Нормальная влажность древесины. Лес - влажность

Древесина представляет из себя капиллярно-пористый материал (гетерокапиллярную систему), который состоит в основном из гидрофильных компонентов, и поэтому она постоянно содержит большее либо меньшее количество воды. В живом дереве вода нужна для обеспечения его жизнедеятельности. Содержание воды характеризуется влажностью древесины . Влажность — одна из основных характеристик древесины.

Влажностью древесины называется количество содержащейся в ней воды. Влажность древесин ы влияет на свойства древесины и на пригодность древесины в строительных целях. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к сухой массе древесины. Влажность древесины — отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.

Влажность древесины и взаимодействие древесины и ее компонентов с водой имеют важное значение для механической и химической технологии древесины, например, для пропитки древесины растворами химических реагентов, антисептиков, антипиренов и т.д., при сплаве и хранении лесоматериалов в воде.

Вода играет роль при активации целлюлозы перед проведением химических реакций. Взаимодействие целлюлозы с водой в бумажной массе при размоле и последующее удаление воды при формовании бумажного листа обусловливают образование прочных межволоконных связей в бумаге.

Свойства древесины напрямую определяют свойства деревянных изделий. При избыточной или недостаточной влажности древесина обычно впитывает или отдает влагу, соответственно увеличиваясь или уменьшаясь в объеме. При высокой влажности в помещении древесина может разбухать, а при недостатке влаги она, как правило, усыхает, поэтому все деревянные изделия, в том числе напольные покрытия, требуют тщательного ухода. Для предотвращения деформации напольного покрытия в помещении необходимо поддерживать постоянную температуру и влажность.

Выделяют два понятия - относительную влажность древесины и абсолютную влажность древесины.

- массовая доля воды, выраженная в процентах по отношению к массе влажной древесины.

Абсолютная влажность древесины (влагосодержание) - массовая доля воды, выраженная в про центах по отношению к массе абсолютно сухой древесины. Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины. Согласно ГОСТу, абсолютная влажность паркета должна составлять 9%(+/- 3%).

Абсолютно сухой древесиной условно называют древесину, высушенную до постоянной массы при температуре (104±2)°С. Значения относительной влажности древесины нужны для анализа древесины при расчете массовых долей ее компонентов в процентах по отношению к абсолютно сухой древесине. Абсолютную влажность древесины (влагосодержание) используют для количественной характеристики образцов древесины при сравнении их по содержанию воды.

По степени влажности древесину различают на следующие виды:

Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.


Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%.


Воздушно-сухая. Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.


Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%.


Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%.

График увлажнения древесины: 1 – горячей водой; 2 – насыщенным паром; 3 – холодной водой

Вода в дереве распределяется неравномерно: корни и ветки содержат больше воды, чем ствол; комель и вершина - больше средней части ствола; заболонная древесина хвойных пород - больше, чем ядровая и спелая древесина. В древесине лиственных пород вода распределяется по поперечному сечению ствола более равномерно, причем у некоторых древесных пород (например, у дуба) влажность ядра значительно выше, чем у хвойных пород. В коре влажность луба значительно (в 7…10 раз и более) выше, чем у корки.

Свежесрубленная древесина имеет влажность 80 - 100%, влажность сплавной древесины достигает до 200%. У хвойных пород влажность ядра в 2 - 3 раза ниже влажности заболони.

В строительной практике по влагосодержанию древесину принято различать:

свежесрубленная древесина с абсолютной влажностью в среднем от 50 до 100% в зависимости от времени рубки (содержание воды значительно выше весной и меньше всего в зимний период), а также древесной породы и условий произрастания;


• воздушно-сухая древесина - это древесина, высушенная на воздухе до равновесного состояния ее влажности с относительной влажностью воздуха; абсолютная влажность такой древесины зависит от относительной влажности воздуха и обычно составляет 16…21%;
  
• комнатно-сухая древесина - древесина, выдержанная в отапливаемом помещении и имеющая абсолютную влажность 9…13%; мокрая древесина, получающаяся при длительном нахождении в воде, с абсолютной влажностью выше 100% (до 200% и более).

Различают две формы воды, находящейся в древесине — связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную). Из них складывается общее количество влаги в древесине. Связанная (или гигроскопичная) влага содержится в клеточных стенках древесины, а свободная занимает полсти клеток и межклеточные пространства. Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на свойства древесины.

Свободная (капиллярная) влага содержится в полостях клеток, а связанная — в стенках клеток древесины. Постепенное насыщение водой сухой древесины первоначально происходит за счет связанной влаги, и лишь когда стенки клетки полностью окажутся заполненными, дальнейшее увеличение влаги происходит за счет свободной влаги. Поэтому очевидно, что именно изменение связанной влаги влияет на процессы усушки и коробления древесины, а также на ее прочностные и упругие свойства. Увеличение же свободной влаги практически не отражается на свойствах древесины.

Водопоглощение древесины — способность древесины поглощать воду при непосредственном контакте с ней. Дерево является природным материалом, восприимчивым к колебаниям температуры и влажности. К ее основным свойствам относится гигроскопичность , то есть способность изменять влажность в соответствии с окружающими условиями.

Говорят, что древесина «дышит», то есть поглощает пары воздуха (сорбция) или выделяет их (десорбция), реагируя на изменения в микроклимате помещения. Поглощение или выделения паров осуществляется за счет клеточных стенок. При неизменном состоянии окружающей среды уровень влажности древесины будет стремиться к постоянной величине, которую называют равновесной (или устойчивой) влажностью.

