Влажность древесины что такое – Влажность древесины — ТехЛиб СПБ УВТ

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.

Влажность древесины после автоклавной пропитки

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)

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.

www.lhp.by

Свойства древесины - влажность

Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением.

Понятие влажность используется для количественной характеристики содержания воды в древесине.

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

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

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

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

По степени влажности древесина может быть:

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

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

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

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

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

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

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

Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

Bmax = (Аmax - Аmin) / Аmax * 100

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

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

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

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

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

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

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

Коробление

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

малая плотность Р12 < 540,

средняя плотность 550 < P12 < 740,

высокая плотность P12 > 740.

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

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

ecoles-vologda.ru

Влажность древесины, Сухой пиломатериал.

Влажность древесины и сухой пиломатериал

На наш взгляд, самый противоречивый вопрос в просторах интернета. Давайте детально, основываясь на ГОСТ ответим на этот вопрос. Так же, основываясь на опыте и практических примерах, попробуем разобраться и дать логические ответы на все вышеперечисленные вопросы.

 Влажность древесины - это отношение массы влаги, находящейся в объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

Влажность пиломатериалов измеряют влагомером.

 Дерево это живой материал, который растет, спит, дышит. Большинство показателей в древесине из-за этого меняется из года в год. А такой показатель, как влажность в древесине, а также влажность сухого пиломатериала меняется ДАЖЕ в течение года. Данный показатель зависит от времени года, от района, места произрастания. 

Два основных показателя от которых зависит естественная влажность древесины.

Например, по весне, когда природа оживает, просыпается, у дерева тоже начинается «новая жизнь»- сокодвижение, если его срубить в данный период, то естественная влажность будет максимальной. В зимний период - минимальной, чем в весенне-летний период, отсюда, кстати, и есть такое понятие как "зимний лес".

 

 

 

 

 Так же на влажность древесины влияет регион, место произрастания.

Например, на болотистых почвах у древесины самая высокая естественная влажность, на сухих торфяниках самая низкая. Когда древесина приходит менее влажная она и сушится быстрее, и процесс сушки мягче и разрывает ее меньше.

 

 Когда древесина приходит менее влажная она и сушится быстрее, и процесс сушки мягче и разрывает ее меньше.

Сухой пиломатериал

Транспортную влажность и мебельную влажность получают путем сушения.

Влажность древесины бывает:

• Естественная влажность (40-60%)
• Транспортная влажность (18+/-2%)
• Мебельную влажность (8+/-2%).

 

 

 

 

 

Влажность древесины зависит от применения пиломатериалов.

• Естественную влажность 40-60% применяют для опалубки, в стропильную систему, для обрешетки и др.
• Древесину мебельной влажности 8 +/-2% применяют, название уже дает подсказку, в первую очередь и большую часть в мебельном производстве, а так же для производства клееного бруса.
• Во всех остальных случаях используют древесину транспортной влажности 18 +/-2% и применяют для любого строительства, для производства пиломатериалов, например, блок-хауса, шпунта и т.д. 

Иногда клиент приходит и говорит: "Я хочу влажность бруса 8%."

Спрашиваешь: "Для чего?"

Ответ: "Мне сказали (я прочитал) так будет лучше".

Основываясь на ГОСТ 8486-86 и на опыте, для строительства транспортная влажность это самая оптимальная влажность. Потому что при влажности 18 +/-2% пиломатериалы не коробит, не выкручивает, он не синеет, не подвержен грибковому заражению. Пиломатериал транспортной влажности полностью оправдывается свои физико-механические характеристики в строительстве.

 Так же убеждение, что брус можно высушить до 8% абсолютно неверно, и такого бруса еще никто никогда не видел. Брус высушить меньше 20% невозможно, да верхние слои никто не спорит можно высушить и до влажности меньше чем 20%, а вот сердцевина? Влажность бруса в сердцевине достигает 20%, что соответствует ГОСТ и DIN. При данной влажности брус и доску не коробит, не выкручивает, он не синеет, не подвержен грибковому заражению.

Так же есть интересные данные, которые внесены в таблицу ниже.

Основываясь на данные таблицы, равновесная влажность древесины 17-18,5 %, если исходить из среднестатистических данных (влажность воздуха 80-85% и температура +10 С). Логично, что для строительства дома из бруса влажность меньше чем 20% просто не нужна. Строительный объект от этого ничего не "выиграет".

Можно, конечно, услышать аргумент про клееный брус, его сушат до влажности 8% .

1. Во-первых, сушат не брус, а ламели (доску).
2. Во-вторых, производителям клееного бруса ламели в дальнейшем нужно склеить, чтобы они плотно сходились и со временем не расклеивались, не рассыхались.

 В принципе, отсюда и пошел клееный брус плохого качества. Плохо высушили, потому что высушить доску, не говоря уже о брусе, до влажности 8 +/-2% непросто, не досушили, схитрили и со временем брус может рассыхаться, ламели отпадать.

 Так же приходят клиенты, которые говорят, что вот мы сносили дом моей бабушки, и мы так и не смогли его разобрать. Крыша «съехала», а сруб, как стоял "вкопанный", так и стоял.

 И клиент с восклицанием подытоживает: «Вот строили же!».

 Конечно, раньше никто не гнался построить, как можно быстрее, дешевле, никто не гнался за «новыми технологиями». А спиливали дерево, окоряли, давали время бревну вылежаться, а потом уже только собирали.

 А как получается сейчас? Все делается с точностью наоборот. Клиент хочет быстрее и дешевле, производитель дает, то, за что готов платить клиент. Вот и общий результат.

 Стремление заведомо сэкономить, портит мнение про самый лучший природный строительный материал. Дерево повторимся это живой материал, он "выживает" только в руках профессионалов.

stroy-derevodom.ru

Что такое естественная влажность древесины и от чего она зависит

Каждый, начинающий работать с лесоматериалами, сталкивается с таким понятием, как естественная влажность древесины. Этот термин характеризует соотношение жидкости к общей массе дерева. И большинство столкнувшихся с влажностью древесины читают, что чем этот показатель меньше, тем лучше. Хотя это неверно, поскольку для каждого конкретного случая подбирается материал на основе определённых условий. Поэтому опытные мастера всегда учитывают, сколько процентов влаги содержится в заготовках, что указывает на то, подходит ли она для обработки.

