимо от того, какой замещающий метод используется для камерной сушки, необходимо проявлять крайнюю осторожность, чтобы убедиться, что древесина, наконец, достигает влажность от шести до восьми процентов. В противном случае, сжимаясь, деформация и проверка пиломатериалов после ввода в эксплуатацию. вероятно. Один приблизительный способ определить, достаточно ли сухая древесина использовать, чтобы вырезать секцию примерно один дюйм в длину поперек волокна от каждой из нескольких более широких досок. Чтобы избежать последствия более ранней конечной сушки, срез должен быть отрезан от центральной части досок и должен быть в нескольких дюймах от любого узел или другой дефект. Измерьте ширину этой секции доски, чтобы в пределах 1/64 дюйма. Поместите секцию рядом с работающим радиатором, горячим воздушный регистр или печь не менее чем на один день. Если галочки не появляются торцы и не происходит заметной усадки по ширине, древесина равномерно высушивают до содержания влаги около шести-восьми процентов.
Дополнительные показания

Сушка пиломатериалов на воздухе Руководство для промышленности Практики . 1971. С/х. Справочник № 402, Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, 110 стр. (Для продажи суперинтендантом документов, правительственная типография Офис, Вашингтон, округ Колумбия 20402).
Хранение пиломатериалов . 1978. С/х. Справочник № 531, USDA Forest Служба, 63 стр. (Продается Суперинтендантом Документов, Государственная типография, Вашингтон, округ Колумбия, 20402).
Руководство по эксплуатации сушильной камеры . 1961. С/х. Справочник № 188, Министерство сельского хозяйства США. Лесная служба, 197 стр. (Продается Суперинтендантом по документам, Государственная типография, Вашингтон, округ Колумбия, 20402).
Также можно получить в отделе расширения округа или в публикациях. Комната рассылки, Совместная служба распространения информации, 301 Южная 2-я улица, Лафайет, IN 47905-1092:
E-73 «Борьба с пороховыми жуками», 2 стр.
FNR-90 «Пятна от сока на бревнах и пиломатериалах твердых пород», 6 стр.
Подтверждение
Благодарность за сушку технической древесины публикации Лаборатории лесных товаров США, Лесная служба, Мэдисон, Висконсин.

