Влажность древесины / Центр Абразивов
Влажность древесины
Почему влажность — важнейшая характеристика?
Основа жизнедеятельности растущего дерева, как и любого биологического объекта, — вода. Ее много в его тканях. Однако она же (наряду с кислородом) необходима для существования грибов и микроорганизмов, разрушающих древесину. Если в естественных условиях этот процесс можно назвать положительным (утилизируется отмирающая древесина), то при использовании древесины как материала для изготовления различных изделий просто необходимо свести к минимуму деструктивные процессы.
Снижение до определенного уровня содержания воды в древесине (сушка) позволяет защитить ее от гниения, существенно улучшить ее механические, технологические и эксплуатационные свойства, превращая ее в весьма ценный материал. И наоборот, для сохранения сырой древесины часто ее дополнительно увлажняют. Известно, что подводные части свай, затопленные бревна и т.п. сохраняются десятки, сотни лет.
Затопление сырья для сезонного хранения используется в фанерном производстве, искусственное дождевание штабелей бревен — в лесопильном. Дело в том, что вода вытесняет из древесины воздух, потребный для жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Пределом влажности, обеспечивающим биостойкость древесины, считается 22%. При доувлажнении масса воды должна быть больше массы самого материала (свыше 100%).
Особенно быстро — за один-два месяца! — биологически портятся срубленные, но не разделанные, а следовательно, не просушенные бревна березы, бука, осины. Примерно то же происходит с ясенем, кленом, ольхой и липой. Гниют и сырые доски, уложенные в плотные стопы. Необходимо сырые бревна срочно распиливать и немедленно высушивать с максимально возможной интенсивностью.
Главные условия гниения — умеренная температура (от 5 до 40°С), кислород воздуха и значительное, но не близкое к максимальному значению для данной породы, влагосодержание древесины.
Основные показатели содержания влаги
От количества влаги в древесине существенно зависят ее прочность и качество отделки. По разным причинам на всех стадиях производства необходимо контролировать содержание воды в обрабатываемом материале. Тут не обойтись без такого показателя, как влажность.
Под нею понимают выраженное в процентах отношение массы воды, содержащейся в образце, к массе сухой древесины образца: W =( m- m0/ m0) * 100%
где m — начальная масса образца, г; m0 — масса того же образца после полного удаления из него влаги.
Древесина гигроскопична, она из тех материалов, которые изменяют свою влажность в соответствии с состоянием окружающей среды. Различают два состояния воды в древесине. Свободную — содержащуюся в полостях клеток и межклеточном пространстве. Она поглощается из окружающей среды (при прямом контакте древесины с водой) в жидком состоянии за счет сил капиллярного взаимодействия. Свободная вода удаляется из материала сравнительно легко. Гораздо ощутимее влияет на его свойства связанная вода. Ее еще называют гигроскопической. Она включает в себя адсорбционную и микрокапиллярную воду (по виду удерживающих ее физико-химических связей).
Связанная вода содержится в стенках клеток, способных поглощать пары из воздуха. Удалить ее (особенно адсорбционную фракцию) значительно труднее, чем свободную воду.
Обезвоживание древесины происходит последовательно. Сначала уходит свободная вода и лишь
затем (ниже предела около 30%) начинает испаряться связанная влага из клеточных стенок
(десорбция). Максимальное количество связанной влаги примерно одинаково для всех пород и составляет при нормальной температуре около 30%. Все, что свыше, — свободная вода. По мере десорбции расстояние между мицелиями клеток сокращается
— идет усушка древесины. Она приводит не только к изменению физических размеров образца, но и к
повышению его прочностных свойств.
Сорбция (поглощение) воды приводит к обратному — разбуханию.
Помимо влажности используют еще несколько показателей, имеющих определенную практическую
ценность.
При длительном воздействии воды на древесину (например, при сплаве) насыщение ею клеточных
стенок достигает максимального равновесного значения — влажности предела насыщения клеточных
стенок — Wп.н.