Каждый, начинающий работать с лесоматериалами, сталкивается с таким понятием, как естественная влажность древесины. Этот термин характеризует соотношение жидкости к общей массе дерева. И большинство столкнувшихся с влажностью древесины считают, что чем этот показатель меньше, тем лучше. Хотя это неверно, поскольку для каждого конкретного случая подбирается материал на основе определённых условий. Поэтому опытные мастера всегда учитывают, сколько процентов влаги содержится в заготовках, что указывает на то, подходит ли она для обработки.

Дерево относится к материалам природного происхождения, поэтому окружающая среда влияет на влажность пиломатериала, то есть, процент влаги в нём может меняться. При одних условиях материал накапливает её в себе, а при других – теряет. И это сказывается на характеристиках. Вес бруса естественной влажности, а также его размерные параметры могут колебаться из-за окружающей среды. Поэтому для любой из сфер использования дерева нет установленного точного значения количества содержащейся влаги, она всегда указывается в допустимом диапазоне.

Факторы, влияющие на сырость

Естественная влажность древесины – процентный показатель содержания жидкости в свежеспиленном дереве, которое ещё не подвергалось какому-либо виду сушки. Он зависит от таких критериев, как:

• порода;
• особенности окружающей среды;
• время года.

Этот показатель не является нормируемым и варьируется в диапазоне 30–80%. И влияют на него вышеуказанные критерии.

Виды влажности и их показатели

Помимо естественной, выделяется ещё две – абсолютная и относительная. Первый вариант является нормированным (должна соблюдаться норма по ГОСТ), второй объединяет в себя два подвида процентного содержания влаги в пиломатериале – свободный и связанный.

Чаще всего влажность бруса или доски делят на такие категории:

• естественная;
• транспортная;
• мебельная.

Как уже отмечено, доски с естественным влагосодержанием могут содержать в себе от 30 до 80% жидкости. Такие материалы зачастую применяются для создания стропильных систем, опалубок, обрешёток.

Для получения пиломатериалов иных категорий древесина подвергается сушке различными способами. Причём применяемые методы влияют не только на процент жидкости, но и на то, сколько сохнет доска или брус естественной влажности. К примеру, атмосферная сушка позволяет получить древесину транспортной категории с содержанием влаги на уровне 18–22%. Но этот метод очень длительный по времени. Лесоматериалы транспортной категории являются самыми ходовыми, поскольку отличаются лёгкостью обработки и хорошими эксплуатационными показателями.

Влияние сушки

 Для ускорения процесса применяются различные технологии:

• конвективная;
• кондуктивная;
• электрическая;
• радиационная.

Эти методы позволяют не только быстро просушить дерево, но и получить на выходе заготовки мебельной категории, у которой влагосодержание сухой древесины составляет 8–12%. Судя по названию, можно понять, что такой лесоматериал применяется для создания мебели.

Зависимость веса материала от количества жидкости

Как уже отмечено, габаритные параметры и масса дерева зависит от количества содержащейся в ней влаги. Поэтому вес древесины естественной влажности будет отличаться показателями материала транспортной или мебельной категорий. Для определения массы используют два норматива – объёмный и удельный. Первый указывает массу с учётом породы, количества влаги, иных критериев. К примеру, сосна с процентным содержанием жидкости на уровне 70% весит 720 кг/м. куб. При снижении показателя до 20% масса уменьшится до 520 кг/м. куб.

Удельный вес не учитывает указанные условия для расчёта. Это значение принято для всех типов лесоматериалов, оно статично, равно 1540 км/м. куб.

Поскольку процент содержания влаги – очень важный параметр, он обязательно учитывается при выборе материала для использования в той или иной сфере.

Но отметим, что это только общая информация касательно такого норматива, как влагосодержание лесоматериалов. Этот критерий очень обширен и обладает множеством особенностей и нюансов. 

www.enerteh.ru

Влажность древесины | Деревянные дома

Посещая сайты и форумы строительной тематики, понял, что у многих пользователей нет конкретного представления о таком термине как влажность древесины. Пишу для простых читателей, с минимальным использованием строительных терминов и формул! Сейчас мы досконально в этом разберемся!

Влажность древесины – это один из показателей физического свойства этого материала. Он в процентном отношении указывает количественное содержание влаги находящейся  в данном материале. Для характеристики древесины применяется относительная и абсолютная влажность, давайте разберемся, что это такое и где они применяются!

Относительная влажность древесины

Относительная влажность – это показатель количества влаги в данном материале, по отношению к этому же материалу, то есть он показывает, сколько процентов воды содержится в данном объеме или весе древесины.

Выражается в процентах (%) и  рассчитывается по формуле: Wотн = (m— m0)/m*100 , где m – начальная масса образца, m0 – масса абсолютно сухого образца. Отсюда следует, что Wотн = mв (влаги) / m (начальная масса образца)*100; т.е относительная влажность – это отношение массы влаги в данном материале к массе всего материала.

Для того чтобы точно высчитать влажность: из материала выпиливают образец, взвешивают его начальную массу, а затем высушивают до абсолютно сухого состояния, и измеряют вес. Разница масс, это и будет вес влаги, ее делят на начальную массу образца и умножают на сто.

Например: Начальный вес заготовки m=600 (гр), после сушки заготовка стала иметь вес m0=300 (гр), отсюда следует, что Wотн=(600-300)/600*100=50%, значит, до высушивания относительная влажность материала составляла 50%. Простыми словами: мы узнаем какой объем или массу составляет вода, по отношению к объему или массе всего материала.

Относительная влажность древесины не может быть равной или больше ста процентов!

Даже если мы возьмем образец 1 килограмм ( 1000 гр.), и он высохнет до веса 1 гр. (что нереально), относительная влажность все равно будет меньше ста процентов =99,9%, а столько веса древесина не может потерять, это из области фантастики. На одном форуме я прочитал, цитирую «В приведённой таблице в первой графе написано — максимальная влажность пихты 250%. Может ли быть влажность выше 100%? Какова тогда влажность воды?», отвечу – может, но только другая влажность!

Абсолютная влажность древесины

Данная величина показывает, сколько влаги содержит материал по отношению к данному материалу в абсолютно сухом состоянии.

Выражается в процентах (%) и рассчитывается по формуле Wабс =(m — m0)/m0 * 100, где m – начальная масса образца, m0 – масса абсолютно сухого образца, т.е. абсолютная влажность – отношение массы влаги, к этому материалу в абсолютно сухом состоянии.