В древесине влага содержится в клетках древесины, в межклеточном пространстве, в каналах сосудов и она называется свободной влагой . Влага, содержащаяся в клеточных оболочках называется гигроскопической (связанной) влагой.

Гигроскопичность древесины — способность древесины изменять влажность в зависимости от изменения температурно-влажностного состояния окружающего воздуха. Гигроскопичность для большинства пород равна 30% при 20°С.

Максимальное количество связанной влаги называется пределом гигроскопичности или пределом насыщения волокон. При температуре 20 о С предел гигроскопичности — 30%. При повышении температуры часть связанной влаги превращается в свободную и наоборот.

Свободная и гигроскопическая влага удаляются из древесины сушкой. Влага может содержаться в древесине в виде химически связанной влаги в виде веществ составляющих древесину, этот вид влаги может быть удален при химической переработке древесины.

Максимальное количество гигроскопической влаги почти не зависит от породы дерева. Процентное соотношение веса воды к весу абсолютно сухой древесины, как правило, составляет 30% при температуре 20°. Такая влажность древесины , называется точкой насыщения клеточных оболочек, или точкой насыщения волокон. Дальнейшее увеличение влажности происходит за счет свободной влаги, заполняющей пустоты в древесине.

При изменении влажности от нуля до точки насыщения клеточных оболочек изменяется объем древесины, она разбухает. При уменьшении влажности древесина усыхает.

Изменение размеров всегда наблюдаются в поперечном направлении и почти не проявляются в продольном, у более плотной древесины больший объемный вес, следовательно, больше усушка и разбухание. Поздняя древесина более плотная.

Древесина содержит свободную (в полостях клеток и межклеточных пространствах) и связанную (в клеточных стенках) воду. Предел насыщения клеточных стенок Wn,H, в среднем равен 30%. Уменьшение содержания связанной воды вызывает усушку древесины.

На способность впитывать влагу влияет не только микроклимат помещения, но и порода дерева. К наиболее гигроскопичным породам относятся бук, груша, кемпас.

Они наиболее быстро реагируют на изменения уровня влажности.

В отличие от них существуют стабильные породы, например, дуб, мербау и т.д. К ним относится стебель бамбука, очень устойчивый к неблагоприятным климатическим условиям. Его можно настилать даже в ванной комнате.

Различные породы дерева обладают разным уровнем влажности. Например, береза, граб, клен, ясень имеют низкую влажность (до 15%) и при высыхании имеют склонность к образованию трещин. Влажность дуба и ореха умеренная (до 20%). Они относительно устойчивы к образованию трещин и высыхают не так быстро. Ольха является одной из самых устойчивых к высыханию пород. Ее влажность составляет 30%.

При испытаниях древесины с целью определения физико-механических показателей ее приводят к нормализованной влажности (в среднем 12%) кондиционированием при температуре (20±2)°С и относительной влажности воздуха <= (65±5)%.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Для определения влажности древесины существует несколько способов. В бытовых условиях пользуются специальным прибором-электровлагомером. Действие прибора основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Иглы электровлагомера с подведенными к ним электропроводами вводят в дерево и пропускают через них электрический ток, при этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы.

Зная виды древесины, ее плотность и др.физические св-ва, можно определить влажность древесины по массе, по наличию трещин на торце или вдоль волокон древесины, по короблению и другим признакам. По цвету коры, ее величине и цвету древесины можно распознать спелую или свежесрубленную древесину и степень ее влажности. При обработке п/м рубанком тонкая его стружка, сжатая рукой, легко сминается – значит материал влажный. Если стружка ломается и крошится, это указывает на то, что материал достаточно сухой. При поперечных порезках острыми стамесками также обращают внимание на стружки. Если они крошатся или выкрошивается сама древесина заготовки, это значит, что материал слишком сухой. Очень влажная древесина легко режется, и на месте порезки от стамески заметен влажный след. Но вряд ли удастся избежать растрескивания, коробления и др.деформаций.

Влажность древесины определяют различными способами: высушиванием образцов древесины, щепы либо опилок до абсолютно сухого состояния; отгонкой воды в виде азеотропной смеси с не смешивающимися с водой неполярными растворителями; химическими методами (титрованием реактивом Фишера); электрическими способами.

Влажность пиломатериалов определяют по формуле

W = (m с — m о) / m с,

где m с и m о масса образца соответственно в исходном и высушенном состояниях.

Фактически влажность древесины определяют контрольным взвешиванием или при помощи электровлагомера.

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

СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

С
ушка древесины — процесс удаления влаги из древесины до определенного процента влажности.

Б леск древесины — способность поверхности древесины направленно отражать световые лучи.

Блеск зависит от древесной породы, степени гладкости поверхности и характера освещения. Блеском отличаются радиальные поверхности древесины клена, платана, бука, ильма, дуба, кизила, белой акации, айланта, т.е. пород, у которых значительную часть поверхности занимают сердцевинные лучи, состоящие из мелких клеток. Блеск древесины — декоративное свойство, учитывается при определении пород.

Диэлектрические свойства древесины — свойства, которые характеризуются диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь.

Коэффициент разбухания древесины — среднее разбухание древесины при повышении содержания связанной влаги на 1% влажности.

Коэффициент усушки древесины — средняя усушка древесины при снижении содержания связанной влаги на 1% влажности.
Деформативность древесины (коробление) — способность древесины изменять свои размеры и форму при внешних воздействиях нагрузки, влажности, температуры.

