Влажность древесины, точка насыщения и равновесная влажность
Процент влажности древесины имеет большое значение для понимания дальнейшего поведения деревянных изделий в процессе эксплуатации. Древесина — это живой материал, состоящий из клеток, а клетки, как известно, не могут жить без воды. Есть такие понятия, как свободная влага, которая содержится в порах и капиллярах дерева и связанная влага, которая содержится посредственно в клетках дерева. На границе этих понятий находится точка насыщения волокна — это влажность древесины при которой вся свободная влага из дерева удалена, т.е. в полостях древесины воды нет, а вся связанная влага осталась, т.е. клетки насыщены водой. Влажность древесины в точке насыщения составляет от 22 до 35% в зависимости от породы дерева и для практических расчетов принимается равной 28%.
Влажность древесины в точке насыщения волокна — 28%
Важно знать: древесина меняет свои физические размеры при влажности от 0% до точки насыщения.
Дальнейшее увлажнение не приводит к существенному росту габаритов. Влажность в точке насыщения волокна выше, чем равновесная влажность. Равновесная влажность устанавливается в древесине естественным путем в процессе эксплуатации в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха, поэтому древесина усыхает.
Для Минска относительная среднегодовая влажность воздуха составляет 78%, осенью-зимой 80-90%, весной-летом 65-75%. Таким образом при сушке древесины естественным путем в ней устанавливается влажность летом 12-15%, зимой 18-20%. Из этого следует, что при эксплуатации изделий из дерева на улице, они меняют свои геометрические размеры в течение года в зависимости от температуры и влажности воздуха. Намокание при дождях может увеличивать влажность древесины намного выше точки насыщения. Стоит также отметить, что при влажности выше точки насыщения и теплой погоде в древесине создаются идеальные условия для развития дерево разрушающих грибов.
Пределом биостойкости древесины считают влажность в 22%. Поэтому при эксплуатации на улице в условиях РБ древесину нужно защищать.
Главное правило эксплуатации древесины: Перед монтажом древесина должна иметь ту влажность в которой она будет в дальнейшем эксплуатироваться. Это правило касается также и других материалов — ДПК, ламинат, фанера и т.п. Таким образом до монтажа древесину следует оставить на некоторое время в условиях той среды, в которой она будет эксплуатироваться.
Основные породы древесины используемые в Беларуси в строительстве — это сосна и ель. Объемная усушка этих пород от свежесрубленного до сухого состояния составляет до 15%, изменение размера поперек волокон до 10%. Знать это правило очень важно при монтаже вагонки, имитации бруса, блок-хауса, половой доски, особенно при использовании сырых или очень сухих материалов.
При атмосферной сушке древесины на воздухе большое значение имеет пора года, направление ветра, температурный режим, сечение материала и другие факторы.
Следовательно срок достижения равновесной влажности древесины при естественной сушке можно только спрогнозировать. По этим параметрам во времена СССР Беларусь была отнесена к 3-й условной зоне согласно ГОСТ 3808.1-80 и определен следующий срок сушки пиломатериалов естественным путем:
Согласно таблицы в Беларуси естественная сушка возможна только с апреля по сентябрь. Это не так, т.к. усушка происходит даже при 100% относительной влажности воздуха и температуре 0 градусов. Таким образом с октября по март находясь на улице древесина тоже сохнет.
Чтобы понять какую влажность имеет древесина после автоклавной пропитки приведем кое-какие цифры и расчеты.
- Свежеспиленая древесина имеет влажность 60-80%
- При влажности 100% количество воды в дереве составляет 50% общей массы
- Вес 1 м.куб древесины со 100% влажностью условно равен 1 тонне (в т.ч. воды 500кг)
- На пропитку поступает древесина с влажностью примерно 25%
- При автоклавной обработке 1 м.