Вторая характеристика — влажность предела гигроскопичности — Это максимальная влажность клеточных стенок при сорбции воды (водяного пара) из окружающего воздуха, состояние которого приближается к насыщенному (относительная влажность (q=0,995), при полном отсутствии свободной воды. Процессы десорбции и сорбции воды в силу своей обратимости и постоянного наличия в воздухе водяных паров продолжаются до достижения некоторых устойчивых значений влажности: Wyд. и Wy.c. (для десорбции и сорбции соответственно). Эти значения для одних и тех же внешних условий различны. Иными словами, если взять два одинаковых образца древесины, отличающихся только по влажности (один влажный, другой сухой) и поместить их в одинаковые температурно-влажностные условия на длительный срок, то W
Показатель гистерезиса сорбции зависит в основном от размеров образца. Скажем, для сортиментов крупных сечений (бруски, доски, заготовки) он составляет примерно 2,5%, а для измельченной древесины (опилки, стружки) — 0,2-0,3%, что в расчет не принимается. Для крупных сортиментов вводят среднее равновесное значение. Для средних равновесных значений влажности разработаны диаграммы в координатах: относительная влажность — температура окружающего воздуха. Определив равновесное значение влажности по диаграмме (зная температуру и относительную влажность воздуха), можно рассчитать устойчивые значения влажности древесины при десорбции (сушке) и сорбции:
Wyд = WP +1,25;
Wyc. = WP — 1,25.
Эти зависимости справедливы, если древесина не подвергалась воздействию высокой (более 50°С) температуры. Для древесины, прошедшей камерную сушку:
Wyд = WP;
Wyc. = WP-2,5.
Можно рассчитать, например, какую влажность будет иметь древесина, прошедшая камерную сушку до влажности 6% и хранящаяся в помещении при температуре 15°С и относительной влажности <q=0,8. Для этих условий равновесное значение влажности, определенное по диаграмме, составит 17%. Теперь определим, что материал увлажнится в названных условиях до Wyc = WP — 2,5 = 14,5%.
Снижения равновесного значения влажности можно добиться длительным температурным воздействием (свыше 70-80°С), что доказывает термическую деструкцию древесины. Есть и другие способы снижения W
Пропитка растворами поваренной соли или карбамида (мочевины) существенно повышает WP, что важно при производстве, например, бочек.
Гигроскопичность влияет и на долговечность древесины. При многократных изменениях влажности происходит растрескивание, снижение прочности и жесткости материала. Это явление называют гигроусталостью. Самые значительные изменения происходят в процессе первых циклов сорбции — десорбции. Именно поэтому так важно предусмотреть конструктивную защиту от влаги наиболее нагруженных элементов деревянного строения. Кроме конструктивных мер применяют и влагоизолирующие покрытия (лаки, краски), и более радикальный способ — модификацию древесины путем пропитки искусственными смолами. Такие меры замедляют скорость поглощения влаги, улучшают условия службы древесины, предохраняя ее от растрескивания. Однако никакие покрытия не способны полностью предотвратить влагообмен — возможно лишь увеличить время достижения состояния равновесия.
Дуб довольно плохо пилится и строгается, но легко колется. Это его свойство обусловило возникновение техники изготовления так называемого колотого паркета, который отличается своеобразной красотой и уникальной долговечностью.
Методы измерения влажности
Как измерить влажность древесины? Для этого есть прямые и косвенные методы. К прямым относят весовой (ГОСТ 16588-79). Он основан на взвешивании и высушивании проб (образцов), отбираемых из контролируемой партии сортиментов. Из контролируемой партии выбирается заданное количество досок, определяемое объемом контролируемой партии и требуемым уровнем точности и надежности контроля. Из каждой доски выпиливается по два образца.