Во время сушки материал постоянно теряет свой вес — испаряется влага, Но наступает такой момент, когда образец высыхает и перестает терять свой вес – вся влага испарилась, такое состояние материала называют абсолютно сухим, его влажность равна нулю. Это не значит, что в древесине совсем не осталось влаги, она присутствует в мизерном количестве, но при удалении которой, материал потеряет свои физические свойства.

Литература: «Методы определения влажности, ГОСТ 16588-91 (ИСО 4470-81)»

Рассмотрим тот же пример: Начальный вес заготовки m=600 (гр), после сушки она стала вешать m0=300 (гр), отсюда следует, что Wабс=(600-300)/300*100=100%, (в первом случае 50%). Простыми словами: мы узнаем, сколько воды содержит материал, по отношению к этому материалу в абсолютно сухом состоянии.

Выводы

Относительную влажность древесины можно рассматривать только как количественный показатель влаги в материале.

Для древесины относительная влажность применяется только при расчетах теплотворности в теплотехнике, и используется только тогда, когда древесина рассматривается как отопительный материал – дрова!

Абсолютную влажность древесины можно рассматривать больше как качественный, чем количественный показатель влаги в материале.

Для древесины как строительного и пиломатериала, в мебельном производстве для измерения влажности применяется только показатель абсолютной влажности!

Он может быть 100% и 200%. Поэтому не путайтесь в этих величинах! Для измерения влажности древесины используют различные электрические приборы, некоторые из них измеряют относительную, а не абсолютную влажность, поэтому смотрите в паспорте прибора о величине измерения.

Абсолютную влажность можно перевести в относительную по формуле: Wотн=(100*Wабс) / (100+Wабс)

Относительную влажность можно перевести в абсолютную по формуле: Wабс=(100*Wотн) / (100-Wотн)

my-wood-house.ru

Влажность древесины: виды, методы определения

Древесина – это один из самых востребованных материалов, используемых в строительстве, при изготовлении мебели, вагоностроении и многих других отраслях народного хозяйства. Главные преимущества – высокая прочность, экологическая чистота, хорошая обрабатываемость, химическая стойкость. Одним из важных свойств, которое обязательно учитывают, является влажность древесины. Как ее определить и какой она должна быть у разных пород дерева, рассмотрим в этой статье.

Виды влажности

Древесина имеет природное происхождение, поэтому она очень чувствительна к колебаниям температуры воздуха и давления атмосферы. Подчиняясь состоянию окружающей среды, она меняет процент влажности. Специалисты утверждают, что древесина дышит, поглощает или выделяет пары воздуха и это явление называется гигроскопичностью. Принято считать, что самая важная характеристика – это влажность, которая определяет отношение влаги к сухой массе. Она подразделяется на:

• Абсолютную – имеет разные значения для каждой породы дерева. Определяется влажность древесины по ГОСТу 8486-86.
• Относительную – измерения проводятся во влажном состоянии и подразделяются на свободную и связанную.

Кроме этого, влажность бывает:

• Естественная – 27–81%. Используется для различных подсобных работ: изготовления опалубки, стропил и обрешетки.
• Мебельная – 8–12%. Применяется в мебельном производстве и для получения клееного бруса.
• Транспортная – 18–22%. Используют для всех других видов работ, кроме перечисленных в первых двух пунктах: для производства пиломатериалов, строительства, шпунта.

Для выполнения строительных работ самая подходящая древесина – транспортная. Материал влажностью около 20% легко обрабатывается, он не коробится и не подвергается грибковым заражениям.

Степень влажности

По степени содержания влаги в древесине ее разделяют на следующие виды:

• Мокрая – она содержит влаги более 100%. Такое состояние наступает, когда материал присутствует в воде продолжительное время.
• Свежесрубленная – процент влажности древесины в этом случае колеблется от 50 до 100.
• Воздушно-сухая – продолжительное время содержится на открытых площадках. Ее влажность полностью зависит от природных условий и времени года, степень влажности 15–20%.
• Комнатно-сухая – находится в жилых помещениях с содержанием воды не выше 10%.
• Абсолютно сухая – практически отсутствует влага, ее содержание равно 0%. В этом случае она часто подвергается деформации.

Знание степени влажности необходимо при практическом использовании древесины.

Что такое естественная влажность?

Дерево – это живой материал, который постоянно растет и дышит. Для его жизнедеятельности необходима вода. Ее содержание зависит от породы, погодных условий и места произрастания дерева. Сразу после рубки или распиле бревна материал обладает влажностью, которую называют естественной. Точных норм для этой величины не существуют. Она изменяется в пределах 27–81%. Древесина с естественной влажностью нередко заражается грибками и бактериями, подвергается гнили. Не рекомендуется сразу после вырубки бревна перевозить на большие расстояния, через несколько дней они приходят в негодность.

Материал с естественной влажностью используют только для строительства малоответственных сооружений. Перед длительной транспортировкой и последующим использованием древесины, срубленные бревна подвергают атмосферной или принудительной сушке. Только после этой процедуры ее можно смело использовать для изготовления различных конструкций.

Особенности содержания влаги в древесине

Всем известно с давних времен, что влажность воздуха оказывает существенное влияние на изделия, изготовленные из дерева. Особенно это заметно при резких перепадах содержания влаги в воздухе. Явление объясняется особенностями содержания воды в древесных породах.

Существует две формы, в которых она находится в материале:

• Связанная – хранится в оболочке клеток, удерживается физико-химическими связями и сильно влияет на многие свойства древесины.
• Свободная – располагается в межклеточных пространствах и полостях клеток, сохраняется благодаря механическим связям, легко удаляется и мало влияет на качество материала.

При высыхании древесины в первую очередь происходит испарение свободной влаги и только после нее – связанной. Процесс будет длиться до тех пор, пока вода равномерно не распределится по всему материалу, и не сравняется с относительной влажностью воздуха. Аналогично происходит и при поглощении влаги.

Равновесная влажность дерева

Любая древесина способна поглощать водяные пары и воду и отдавать полученную влагу. В зависимости от содержания влаги и температуры окружающей среды и длительности нахождения древесины на воздухе устанавливается равновесная влажность. Это понятие связано с полным равномерным распределением влаги, когда процесс высыхания дерева прекращается, а процент влажности древесины и окружающей среды становятся равными.