куб. древесины, она впитывает в себя около 200 л антисептического раствора (условно равно 200 кг)
куб. древесины, она впитывает в себя около 200 л антисептического раствора (условно равно 200 кг)Расчет влажности древесины после пропитки
- Вес воды (В1) в 1 м.куб. сухой древесины с влажностью 25%. В1=25х500/100=125 кг
- Вес воды (В2) в 1 м.куб. пропитанной древесины. В2=125+200=325 кг
- Влажность древесины после пропитки ВП=325/500*100=65%
Таким образом, после автоклавной пропитки, влажность древесины составляет примерно 65%. Это влажность свежераспиленной древесины. Следовательно сроки естественной сушки до эксплуатационной влажности можно ориентировочно определить из второй таблицы вверху страницы.
Влажность
Введение;
Относительная и абсолютная влажность;
Связная и свободная влага;
Степени влажности древесины;
Неравномерность распределения влаги;
Гигроскопичность, Равновесная влажность Предел Гигроскопичности;
Почему наиболее предпочтительным является влажность 12-14%;
Заключение.
Введение
Вода – важнейший элемент жизни на нашей планете. Она покрывает бОльшую часть поверхности Земли и составляет около 80% тела человека.
Все живое на Земле буквально пропитано водой. Но не всегда большое количество воды приносит пользу, иногда даже вредит.
К таким негативным влияниям относится влажность в строительных и отделочных материалах из древесины. Ведь многие из Вас знают, что даже дом,
построенный из срубленных бревен, со временем словно уменьшается, появляются щели в стыках и трещины в бревнах, которые периодически приходится «конопатить».
Все это происходит из-за того, что избыточное количество влаги начинает «выходить» из дерева, чья структура неоднородна. Эта неоднородность создает внутренние напряжения,
которые и вызывают перечисленные негативные последствия.
Однако, почему же тогда шкаф, изготовленный из мебельного щита, вот уже несколько лет служит верой и правдой. А вагонка в гостиной из лиственницы через пол века не теряет своей формы. И фасад дома, обшитый имитаций бруса, к примеру, все еще не вызывает у соседей даже и мысли,
о том, что дом построен не из настоящего бруса. Дело в том, что все эти изделия подвергались камерной сушке – т.е. — принудительному выведению лишней влаги в специальных
условиях и до определенных значений. Ведь дерево, в котором влаги нет совсем – станет рассыпаться, превратится в труху. Постараемся разобраться в причинах такого влияния воды,
разберемся в природе этого явления, выясним, какая влажность бывает, и найдем золотую середину. Что такое влажность древесины.
Влажность – это отношение массы воды к массе древесины, выраженное в процентах. Бывает Абсолютная и Относительная влажность.
Относительная влажность – это отношение массы влаги, находящейся в древесине, к массе влажной древесины.
Для определения данного показателя, берется образец изделия из древесины. Его взвешивают – т.е. получают массу влажной древесины Мд.
Затем полностью высушивают и снова взвешивают – т.е. получают массу абсолютно сухой древесины Мсух. Вычисляют разницу между Мд и Мсух.: Мвл = Мд — Мсух.,
т.е. получают массу влаги в образце. Далее подставляют полученные данные в формулу: Wотн = (Мвл / Мд)*100%.
А сама эта величина является лишь количественной характеристикой, используется только при расчетах теплопроводности в теплотехнике и тогда,
когда древесину рассматривают как отопительный материал в виде дров.
Абсолютная влажность – это отношение массы влаги в данном объеме древесины к массе абсолютно сухой древесины.
В большей степени является качественным, чем количественным показателем влаги в материале. Именно абсолютную влажность применяют для измерения влажности древесины
в строительстве и мебельной промышленности.
Для определения значения данного показателя потребуются те же данные, что мы указали выше, но в виде другой формулы: WАбс = (Мвл / Мсух.)*100%. Либо, имея значение Относительной влажности, можно определить значение Абсолютной влажности по формуле:
WАбс = (100* Wотн )/(100 — Wотн) А перевести Абсолютную влажность в Относительную можно таким образом:
WОтн = (100* WАбс )/(100 + WАбс)
Типы влаги в древесине. Если говорить о самой влаге в составе дерева, то она бывает двух типов:
Связанная и Свободная. Связанная, или гигроскопическая (еще называют адсорбционной или микрокапиллярной) влага находится в стенках древесных клеток.
Она удерживается в основном физико-химическими связями, а ее удаление требует больших энергозатрат и сильно отражается на большинстве свойств древесины.