Этот метод весьма трудоемок и длителен, поэтому на практике повсеместно используют косвенные методы, в частности кондуктометрический, в основе которого замер электропроводности материала. Датчик кондуктометрического прибора обычно представляет собой трехигольчатый зонд-электрод. Его втыкают в исследуемый образец на всю глубину в направлении вдоль волокон. Показания считываются со шкалы миллиамперметра, проградуированной в процентах влажности. Датчик для измерения влажности стружки — разъемный стакан, куда между двумя дисковыми электродами помещается определенная весовая порция исследуемого материала, уплотняемая с помощью пресса. Для контроля влажности древесностружечных плит используют четырехигольчатый зонд. Кондуктометрический метод прост и производителен, но имеет свои недостатки. Абсолютная погрешность измерения составляет в диапазоне от 7 до 12% до ±2%; в диапазоне от 12 до 30% — ±3%, э при влажности образца свыше 30% она возрастает в несколько раз.
Помимо названных существует еще целый ряд методов контроля влажности, в той или иной степени используемых на практике. К ним относятся емкостной, индуктивный и радиочастотный методы, основанные на изменении электрических и электромагнитных свойств древесины в зависимости от ее влажности. Емкостные и индуктивные приборы не нашли широкого применения на производстве по ряду причин. Гораздо больше перспектив у приборов, основанных на изменении характеристик электромагнитного излучения в древесине при изменении ее влажности. Предлагается вести контроль по степени проницаемости древесины рентгеновским и бета-излучением.
В процессе сушки иногда ориентируются по усадке штабеля: когда удается накопить информацию, позволяющую установить устойчивую зависимость между влажностью и усадкой уложенных в штабель пиломатериалов.
Свойства древесины, связанные с ее влажностью
Первым делом следует упомянуть о влагопроводности. Ею характеризуется способность материала проводить связанную воду. Влага перемещается в древесине по системам макрокапилляров, заполненных воздухом, и микрокапилляров в клеточных стенках. По первым — в виде пара, по вторым — преимущественно в виде жидкости.
Влагопроводность определяет скорость сушки древесины и увеличивается при повышении температуры вследствие более интенсивного испарения воды и увеличения скорости диффузии пара, а также за счет снижения вязкости воды.
Усушка и разбухание — взаимосвязанные свойства, подчиняющиеся в основном одним и тем же закономерностям. О природе усушки и разбухания уже говорилось. Вследствие того что древесина материал анизотропный (свойства в различных ее частях и направлениях заметно разнятся), усушка и разбухание идут неравномерно по объему образца. Наиболее выраженные их проявления наблюдаются в тангенциальном направлении поперек волокон, наименьшее — вдоль волокон. Различают полную объемную и линейную усушку (разбухание). Полная объемная усушка — это относительное изменение объема при изменении влажности образца от значения влажности насыщения клеточных стенок (около 30%) до абсолютно сухого состояния. Аналогично определяется и линейная усушка, измеряемая в поперечном (тангенциальном и радиальном) и продольном направлении.
Разбухание существенно зависит от свойств пропитывающей жидкости, в частности от ее диэлектрической постоянной. Например, керосин практически не вызывает разбухания.
Из-за уже упомянутой анизотропии и неравномерности сушки или пропитки в древесине возникают внутренние напряжения. Они создаются и в процессе роста дерева. Величина их существенно выше при камерной сушке (по сравнению с атмосферной). Для лиственных пород характерен более высокий уровень внутренних напряжений, чем для хвойных. Внутренние напряжения способны приводить к короблению сортиментов, растрескиванию, даже разрушению.
Коробление — это изменение заданной формы пиломатериалов или заготовок при сушке, выпиловке и хранении. Поперечная покоробленность (доски приобретают желобчатую форму) объясняется разницей в радиальной и тангенциальной усушке. Чем ближе к сердцевине бревна выпилена доска, тем заметнее ее поперечная покоробленность. Продольная возникает из-за разницы в усушке древесины вдоль волокон (скажем, из-за присутствия креневой древесины). Крыловатость возникает в пиломатериалах с наклоном волокон.