Поперечное коробление связано с различной усушкой (разбуханием) древесины в радиальном и тангенциальном направлениях. Его характер зависит от расположения годичных слоев, обусловленных формой поперечного сечения сортимента, а также местом выпиловки его из бревна.

Продольное коробление связано с некоторыми пороками древесины, например крупными сучками, кренью, наклоном волокон.

Следствием коробления является порок древесины — покоробленность (поперечная, продольная по пласти и по кромке, крыловатость).

Поперечная и продольная покоробленности возникают также из-за нарушения равновесия остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах при механической обработке: одностороннем фрезеровании, ребровом делении толстых досок на тонкие.

Продольная покоробленность досок наблюдается при распиловке изменение формы сечения образцов, вырезанных из разных мест бревна, при высушивании.

Сухая древесина обладает высокой прочностью, меньше коробится, не подвержена загниванию, легко склеивается, лучше отделывается, более долговечна. Любая древесина самых различных пород очень чутко реагирует на изменение влажности окружающей среды.

Это свойство является одним из недостатков лесоматериалов. При повышенной влажности древесина легко вбирает в себя воду и разбухает, а в отапливаемых помещениях она усыхает и коробится.

В помещении достаточна влажность древесины до 10%, а под открытым небом – не более 18%. Существует много способов сушки древесины.

Самый простой и доступный – естественный вид сушки – атмосферный, воздушный . Сушить древесину надо в тени, под навесом и на сквозняке. При сушке на солнце внешняя поверхность древесины быстро нагревается, а внутренняя остается сырой.

Из-за разницы напряжений образуются трещины, дерево быстро коробится. Доски, брус и др. п/м укладываются в штабеля на металлические, деревянные или иные подставки высотой не менее 50 см. Доски укладываются внутренними пластами вверх для уменьшения их коробления. Считается, что сушка досок, поставленных на кромки, происходит быстрее, так как они лучше проветриваются и влага испаряется более интенсивно, но они и больше коробятся, особенно материал повышенной влажности.

Штабель п/м, заготовленных из свежесрубленных и живых деревьев, сверху рекомендуется уплотнить тяжелым грузом для уменьшения коробления. При естественной сушке на торцах всегда образуются трещины, для предупреждения их растрескивания и сохранения п/м рекомендуется торцы досок тщательно закрасить масляной краской или пропитать горячей олифой или битумом для защиты пор древесины. Обрабатывать торцы нужно сразу после поперечных перепилов в разрез.

Если дерево отличается повышенной влажностью, то торец просушивают пламенем паяльной лампы, а уж потом закрашивают. Стволы (кряжи) обязательно окоряют (очищают от коры), только у торцов оставляют небольшие пояски-муфты шириной 20-25см для предупреждения растрескивания. Кору очищают для того, чтобы дерево быстрее просыхало и не поражалось жуками. Ствол, оставленный в коре, в относительном тепле с повышенной влажностью быстро загнивает, поражается грибковыми заболеваниями. После атмосферной сушки при теплой погоде влажность древесины составляет 12-18%.

Существует и несколько других способов сушки древесины.

Способ выпаривания или запаривания использовали на Руси еще с давних времен. Заготовки распиливают на части с учетом размера будущего изделия, закладывают в обыкновенный чугун, подсыпают опилки из такой же заготовки, заливают водой и ставят на несколько часов в протопленную и остывающую русскую печь «томится» при t=60-70 0 C.

При этом происходит «выщелачивание» – выпаривание древесины; из заготовки выходят естественные соки, дерево окрашивается, приобретая теплый густо-шоколадный цвет, с ярко выраженным природным рисунком текстуры. Такая заготовка легче обрабатывается, а после окончания сушки меньше растрескивается и коробится.

Способ парафинирования . Заготовки опускают в растопленный парафин и ставят в печь при t=40 0 C на несколько часов. Затем древесина еще несколько дней просыхает и приобретает те же свойства, что и после запарки: не трескается, не коробится, поверхность становится тонированной с отчетливым узором текстуры.

Способ запаривания в льняном масле. Посуда из древесины, пропаренная в льняном масле, очень водостойка и не растрескивается даже при повседневном использовании. Этот способ приемлем и сегодня. В емкость кладется заготовка, заливается льняным маслом и пропаривается на медленном огне.

Покоробленность: 1- поперечная; 2 — продольная по пласти; 3 — продольная по кромке; 4 – крыловатость бревен вследствие остаточных внутренних напряжений роста.

Линейная усушка древесины — уменьшение размеров древесины в одном из направлений при удалении из нее связанной воды. Линейное разбухание древесины — увеличение размеров древесины в одном из направлений при повышении содержания в ней связанной воды.

Нормализованная влажность древесины — равновесная влажность древесины, приобретаемая при температуре 20 ± 2°С и относительной влажности среды 65 ± 5%.

Объемная усушка древесины — уменьшение объема древесины при удалении из нее связанной воды.

Объемное разбухание древесины — увеличение объема древесины при повышении содержания в ней связанной воды.

Относительная влажность древесины — отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентах. Древесина является гигроскопичным материалом, и влажность, к которой она стремится в данных температурно-влажностных условиях, называется равновесной. Например, при температуре 20 о С и влажности воздуха 100% равновесная влажность древесины W=30%.

Быстрое изменение связанной влаги и неравномерность усушки в различных направлениях приводит к короблению или, наоборот, разбуханию древесины.