Оказывается, гигроскопическое равновесие климата региона можно определить по равновесной влажности дома, построенного из натурального дерева. Влага, содержащаяся в древесине, как указывалось ранее, состоит из свободной и составляющей. Границей этих понятий является точка насыщения. Это состояние древесины, когда свободная жидкость полностью удалена, а клетки остались насыщенными водой. Независимо от породы дерева влажность в точке насыщения принято считать равной 23–31%.

Какая влажность принята за стандарт?

Для применения пиломатериалов в строительстве необходима сортировка их по степени влажности. Стандартная влажность древесины принимается равной примерно 15% и считается постоянным показателем для любых пород дерева, к которому стремятся все производители древесной продукции. В таком состоянии материал отлично хранится, используется для строительных и отделочных работ. Понятия равновесной и стандартной влажности знакомы любому специалисту, работающему по производству пиломатериалов.

Недостаточно просушенная древесина – это реальная среда для образования плесени и роста грибков, что приводит ее к разрушению. Современное сушильное оборудование позволяет достичь показателя влажности, равного 6%. В этом случае материал будет еще устойчивее к гниению, стойким к деформации и долговечным.

Свойства древесины, связанные с влажностью

Основными деформирующими свойствами древесины, влажность которой изменяется, являются следующие:

• Усушка – характеризуется уменьшением величины объема и линейных размеров древесины. Процесс усушки связан только с удалением из древесины связанной воды, свободная никакого влияния не оказывает. При распиловке бревен на доски делают припуски на усадку материала.
• Коробление – изменение пиломатериала по форме, возникающее при сушке и неправильном хранении. Зачастую это происходит вследствие разной усушки по поперечному или продольному направлению.
• Влагопоглощение – способность древесного материала впитывать влагу из воздуха. Это свойство не зависит от породы древесины и сильно ухудшает ее свойства, снижая биостойкость. Для защиты деревянные поверхности покрывают лакокрасочными материалами.
• Разбухание – увеличивается объем и линейные размеры в результате повышается количество связанной воды в клетках. Такое явление происходит при сплаве бревен по воде или содержании древесины на влажном воздухе. Причем разбухание поперек волокон наблюдается сильнее, чем вдоль.

Свойство древесины поглощать жидкости используется при пропитке ее антисептиками, варке для получения целлюлозы, сплаве леса.

Удельный вес древесины

Для определения веса древесины используют величину, называемую плотностью или удельным весом. Она вычисляется отношением массы материала к единице объема. Этот параметр очень изменчив и зависит от влажности и породы древесины, поэтому принято использовать его среднее значение. Для вычисления этой величины поступают следующим образом:

• Определяют массу древесины путем взвешивания.
• Вычисляют объем. Его рассчитывают по специальной методике, с учетом только объема чистой древесины без пустот, которые образуются при укладке.

Плотность, как правило, рассчитывается при естественной влажности конкретного материала. Измеряется удельный вес любой древесины в кг/м³ и заносится в таблицу.

Определение веса древесины естественной влажности

Вес древесины потребителю необходимо знать для:

• Перевозки приобретенного сырья – выбора транспорта и оплаты доставки.
• Определения веса готовой конструкции – монтаж фундамента и установка перекрытий.
• Определения места хранения материала.

Вычислить вес покупаемого вами материала очень легко. Для этого потребуется определить по таблице удельный вес конкретной древесины и умножить на количество кубов приобретенного материала.

Определение степени влажности в бытовых условиях

Определить, сколько воды содержится в древесине можно разными способами. В быту часто используют для замера влажности древесины прибор-электровлагомер. Его действие связано с изменением электропроводности материала от его влажности. В корпус прибора вмонтированы иглы, к которым подводится электрический ток. Для проведения измерения достаточно их вставить в исследуемую древесину и включить его в электрическую сеть. На шкале выводится значение влажности именно в том месте, куда вставлены иглы. Недостаток электровлагомера состоит в том, что он определяет влажность только в конкретном месте. Опытные мастера, долгое время работающие с древесиной, могут определить в ней содержание воды по внешнему виду. Для этого учитывается цвет коры, наличие трещин на торце и вдоль волокон.

Методы измерения влажности

В промышленных условиях, для определения влажности древесины, используют прямой и косвенный метод. К прямому относится весовой способ определения. Для этого из контролируемой партии выбирают определенное количество досок. Из каждой выпиливается образец и взвешивается на весах. Далее его начинают высушивать в духовой печи, продолжая взвешивание через каждые два часа до тех пор, пока показания не станут одинаковыми. Затем, используя все данные, результат вычисляется по специальной формуле. На этот способ требуется очень много времени, около девяти часов, поэтому практикуют редко и берут на вооружение косвенный метод. Для этого используют прибор для измерения влажности древесины, в основе которого лежит замер электропроводности материала. Датчик кондуктометрического устройства – это трехигольчатый зонд. Он втыкается вдоль волокон на всю глубину электродов.

Показания смотрят на шкале миллиампера, который проградуирован в процентах. Для измерения влажности стружек используют разъемный стакан. В него между двумя электродами в виде дисков помещается определенная порция спрессованного материала. Влажность древесностружечных плит определяют четырехигольчатым зондом. Этот метод прост в использовании, дает быстрый результат, но возможны погрешности, особенно при большой влажности материала. Другой прибор для измерения влажности древесины – гигрометр Testo 616. Он позволяет быстро выполнить процедуру измерения содержания воды в древесине без ее разрушения. Глубина измерения составляет 5 см. Данные выводятся на дисплей в процентном отношении веса к сухой массе древесины. Прибор очень удобен для получения данных в динамике, например, при сушке стен или полов.

Заключение

Древесина является натуральным продуктом и очень восприимчива к температурному режиму и влажности. Благодаря гигроскопичности, она постоянно меняет содержание влаги из-за окружающих условий среды. Такой процесс называют дыханием дерева, оно может впитывать воду из воздуха или выделять ее. Подобное явление – это реакция на изменения микроклимата помещения. При неизменном состоянии атмосферы (воздуха) в закрытом помещении влажность древесины принимает постоянное значение, называемое равновесным.

fb.ru

Виды влаги в древесине. Причины возникновения влаги в древесине и последствия данного процесса. древесина

Объемный вес древесины колеблется от 400 до 1100 кг/м3. Пористость древесины различных пород колеблется от 30 до 80%. Влажность древесины влияет на все ее важнейшие свойства и изменяется в зависимости от влажности и температуры воздуха.