Максимальное количество связанной влаги содержится в древесине при её непосредственном контакте с водой, а также в древесине растущего дерева.
Влажность клеточных стенок в этом состоянии называют пределом их насыщения, который составляет около 30%.
она удерживается только физико-механическими связями, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.
Степени влажности древесины.
Для удобства определения пригодности пиломатериалов для той или иной области применения, приняли следующие степени влажности:
— мокрая древесина (влажность более 100%, это бывает, если древесина долгое время находилась в воде),
— свежесрубленная (влажность от 50 до 100%),
— влажная (от 23 до 50%),
— атмосферно-сухая (18-22%),
— воздушно-сухая искусственной сушки (12-18%),
— комнатно-сухая (влажность 8-10%),
— абсолютно сухая (влажность 0%).
Понятие Абсолютно сухая древесина является условным и применяется для характеристики влажностного состояния древесины в промышленности.
Это состояние (близкое к нему) достигается в сухом воздухе при темп-ре 100—105°С.
Так же у хвойных пород влажность заболони в 3—4 раза выше влажности ядра. Однако, древесина хвойных пород Восточной Сибири, таких как ангарская сосна, сибирская ель и лиственница,
имеет равномерно распределенную влажность в пределах ядра (спелой древесины). Исключением является пихта и кедр, влажность центральной зоны спелой древесины которых намного выше, чем периферической.
Разница между ними может достигать в нижней части ствола 50%.
Гигроскопичность, Равновесная влажность и предел Гигроскопичности.
Любая древесина обладает способностью изменять влажность в зависимости от состояния окружающей среды. Говорят, что она «дышит». Это свойство называется Гигроскопичностью.
обеспечивая постоянный микроклимат.
Так при повышении влажности в комнате, часть лишней влаги будет впитана обшивкой, а при ее уменьшении – наоборот, выделена из древесины до достижения определенного равновесного значения. Негативным последствием такого явления будет изменение линейных размеров элементов обшивки, будь то вагонка, имитация бруса, блок-хаус или планкен. И как следствие, при сильных изменениях влажности и температуры в помещении, либо появление щелей и зазоров, либо набухание и «вспучивание» в местах стыка.
Когда древесина некоторое время находится в воздухе со стабильным состоянием, она стремится к определенной влажности, которую называют устойчивой.
Устойчивая влажность древесины зависит главным образом от состояния окружающего воздуха и изменяется неравномерно при увеличении и уменьшении влажности среды.
Так при поглощении влаги из воздуха (т.е. Сорбции) во время увлажнения, устойчивая влажность древесины будет меньше, чем во время выделения влаги (т.е. Десорбции) в процессе высыхания.
Вот почему так происходит. При десорбции (испарении) стенки клеток теряют вначале всю свободную влагу, а затем часть связанной.
Однако, при сорбции, влагу поглощают только стенки клеток (т.е. увеличивается только связанная влага, которая имеет предел насыщения около 30%).
Конденсация влаги в полостях клеток при выдержке древесины в воздухе невозможна, даже если воздух насыщен влагой. В то же время, существует предел впитываемости клеточных стенок (предел гигророскопичности).
Такое влажностное состояние древесины, при котором она поглотила вследствие сорбции максимально возможное количество связанной влаги, но не содержит свободной, называется
И в отличие от предела насыщения клеток, он зависит от температуры. Поэтому и возникает разница в значениях устойчивой влажности при сорбции и десорбции в пределах 2,5%.
Проще говоря, если в помещении при комнатной температуре оставить на некоторое время 1 образец, влажность которого выше предела насыщения (30%), и 2-й образец в абсолютно сухом состоянии, то получим следующее:
1-й образец получит равновесную влажность в районе 9,5%, а второй – в районе 6-7,5%.
Как видим, при высыхании образец отдает больше, чем получает при увлажнении. Стандарты влажности для обшивки из древесины. Каковы же оптимальные значения влажности для евровагонки, доски пола, имитации бруса?
Чем она обусловлена? Для начала, нужно понять, что любой элемент обшивки – это изделие. Его изготовили из какой-то заготовки на каком-то станке.
Процесс изготовления накладывает определенные ограничения на такие параметры заготовки, как размеры и влажность.