В массивных элементах вследствие неравномерности высыхания образуются трещины усушки. Поэтому при производстве пиломатериалов огромное значение следует придавать вопросам организации сушки, а при эксплуатации деревянных конструкций исключать большие и резкие перепады температуры и влажности. Для древесины характерным является известная инерционность процессов влагообмена.

Усушка древесины: 1 – усушка; 2 – растрескивание; 3 – поперечное коробление; 4 – то же, продольное

Величина усушки различна в различных направлениях: она больше в тангенциальном (6 - 12%) и меньше в радиальном (3 - 6%) направлении поперечного сечения ствола. Вследствие подобной неравномерности усушки, появляется коробление досок при высыхании. При увеличении влажности выше точки насыщения волокон, дальнейшего разбухания не происходит.

При резком изменении температурно-влажностного режима в помещении в древесине возникают внутренние напряжения, которые приводят у трещинам и деформациям. Оптимальная температура в помещении с паркетным полом должна составлять приблизительно 20 0 C, а оптимальная влажность воздуха — 40-60%. Для контроля температуры в помещении используются гидрометры, а относительную влажность в помещении поддерживают при помощи увлажнителей воздуха.

Деформации древесины при сушке

Древесина для строительных деталей (окна, двери, полы и т. п.), в особенности для клееных конструкций должна содержать влаги не более 8-15%. Отсюда следует необходимость сушки древесины. Естественная сушка требует большого времени; так, например, для высушивания доски толщиной 50 мм в летнее время в средней полосе России до влажности 20% требуется 30 - 40 суток. Искусственная сушка в обычных сушилках сокращает срок сушки такой доски до 5 - 6 суток, а сушка при повышенных температурах (>100°) - может быть проведена за 3 - 4 часа.

Конечная влажность древесины должна соответствовать влажности в условиях эксплуатации.

При продолжительной сушке вода из древесины испаряется, что может повлечь за собой значительные деформации материала. Процесс потери влаги продолжается до тех пор, пока уровень влаги в древесине не достигнет определенного предела, который напрямую зависит от температуры и влажности окружающего воздуха. Аналогичный процесс происходит при сорбции, то есть поглощении влаги. Уменьшение линейных объемов древесины при удалении из нее связанной влаги называется усушкой. Удаление свободной влаги усушки не вызывает.

Усушка неодинакова по разным направлениям. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, а в радиальном — 3.5%.

При полной усушке (то есть такой, при которой вся связанная влага удалена) влажность древесины снижается до предела гигроскопичности, то есть до 0%. При неравномерном распределении влаги при сушке древесины в ней могут образовываться внутренние напряжения, то есть напряжения, возникающие без участия внешних сил. Внутренние напряжения могут являться причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины.

Схемы к развитию деформаций при конвективной сушке

Процесс конвективной сушки древесины сопровождается неравномерным по ее объему распределением влажности. Это вызывает ее неравномерную усушку, что в свою очередь служит причиной образования внутренних напряжений.

Рассмотрим, как возникают и развиваются в древесине внутренние напряжения, не учитывая пока ее анизотропного строения, т. е. полагая усушку в тангенциальном и радиальном направлениях одинаковой. Будем также для упрощения считать, что перемещение влаги в материале происходит только по его толщине. Это позволит нам изображать кривые распределения влажности на чертеже поперечного сечения высушиваемого сортимента.

Рассмотрим кривые распределения влажности по толщине для наиболее характерных моментов процесса: 0 - момент начала сушки; 1 - момент, когда влажность поверхностных слоев опустилась ниже предела насыщения клеточных стенок Wn, а внутри сортимента еще содержится свободная вода; 2 - момент, когда влажность по всему сечению стала ниже WH, но еще наблюдается существенный перепад влажности по толщине; 3 - момент окончания процесса, когда влажность стала по всему сечению приблизительно одинаковой, близкой к устойчивой влажности.

В начальный момент процесса еще нет усушки и напряжения, очевидно, отсутствуют. Через некоторое время влажность поверхностных слоев опустится ниже Wn (момент) и они будут стремиться к усушке. Однако это стремление не может проявиться в полной мере вследствие противодействия внутренних слоев, усушка которых еще не началась. Выявить начавшуюся усушку можно, вырезав из высушиваемого сортимента по всему его сечению торцовую пластинку, так называемую секцию, и разделив ее на ряд слоев по толщине.

Естественная влажность, конечная влажность, свободная влага – все эти термины характеризуют качество древесины и пиломатериалов, производимых из нее.

У древесины пористая структура, в капиллярах которой и накапливается влага. Влажность древесины и пиломатериалов определяется как соотношение веса воды к весу сухого материала.

Как любой природный материал, дерево чувствительно к температурным колебаниям и изменениям влажности. Не зря говорят, что древесина дышит – поглощает и выделяет пары воздуха при любых изменениях микроклимата.

Есть такое понятие, как равновесная влажность – ее показатель постоянный, к нему любая порода древесины стремится, если климатические условия не меняются.

Порода и влажность

Каждый вид дерева по-своему реагирует на изменения влажности. Бук и груша считаются гигроскопическими породами, поэтому любые температурные колебания отражаются на их древесине.

Дуб и бамбук характеризуются как стабильные породы, поэтому их часто используют в строительстве и отделке бассейнов, ванных комнат, других помещений с высокой влажностью.

У граба, березы, клена низкая влажность, ее показатель редко превышает 15 процентов. В процессе высыхания на такой древесине часто образуются трещины.

Орех – дерево с умеренной влажностью, ее верхний показатель составляет 20 процентов. У этой породы древесины устойчивость к высыханию и образованию трещин относительная.