Нарушение равновесия внутренних напряжений при обработке (делении, несимметричном фрезеровании) приводит к короблению заготовок. Оно случается и при распиловке бревен с внутренними напряжениями, возникшими при росте дерева.
Во время хранения пиломатериалы или заготовки нередко коробятся из-за неправильной их укладки в штабеля. Чтобы уменьшить вероятность коробления досок в процессе сушки и хранения, необходимо тщательно укладывать их в штабеля и применять специальные прижимы.
Остаточные напряжения после сушки могут быть полностью сняты или уменьшены до допустимых значений путем некоторого увлажнения поверхности древесины (паром или водой), а также путем приложения механических усилий. Некоторые специалисты предлагают для этой цели обрабатывать пиломатериалы
ионизирующими излучениями.
Приведем классификацию древесины по влажности в зависимости от области ее использования и ценности.
· Влажная (W > 22%) — полуфабрикат. Такая древесина не должна поступать в продажу (примем ее стоимость за 1).
· Товарная, транспортно-сухая (атмосферно-сухая, экспортная) (W = 22%) — ей придана влажность, соответствующая пределу биостойкости, в при которой плотно уложенные пиломатериалы можно перевозить в летнее время и длительно хранить без опасения поражения их грибами (коэффициент ценности по отношению к влажной К = 1,2).
· Товарно-строительная (W = 17%) — применяется для изготовления строительных деталей и конструкций, имеющих непосредственный контакт с атмосферным воздухом с (К = 1,5).
· Нормализованная, строительная Г (W = 12%) — применяется в строительстве, обеспечивает высокую прочность, технологичность, надежную сопрягаемость и отличную отделку (не допускается разброс по влажности и все виды внутренних дефектов) (К = 2,4).
· Мебельно-сухая (W = 6%) — применяется в производстве мебели и деталей интерьера (К = 3). Подводя итог, отметим: правильный
выбор параметров древесины, связанных с ее влажностью, в совокупности с конструктивными и технологическими мероприятиями по снижению влагопоглощения — гарантия долговечности высококачественных
изделий.
www.abrasive.ru
Всё просто :: Влажность древесины
В большей степени древесина состоит из гидрофильных компонентов, относясь к списку пористых материалов. Именно по этой причине количество воды в ней либо превышает норму, либо не достаёт до нормальной отметки. По этому параметру и определяется уровень влажности древесины, которая может быть абсолютной или же относительной.
Влагосодержание, другими словами абсолютная влажность — отношение сухой древесины к доле воды, находящихся в дереве, причём измеряется оно в процентах. В процентах измеряется также и относительная влажность, но тут речь идёт уже о массовой доле воды по отношению к древесной массе влажного типа.
Абсолютно сухой древесиной условно называют древесину, высушенную до постоянной массы при температуре 103±2°С. Значениями опюсительной влажности пользуются в анаоизе древесины при расчете массовых долей ее компонентов. Абсолютную влажность используют для характеристики образцов древесины при их сравнении по содержанию воды. По этому показателю различают следующие виды древесины.
Воздушно-сухая древесина — древесина, высушенная на воздухе •to равновесного состояния ее влажности с относительной влажностью воздуха. Абсолютная влажность такой древесины составляет 15…20%.
Комнатно-сухая древесина — древесина, выдержанная в отапливаемом помещении и имеющая абсолютную влажность 8… 12%.
Свежесрубленная древесина — древесина с абсолютной влажностью в среднем 50… 100% в зависимости от времени рубки (содержание моды значительно выше весной и меньше всего зимой), а также древесной породы и условий произрастания.
Мокрая древесина — древесина, получающаяся при длительном нахождении в воде; ее абсолютная влажность выше 100% (до 200% и более).