Что сухие дрова горят лучше сырых – известно всем. Все знают, что мокрые дрова всегда можно подсушить, а сухие, наоборот – увлажнить. При этом, качество топлива будет изменяться – улучшаться или ухудшаться. Но, так ли это важно для современного отопительного оборудования? Например, пиролизные котлы позволяют сжигать дрова, влажностью 50%, и даже, до 70%!

Теплотворность древесины находится в прямой зависимости от ее влажности.
 Влажность дров относится к важному показателю, определяющему их качество.

 Влажность древесины

Влажность древесины не зависит от породы дерева.
Влажность древесины – это количественный показатель содержания влаги в ней.

 Различают абсолютную и относительную влажность древесины.

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность – это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к массе абсолютно сухой древесины этого же образца.

 Величина «абсолютной влажности» в отопительной практике не применяется.
 
Относительная влажность

Относительная (рабочая) влажность древесины - это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к его общей массе. Значение относительной (рабочей) влажности древесины, применяется в расчетах по теплотехнике. Здесь и дальше, под понятием «влажность» будет подразумеваться, именно «относительная влажность».

Вся влага в древесине разделяется на два вида – свободная и связанная.
 
Свободная влага

Свободная влага – это влага, которая находится во внутриклеточном и междуклеточном пространстве, а также в полостях и порах древесины. Свободная влага удерживается в древесине за счет механических связей и легко удаляется из нее при обычной сушке.
 
Связанная влага

Связанная влага – это влага, которая находится внутри стенок клеток древесины. Связанную влагу еще называют, «гигроскопической». Связанная влага удерживается на уровне физико-химических связей. Удаление этого вида влаги из древесины весьма затруднено, связано с большими затратами энергии и оказывает большое влияние на механические свойства самой древесины. В природных условиях, связанная влага может быть удалена во время горения или естественного старения (гниения) древесины, когда происходит разрушение стенок клеток и физико-химических связей в их массе.

При определении относительной (рабочей) влажности образца древесины учитывается суммарный объем свободной и связанной влаги всего образца.
 
Влажность дров

Влажность дров – очень нестабильный показатель. Между древесиной и окружающей средой (воздухом) все время происходит влагообмен. Если влажность древесины больше, чем влажность окружающего воздуха – будет происходить высыхание древесины. Если наоборот – увлажнение.
Если влажность и температура окружающей среды (воздуха) достаточно долго будут иметь неизменное значение, то влажность дров тоже стабилизируется и будет соответствовать влажности окружающего воздуха. Влажность древесины, при которой прекращается обмен влагой между ней и окружающей средой, называют «равновесной».

Равновесная влажность – крайне неустойчивое состояние для древесины, т.к. в природе невозможно найти воздух с достаточно долго постоянными параметрами температуры и влажности.
 
Степень влажности древесины

Различают следующие степени влажности древесины:

    Сплавная (влажность 50%, и более)
    Это может быть дерево, которое длительное время находилось в воде. Например, сплавная древесина, или древесина после сортировки в водном бассейне, или просто хорошо намокшее (отсыревшее) бревно.
    Свежесрубленная (влажность 33...50%)
    Это древесина, которая сохранила влагу растущего дерева.
    Воздушно-сухая (влажность 20...30%)
    Это древесина, которая длительное время выдерживалась на открытом воздухе, при хорошем проветривании.
    Комнатно-сухая (влажность 7...18%)
    Это древесина, которая длительное время находилась в жилой комнате или в ином, отапливаемом и вентилируемом помещении.
    Абсолютно сухая (влажность 0%)
    Это древесина, высушенная при температуре t=103±2°С до постоянной массы.
 

Гигроскопичность и равновесная влажность

Древесина относится к гигроскопичным материалам, то есть ее влажность зависит от состояния окружающей среды. Если древесину длительное время выдерживать в воздухе неизменного состояния, то ее влажность будет стремиться к определенной величине, называемой устойчивой влажностью.

Древесина может достичь устойчивой влажности, поглощая водяные пары из воздуха (сорбция), либо выделяя их в воздух (десорбция). Водяные пары из воздуха могут поглощать только клеточные стенки. Появление свободной воды при этом невозможно, даже если воздух будет насыщен водяным паром. Процессы сорбции и десорбции не вполне обратимы. При одинаковом состоянии воздуха: устойчивая влажность при сорбции меньше, чем при десорбции. Разность между ними называется показателем гистерезиса сорбции. Его величина зависит в основном от размеров древесного образца. Древесные сортименты крупных сечений — бруски, доски, заготовки имеют показатель гистерезиса равный в среднем 2.5%. Для мелких древесных частиц (опилки, стружка) гистерезис незначителен (0.2-0.3%) и в практических расчетах его не учитывают.

Среднюю устойчивую влажность, практически одинаковую при сорбции и десорбции, называют равновесной влажностью. В практике равновесную влажность определяют по диаграмме или по таблицам.