Самой устойчивой к высыханию является ольха, показатель ее влажности составляет 30 процентов.

Абсолютная и относительная влажность

Потребители часто путают эти два понятия, поэтому остановимся на них подробно.

Абсолютная влажность – это соотношение массы влаги к массе сухой древесины . У паркетной доски этот показатель должен быть 9 процентов, допустимым считается отклонение 3 процента в любую сторону.

Относительная влажность – это соотношение массы влаги к массе влажной древесины. То есть, пока пиломатериалы не прошли процесс сушки. Эти показатели приведены в предыдущем разделе.

Степени влажности

Есть пять степеней влажности древесины:

1. Мокрая древесина, влажность которой составляет 100 и более процентов. Это редкость, потому что такие показатели возможны, когда дерево длительное время было в воде.
2. Свежесрубленная древесина. Показатели влажности на этой стадии составляет 50 и более процентов, в зависимости от вида дерева .
3. Воздушно-сухая. Эта степень влажности наступает, когда древесина долгое время пролежала на воздухе. Показатель влажности составляет, в среднем, 20 процентов.
4. Комнатно-сухая древесина. Для этой степени характерна влажность не больше 10 процентов.
5. Абсолютно сухая древесина – 0 процентов влажности.

На что влияет влажность?

Избыток и дефицит влаги негативно влияют на качество пиломатериалов. При избыточной влажности они разбухают, а при недостаточной – усыхают и трескаются. И в том, и в другом случае происходит деформация доски , бруса , бревен.

Как определить влажность?

Влажность пиломатериалов определяется электровлагомером. Этот прибор измеряет уровень влажности, основываясь на изменениях параметров электропроводности древесины.

Опытные плотники определяют процент влажности на глаз. Наличие трещин, расположение этих трещин, масса доски, цвет древесины и другие признаки принимаются во внимание.

Например, стружка, снятая с бревна, и легко сминающаяся рукой, говорит о том, что древесина влажная. А ломкая стружка – о том, что древесина сухая.

Если при обработке выкрашиваются куски древесины, значит, она слишком сухая. Если пила скользит в ней как по маслу, древесина очень влажная.

Дерево – это «живой» материал, меняющий свои свойства не только во время роста, но долгое время после сруба. Влажность – одна из важнейших характеристик древесины для ее применения. Данный материал очень восприимчив к изменениям окружающей среды. Одним из его свойств является «дыхание» - поглощение и выделение газов стенками клеток материала. По такому же принципу эти клетки всасывают и выделяют влагу.

Что может влиять на содержание влаги в древесных тканях? Существует 3 основных фактора:

Порода дерева

Время года, в которое его спилили;

Особенности климата.

Рассмотрим наиболее употребимые понятия влажности древесины.

Естественная влажность древесины

Это уровень влаги, содержащийся в дереве на момент спила . Его еще называют «начальной влажностью». От этого значения отталкиваются при дальнейших действиях с партией материала: так, например, можно рассчитать время и условия сушки. Содержание влаги при разных условиях может варьироваться от 25 до 80% . При определении естественной влажности той или иной партии древесного материала мы всегда будем иметь в виду "влажность при конкретных условиях".

Равновесная влажность

Когда древесина долгое время находится в одной и той же воздушной среде, без значительных изменений влажности воздуха и температуры, материал достигает равновесной влажности. Это состояние, когда процесс усушки или насыщения влагой в данных условиях прекратился, и процент влажности стал постоянным. Стоит отметить, что разные породы дерева в одних и тех же условиях достигают практически равных показателей внутренней влаги.

В зависимости от разных условий содержания различают 5 степеней влажности древесины :

Мокрая – влажность более 100%, такое состояние достигается при длительном хранении дерева в воде.

Свежесрубленная - уровень влаги от 50 до 100%.

Воздушно сухая – от 15 до 20 %. Такие показатели достигаются при хранении на воздухе, они различаются в зависимости от температуры и выпадения атмосферных осадков.

Комнатно-сухая – от 8-10%. Уровень влаги устанавливается при хранении в помещении.

Абсолютно сухая – древесина с влажностью 0%.

Свободная и связанная влага

В тканях дерева присутствует 2 типа жидкости:

Связанная влага – находится внутри клеток дерева.

Свободная влага – та, что наполняет поры и каналы тканей, но еще не впиталась клетками.

Точка насыщения волокон древесины

С этими двумя понятиями связана так называемая точка насыщения волокон: тот процент влажности древесины, когда из нее удалена вся свободная влага, но при этом в ней остается связанная жидкость.

Для разных пород дерева эта степень определяется от 23 до 31% .

Ясень – 23%

Каштан, веймутова сосна – 25%

Сосна, Ель, Липа – 29%

Бук, лиственница – 30%

Пихта Дугласа, секвойя – 30,5 -31%

Эта величина имеет значение, поскольку объемы и размеры древесины изменяются при влажности от 0% до точки насыщения. После полного заполнения клеток водой объем дерева не будет значительно увеличиваться.

Измерение влажности дерева влагомметром

Абсолютная влажность древесины

Рассмотрим понятия абсолютной и относительной влажности.

Возьмем деревянный брусок.
Абсолютная влажность является отношением массы внутренней жидкости к массе полностью высушенного бруска.
Величина высчитывается по формуле:
W = (m – m 0) / m 0 x 100,
где, (m) и (m 0) – масса влажного и высушенного бруска.
ГОСТ 17231-78 трактует данную величину просто как «влажность». Но это понятие неудобно использовать в расчетах, поскольку количество воды относится именно к сухой массе, а не к полному весу. В результате этого возникают расхождения: например 1000 г древесины содержит 200 г влаги, но абсолютная влажность высчитывается как 25%.