Распределение воды в дереве неравномерно. Оно выше в проводящих тканях и тканях, образованных живыми клетками (меристематических и наренхимных). Поэтому корни и ветви содержат больше воды, чем ствол; комель и вершина больше средней части ствола; древесина заболони кнойпых пород — больше, чем древесина ядра. В древесине лиственных порол содержатся проводящие анатомические элементы — сосуды, в связи с чем вода распределяется по поперечному сечению ствола более равномерно. В коре влажность флоэмы (луба) значительно (в 7… 10 раз) выше, чем у корки. В ассимиляционных тканях, находящихся в листьях и хвое и участвующих в процессах фотосинтеза и транспирации (см. раздел 1.1), содержание воды также выше, чем в стволе.
В связи с неравномерным распределением воды в дереве и особенностями строения различают следующие виды древесины. Древесные породы. имеющие четко выраженное темноокрашенное ядро, называют ядровыми (например, сосна, лиственница, дуб, эвкалипт). У некоторых древесных пород центральная часть ствола не отличается от наружной по цвету, но подобно ядру в свежесрубленном состоянии содержит меньше воды, чем периферическая часть. Такая древесина называется спелой, а древесные породы — спелодревесными (ель, пихта, бук). Если же между древесиной центральной и наружной частей ствола нет различий ни в цвете, ни в содержании воды, то древесные породы называют заболонными (береза, клен, липа)
Древесная ткань представляет собой гетерокапиллярную систему, в которой существуют капиллярные пространства первого порядка — макрокапилляры и более мелкие второго порядка — микрокапилляры.
К капиллярным пространствам первого порядка относят более крупные капилляры: межклетники, полости клеток и поры в стенках клеток. К капиллярным пространствам второго порядка относят более тонкие капилляры в клеточной стенке между ламеллами, фибриллами, микрофибриллами и внутри микрофибрилл.
Высокая гидрофильность углеводной части древесины обусловливает гигроскопичность древесины (влагопоглощение) — способность поглотать (сорбировать) пары воды из воздуха. При этом вода заполняет капилляры второго порядка в клеточной стенке и адсорбируется поверхностями капилляров первого порядка; она называется гигроскопической влагой.
Сорбционная способность древесины складывается из сорбционных способностей ее высокомолекулярных компонентов — целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина. При этом адсорбция — это поглощение на поверхности раздела фаз. а абсорбция — растворение поглощаемого низкомолекулярного вещества (воды) в полимере (высокомолекулярных компонентах) с образованием твердого раствора, причем при абсорбции полимер обычно набухает. Набухание сопровождается контракцией. При поглощении первых порций воды (~ до 6%) объем набухшей древесины оказывается меньше суммы объемов сухой древесины и поглощенной воды.
По сорбционной способности по отношению к парам воды при 25°С древесину (ее сорбционная способность условно принята за единицу) и входящие в ее состав компоненты можно расположить в следующий ряд: гемицеллюлозы (1, 56) > холоцеллюлоза (1, 09) > древесина (1, 0) > целлюлоза (0,94) > лигнин (0,6).
При поглощении древесиной гигроскопической влаги наблюдается характерный гистерезис — отставание обратного процесса десорбции от прямого процесса сорбции, т.е. кривая сушки отстает от кривой увлажнения. Всю изотерму сорбции паров воды из воздуха древесиной можно условно подразделить на четыре зоны. На начальном крутом подъеме изотермы сорбции (/) при относительной влажности окружающего ноздуха 10…20% при поглощении первых порций гигроскопической влаги (примерно 3…4%) вода адсорбируется на внутренней поверхности древесины, причем в процессе набухания доступная поверхность увеличивается.
Оставить отзыв к статье “Влажность древесины”
vseprosto.com
Влажность пород древесины: сколько естественная, нормы.