Оптимальное значение влажности лежит в пределах от 10% до 20%.
Оно достигается при специальных условиях, создаваемых в сушильной камере. При влажности, меньше нижнего предела в продукции появляется множество выпавших сучков
(из-за различия коэффициентов усушки самой древесины и сучков), трещины сколы. При значениях, превосходящих 20%, ухудшается качество строжки поверхности и возникает риск, что продукция «зацветет»,
т.е. на ней появится синева. К тому же, в процессе строгания влажность изделия снижается еще на 2%.
Итого получаем рекомендуемую влажность заготовки
а влажность изделия – в районе 10-16%.
Наиболее предпочтительным является влажность евровагонки в пределах 12-14%.
Данные значения позволит избежать разбухания вагонки (в следствии поглощения влаги из воздуха) и как следствие «выпирания», и с другой стороны гарантированно позволяет избежать
усушки вагонки (в следствии испарения избыточной влаги) и как следствие – возникновения щелей.
Заключение. Влажность древесины – важнейший показатель, характеризующий качество материала. И мы рассмотрели основные понятия, связанные с ним.
Но существует еще много вопросов, которые так или иначе касаются этой темы. Позже мы рассмотрим, как происходит сушка, что такое усушка,
откуда берутся внутренние напряжения и на что они влияют. Как и чем измерить влажность и т.д.
Понимание равновесного содержания влаги
Независимо от того, были ли пиломатериалы высушены в печи или только что распилены из бревна, на них влияет влажность воздуха.
Понимание того, как влага в воздухе взаимодействует с древесиной и какие изменения она вызывает в древесине, важно для возможности предотвращения и диагностики проблем с изделиями из дерева.
— После того, как дерево срублено и сшито в пиломатериалы, древесина реагирует на окружающую среду, особенно на влажность воздуха.
В деревообрабатывающей промышленности влажность является проблемой, которую необходимо решить до начала производства продукции.
Вот почему пиломатериалы тщательно высушивают перед использованием.
Многие люди не понимают, как влага в воздухе влияет на древесину даже после того, как она высохнет.
Понимание равновесного содержания влаги или EMC является ключом к предотвращению проблем с влажностью в древесине после ее сушки.
ЭМС — это влажность, которой древесина в конечном итоге достигнет за определенный период времени.
Вот треснувшая дверная панель от умывальника Chestnut, которая, скорее всего, пострадала от колебаний влажности на протяжении многих лет.
Древесина гигроскопична, что означает, что она будет накапливать или терять влагу, пока не придет в равновесие с влажностью окружающего ее воздуха.
ЭМС связана с температурой и относительной влажностью.
Если температура остается постоянной, а влажность увеличивается, ЭМС увеличивается.
Так, например, при 70 градусах при относительной влажности 40% ЭМС составляет 7,7%.
Если температура остается на уровне 70 градусов, а влажность увеличивается до 77%, ЭМС составляет 14,9.%.
Как это влияет на древесину?
Поскольку древесина является гигроскопичным материалом, неправильное хранение сухих пиломатериалов приведет к увеличению или уменьшению содержания влаги.
Например, если древесина высушена до содержания влаги 7%, но хранится в помещении с более высокой ЭМС, она начнет набирать влагу до тех пор, пока не достигнет ЭМС для условий, в которых она хранится.
Обратное верно, если он хранится в помещении с более низким равновесным содержанием влаги.
Проблемы могут возникнуть с деревянными изделиями, которые не хранятся или не используются в месте с надлежащей электромагнитной совместимостью.
Рамка для картины на этой фотографии была сделана из дерева, содержание влаги в котором было слишком высоким для условий хранения рамы.
Вы можете видеть, что зазор в суставе со временем увеличивается.
Это было вызвано усадкой пиломатериалов после изготовления каркаса.
Если бы он набрал влагу, щель была бы на внешнем углу, а не на внутреннем.
Древесина начинает усыхать, когда ее влажность становится ниже 30%.
Большая часть пиломатериалов из лиственных пород высушивается до содержания влаги от семи до 8%, когда большая часть усадки уже произошла.
Древесина, используемая или хранящаяся для ЭМС, выше, чем влажность древесины, которая будет набухать.