Относительная влажность древесины

Это более удобное понятие для расчётов, поскольку в нем отражается отношение массы внутренней жидкости к полной массе бруска. Формула расчёта – самая простая:

W отн. = m воды / m образца x 100.

Эту формулу используют в расчёте теплотехники для определения объема испаряемой из дров воды. Согласно ему, при влажности 20% в 1000 – граммовом бруске находится 200 грамм влаги и 800 гр сухих волокон– вполне логичный результат.

Влажность пород древесины

Одним из факторов, влияющих на влажность, является порода дерева. Благодаря разной структуре волокон одни породы мгновенно реагируют на изменения внешней среды, впитывают и высвобождают воду. Другие – более устойчивы и очень медленно насыщаются влагой.

К наиболее активно впитывающим влагу породам относятся бук, груша, кемпас

Стабильными и устойчивыми к изменениям считаются дуб, мербау.

Более «сухие» породы при усушке имеют тенденцию к растрескиванию. Умеренно-влажные, такие как дуб, более устойчивы к таким явлениям, меньше изменяют свои свойства при изменении условий.

При спиле в обычных условиях влажность разных пород древесины имеет следующие средние значения:

Влажность древесины для гранулирования пеллет

Пеллеты и топливные брикеты ценятся благодаря низкому уровню влажности в топливе. Уровень содержания влаги в нем составляет 8-12%. С такими характеристиками при сжигании образуется минимальное количество дыма.

Оптимальным уровнем влажности древесины для пеллетного производства является уровень 12-14%. Молотковые дробилки работают в том числе с щепой до 65% влажности, но при такой влажности невозможно измельчить материал до необходимой фракции, поэтому измельчение происходит в несколько этапов. Для доведения измельченных опилок до нужной кондиции используются комплексы с сушильными барабанами.

Свежеспиленное дерево имеет естественную влажность. Но это не значит, что влажность всей древесины примерно одинакова.

Совсем не одинаковую влажность будет иметь сосна, росшая на сухом месте и елка, спиленная в болоте. Влажность может быть и еще выше, например, когда при сплавлении по реке дерево набрало в себя влаги столько, сколько смогло. Если изготовить из такой древесины доски, не просушив её предварительно, то доски, конечно, получатся, но со временем они обязательно рассохнутся и покоробятся. В результате придется отрывать прибитую к стене обшивочные доски - перебирать обшивку. И даже если для обивки использовать вагонку с европрофилем, все равно в обшивке появятся щели, которые будут тем больше, чем больше ширина используемой вагонки. Правда самих щелей будет меньше. (Чем шире вагонка, тем меньше щелей, но сами они больше. И наоборот - чем уже, тем меньше щели, но больше их количество.) И это если обшивать сухим материалом по сырому. Если и материал основы сырой, и обшивочный сырой, то последствия будут еще хуже и печальнее. Это просто один из вариантов выбрасывания денег "на ветер".

Дерево при усушке теряет от 5 до 7% своих размеров по ширине и толщине, и всего до 1% по длине. Это значит, что если в этом году Вы сложили сруб высотой 3 метра, то через год его высота вполне может оказаться на 10, а то и 20 сантиметров меньше. А вот по длине и ширине он останется практически таким же, каким и был.

Именно по этой причине большинство строительных фирм предлагает своим клиентам в первый год сложить дом из бруса и только в следующем году производить его отделку.

Чтобы всего этого не происходило, необходимо древесину предварительно просушивать.

Именно поэтому ГОСТОМ определяется и влажность используемой древесины. Так для внутренней обшивки должна применяться древесина с влажностью до 15%, для наружной - до 20%. Влажность половой доски так же не должна превышать 15% влажности.

Для определения влажности древесины существует несколько способов. В бытовых условиях пользуются специальным прибором-электровлагомером. Действие прибора основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Иглы электровлагомера с подведенными к ним электропроводами вводят в дерево и пропускают через них электрический ток, при этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы. Многие опытные резчики определяют влажность дерева на глаз. Зная виды древесины, ее плотность и др.физические св-ва, можно определить влажность древесины по массе, по наличию трещин на торце или вдоль волокон древесины, по короблению и другим признакам. По цвету коры, ее величине и цвету древесины можно распознать спелую или свежесрубленную древесину и степень ее влажности.

На способность впитывать влагу влияет не только микроклимат помещения, но и порода дерева. К наиболее гигроскопичным породам относятся бук, груша, кемпас. Они наиболее быстро реагируют на изменения уровня влажности. В отличие от них существуют стабильные породы, например, дуб, мербау и т.д. К ним относится стебель бамбука, очень устойчивый к неблагоприятным климатическим условиям. Его можно настилать даже в ванной комнате. Различные породы дерева обладают разным уровнем влажности. Например, береза, граб, клен, ясень имеют низкую влажность (до 15%) и при высыхании имеют склонность к образованию трещин. Влажность дуба и ореха умеренная (до 20%). Они относительно устойчивы к образованию трещин и высыхают не так быстро. Ольха является одной из самых устойчивых к высыханию пород. Ее влажность составляет 30%.

Влажность - одна из основных характеристик древесины. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к сухой массе древесины.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины. Согласно ГОСТу, абсолютная влажность паркета должна составлять 9%(+/- 3%).

Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.