РР 4/92
Совместная консультационная работа в сельском хозяйстве и домашнем хозяйстве, состояние Индиана, Университет Пердью и Министерство сельского хозяйства США. сотрудничество; Х.А. Уодсворт, директор West Lafayette, IN. Выдается в Продвижение актов от 8 мая и 30 июня 19 г.14. Кооператив Служба распространения знаний Университета Пердью — это позитивное действие / равное институт возможностей.
Какой влажности должны быть дрова (и как это проверить)
Важный аспект наличия огня в любом Тип камина, будь то открытый камин или дровяная печь, должен убедиться, что дрова достаточно сухие, чтобы используйте .
Чтобы дрова эффективно горели в костре, должен иметь достаточно низкое содержание влаги, поэтому какой уровень влажности должен дрова будут?
Для дрова для эффективного сжигания должны иметь влажность 20% или ниже. По мере увеличения влажности дров выше 20% они постепенно труднее эффективно гореть в огне.
Так как узнать сухие ли дрова достаточно, как можно измерить влажность дров, и можно ли дрова слишком сухо? Ниже мы более подробно объяснили содержание влаги в дровах.
Какая влажность Уровень Должны быть Дрова?
Многие проблемы, связанные с плохим Горение каминов или печей может быть результатом сжигания слишком влажных дров. Эти проблемы могут включать в себя древесину, которая не является:
Правильно воспламеняется
Эффективно горит
Вырабатывает много тепла
Горит без образования дыма
Вы также можете заметить, что мокрая древесина также издает шипящие и плюющиеся звуки, когда огонь пытается сжечь лишнее влага. Влажную древесину труднее сжечь, потому что для сжигания требуется больше энергии. огонь, чтобы сжечь избыточную влагу, прежде чем он сможет начать эффективно сжигать древесина.
Свежий вырубленная древесина может иметь влажность или более 20% , что означает, что эта древесина « зеленая » имеет очень высокую влажность содержание и будет изо всех сил, чтобы гореть в огне.
Содержание влаги в зеленой древесине слишком велико, чтобы ее можно было использовать в качестве дров, и она плохо сгорает в костре.
Время года, когда древесину рубят. Также можно определить, насколько высока влажность древесины. Врезка дерева зимние месяцы обычно имеют более низкое содержание влаги, чем древесина, которая срезается весной.
Это важно, потому что древесина пригодится как дрова, тогда ему нужна влажность содержание менее 20% для эффективного сжигания .
Для достижения этой влажности древесина необходимо высушить , через процесс, известный как приправа .
Чем выше влажность древесины когда он распилен, тем больше времени потребуется, чтобы он высох до рекомендуемых дров. уровни содержания влаги. Рубка древесины, когда она уже имеет низкое содержание влаги насколько это возможно, может помочь ускорить процесс высыхания.
Приправа древесины может занять много времени. Определенный твердым породам может потребоваться до 2 лет, чтобы высохнуть, в то время как хвойным обычно требуется до 1 года.
Твердые породы, такие как ясень или дуб, получают из лиственных деревьев, которым обычно требуется больше времени для роста по сравнению с мягкими породами, такими как сосна, из хвойных или «вечнозеленых» деревьев.
Более медленный процесс роста лиственных пород может означать, что древесина растет более плотно, а это означает, что в результате процесс выдержки также может занять больше времени.
Хотя процесс приправы для дров может занять много времени, после настройки почти не требуется участия.
Для максимального высыхания древесины эффективным способом и для предотвращения гниения древесина должна быть:
уложена на какой-либо непроницаемый грунт, такой как бетон, чтобы гарантировать, что влага из земли не просачивается в древесину, а лишняя вода стекает в близлежащая земля.
Находится под каким-либо навес, чтобы помочь защитить древесину от большинства осадков на протяжении всего процесс.
Открыть с одной стороны, чтобы погода, чтобы помочь высушить древесину, особенно ветер.
Древесина также не должна быть покрыта непосредственно чем-нибудь, например, брезентом, так как он может задерживать влагу и чтобы древесина не высыхала, а гнила.
Мы приправляем собственные дрова для нашей дровяной печи, а на картинке ниже показано, как мы располагаем дрова так, чтобы эффективно сушит.
Процесс приправы, при котором древесину оставляют сохнуть, прежде чем ее можно будет использовать в качестве дров
Подробнее о том, как мы состариваем древесину, можно прочитать здесь.
Так как обычный процесс приправы может занимает много месяцев или даже лет, процесс, известный как сушка в печи , помогает значительно ускорить процесс сушки дрова. Древесина с высоким содержанием влаги просто помещается в камеру, похожую на печь. где лишняя влага испаряется.
Обычно вы обнаружите, что мешки с бревнами или растопка, купленная в вашем местном магазине, будет высушена в печи, как указано на сумки.
Типовой пакет с высушенными в печи бревнами Типичный пакет с высушенными в печи дровами
Как узнать, если Дрова достаточно сухие?
Сухие дрова, готовые к сжиганию, выглядит много В отличие от свежесрубленной древесины с высоким содержанием влаги.
В таблице ниже представлены основные различия между влажной и сухой древесиной
Сухой Дрова Влажный Дрова
Цвет Коричневый Зеленоватый оттенок
Масса Более легкий Тяжелее
Выглядит Грубая текстура Более гладкая текстура
Условие Отслоение и трещины коры Более мягкая кора и древесина
Подводя итог, можно сказать, нужны ли дрова достаточно сухая, если древесина:
Коричневый без оттенков зеленого.
Могут быть раздвоения на концах с образованием трещин.
Кора может отходить или легче отклеить.
Может издавать глухой звук при части ударяются друг о друга.
На изображениях ниже показано, что вы можете ожидать от сухой кусок дерева, чтобы выглядеть.
Как может выглядеть бревно, достаточно сухое, чтобы его можно было использовать в качестве дровКора может отслаиваться от сухих дровКонцы сухих дров могут выглядеть шероховатыми, раскалываться или трескаться
В конечном счете, лучший способ получить точную Для определения того, достаточно ли сухие дрова, следует использовать влагомер .
Влагомер представляет собой портативное устройство, можно использовать для точного измерения влажности любой древесины, давая чтение при нажатии на нее.
Влагомеры обычно имеют два металлические штифты, торчащие сверху (хотя некоторые модели влагомеров могут быть бесконтактным), а также будет иметь цифровой экран на передней панели, который даст вам точное чтение, как правило, до одного десятичного знака.
Вот как выглядит наш влагомер:
Типичный влагомер. Это тот, который мы используем
Во многих случаях древесина может продаваться в мешках как «выдержанная» древесина, но фактическое содержание влаги в древесине недостаточно низкое чтобы он эффективно горел.
Исследование, проведенное Университетом Теннесси (которое можно найти здесь), показало, что обычный мешок из «выдержанной» древесины имеет значения влажности в диапазоне 50-90%, что слишком высоко для эффективного горения. Исследование пришло к выводу, что низкое содержание влаги имеет ключевое значение для дров, и что лучший подход — это покупать и дополнительно выдерживать дрова задолго до того, как они потребуются.
Мы купили мешок «высушенных в печи» растопок и журналы из нашего местного магазина и использовали наш влагомер, чтобы узнать, что Фактическая влажность бревен фактически была.
В сумке говорилось, что бревна были «менее содержание влаги не более 20%.
Мешок с дровами, высушенными в печи, который у нас был в то время, заявил, что древесина будет иметь менее 20% влажности
Показания влажности случайного выбора журналов оказались слишком низкими для нашего измерителя влажности, что означает что содержание влаги в этих высушенных в печи бревнах было менее 6,8% ( самое низкое показание, которое берет наш влагомер).
На самом деле дрова были настолько сухими, что наш влагомер не мог дать показания
Проверив эти куски дерева, мы гарантировать, что мы не сжигаем древесину со слишком высоким содержанием влаги, что могло привести к проблемам с возможностью разжечь огонь и поддерживать его собирается.
Как измерить Содержание влаги в дровах
Для правильного измерения влажности содержания в дровах нужно иметь влажность метр .
Влагомер — простой в использовании прибор Это дает вам очень точное определение содержания влаги в дровах.
Кому Измерение содержания влаги в дровах:
Снимите торцевую крышку устройства, чтобы открыть штифты, если это не бесконтактный влагомер.
Включите влагомер с помощью кнопки включения/выключения на устройстве.
Аккуратно нажмите на два штифта в конце влаги примерно 1 мм в кусок дерева.
Влагомер покажет содержание влаги в лес.
Как измерить влажность дров более подробно объясняется ниже на примере нашего собственного влагомера.
Если у вас бесконтактный влагомер, то вам нужно будет удалить часть, которая закрывает штифты на верхнем конце устройства.
Возьмите конец влагомера, если он есть.
При снятой крышке штифты теперь можно использовать для считывания содержания влаги. Вам также потребуется включить влагомер включен перед использованием.
Включите влагомер и убедитесь, что он настроен на древесину
Для чтения содержания влаги в любом предмете дров, просто поместите две булавки против дерева. Оба штифта нужны прикасаться к дереву, чтобы влагомер дал показания.
Агентство по охране окружающей среды (EPA) рекомендует:
Чтобы убедиться, что вы тестируете внутренней части древесины, показания влажности следует измерять на любом только что расколотом стороны дерева.
Зубцы на влаге метр должен идти параллельно зерну при тестировании.
Необходимо провести 2-3 теста в разных местах, чтобы определить общее содержание влаги в любом куске древесина.
Ваш влагомер выдаст считывание на цифровом дисплее точного содержания влаги в этом изделии из дерева.
Прижмите штифты к дереву, чтобы получить показания влажности
Дисплей на нашей конкретной модели Влагомер также загорается зеленым, оранжевым или красным цветом в зависимости от влажность древесины, которую он читает.
Как правило, чем ниже содержание влаги тем лучше, а в случае с нашим влагомером он горит зеленым для влажность до 15%, янтарные до 20% и красные для любых дров показатели влажности более 20%.
Поскольку процесс приправы может занять такое долгое время EPA рекомендует, чтобы дрова с содержанием влаги от 15% до 20% были наиболее эффективными для сжигание.
Убедитесь, что древесина достаточно сухая, чтобы ее можно было зажечь. Это необходимо для эффективного и действенного разведения огня в вашем доме. Таким образом, влагомеры являются неотъемлемой частью любого камина или печи, работающей на дровах.
Если у вас еще нет влагомера, мы настоятельно рекомендуем вам его приобрести. Это недорогая покупка, которая поможет уменьшить количество проблем, связанных со сжиганием слишком влажной древесины.
Вы можете увидеть наш любимый влагомер на Amazon здесь.
Если вы находитесь в Великобритании, вы можете увидеть нашу конкретную модель влагомера на Amazon здесь.
Дрова могут быть Слишком сухо?
Для эффективного горения дров в костре он должен быть как можно более сухим, но могут ли дрова быть слишком сухими или слишком хорошими приправленный?
Древесина может быть слишком сухой для эффективного сжигания огонь, но редко можно найти кусок дерева, который слишком влажный довольство тем, что он сгорит слишком быстро на огне.
Слишком сухая древесина может производить больше дыма чем древесина с немного более высокой влажностью от 15 до 20%, которая считается целевым содержанием влаги для всех видов дров.
Древесина естественным образом не высыхает настолько, что становится слишком сухим, так как влажность всегда будет означать, что есть влага в воздухе и предотвратить слишком сильное высыхание дров.
В нашем доме было несколько деревяшек что мы не успели сжечь и что были внутри более двух лет .
Измерение содержания влаги в эти журналы показали, что содержание влаги составляло около 10%.
Дополнительная литература
Как работает камин
Описание частей камина
Принцип работы дровяной печи
Как использовать дровяную печь
Измерение влажности старых дров Зданий
Датчики (Базель). 2016 май; 16 (5): 697.
Опубликовано в Интернете 2016 г. 14 мая. DOI: 10.3390/S16050697
, ^1, ^*, ¹, ¹ и ², ¹ и ² 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000
Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности
Существует множество исторических зданий, конструкция которых основана на деревянных каркасных стенах. Большинство зданий, построенных в девятнадцатом и начале двадцатого веков, были основаны на деревянных каркасных стенах с вертикальными опорными элементами. Эти элементы деревянного каркаса подвержены влиянию влажности и времени. Если бы было известно взаимодействие деревянных каркасных стен с гигротермическими колебаниями, техническое обслуживание этих зданий можно было бы значительно улучшить. Для определения влажности древесины на рынке имеется два типа измерителей: с одной стороны, емкостные измерители, которые состоят из двух боковых концов и в которых содержание влаги измеряется локально между двумя вершинами. С другой стороны, есть счетчики, основанные на изменении коэффициента электромагнитного пропускания древесины в зависимости от влажности древесины. Вторые очень дорогие и сложные в обращении. В этой работе представлен новый неинтрузивный емкостной датчик, который измеряет глобальное содержание влаги в секции стен деревянного каркаса, и поэтому его точность аналогична точности, которую можно получить с помощью электромагнитных измерителей пропускания. Кроме того, поскольку это емкостной датчик, он недорог и прост в эксплуатации.
Ключевые слова: емкостный датчик, влажность, древесина, неинтрузивный, реставрация, строительство
Как строительный материал древесина при определенных обстоятельствах представляет проблемы распада и структурные повреждения, являясь процессом распада также необратимым [1] . Эти проблемы вызваны, в том числе, грибками и насекомыми, которые обычно обнаруживаются одновременно в одной и той же конструкции [2].
Помимо других факторов окружающей среды одной из причин, способствующих росту ксилофагов, является влажность [3,4]. Некоторыми из этих факторов, которые действуют вместе, являются температура, значение pH и количество O ₂ в наличии. Это означает, что они влияют друг на друга [5]. Древесина имеет критический уровень влажности, при превышении которого возникает риск развития грибков [6]. Этот уровень влажности называется точкой насыщения волокна (FSP). Ниже этой точки вода содержится в клеточных стенках, а выше этой точки вода скапливается в клеточном просвете. Это критическое значение влажности составляет около 30% в образцах древесины из регионов с умеренным климатом [5]. Некоторые авторы считают минимальный процент влажности древесины, необходимый для поражения грибами-ксилофагами, в пределах 18–20 %, а оптимальным интервалом является 25–55 % [7].
Среди грибов-ксилофагов грибы белой гнили значительно разрушают клеточную стенку, влияя на их физико-химические свойства [7]. Виды гнили, которые мы можем обнаружить в древесине: белая гниль, при которой грибы преимущественно поражают лигнин; бурая гниль, самая вредоносная, при которой грибы сосредотачивают свое поражение на целлюлозе; и мягкая гниль, при которой грибы в основном поражают целлюлозу вторичной стенки [8].
Что касается насекомых-ксилофагов, то на их рост влияют различные параметры: порода древесины, влажность древесины, температура окружающей среды и наличие в древесине гнилостных грибов. Влажность древесины для нападения ксилофагов охватывает весь диапазон, это означает, что есть насекомые, которые поражают сухую древесину, некоторые другие поражают влажную древесину, а также есть насекомые, которые поражают в промежуточных диапазонах влажности [8].
Кроме того, что было сказано выше, изменение влажности может вызвать изменение механических свойств древесины [9,10]. Если говорить о фундаментах, контроль влажности может быть особенно важен. Клаасен [11] показал в своей статье зависимость между влажностью деревянного основания и потерей его прочности на сжатие. Эта потеря прочности на сжатие происходит из-за степени деградации древесины под воздействием влаги. Эти фонды могут иметь высокое культурное значение, помимо своей структурной ценности, в таких городах, как Венеция или Амстердам [12]. В этих городах может быть интересен постоянный мониторинг контроля влажности, поскольку фундаменты во многих случаях находятся в прямом контакте с водой, что подвергает фундамент риску того или иного вида деградации.
Некоторые авторы изучали повреждения зданий, представляющих историческую ценность [13,14,15]. Другие исследовали возможность регулирования влажности для сохранения конструкций такого типа [16], поскольку влажность древесины может влиять на долговечность конструкции [17].
Для восстановления зданий с деревянным каркасом необходимо оптимизировать и усовершенствовать процедуры, чтобы максимально знать влажность древесины. Использование неразрушающих методов позволяет заменить часть поврежденной конструкции вместо целых секций, что позволяет избежать ненужных экономических и экологических затрат [13].
Моралес и др. [13] использовал ультразвуковой метод в качестве неразрушающего метода для оценки деревянных конструкций, учитывая, что изменение скорости распространения ультразвука дает информацию о потере плотности в испорченной древесине. Эрве и др. [18] использовал другой неразрушающий метод для оценки износа древесины на основе исследования ее плотности, разработав карту, созданную на основе рентгеновской томографии. Еще одним интересным методом является метод инфракрасной томографии. Он позволяет получить информацию о состоянии конструкции, но имеет большой недостаток, выявляет дефекты только на поверхности и в небольшой глубине (примерно 1 мм) [19].].