Сырье, используемое в деревообрабатывающей промышленности, получают в результате распиловки стволов деревьев различных пород. Древесина является природным полимером, состоящим из разнообразных растительных клеток преимущественно удлиненной формы (волокон). Основными типами клеток хвойных пород являются трахеиды, лиственных пород — волокна либриформа и сосуды. Кроме того, в древесине имеются клетки сердцевинных лучей и в небольшом количестве клетки древесной паренхимы. Полости клеток соединены между собой порами и образуют в древесине капиллярную систему, обладающую сравнительно хорошей проницаемостью для жидкостей и газов в направлении вдоль волокон и значительно меньшей - поперек волокон. Клеточные стенки имеют сложную слоистую структуру, состоящую из групп цепных молекул целлюлозы, составляющих элементарную фибриллу. Элементарные фибриллы объединяются в более крупные образования - микрофибриллы, формирующие целлюлозный каркас, внутри которого размещаются гемицеллюлозы, лигнин и вода, находящаяся между элементарными фибриллами и микрофибриллами в виде непрерывных прослоек переменной (зависящей от влажности) толщины. Микрофибриллы, в свою очередь, образуют еще более крупные образования — макрофибриллы. Между макрофибриллами и внутри их имеются пространства, заполненные водой (а в сухой древесине частично воздухом). Они вместе с межмикрофибриллярными прослойками воды формируют в клеточных стенках свою капиллярную систему, более тонкую, чем система клеточных полостей. Вода в древесине делится на свободную и связанную: свободная вода – так называется вода, заполняющая полости клеток и удерживаемая в них механически. Именно поэтому она первой удаляется из древесины. Это большая часть воды, содержащейся в древесине. Процесс удаления влаги протекает быстро и оказывает незначительное влияние на свойства древесины, требует невысоких температур и определенной осторожности. связанная вода – содержащаяся в стенках клеток, удерживаемая в основном физико-химическими связями. Изменение ее содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Ее удаление значительно труднее и требует более высоких температур. Максимальное количество связанной влаги называется влажностью предела насыщения древесины и составляет 30%. По степени влажности различают древесину: сырую, W>100%, длительное время находившуюся в воде; свежесрубленную, W=50-100%, сохранившую влажность растущего дерева; воздушно-сухую, W=15-20%, выдержанную на открытом воздухе; комнатно-сухую, W=8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении; абсолютно сухую, W=0, выдержанную в сушильном шкафе при температуре t=103±2°C. Количественная оценка влажности осуществляется прямыми или косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом воды из древесины, например, высушиванием. Метод высушивания является самым точным и к нему часто прибегают при проведении лабораторных испытаний. Однако он не очень удобен и редко используется на практике, так как требует много времени. Поэтому для определения влажности используются другие, хотя и менее точные методы, основанные на измерении показателей других физических свойств древесины, которые зависят от содержания воды в древесине. Наибольшее распространение получил кондуктометрический способ, измеряющий электропроводность древесины. Кроме того, в сушильной практике различают следующие виды влажности: начальная влажность древесины — влажность, которую она имеет перед отправкой в сушильную камеру; конечная влажность древесины — влажность, которую мы хотим получить после полного цикла сушки

Влага в древесине – причины возникновения и последствия

Дерево – это «живой материал», древесина состоит из клеток, чем и обусловлены ее уникальные свойства.
Особенности различных сортов дерева зависят от составляющих каждой отдельной клеточки – вода, воск, смолы, танины, крахмал, масла и алкалоиды. Клеточная структура делает древесину прочной, надежной и красивой. Древесина обладает также теплоизоляционными свойствами и поддерживает определенный баланс воды, кислорода и питательных веществ. На содержание влаги в древесине влияет окружающая температура и влажность. Дерево может впитывать влагу или выделять. Лишняя влага приводит к гниению, а недостаток влаги к растрескиванию бревен.
Влага в деревянных домах содержится, если в процессе заготовки строительного материала бревна не до конца высушили, но возможно проникновение влаги и из внешней среды в уже сухое дерево. Нормальным уровнем содержания влаги в древесине принято считать естественный изначальный уровень, он выражается в % от ее сухого веса. В живом дереве содержание влаги больше чем точка насыщения волокон. ТНВ - примерно 30% содержания влаги, в самом дереве содержание ваги может достигать 200%. Деревянные элементы интерьера высушивают до 6-12%, т.е. максимально приближают строительный материал к окончательному состоянию, которое древесина обретет через несколько лет службы. Делается это для минимизации возможных сдвигов при изменении размера досок (бревен). Большую часть деревянного строительного материала высушивают до 15-19% содержания влаги. Такое содержание делает материал постоянным в размерах при сборе дома и монтировании отдельных деталей. Распределение влаги в бревне не равномерно, это происходит из-за его большого диаметра. Например, в в трех сантиметрах от поверхности показатель влажности покажет 20%, но глубже в бревне он будет уже больше. Так что гарантировать одинаковую влажность во всем срубе практически невозможно.
 
Значение содержания влаги в бревне:

    После постройки дома древесина будет испарять влагу до тех пор, пока не достигнет равновесия с влажностью и температурой окружающей среды. Такое содержание влаги именуется равновесным, и незначительно меняется ежедневно, подстраиваясь под окружающую среду. Достаточно существенно этот показатель меняется при смене сезона. Зависимость содержания влаги в древесине относительно влажности воздуха выглядит следующим образом: 95% в воздухе – 20% в древесине; 50% в воздухе – 9% в древесине. При повышении температуры уровень влажности также снижается.
    Изменение размеров тоже происходит в результате усушки, т.е. потери древесиной влаги. Стенки каждой клеточки древесины сжимаются и уплотняются, под этим давлением древесина трескается вдоль волокон. Трещины дотягиваются до самой сердцевины бревна образуя лучи. В трещины по наружной стороне проникает дождевая вода. Вода может накапливаться и портить бревно, чтобы этого избежать бревна обрабатывают специальными составами.
    Древесина не только сохнет, но и набухает под влиянием окружающей среды. Подобные процессы характерны и для высушенного дерева, которое уже долгое время находится в срубе. Подобное движение бревен имеет просторечное название – говорят что сруб «повело». Внешне это легко заметить: рассыхаются стыки или заедает двери.
    При переходе от зимы к лету древесина накапливает много влаге, но при резком повышении температуры может происходить заражение грибком сини. Дерево обесцвечивается, что плохо сказывается на внешнем виде дома. В сухую и прохладную погоду эта угроза заражения минимальна.     От уменьшения влаги в древесине выигрывают ее физические свойства. Материал весит меньше и легче в эксплуатации. Поверхность лучше впитывает морилку, антисептик и т.д. Процесс полировки тоже проходит быстрее. При помощи регулирования содержания влаги в древесине можно придавать или усиливать разнообразные свойства.
    Многие производители строительных материалов используют для подготовки бревен сушильные печи. Подобная «усадка заранее» позволяет кристаллизовать смолы, уменьшить вес бревен, уничтожить насекомых и микроорганизмы и облегчить распил. Регулируя время и циклы сушки можно добиться необходимого уровня влажности и, даже, подтвердить это документально.
    Существует еще понятие «мертвостоящий лес», т.е. уже самостоятельно просохший строительный материал (20% влагосодержание), который готов к распилу.
    К распространенным методам сушки относится и воздушная сушка, длится она 1-2 года и подготавливает материал 12-30% влагосодержанием. Воздушный поток способствует испарению влаги, на содержание влаги влияет местный климат и период сушки.
    Если компании используют при строительстве свежесрубленные деревья, они не досушены и не проходили никакой обработки перед распилом. Содержание влаги в таком материале стремиться к естественному, весь процесс потери влаги будет проходить в уже отстроенном доме. Компании, использующие такой материал, обязательно учитывают усушку дерева на стадии проектирования строения.
    Можно применять клееные бревна. В них содержится минимум влаги, соответственно клееные бревна не склонны к усадке, растрескиванию, перекашиванию и искривлению.
 

Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением.

То, что влажность окружающего воздуха имеет большее влияние на изделия из древесины, известно еще с глубокой древности. При этом не настолько важна влажность как таковая, как её резкие перепады. Теперь разберёмся, почему это происходит. В древесине различают две формы воды: связанную и свободную. Связанная вода находиться в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины.

Свободная вода, удерживаемая только механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины. Рассмотрим основные свойства деформации древесины. Усушкой называется, уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении из неё связанной воды. Удаление свободной воды не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше время усушки.
Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5-2 раза больше, чем в радиальном. Полная линейная усушка древесины наиболее распространённых отечественных пород в тангенциальном направлении составляет 8-10%, в радиальном 3-7%, а вдоль волокон 0,1-0,3%. Полная объёмная усушка находится в пределах 11-17%. Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д. Дабы была возможность представить, о чём идёт речь, посмотрим на рисунок, где: 1 - радиальный и 2 - тангенсальный, распилы древесины.

Внутренние напряжения возникают в древесине без участия внешних нагрузок. Они образуются в результате неодинаковых изменений объёма тела при сушке (сушильные напряжения), пропитке и в процессе роста дерева. Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала. В поверхностных зонах доски, где влажность ниже, чем в центре, из-за стеснения свободной усушки возникают растягивающие напряжения, а внутри доски - сжимающие. Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций.

Остаточные напряжения, в отличие от влажностных, не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после её полного завершения. Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжении поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки. Коробление - изменение формы пиломатериалов и заготовок при сушке, а также распиловке и неправильном хранении. Чаще всего коробление происходит из-за различия усушки по разным структурным направлениям. Различают поперечную и продольную покоробленность.

Продольная покоробленность бывает: по кромке, по пласти и крыловатость. На рисунки изображены виды покоробленности: А - поперечная: а - желобчатая, б - трапециевидная, в - ромбовидная, г - овальная; Б - продольная: д - по кромке, е - по пласти, ж - крыловатость.

Влагопоглощение - способность древесины вследствие её гигроскопичности поглощать влагу (пары воды) из окружающего воздуха. Влагопоглощение практически не зависит от породы. Способность к поглощению влаги является отрицательным свойством древесины. Сухая древесина, помещённая в очень влажную среду, сильно увлажняется, что ухудшает её физико-механические характеристики, снижает биостойкость и т.д.

Чтобы защитить древесину от влияния влажного воздуха, поверхность деревянных деталей и изделий покрывают различными лакокрасочными и плёночными материалами. Разбухание - увеличение линейных размеров и объёма древесины при повышении в ней содержания связанной воды. Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном воздухе или воде. Это - свойство, обратное усушке, но подчиняется, в основном, тем же закономерностям. Наибольшее разбухание древесины наблюдается поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон. Рассмотрим в качестве примера дверное полотно из массива с заполнением филенчатыми панелями.

Чтобы такая дверь была надежной и долговечной, приходится вкладывать в нее возможность приспосабливаться к естественным изменениям собственных размеров. Для этого обвязка и филёнки изготавливаются не из цельного массива, а из переклеенных между собой ламелей (брусков) волокнами по наравлению друг к другу, в тангенциальном направлении - поперёк волокон. Именно это защищает полотно от разбухания, растрескивания, крыловатостей и поддерживает его в таком состоянии длительное время с тщательно выверенными размерами, зазорами и углами.

Пространство между обвязкой заполняется филёнчатой панелью, которая будет, несомненно, подвергаться усушке и разбуханию вместе с сезонными изменениями влажности. Поэтому края этой панели (фигареи) вырезаются в виде шипа, а сама она вставляется в пазы рамы, что позволяет ей свободно перемещаться при изменении в размерах.

Филёнка закрепляет в обвязке только в центре верхнего и нижнего брусков точечно с помощью силикона так, чтобы она равномерно двигалась внутри пазов правого и левого брусков. Ну и конечно фигарей делается достаточно широким, чтобы глаз человека не замечал перемещений, - в отличие от плотного соединения с пазом шипом. Для определения зазора между краями филёночной панели и пазом обвязки существует формула усушки, определяющая изменение размера по причине усушки dD:

dD=D*S*(dMC/fsp),

D - первоначальный размер, S - процент сжатия, dMC - изменение содержания влаги, fsp - точка насыщения.

Процент сжатия древесины различается для тангентального и радиального распила и берется из специальной таблицы. Кроме того, при расчете изменения содержания влаги следует учитывать, что значения влажности выше точки насыщения в расчёт не принимаются. Рассмотрим на примере сосновой двери с филенками шириной 450 мм; коэффициент сжатия для сосны S=6,1%.

Ожидаемое максимальное содержание влаги 14%. В случае, если влажность древесины будет равна 8%, то (учитывая симметричное поведение бруска) подсчитаем зазор для одной стороны

dD=225*(0,061)*(0,14-0,08)/0,28=2,94 мм

А когда содержание влаги упадет до 4%, филенка сожмется вот так:

dD=225*(0,061)*(0,08-0,04)/0,28=1,96 мм

Получается, что размеры соединения должны позволять филенке не только расширяться, но и сужаться.

Только в вышеприведенном примере показаны изменения на миллиметр при том, что сам зазор должен быть около 2-3 мм на сторону, на практике обычно делается -5 мм – по ширине и -5 мм – по высоте. Последнее, что осталось отметить, это то, что к сожалению, множество фирм-однодневок и неопытных столяров не удосуживаются использовать даже такую простую формулу (а опыта, чтобы сделать «на глазок» у них попросту нет). В результате треснувшую от сухости или разбухшую от влаги филёнку может перекосить или даже вырвать из обвязки.

Древесина как строительный материал обладает рядом положительных свойств: она имеет относительно высокую прочность, небольшую плотность, малую теплопроводность, легко поддается механической обработке.