Различают две формы воды, находящейся в древесине - связанную и свободную. Из них складывается общее количество влаги в древесине. Связанная (или гигроскопичная) влага содержится в клеточных стенках древесины, а свободная занимает полсти клеток и межклеточные пространства. Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на свойства древесины.

По степени влажности древесину различают на следующие виды:

• Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.
• Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%.
• Воздушно-сухая. Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.
• Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%.
• Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%.

Свойства древесины напрямую определяют свойства деревянных изделий. При избыточной или недостаточной влажности древесина обычно впитывает или отдает влагу, соответственно увеличиваясь или уменьшаясь в объеме. При высокой влажности в помещении древесина может разбухать, а при недостатке влаги она, как правило, усыхает, поэтому все деревянные изделия, в том числе напольные покрытия, требуют тщательного ухода. Для предотвращения деформации напольного покрытия в помещении необходимо поддерживать постоянную температуру и влажность. Это благоприятно сказывается не только на качестве и долговечности напольных покрытий и деревянной мебели, но и на здоровье людей. При резком изменении температурно-влажностного режима в помещении в древесине возникают внутренние напряжения, которые приводят у трещинам и деформациям. Оптимальная температура в помещении с паркетным полом должна составлять приблизительно 20 градусов Цельсия, а оптимальная влажность воздуха - 40-60%. Для контроля температуры в помещении используются гидрометры, а относительную влажность в помещении поддерживают при помощи увлажнителей воздуха.

Свойства древесины зависят также от сезонных изменений в микроклимате помещения .

В отопительный период, длящийся с октября по апрель, температура в помещении повышается, а влажность понижается. Уровень влаги в паркете падает ниже допустимого уровня в 25%. Подобные перепады негативно сказываются на общем состоянии древесины. Паркетные планки изменяются в размерах, рассыхаются, швы между ними могут расходиться и образовывать небольшие щели. На покрытии могут образовываться трещины. Устранить подобные последствия можно путем снижения температуры и увеличения влажности в помещении.

Летом паркет впитывает больше влаги. Относительная влажность воздуха может достигать 60%. В этот период происходит обратный процесс: при избыточном содержании влаги планки разбухают, находят одна на другую, их края поднимаются, и покрытие деформируется. В этом случае, для того чтобы восстановить покрытие, необходимо регулярно проветривать помещение или использовать кондиционер и включить отопление, для того чтобы снизить влажность.

Деформация клепок при смене сезона может быть очень значительной. При изменении относительной влажности воздуха до 30% зимой до 60% летом при температуре в 20 С равновесная влажность древесины может измениться на 5%.

Контролировать влажностно-температурный режим в помещении можно при помощи термогидрометра. Это поможет своевременно принять меры и избежать деформации покрытия. Температуру в помещении можно изменить при помощи кондиционера. Для повышения влажности можно поставить открытые емкости с водой (для этой цели отлично служат аквариумы, фонтанчики и т.д.) или приобрести специальные увлажнители воздуха со встроенными анализаторами микроклимата.

Увлажнители воздуха без значительных затрат электроэнергии создадут благоприятный климат в помещении, обеспечив надлежащий уровень влажности. Существуют различные виды увлажнителей воздуха (паровые, ультразвуковые), в зависимости от способа испарения воды.

Для паркетных полов и деревянной мебели идеально подойдут ультразвуковые или традиционные увлажнители. Они предохраняют деревянные покрытия и мебель от трещин и рассыхания древесины.

СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

Сухая древесина обладает высокой прочностью, меньше коробится, не подвержена загниванию, легко склеивается, лучше отделывается, более долговечна. Любая древесина самых различных пород очень чутко реагирует на изменение влажности окружающей среды. Это свойство является одним из недостатков лесоматериалов. При повышенной влажности древесина легко вбирает в себя воду и разбухает, а в отапливаемых помещениях она усыхает и коробится. В помещении достаточна влажность древесины до 10%, а под открытым небом – не более 18%.

Существует много способов сушки древесины. Самый простой и доступный – естественный вид сушки – атмосферный, воздушный. Сушить древесину надо в тени, под навесом и на сквозняке. При сушке на солнце внешняя поверхность древесины быстро нагревается, а внутренняя остается сырой. Из-за разницы напряжений образуются трещины, дерево быстро коробится.

Доски, брус и др. п/м укладываются в штабеля на металлические, деревянные или иные подставки высотой не менее 50 см. Доски укладываются внутренними пластами вверх для уменьшения их коробления.

Считается, что сушка досок, поставленных на кромки, происходит быстрее, так как они лучше проветриваются и влага испаряется более интенсивно, но они и больше коробятся, особенно материал повышенной влажности. Штабель п/м, заготовленных из свежесрубленных и живых деревьев, сверху рекомендуется уплотнить тяжелым грузом для уменьшения коробления.

При естественной сушке на торцах всегда образуются трещины, для предупреждения их растрескивания и сохранения п/м рекомендуется торцы досок тщательно закрасить масляной краской или пропитать горячей олифой или битумом для защиты пор древесины. Обрабатывать торцы нужно сразу после поперечных перепилов в разрез. Если дерево отличается повышенной влажностью, то торец просушивают пламенем паяльной лампы, а уж потом закрашивают.

Стволы (кряжи) обязательно окоряют (очищают от коры), только у торцов оставляют небольшие пояски-муфты шириной 20-25см для предупреждения растрескивания. Кору очищают для того, чтобы дерево быстрее просыхало и не поражалось жуками. Ствол, оставленный в коре, в относительном тепле с повышенной влажностью быстро загнивает, поражается грибковыми заболеваниями. После атмосферной сушки при теплой погоде влажность древесины составляет 12-18%.