Что касается содержания влаги в древесине, Papez et al. [17] измерял влажность тремя методами. Первый – гравиметрический метод. Это прямой метод, но его нельзя использовать в реальной конструкции, так как это приведет к повреждению конструкции. Два других метода являются косвенными и выполняются локальными резистивными и емкостными датчиками с диапазоном измерений 7–30 % и 0–50 % соответственно. Например, резистивный датчик FH A636-MF, используемый Papez 9.0011 и др. имеет расстояние между электродами всего 7 мм. Это рабочее расстояние очень мало, если датчик используется для определения влажности балки.

Родригес-Абад и др. [20] предложил неинтрузивный метод измерения влажности деревянных балок с использованием метода георадара (GPR). Для этого прямая волна и отраженная волна распространяются передающей антенной и собираются приемной антенной. Прямая волна проходит по поверхности луча к приемной антенне. Отраженная волна проходит через луч и отражается в металлическом отражателе, а затем направляется к приемной антенне. Изучаются различия в скорости, временах прихода и амплитудах этих двух типов волн. Поведение этих волн меняется в зависимости от диэлектрических свойств материала. Диэлектрическая проницаемость воды выше, чем у дерева, поэтому скорость распространения волны увеличивается обратно пропорционально влажности луча. Несмотря на то, что это очень интересный метод, оборудование, необходимое для проведения измерений, делает практически невозможным проведение in situ и для некоторых измерений высоты. В случае [21] и при применении этой методики коэффициент корреляции для влажности древесины в лучшем случае составил 0,86.