Если ЭМС слишком высока, набухание может привести к выходу из строя соединений или деформации изделия, изготовленного из дерева.
То же самое может произойти и в обратном порядке.
Если древесина попала в гораздо более сухую среду и потеряла достаточно влаги, усадка может привести к поломке изделия или поломке соединения.
В Пенсильвании ЭМС на открытом воздухе колеблется от 11 до 14%, в зависимости от времени года и погодных условий.
То же самое было бы верно в здании, таком как сарай, в котором нет отопления или кондиционирования воздуха.
Таким образом, хранение древесины, которая была высушена до влажности 7%, в сарае без климат-контроля может привести к увеличению влажности пиломатериалов с течением времени.
Чтобы проиллюстрировать, как ЭМС может повлиять на древесину, давайте рассмотрим пример из реальной жизни.
Древесина, которая использовалась для изготовления стола на этом снимке, была высушена до влажности 6%.
Он хранился в помещении с электромагнитной совместимостью около 13% в течение года, прежде чем стол был изготовлен.
Зимой, когда в доме включается отопление с принудительным газовым обогревом, ЭМС в доме падает примерно до 4%.
В результате стол начинает терять влагу и начинает работать столешница, что можно увидеть здесь, когда поперек столешницы проложена линейка.
Фактически, было создано такое давление, что ящик не может быть открыт.
Обратите внимание, насколько плотно ящик прилегает к столешнице прямо над ручкой ящика, и очевидный зазор с правой стороны ящика.
В летнее время при повышении влажности столешница начинает набирать влагу и разбухать, разгружая ящик, и его можно открыть.
Понимание того, как влага, даже в форме пара, влияет на древесину, важно не только для диагностики проблем с древесиной, но и в первую очередь для предотвращения возникновения этих проблем.
Правильная сушка и хранение пиломатериалов до того, как из них будет изготовлен продукт, может избавить вас от неприятностей в долгосрочной перспективе.
Напишите свой отзыв
Что такое равновесная влажность?
`;
Промышленность
Факт проверен
Н.
Калу Равновесная влажность – это точка, при которой древесина не теряет и не набирает воду. Содержание влаги в куске дерева находится в постоянном движении из-за внешних условий, таких как температура и влажность. Содержание влаги в древесине измеряется путем вычитания массы древесины в полностью сухом состоянии из ее нормальной массы и деления общего количества на массу в сухом состоянии.
Равновесное содержание древесины изменяется в зависимости от окружения, в котором находится древесина.
Если влажность окружающего пространства высокая, то в древесину проникает больше частиц воды. Константа равновесия будет высокой при высокой влажности. И наоборот, она будет низкой при низкой влажности внешней среды.
При помещении в печь с температурой 220 градусов по Фаренгейту (105 градусов по Цельсию) или выше константа равновесия древесины упадет до нуля. Это происходит потому, что печь предотвращает образование воды, тем самым предотвращая поглощение воды древесиной. В такой среде водяной пар сначала образуется быстро, а затем замедляется по мере продолжения процесса сушки.
Потеря водяного пара полностью прекращается, когда равновесная влажность возвращается к норме.
Существует предсказуемая корреляция между относительной влажностью и равновесным содержанием влаги в древесине. Например, когда относительная влажность составляет 25%, содержание влаги будет равно 5%. Точно так же содержание влаги будет на уровне 14%, когда относительная влажность составляет 75%.
Уравнение Хейлвуда-Хорробина вычисляет зависимость между температурой, относительной влажностью и содержанием влаги.
В уравнении используемая константа находится с использованием температуры окружающей среды в градусах по Фаренгейту. Диаграмма равновесного содержания влаги может быть построена путем подстановки значений в уравнение. Уравнение, которое довольно сложное, можно найти в Интернете.
Древесина внутри домов обычно имеет влажность 6%. Это число основано на том факте, что в большинстве домов относительная влажность внутри помещений обычно составляет 30%. Древесина, размещенная снаружи, но защищенная от дождя, обычно имеет более высокое содержание влаги; от 14% до 18%. В теплицах относительная влажность составляет 90%, а содержание влаги будет около 20%.