Существует и несколько других способов сушки древесины.

• Способ выпаривания

  Или запаривания использовали на Руси еще с давних времен. Заготовки распиливают на части с учетом размера будующего изделия, закладывают в обыкновенный чугун, подсыпают опилки из такой же заготовки, заливают водой и ставят на несколько часов в протопленную и остывающую русскую печь “томится” при t=60- 70C . При этом происходит “выщелачивание” – выпаривание древесины; из заготовки выходят естественные соки, дерево окрашивается, приобретая теплый густо-шоколадный цвет, с ярко выраженным природным рисунком текстуры. Такая заготовка легче обрабатывается, а после окончания сушки меньше растрескивается и коробится.

• Способ парафинирования

  Заготовки опускают в растопленный парафин и ставят в печь при t=40C на несколько часов. Затем древесина еще несколько дней просыхает и приобретает те же свойства, что и после запарки: не трескается, не коробится, поверхность становится тонированной с отчетливым узором текстуры.

• Способ запаривания в льняном масле

  Посуда из древесины, пропаренная в льняном масле, очень водостойка и не растрескивается даже при повседневном использовании. Этот способ приемлем и сегодня. В емкость кладется заготовка, заливается льняным маслом и пропаривается на медленном огне.

Что же такое сушка? Сушка пиломатериалов — одна из важнейших и неотъемлемых операций в технологических процессах деревообработки, и во многом определяющее качество и конкурентоспособность готовых изделий. Древесина, содержащая большое количество воды, легко поражается грибами, в результате чего загнивает. Сухая же древесина отличается большей стойкостью. Понижение влажности приводит к снижению массы древесины и повышению ее прочности. Сухая древесина, в отличии от сырой, легко отделывается, обрабатывается и склеивается. Она не изменяет своих размеров и форм, что важно в процессе изготовления и эксплуатации изделий.

В результате сушки древесина превращается из природного сырья в промышленный материал, отвечающий самым разнообразным требованиям, которые предъявляются к нему в разных производственных и бытовых условиях. ЗНАЧИТЕЛЬНО ДОРОЖЕ СЫРЫХ! Они включают в себя себестоимость сушки, которая довольно высока, но все это окупается качеством продукта, его востребованностью на рынке сбыта.

Влажность древесины — это выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины, показатель ее используется для оценки количества содержащейся в древесине воды.

После рубки дерева и распиловки его на доски древесная ткань оказывается более или менее пористой, в зависимости от породы дерева, и более или менее пропитанной лимфой — водой, как раз представляет то, что на техническом жаргоне называют «влажностью древесины».

Только что срубленное дерево обладает максимальной влажностью, которая для различных пород может даже превышать 100%. Обычно имеют дело с меньшим значением влажности (30 — 70 %), так как после рубки проходит какое-то время до момента распиливания и помещения его в сушилку, и оно, теряет некоторое количество воды.

За начальную влажность принимают то значение, которое древесина имеет перед отправкой в сушку.

Конечная влажность — это влажность, которую мы хотим получить.

Влажность 20 -22% называется транспортной, а влажность, при которой эксплуатируется изделие — эксплуатационной.

Значения эксплуатационной влажности пиломатериалов и деревянных изделий:

Таблица эксплуатационной влажности пиломатериалов

Так как же получают сухую древесину? Как ее сушат?

Сушка пиломатериала и сушильные камеры.

Сушка древесины — длительный и энергоемкий процесс. Тепловая энергия для сушилок вырабатывается в котельных. Тепловым носителем здесь является пар или горячая вода. Параметры среды в сушильных камерах, как правило, измеряют психометром. Управление и регулирование осуществляется автоматически. Это сушилки классического типа: конвективные с различными системами приточно-вытяжной вентиляции и видами теплоносителя. Их преимущества: малые капитальные затраты, простота процесса, удобство технического обслуживания, высокое качество сушки.

Наряду с традиционными конвективными камерами определенное распространение получили вакуумные, конденсационные, микроволновые и другие сушилки, но их применение не всегда позволяет достичь желаемого результата.

В последнее время произошли значительные изменения в организации, технике и технологии сушки. Если раньше основной объем сушки приходился на крупные предприятия, где сооружались большие сушильные цеха, то сейчас основная масса древесины перерабатывается на малых предприятиях, потребность которых может быть обеспечена одной — двумя камерами небольшой емкости. Многие малые фирмы пытаются создать самодельные простейшие сушильные устройства, которые не могут обеспечить качественной сушки материала. Вместе с тем, рынок предъявляет все более жесткие требования к качеству изделий из древесины.

Низкое качество сушки, обусловленное неудовлетворительным техническим состоянием сушилок и слабой технологической подготовкой персонала, приводит к скрытому браку — неравномерному распределению конечной влажности, который долгое время может оставаться незамеченным и сказаться тогда, когда изделие уже находится в эксплуатации.

Современные конвективные лесосушильные камеры как отечественного, так и зарубежного производства позволяют достичь высокого качества сушки. Они оснащены системой автоматического управления процессом и являются сложным комплексом оборудования, требующим квалифицированного обслуживания.

Теперь, когда мы прояснили вопросы, относительно того, что же такое сухой пиломатериал , Вы смело можете приступать к обзору рынка, составлять смету строительства или ремонта и уже не станете жертвой недобросовестных продавцов пиломатериала.