Шайер и др. [22] использовал систему измерения на основе микроволн. Эта система, неинтрузивная, как и предыдущая методика, основана на распространении микроволн через луч и измерении его деполяризации, затухания и фазового сдвига. С помощью этих данных можно одновременно определить содержание влаги, плотность и ориентацию древесных волокон в балке. Со своей стороны, Denzler и др. [23] описали в своей работе прототип для измерения влажности ниже FSP и плотности в древесине. Он основан на передаче микроволн. Этот прототип не требует физического контакта с измеряемым образцом древесины. Несмотря на то, что в этих двух работах [22, 23] представлены очень хорошие результаты, диапазон влажности образцов древесины был ниже FSP. Кроме того, как и в предыдущем случае, инфраструктура, необходимая для принятия мер, препятствует его использованию в здании.

Людвиг и др. [24] использовал метод инфракрасной термографии для оценки содержания влаги в деревянной конструкции, сравнивая повышение температуры в различных точках конструкции до и после однородного нагревания. Этот метод известен как метод активной инфракрасной термографии, поскольку он предполагает преднамеренное применение тепла от искусственного источника тепла. Основным недостатком этой системы является то, что она обеспечивает только вариации влажности, а не конкретное значение влажности.

Со своей стороны Кандемир-Юсел и др. [25] совместил метод инфракрасной термографии с методом ультразвукового измерения скорости для проверки состояния мечети с деревянной конструкцией. Оба метода являются неразрушающими. В этой работе разница температур более 2 °C между различными точками конструкции указывала на различия в их влажности; а более низкое содержание влаги вызывает увеличение скорости ультразвука. Этот последний метод очень чувствителен к изменениям условий окружающей среды, поэтому очень важно знать и контролировать эти условия для правильной интерпретации результатов.

Еще одним интересным и неинвазивным методом является рефлектометрия во временной области (TDR), при которой сигнал распространяется и наблюдается поведение отраженных волн. Эта методика изначально использовалась для обнаружения дефектов проводки, но сегодня эта методика может быть применена для измерения содержания влаги в пористых материалах [26]. Дален и др. [27] использовали этот метод в своей работе для измерения содержания влаги в древесине, но эти измерения были сделаны только в диапазоне влажности выше FSP.

Тем не менее, несмотря на вышеупомянутые работы, ни одна из них не достигла необходимой спецификации и чувствительности, чтобы иметь возможность быстро, эффективно и экономично проводить реставрацию в области строительства. Поэтому в этой работе мы разработали неинтрузивный переносной и недорогой емкостной датчик, который способен измерять in situ влажность деревянного бруса на месте, где древесина будет выступать в качестве диэлектрика. Таким образом, мы можем установить влажность образца древесины и действовать соответственно для восстановления здания.

2.1. Измерительное оборудование

Датчик состоит из двух параллельных прямоугольных медных листов, размеры которых подгоняются под размеры дерева и прикреплены к жесткой опоре, которая позволяет удерживать листы в параллельном положении при любых обстоятельствах.

Этот метод является емкостным и основан на принципе измерения электрического поля. Измеряемым полем является поле, которое образуется между обкладками конденсатора и материалом, выступающим в роли диэлектрика. Результирующие изменения диэлектрической проницаемости вызывают изменение значения электрической емкости устройства, и, как следствие, определяемый импеданс меняется в зависимости от влажности. Емкость C конденсатора с параллельными плоскими пластинами определяется уравнением (1):

C = εAd

(1)

где ε — диэлектрическая проницаемость; А , площадь одной из пластин конденсатора; и d , расстояние между пластинами. Во время измерений, если установлены значения A и d, емкость устройства, подключенного к цепи измерения, будет изменяться в зависимости от диэлектрической проницаемости материала, а диэлектрическая проницаемость материала, в свою очередь, будет изменяться в зависимости от его влажности. показывает блок-схему нашего устройства.

Открыть в отдельном окне

Блок-схема устройства.

Устройство состоит из автоколебательного контура с резонансной частотой и демодулятора, дающего изменение этой частоты (). Эта резонансная частота (ω) напрямую связана с емкостью (C) датчика и индуктивностью (L) (уравнение (2)):

ω = 1LC→ C = 1Lω2

(2)

Таким образом, можно соотнести значение емкости с содержанием воды в древесине. показывает устройство с образцом древесины.

Открыть в отдельном окне

( a ) Образец древесины; ( b ) Измерительное оборудование с образцом древесины.

2.2. Кондиционирование образцов древесины

Образцы древесины были получены из Pinus sylvestris L. из двух источников. Некоторые из них являются частью балки от реставрируемого здания, а другие были частью балок из свежей древесины. Они имеют сечение 16 × 16 см 90 693 2 90 694 и отрезки длиной 25 см, отрезанные для проведения эксперимента. Этой длины достаточно для используемых сенсорных пластин, и она не слишком велика, чтобы облегчить ее использование и/или обращение в лаборатории. Таким образом, измеренные образцы имеют размеры 25×16×16 см ³ . Эти образцы были высушены до их безводного состояния в соответствии со стандартом EN 13183-1:2002 путем оплавления их в электрической печи Contem SELECTA (Selecta Products, INC, Техачапи, Калифорния, США). Там их содержали в течение 30 дней и взвешивали ежедневно (по стандартной методике) до тех пор, пока вариация веса при последовательных взвешиваниях не составляла менее 0,1%. После кондиционирования образцы древесины контролируемо увлажняли до полного превышения FSP. После этого образцы древесины хранились в условиях окружающей среды и ежедневно проводились измерения влажности. Образцы древесины высушивали в этих условиях до тех пор, пока количество воды в образцах не сравнялось с условиями окружающей среды. Когда образцы древесины достигли этой точки, затем были проведены измерения влажности, в то время как образцы древесины сушились в электрической печи до тех пор, пока они не восстанавливали безводное состояние.

2.3. Меры и измерение влажности

После превышения FSP начинались измерения. Следующей процедурой было взвешивание образцов древесины для расчета содержания влаги в них по сравнению с их сухим весом в соответствии со стандартом EN 13183-1:2002 (уравнение (3)):

Влажность (%)=m1−m0m0×100

(3)

где m ₁ — масса образца, а m ₀ — масса образца в безводном состоянии. Затем измерялся ответ, полученный нашим датчиком. Измерения проводились в помещении при постоянной температуре, чтобы избежать возможного влияния температуры как на электронные измерения, так и на саму древесину. Для каждого образца древесины и содержания влаги было проведено 20 измерений, благодаря чему мы смогли применить к полученным результатам статистические методы для минимизации ошибок.