Дерево – живое растение, которое естественным образом впитывает воду для поддержания жизнедеятельности. Спиленное недавно, оно содержит значительный процент влажности, у разных пород он индивидуален. Тем не менее, это значение необходимо учитывать при покупке материала, чтобы понять, пригодна древесина к дальнейшей обработке и использованию или еще нуждается в сушке.
Виды влажности
Абсолютная – отношение массы жидкости в объеме древесины к массе сухого образца того же размера.
Относительная показывает количество влаги относительно массы этого же образца дерева в том же состоянии.
В природном материале соседствуют связанная и свободная влага:
- Свободная находится в межклеточном пространстве и составляет артерии дерева. Такая легко удаляется при сушке и не влияет на качество заготовки;
- Связанная содержится в клетках дерева.
Нормы
Влажность пород древесины регламентируют нормативные документы:
- СНиП II-25-80;
- СП 64.133330.2011;
- ГОСТ 16483.7-71*;
- ГОСТ 17231-78.
Существуют нормы влажности для древесины по классу использования материала. Для каждой отдельной породы величину определить сложно: в каких условиях росло растение, какой сезон выдался, в какой местности производили рубку – все факторы отображаются на количестве влаги в одной особи. Средние значения:
Группа | Наименование | Среднее значение влажности, % |
Хвойные породы | Пихта | 100 |
Сосна кедровая | 92 | |
Ель | 91 | |
Лиственница | 82 | |
Сосна обыкновенная | 88 | |
Лиственные мягкие | Тополь | 92 |
Ива | 85 | |
Ольха | 84 | |
Осина | 82 | |
Липа | 60 | |
Лиственные твердые | Вяз | 80 |
Ясень манчжурский | 79 | |
Береза | 78…68 | |
Бук | 64 | |
Габ | 60 | |
Дуб | 50 | |
Ясень обыкновенный | 36 |
Влажность древесины: норма по ГОСТ определена для готовых конструкций в разных условиях эксплуатации.

Определение влажности
Чтобы определить, сколько процентов естественная влажность древесины, следует воспользоваться одним из методов:
- Самый простой и распространенный – использование влагометра – электрического прибора, работа которого основана на измерении электропроводности измеряемого сырья. В древесину вставляют 3 игольчатых электрода, прибор пускает по ним разряд и выводит искомое значение на экран.
- Зонды с четырьмя иглами для работы со стружкой основаны на том же принципе работы.
Как определить влажность древесины без влагомера
Точный расчет с погрешностью измерения не более 1% описывает ГОСТ 17231-78. Упрощенный алгоритм:
- Берут отрез древесины взвешивают его.
- Образец помещают в сушильную камеру с температурой воздуха +103°C до получения постоянной массы.
- Высушенный отрез охлаждают до комнатной температуры и снова взвешивают.
- Определяют влажность исходника по формуле:
- W=(m-m0)/m0*100%, где m и m0 – масса древесины до и после сушки.
Определение приборами может дать погрешность до 10%:
- Электроды проникают на незначительную глубину, вода в стволе или изделии распределена неравномерно. При высыхании верхние слои становятся более сухими.
- Каждая порода по-разному расстается с влагой.
- Удельное электрическое сопротивление разных видов деревьев индивидуально, универсальные приборы это не учитывают.
Описанные ГОСТом методы громоздки и длительны, определение значения может занять несколько дней и требует специального оборудования.
Опытные мастера определяют влажность дерева по внешнему виду:
- По цвету породы;
- По наличию трещин;
- По короблению и т.д.
Готовность древесины к обработке можно определить самостоятельно:
- По качеству коры: у влажного дерева она насыщенная и мягкая, в процессе сушки корка огрубевает;
- По месту распила: свежее растение влажное наощупь;
- По стружке: при сжатии пучка она не должна слипнуться – такая нет готова к обработке, изделие даст значительную усадку.
- Наличие равномерно распределенных неглубоких трещин говорит о зрелости материала, глубоки – о пересыхании и неоднородности.
stroikadialog.ru
|
pestovodom.narod.ru