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.