3.1. Емкость по отношению к влажности древесины

3.1.1. Емкость по отношению к влаге образцов древесины из реставрируемого здания

Измерения образца древесины из реставрируемого здания показаны на рис. На этом рисунке видно, что изменение емкости в зависимости от влажности древесины имеет параболический характер в соответствии с уравнением (4), которое было получено путем обработки данных в электронной таблице и подгонки кривой к данным. Как и ожидалось, учитывая, что относительная диэлектрическая проницаемость (ε _r = ε/ε ₀ ) воды составляет 80, а в случае древесины сосны около 2 для ее безводного состояния [28], емкость увеличивается с ростом влажности образца:

y = 0,029 x ² + 0,114 x + 104.4.

(4)

Открыть в отдельном окне

Зависимость между емкостью (пФ) и влажностью (% по стандарту) образца древесины из реставрируемого здания.

Коэффициент корреляции равен 0,992, что указывает на то, что экспериментально измеренные точки действительно хорошо соответствуют предложенному закону поведения.

3.1.2. Емкость по отношению к влаге образца свежей древесины

С образцом свежей древесины следовали той же процедуре, что и с образцом древесины из реставрируемого здания. Полученные результаты показаны на . Хотя экспериментальные точки измерения также демонстрируют параболическое поведение, соответствующее уравнению (5) (которое было получено путем обработки данных в электронной таблице и подгонки кривой к данным, как в предыдущем случае), этот образец древесины показал коэффициент корреляции 0,9.88, что хуже результата, полученного для образца древесины из реставрируемого здания.

Открыть в отдельном окне

Зависимость между емкостью (пФ) и влажностью (% по стандарту) образца свежей древесины.

Наиболее вероятным объяснением является тот факт, что образец свежей древесины содержал большее количество смолы, чем образец древесины реставрируемого здания. В процессе первоначальной сушки (для доведения образцов до безводного состояния) наблюдалась потеря смолы (под тестируемыми образцами появлялись осадки смолы). Это могло вызвать изменения в содержании и состоянии смолы (при испытаниях образцов древесины на сушку эта смола подвергалась влиянию ее состояния и даже ее количества и присутствия в древесине) и, таким образом, могло влиять на ее диэлектрическую проницаемость. В образце древесины из реставрируемого здания не наблюдалось остатка при проведении процесса сушки, и, таким образом, мы сделали вывод, что потери смолы быть не могло:

Y = 0,012 x ² +0,342 x +1,547

(5)

в соответствии с и, разница между значениями емкость образец древесины из реставрируемого здания можно наблюдать. Это может быть связано с тем, что образец свежей древесины имеет более высокое содержание смолы, чем образец древесины после реставрации. Экстрактивные вещества в смоле могут вызвать увеличение электрического сопротивления [29].], что приводит к уменьшению емкости.

3.2. Взаимосвязь между емкостью и влажностью

Диэлектрические свойства древесины увеличиваются с ростом влажности нелинейным образом [30]. Это объясняет, почему в и емкость увеличивалась с содержанием влаги параболическим образом. Из параболического поведения следует, что когда мы увеличиваем влажность древесины при высоких концентрациях влаги на один процентный пункт, емкость увеличивается больше, чем когда такое же увеличение применяется при низких концентрациях влаги.

Как видно из результатов (), наша система имеет лучший диапазон измерения, чем коммерческое устройство. В частности, этот датчик имеет диапазон измерения влажности древесины до 65 %, тогда как емкостной и резистивный датчики, использованные в [17], имеют диапазон измерения влажности до 50 % и 30 % соответственно. Например, резистивный датчик FH A636-MF имеет диапазон измерения влажности древесины от 7% до 30%, а расстояние между электродами составляет всего 7 мм. Кроме того, не следует забывать, что проблема, связанная с использованием резистивного метода, заключается в том, что влияние химического состава и плотности не может быть определено количественно для каждого типа строительного материала, поскольку для каждого типа материала нет точных таблиц поправок. Кроме того, для материалов с высоким содержанием соли и из-за высокой проводимости соли значение, измеренное датчиком, не будет отражать фактическое содержание влаги. Таким образом, этот метод не является надежным для зданий вблизи береговой линии.

Ограничение диапазона наших измерений определяется методом, используемым при измерениях. Мы не использовали систему, позволяющую проводить эти измерения без снижения влажности древесины из-за температуры в помещении, как это произошло бы на месте в здании. Если бы мы ограничили нашу работу измерениями, проведенными в лаборатории, мы могли бы избежать испарения и, вероятно, могли бы получить измерения при почти 100%-ной влажности.

Емкостной датчик использует диэлектрические свойства древесины для измерения влажности материала путем изменения емкости. Поскольку диэлектрическая проницаемость сухой древесины составляет около 2 для ее безводного состояния [28], для данной древесины диэлектрическая проницаемость зависит от количества содержащейся в ней воды. Диэлектрическая проницаемость также является функцией плотности и породы древесины, поэтому, предварительно откалибровав датчик методом сушки в печи, описанным в разделе 2.3, наше устройство можно использовать для любого типа древесины.

Измерение емкости как косвенный метод определения общего содержания влаги в секции деревянной балки дает параболические характеристики как в случае образца древесины из реставрируемого здания, так и в случае образца свежей древесины. Емкость увеличивалась по мере увеличения процентного содержания воды в древесине, причем в большей пропорции при высоком содержании влаги, чем при низком содержании. Установлен параболический закон поведения между откликом датчика (емкостью преобразователя) и процентным содержанием влаги в древесине.

Полученные коэффициенты корреляции очень высокие, хотя в образце свежей древесины этот коэффициент несколько ниже, чем в образце древесины из реставрируемого здания. Эта разница может быть связана с анизотропным характером древесины вместе с более высоким содержанием смолы в образце свежей древесины. Кроме того, на результаты могли повлиять любые изменения в химическом составе древесины.

Кроме того, система достаточно проста и универсальна, чтобы ее можно было использовать для измерения и непрерывного мониторинга содержания влаги вместе с автоматической системой сбора данных в деревянных балках и фундаментах, что может быть очень важно в древних городах, представляющих культурную ценность, таких как Венеция или Амстердам, где влажность очень высока.

Эта работа была поддержана Universidad Politécnica de Madrid и компанией PROIESCON.