Вместе с тем древесина имеет и ряд недостатков: она подвершена гниению и легко воспламеняется; разные показатели прочности и теплопроводности вдоль и поперек волокон затрудняют ее работку и применение; гигроскопичность древесины зачастую приводит к изменению ее размеров. Кроме всего прочего, древесина склонна к короблению и растрескиванию. При изготовлении деревянных изделий образуются значительные отходы (опилки и стружка составляют до 40%).

В зависимости от степени переработки различают: лесные материалы, получаемые только путем механической обработки; готовые изделия и конструкции, изготовляемые в цехах и на заводах, а также синтетические материалы, получаемые при глубокой переработке древесины.

В строительстве наиболее широко используют хвойные породы деревьев: сосну, ель, лиственницу, пихту и кедр. Из них изготавливают преимущественно несущие деревянные конструкции. Самое широкое применение имеет сосна. Древесина ели содержит меньше смолистых веществ, чем сосна, и поэтому легче загнивает в условиях высокой и попеременной влажности.

Древесина лиственных пород обладает меньшей стойкостью и однородностью. Наибольшую ценность из лиственных пород имеет дуб, древесина которого очень тверда и прочна.

Объемный вес древесины колеблется от 400 до 1100 кг/м3. Пористость древесины различных пород колеблется от 30 до 80%. Влажность древесины влияет на все ее важнейшие свойства и изменяется в зависимости от влажности и температуры воздуха. Древесина легко поглощает влагу из воздуха, которая накапливается в стенках клеток (такая влага называется гигроскопической). Если влага накапливается в межклеточном пространстве, размеры и механические свойства древесины не изменяются (этот вид влаги в древесине называют капиллярной, или свободной).

В зависимости от влажности различают древесину:

    *
      абсолютно сухую - влажность 0%;
    *
      комнатно-сухую - влажность 8-14%;
    *
      воздушно-сухую - влажность 15-20%;
    *
      влажную - влажностью более 20%;
    *
      свежесрубленную - влажность более 35%. 

Виды влаги в древесине для устройства стен и перегородок, покрытий и перекрытий, изготовления погонажных и столярных изделий. Эффективно используются также отходы древесины: из опилок и стружек, наряду с фиброилитовыми и ксилитовыми изделиями, изготавливают с применением различных органических клеев прессованные плиты, доски и т.п.

Древесину используют также для производства целлюлозы, этилового и бутилового спиртов, бумаги, картона, органических кислот, канифоли и других продуктов для народного хозяйства. Применение древесины и конструкций из нее в строительстве обусловлено ее доступностью, простотой обработки и основными положительными качествами.

Сосна

В зависимости от условий произрастания сосна бывает двух видов: рудовая, растущая на возвышенных песчаных местах, и мяндовая, растущая в низменных местах. Рудовая сосна имеет плотную мелкослойную смолистую древесину. Мяндовая сосна имеет более слабую, широкослойную древесину, малое ядро и широкую заболонь.

Применяют сосну для рубки стен жилых домов, постройки мостов, эстакад, для изготовления оконных переплетов, дверей, полов, свай, шпал, столярных изделий, фанеры и т.д.

Ель

Различают два вида ели - европейскую и сибирскую. Древесина ее имеет однородный белый цвет со слабым желтоватым оттенком, она мягкая, как у сосны, но с меньшим содержанием смолистых веществ, что снижает сопротивляемость загниванию.

Применяют ель для тех же целей, что и сосну, но с учетом ее пониженной стойкости к загниванию.

Лиственница

Прочность, плотность и твердость лиственницы примерно на 30% выше, чем у сосны. Лиственница очень стойка к загниванию, обладает высокой твердостью. К недостаткам лиственницы относят ее склонность к растрескиванию при сушке. Лиственница обрабатывается с трудом и засмаливает подошву инструмента.

Применяют лиственницу для изготовления столбов и балок в основном в гидротехническом строительстве, из нее изготавливают также шпалы и рудничные стойки.

Кедр

Имеет ядро светло-бурого цвета и широкую заболонь, мало отличающуюся от ядра. Древесина кедра мягкая и легкая. Ее механические свойства ниже, чем у сосны.

Применяют кедр в виде круглого леса и пиломатериалов для строительных изделий - чаще всего, декоративной фанеры.

Пихта

Древесина пихты и ели очень похожи по своему строению, разница лишь в том, что первая не имеет смоляных ходов.

Применяют наравне с елью в сухих проветриваемых местах, так как легко поддается загниванию.

Дуб

Древесина дуба прочная, плотная и упругая, самая стойкая к загниванию, но так же, как и древесина лиственницы, склонна к растрескиванию. Древесина дуба при тангентальном разрезе имеет хорошо видимые поры, а при радиальном - сердцевидные лучи, хорошо морится в воде (настоящий мореный дуб, пролежавший долгое время в воде, имеет окраску от коричнево-зеленой до черной). В обработке долотом дуб хрупок, требует твердого и острого инструмента.

Применяют древесину дуба для изготовления паркета и столярных изделий. Широко распространено применение дуба в отделочных работах в судостроении. На обработку дуба уходит значительно больше времени, чем любого другого вида древесины.

Ясень

Древесина ясеня очень похожа на древесину дуба, но несколько светлее. Сердцевинных лучей нет. При морении и окраске приобретает неприятную седину, поэтому применяют его обычно в натуральном виде. Распаренный ясень хорошо гнется. Древесина его прочна, вязка и с трудом обрабатывается вручную.

Применяют для изготовления паркета и столярных изделий. Он хорошо сохраняется на воздухе и в воде, однако быстро загнивает в условиях переменной влажности, что следует учитывать при его применении.

Береза

Береза имеет древесину белого цвета с легким желтоватым или красноватым оттенком, твердую, прочную, но легко загнивающую, особенно в условиях повышенной влажности.

Применяют березу для изготовления фанеры, токарных изделий, мебели, а также для устройства подсобных сооружений (ограждений, подмостей и т.п.). Карельскую березу, имеющую свиливатое расположение волокон, используют в отделочных работах и мебельном производстве (древесина карельской березы очень дефицитна).

Осина

Осина - заболотная порода, легкая, мягкая, белого цвета. В сухой среде осина прочная, хорошо колется и обтачивается на токарном станке, мало коробится и мало трескается при высыхании.

Применяют для производства фанеры, устройства кровель, а также для возведения временных сооружений.

sawwood.ru