В данной рукописи используются следующие сокращения:

FSP	Fibre Saturation Point
GPR	Ground Penetrating Radar
TDR	Time Domain Reflectometry

All the authors (Carlos Moro, Luisa Garcia-Fuentevilla, Alfonso Garcia and Alberto Морон) задумал, спроектировал и провел эксперименты. Кроме того, все авторы (Карлос Моро, Луиза Гарсия-Фуэнтевилла, Альфонсо Гарсия и Альберто Морон) проанализировали данные и участвовали в написании статьи.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

1. Нильссон Т., Роуэлл Р. Историческая древесина. Структура и свойства. Дж. Культ. Наследовать. 2012; 13S:S5–S9. doi: 10.1016/j.culher.2012.03.016. [CrossRef] [Google Scholar]

2. Хант Д. Свойства древесины при консервации исторических деревянных артефактов. Дж. Культ. Наследовать. 2012; 13S:S10–S15. doi: 10.1016/j.culher.2012.03.014. [CrossRef] [Google Scholar]

3. Козлов В., Кистерная М. Сорбционные свойства исторической и современной древесины сосны. Междунар. Биодекор. Биодеградация. 2014; 86: 153–157. doi: 10.1016/j.ibiod.2013.06.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

4. Бланшетт Р.А. Обзор микробного разрушения, обнаруженного в археологической древесине из разных сред. Междунар. Биодекор. биодеград. 2000;46:189–204. doi: 10.1016/S0964-8305(00)00077-9. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Шмидт О. Древесина и древесные грибы. Биология, повреждение, защита и использование. Спрингер-Верлаг; Берлин, Германия: 2006. [Google Scholar]

6. Йоханссон П., Свенссон Т., Эксстранд-Тобин А. Проверка критических условий влажности для роста плесени на строительных материалах. Строить. Окружающая среда. 2013; 62: 201–209. doi: 10.1016/j.buildenv.2013.01.012. [CrossRef] [Google Scholar]

7. Rodríguez Barreal J.A. Патология де ла Мадера. Fundación Conde del Valle de Salazar; Мадрид, Испания: 1998. [Google Scholar]

8. Peraza Sánchez F. Protección Preventiva de la Madera. АИТИМ; Madrid, Spain: 2001. [Google Scholar]

9. Dubois F., Husson J.M., Sauvat N., Manfoumbi N. Моделирование вязкоупругого механосорбционного поведения в древесине. мех. Материя, зависящая от времени. 2012; 16: 439–460. doi: 10.1007/s11043-012-9171-3. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Свенссон С., Торатти Т. Механическая реакция древесины перпендикулярно волокнам при изменении влажности. Вуд науч. Технол. 2002; 36: 145–156. doi: 10.1007/s00226-001-0130-4. [CrossRef] [Google Scholar]

11. Klaassen R.K.W.M. Бактериальный распад в деревянных сваях фундамента — закономерности и причины: исследование исторических свайных фундаментов в Нидерландах. Междунар. Биодекор. биодеград. 2008; 61:45–60. doi: 10.1016/j.ibiod.2007.07.006. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

12. Klaassen R.K.W.M., Creemers J.G.M. Деревянные фундаментные сваи и их недооцененное значение для культурного наследия. Дж. Культ. Наследство. 2012; 13S:S123–S128. doi: 10.1016/j.culher.2012.02.014. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Conde M.J.M., Liñán C.R., de Hita P.R. Использование ультразвука в качестве метода неразрушающей оценки для устойчивых вмешательств в деревянные конструкции. Строить. Окружающая среда. 2014; 82: 247–257. doi: 10.1016/j.buildenv.2014.07.022. [CrossRef] [Академия Google]

14. Паланти С., Маккиони Н., Паоли Р., Фечи Э., Скарпино Ф. Практический пример: оценка биологического разложения исторического сеновала в долине Рендена, Тренто, Италия. Междунар. Биодекор. биодеград. 2014; 86: 179–187. doi: 10.1016/j.ibiod.2013.06.026. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Коризог А., Отлевска А., Пиотровска М., Райковска К., Новицка-Кравчик П. , Хахулка М., Вольский Г.Ю., Гутаровска Б., Куницка-Стычинская А., Либудзис З. и соавт. Колонизирующий организм как фактор биодеградации, влияющий на исторические древесные материалы в бывшем концентрационном лагере Освенцим II-Бикернау. Междунар. Биодекор. биодеград. 2014; 86: 171–178. [Академия Google]

16. Д’Орацио М., Квальярини Э. Исследование некоторых сорбционных свойств обработанных бентонитов для их потенциального использования в качестве влагорегулирующей системы для сохранения исторических деревянных элементов. Дж. Культ. Наследство. 2010; 11:185–195. doi: 10.1016/j.culher.2009.11.005. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Папез Дж., Кик П. Влажность древесины в сельском деревянном строительстве. Агрон. Рез. 2013; 11: 505–512. [Google Scholar]

18. Hervé V., Mothe F., Freyburger C., Gelhaye E., Frey-Klett P. Картирование плотности разлагающейся древесины с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Междунар. Биодекор. биодеград. 2014; 86: 358–363. doi: 10. 1016/j.ibiod.2013.10.009. [CrossRef] [Google Scholar]

19. Риджио М., Сандак Дж., Франке С. Применение методов визуализации для обнаружения дефектов, повреждений и разрушения деревянных конструкций на месте. Констр. Строить. Матер. 2015;101:1241–1252. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.06.065. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Родригес-Абад И., Мартинес-Сала Р., Капуз Льядро Р., Диес Барра Р., Гарсия-Гарсия Ф. Студия вариациона дель contenido de humedad en el Pinus pinaster Ait por medio de la tecnica no destructiva del georradar. Матер. Строительство 2011;61:143–156. дои: 10.3989/мс.2010.49608. (на испанском языке) [CrossRef] [Google Scholar]

21. Ханс Г., Редман Д., Леблон Б., Надер Дж., Ла Рок А. Определение влажности бревен с помощью георадара (GPR). Часть 2. Метод скорости распространения (PV). Хольцфоршунг. 2015;69:1125–1132. doi: 10.1515/hf-2014-0287. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Шайер Г.С., Орхан Ф.Б. Измерение угла наклона волокон древесины, содержания влаги и плотности с помощью микроволн. Хольц Ро Веркст. 2006; 64: 483–490. doi: 10.1007/s00107-006-0109-9. [CrossRef] [Google Scholar]

23. Denzler J.K., Lux C., Arthaber H. Бесконтактная оценка влажности и плотности пиломатериалов с использованием микроволнового излучения. Междунар. Вуд Прод. Дж. 2014;5:200–206. doi: 10.1179/2042645314Y.0000000066. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Людвиг Н., Редаэлли В., Розина Э., Аугелли Ф. Обнаружение влаги в древесине и гипсе методом ИК-термографии. Инфракрасный. физ. Технол. 2004; 46: 161–166. doi: 10.1016/j.infrared.2004.03.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

25. Кандемир-Юджел А., Тавуккуоглу А., Джанер-Салтык Э.Н. In situ оценка деревянных конструкций исторического здания с помощью инфракрасной термографии и скорости ультразвука. Инфракрасный. физ. Технол. 2007; 49: 243–248. doi: 10.1016/j.infrared.2006.06.012. [CrossRef] [Google Scholar]

26. Черны Р. Метод временной рефлектометрии и его применение для измерения содержания влаги в пористых материалах: обзор. Измерение. 2009;42:329–336. doi: 10.1016/j.measurement.2008.08.011. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

27. Дален Дж., Энтони Ф., Ли А., Лав-Майерс К., Шимлек Л., Шиллинг Э.Б. Рефлектометрия во временной области для прогнозирования содержания влаги в сосне лоблолли и сладкой камеди. Биоресурсы. 2015;10:4947–4960. doi: 10.15376/biores.10.3.4947-4960. [CrossRef] [Google Scholar]

28. Mai T.C., Razafindratsima S., Sbartaï Z.M., Demontoux F., Bos F. Неразрушающая оценка содержания влаги в древесном материале на частоте георадара. Констр. Строить. Матер. 2015;77:213–217. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.12.030. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

29. Тиитта М., Кайнулайнен П., Харью А.М., Веняляйнен М., Маннинен А.М., Вуоринен М., Виитанен Х. Сравнение влияния химических и физических свойств на комплексное электрическое сопротивление древесины сосны обыкновенной. Хольцфоршунг. 2003; 57: 433–439. doi: 10.1515/HF.2003.064. [CrossRef] [Google Scholar]

30. Кол Х.С. Тепловые и диэлектрические свойства древесины сосны в поперечном направлении. Биоресурсы. 2009; 4: 1663–1669. [Google Scholar]

О древесине и влаге | Лето 2012 | Статьи

Фото Эндрю Крозье.

Вы когда-нибудь сушили на воздухе стопку сосновых досок и задавались вопросом, почему одни изгибаются, а другие нет? Или заметили, что идеально сконструированные суставы летом опухают до не очень идеальной посадки? Или обнаружили, что ваши стулья в столовой больше качаются зимой? Если да, то вы начали ломать голову над динамическими отношениями между деревом и водой.

Деревья, конечно же, нуждаются в воде для своих жизненных процессов. Когда их срубают и привозят на лесопилку, они все еще полны воды и очень тяжелые. На заводе доски наклеиваются — укладываются с прокладками — так, чтобы между ними мог проходить воздух и высушивать их, хотя, как мы увидим, «сухой» — понятие относительное.

Содержание влаги варьируется от вида к виду. В некоторых хвойных породах сырые доски могут быть в три раза тяжелее, чем высушенные в печи. Это содержание влаги 200 процентов, что кажется нелогичным. Я немного объясню это число. Но сравните его с белой золой, влажность которой составляет около 45 процентов, и легко понять, почему белая зола является предпочтительной древесиной, если вам нужно топить зеленую древесину в своей печи.

Когда дерево сохнет, происходят интересные, а иногда и разочаровывающие вещи. Чтобы понять почему, рассмотрим, что происходит на клеточном уровне. В клетках вода находится в двух разных местах: в просветах (полостях) и в воде, связанной клеточными стенками. По мере высыхания древесины первой уходит вода в просветах, которую иногда называют свободной водой.

Когда вся свободная вода в просветах уходит и остается только вода, связанная в клеточных стенках, древесина достигает так называемой точки насыщения волокон. Содержание влаги в этот момент немного различается как между видами, так и внутри них, но в среднем составляет около 30 процентов. Размер и форма древесины не меняются, пока она находится выше точки насыщения волокна. Только когда клеточные стенки начинают сохнуть, мы начинаем видеть изменения в размере и форме древесины.

Количество древесины, которое может высохнуть, зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Наступает момент, когда кусок дерева не будет ни набирать, ни терять влагу. Это называется равновесным содержанием влаги, или EMC. Как правило, чем выше влажность при любой заданной температуре, тем выше ЭМС, а чем выше температура при любой заданной относительной влажности, тем ниже ЭМС.

Однако все мы знаем, что относительная влажность и температура постоянно меняются как в течение дня, так и в зависимости от сезона, поэтому мы говорим о среднем круглогодичном ЭМС. На северо-востоке это около 8 процентов внутри зданий и 12 процентов снаружи, но колебания во времени могут быть значительными. Например, деревянный пол, уложенный поверх системы лучистого отопления, может иметь ЭМС зимой от 2 до 3 процентов, тогда как ЭМС в жаркий душный летний день может составлять 20 процентов и более. Одной из целей отделки древесины является замедление передачи влаги между древесиной и воздухом, тем самым замедляя изменения влажности древесины при изменении температуры и влажности окружающего воздуха.

Свойства обработки также изменяются по мере высыхания древесины. Большинство твердых пород дерева достаточно хорошо поддаются обработке при содержании влаги в диапазоне от 6 до 8 процентов. Поскольку это то же самое, что и среднее значение ЭМС для внутренних помещений, лиственные породы обычно строгают и придают другую форму при таком содержании влаги. Тем не менее, хвойные породы обычно плохо поддаются обработке при низком содержании влаги – наблюдается много надрывов волокон и других дефектов обработки – но они достаточно хорошо поддаются обработке при содержании влаги в пределах 12 процентов. Таким образом, хвойные породы древесины, предназначенные для внутренней отделки, обычно высушивают до содержания влаги около 12 процентов.

Изменение размера и формы

Когда вы идете на склад пиломатериалов, чтобы получить несколько досок два на четыре, вы обнаружите, что некоторые из них прямые, а другие изогнутые или скрученные. Если вы плотник, вы знакомы с досками, которые имеют чашевидную форму (изогнутую по ширине доски) и иным образом деформированы. Что заставляет доски, которые были прямыми и плоскими, когда они сошли с лесопилки, меняют форму при высыхании? Это потому, что древесина анизотропна, а это означает, что она имеет разные свойства в разных направлениях.

Мы можем думать о стволах деревьев, имеющих три направления: длину (вверх и вниз по дереву; параллельно волокнам), тангенциальное (параллельно кольцам роста) и радиальное (от центра ствола наружу; перпендикулярно росту). кольца). Когда содержание влаги в обычной древесине падает ниже точки насыщения волокна, она дает разную усадку в этих трех направлениях.

Усадка, происходящая по длине доски, называется продольной усадкой, и обычно она довольно мала. Если доска высыхает от точки насыщения волокна (содержание влаги около 30 процентов) до сушки в печи, она теряет только 0,1–0,2 процента своей длины. Для большинства применений содержание влаги не будет меняться более чем на 3 процента в течение сезона, что дает около одной десятой этой усадки и расширения в течение сезона. 8-футовая доска (96 дюймов) изменились бы в длине всего на 0,01–0,02 дюйма, что было бы незаметно почти во всех случаях использования.

Тангенциальная усадка — это отдельная история. Древесина заметно усаживается в этом направлении по мере высыхания от точки насыщения волокна до сушки в печи, в диапазоне от 7 до 12 процентов для большинства наших северо-восточных лиственных пород и от 6 до 8 процентов для наших хвойных пород. Таким образом, можно ожидать, что доска шириной 10 дюймов с сезонным изменением содержания влаги в 3 процента изменится по ширине на 1/8 дюйма. Это, безусловно, будет заметно во многих приложениях.

Обычно в радиальном направлении древесина дает усадку примерно в два раза меньше, чем в тангенциальном: в диапазоне от 5 до 7 процентов для наших северо-восточных лиственных пород и от 2 до 4 процентов для наших хвойных пород. Это объясняет, почему пиломатериалы с четвертным пиломатериалом (доски, у которых ширина находится в радиальном направлении) часто считаются более устойчивыми, чем пиломатериалы с плоским пиломатериалом, и иногда используются для продуктов премиум-класса.

Обратите внимание, что приведенная выше информация относится только к обычной древесине. Есть четыре типа древесины, которые ведут себя ненормально: сжатая древесина, натянутая древесина, ювенильная древесина и древесина с наклонными волокнами. Сжатая древесина и натянутая древесина называются «реакционной древесиной». Они образуются в стволах деревьев, не стоящих вертикально, при сжатой древесине, выросшей у хвойных под пологом (как бы пытаясь вытолкнуть дерево вертикально), и натянутой у лиственных деревьев с верхней стороны полога (как бы пытались вытянуть дерево вертикально.) Реактивная древесина образуется также на ветвях и в местах соединения ветвей со стволом. Ювенильная древесина — это древесина, которая находится в пределах пяти или десяти годичных колец от сердцевины. А древесина с наклонным волокном — это древесина, в которой направление волокон не параллельно длине доски. Это происходит у концов досок, где в бревне был большой комлевой раструб, и у деревьев со спиральным волокном, где клетки дерева ориентированы не прямо вверх и вниз по дереву, а по спирали вокруг него.

Все эти породы древесины заметно усаживаются по длине при сушке ниже точки насыщения волокна. Обратите внимание, что реакционная древесина и ювенильная древесина, вероятно, присутствуют только в части любой данной доски. Это означает, что в одних частях доска будет пытаться укоротиться в длину, а в других нет, что приведет к искривлению досок. Это довольно часто встречается в обработанных консервантом досках на лесопилках, которые часто изготавливаются из выращиваемой на плантациях южной сосны. У этих деревьев много ювенильной древесины, потому что они росли очень быстро: каждое годичное кольцо большое. В то время как древесина отлично подходит для обработки давлением (она легко впитывает консерванты), большое количество молодой древесины вызывает проблемы. Когда содержание влаги выше точки насыщения волокна (и древесина выходит из цилиндров обработки давлением полностью насыщенной и редко высушивается перед отправкой на лесопилки), доски получаются красивыми и прямыми. Однако при сушке продольная усадка ювенильной древесины может привести к резким изгибам. Доски с наклонным волокном могут иметь значительный крюк на конце (где наклон волокна вызван расклешением встык) или скручивание (где дерево имело спиральное волокно). В некоторых случаях скручивание может быть настолько сильным, что доски выглядят как пропеллеры.

Даже нормальная древесина меняет форму при высыхании. Круглые поперечные сечения не остаются круглыми, квадраты искажаются, а доски не распилены на четверть. Рисунок на стр. 46 показывает усадку и деформацию, которые можно ожидать от обычной древесины.

Разница между радиальной и тангенциальной усадкой также вызывает проблемы. Поскольку радиальная усадка составляет примерно половину тангенциальной усадки, поверхность растягивается по мере высыхания. Когда напряжение превышает прочность древесины, она ломается, образуя трещины (так называемые чеки) параллельно волокнам. Иногда возникает один крупный чек, но чаще бывает много мелких чеков. На квадратных бревнах с сердцевиной в центре обычно бывает значительная щель примерно по центру каждой грани.

Владельцы новых бревенчатых и каркасных домов часто замечают интересный побочный эффект проверки бревен и бруса: иногда чек образуется с большим треском. Чаще всего это происходит зимой, когда из-за низкой влажности древесина высыхает относительно быстро.

Усугубляет эти нагрузки тот факт, что древесина высыхает от поверхности внутрь. Поверхность имеет более низкое содержание влаги, чем внутренняя часть. Чем быстрее сушка, тем круче градиент содержания влаги и больше контроль. Этот градиент имеет последствия для пиломатериалов, особенно толстых пиломатериалов, а также для столбов и бревен. Это может вызвать проблемы, включая поверхностные проверки (которые иногда закрываются, когда древесина полностью высыхает, только для того, чтобы появиться снова, когда наносится отделка), образование сот (когда внутренняя часть доски разрушается) и поверхностное упрочнение (когда доски защемляют пилы и чашки, когда перепиливается в более тонкий материал).

Практические последствия

Люди, которые работают с древесиной, будь то строительство зданий, изготовление мебели или укладка полов, могут добиться большего успеха, если они учтут, как древесина может изменить размер и форму при изменении ее влажности. Понимание того, как измеряется содержание влаги в древесине, является первым шагом.

Для пиломатериалов, фанеры и аналогичных изделий из дерева влажность древесины рассчитывается по следующей формуле:

Содержание влаги = (влажный вес – сухой вес в печи) x 100%
————————————————— ————
Сухой вес печи

Эта формула противоречит здравому смыслу: если более половины веса куска дерева состоит из воды, вы получите содержание влаги более 100 процентов, а как может вода в куске дерева быть больше 100 процентов? Прелесть этой формулы, однако, в том, что она использует константу для любого куска дерева, сухую массу в печи, в качестве основы для сравнения для определения содержания влаги.

Самый точный метод определения содержания влаги в древесине — это вырезать образец, взвесить его, высушить в печи при температуре 218°F до тех пор, пока вес не перестанет уменьшаться, а затем использовать приведенную выше формулу. Очевидно, что у этого метода есть несколько серьезных недостатков: образцы необходимо разрезать, что портит доски или готовую продукцию, а сушка занимает довольно много времени, так что результаты далеко не быстрые.

Для преодоления этих проблем были разработаны влагомеры, измеряющие электрические или электромагнитные свойства древесины. Поскольку эти свойства меняются при изменении содержания влаги, эти измерители могут рассчитывать содержание влаги. При правильном использовании они могут быстро и точно определить влажность сухой древесины, хотя они плохо работают при содержании влаги выше 30 процентов.

Вы можете построить из свежераспиленных пиломатериалов; некоторые люди, безусловно, делают. (Брызги сока, когда гвоздь забивается, несомненно, доказывают, что просветы содержат много свободной воды.) Но использование зеленых пиломатериалов имеет некоторые недостатки. Во-первых, влажная древесина намного тяжелее, чем сухая. Более того, может быть трудно сказать, какие части содержат реакционную древесину или спиральные волокна, и после высыхания они будут пытаться сгибаться или скручиваться, что может вызвать эстетические или структурные проблемы. Другая проблема заключается в том, что по мере того, как древесина усыхает, между частями могут открываться трещины, и тогда нагрузка будет нестись непредвиденным образом.