Влажность

Что такое влажность древесины?

Введение;
Относительная и абсолютная влажность;
Связная и свободная влага;
Степени влажности древесины;
Неравномерность распределения влаги;
Гигроскопичность, Равновесная влажность Предел Гигроскопичности;
Почему наиболее предпочтительным является влажность 12-14%;
Заключение.
 

Введение

 

   Вода – важнейший элемент жизни на нашей планете. Она покрывает бОльшую часть поверхности Земли и составляет около 80% тела человека.
Все живое на Земле буквально пропитано водой. Но не всегда большое количество воды приносит пользу, иногда даже вредит.
К таким негативным влияниям относится влажность в строительных и отделочных материалах из древесины. Ведь многие из Вас знают, что даже дом,
построенный из срубленных бревен, со временем словно уменьшается, появляются щели в стыках и трещины в бревнах, которые периодически приходится «конопатить».
Занеся свежеспиленную доску в теплое помещение, вы увидите, как на следующий день она превратится в «пропеллер», из которого Вы уже вряд ли сделаете полку для книг.
Все это происходит из-за того, что избыточное количество влаги начинает «выходить» из дерева, чья структура неоднородна. Эта неоднородность создает внутренние напряжения,
которые и вызывают перечисленные негативные последствия. Однако, почему же тогда шкаф, изготовленный из мебельного щита, вот уже несколько лет служит верой и правдой.
А вагонка в гостиной из лиственницы через пол века не теряет своей формы. И фасад дома, обшитый имитаций бруса, к примеру, все еще не вызывает у соседей даже и мысли,
о том, что дом построен не из настоящего бруса. Дело в том, что все эти изделия подвергались камерной сушке – т.е.  - принудительному выведению лишней влаги в специальных
условиях и до определенных значений. Ведь дерево, в котором влаги нет совсем – станет рассыпаться, превратится в труху. Постараемся разобраться в причинах такого влияния воды,
разберемся в природе этого явления, выясним, какая влажность бывает, и найдем золотую середину. Что такое влажность древесины.

Влажность – это отношение массы воды к массе древесины, выраженное в процентах. Бывает Абсолютная и Относительная влажность.
Относительная влажность – это отношение массы влаги, находящейся в древесине, к массе влажной древесины.
Для определения данного показателя, берется образец изделия из древесины. Его взвешивают – т.е. получают массу влажной древесины Мд.
Затем полностью высушивают и снова взвешивают – т.е. получают массу абсолютно сухой древесины Мсух. Вычисляют разницу между Мд и Мсух.: Мвл = Мд - Мсух.,
т.е. получают массу влаги в образце. Далее подставляют полученные данные в формулу: Wотн = (Мвл / Мд)*100%.
Значение относительной влаги не может превосходить 100%.
А сама эта величина является лишь количественной характеристикой, используется только при расчетах теплопроводности в теплотехнике и тогда,
когда древесину рассматривают как отопительный материал в виде дров.
Абсолютная влажность – это отношение массы влаги в данном объеме древесины к массе абсолютно сухой древесины.
В большей степени является качественным, чем количественным показателем влаги в материале. Именно абсолютную влажность применяют для измерения влажности древесины
в строительстве и мебельной промышленности. Для определения значения данного показателя потребуются те же данные, что мы указали выше, но в виде другой формулы:
 WАбс = (Мвл / Мсух.)*100%. Либо, имея значение Относительной влажности, можно определить значение Абсолютной влажности по формуле:
 WАбс = (100* Wотн )/(100 - Wотн) А перевести Абсолютную влажность в Относительную можно таким образом:
 WОтн = (100* WАбс )/(100 + WАбс)


Типы влаги в древесине. Если говорить о самой влаге в составе дерева, то она бывает двух типов:
Связанная и Свободная. Связанная, или гигроскопическая (еще называют адсорбционной или микрокапиллярной) влага находится в стенках древесных клеток.
Она удерживается в основном физико-химическими связями, а ее удаление требует больших энергозатрат и сильно отражается на большинстве свойств древесины.
Максимальное количество связанной влаги содержится в древесине при её непосредственном контакте с водой, а также в древесине растущего дерева.
Влажность клеточных стенок в этом состоянии называют пределом их насыщения, который составляет около 30%. Свободная влага находится в полостях клеток и межклеточных пространствах,
она удерживается только физико-механическими связями, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

Степени влажности древесины. Для удобства определения пригодности пиломатериалов для той или иной области применения, приняли следующие степени влажности:
- мокрая древесина (влажность более 100%, это бывает, если древесина долгое время находилась в воде),
- свежесрубленная (влажность от 50 до 100%),
- влажная (от 23 до 50%),
- атмосферно-сухая (18-22%),
- воздушно-сухая искусственной сушки (12-18%),
- комнатно-сухая (влажность 8-10%),
- абсолютно сухая (влажность 0%).

Понятие Абсолютно сухая древесина является условным и применяется для характеристики влажностного состояния древесины в промышленности.
Это состояние (близкое к нему) достигается в сухом воздухе при темп-ре 100—105°С. Неравномерность распределения влаги. Распределение влаги в стволе растущего дерева неравномерно и по сечению, и по высоте.
Так же у хвойных пород влажность заболони в 3—4 раза выше влажности ядра. Однако, древесина хвойных пород Восточной Сибири, таких как ангарская сосна, сибирская ель и лиственница,
имеет равномерно распределенную влажность в пределах ядра (спелой древесины). Исключением является пихта и кедр, влажность центральной зоны спелой древесины которых намного выше, чем периферической.
Разница между ними может достигать в нижней части ствола 50%.


Гигроскопичность, Равновесная влажность и предел Гигроскопичности.
Любая древесина обладает способностью изменять влажность в зависимости от состояния окружающей среды. Говорят, что она «дышит». Это свойство называется Гигроскопичностью.
Это одновременно и хорошее и не очень хорошее качество. Позитивное последствие Гигроскопичности заключается в том, что в помещении, отделанном из натурального дерева, влажность будет уравновешиваться,
обеспечивая постоянный микроклимат. Так при повышении влажности в комнате, часть лишней влаги будет впитана обшивкой, а при ее уменьшении – наоборот, выделена из древесины до достижения определенного равновесного значения. Негативным последствием такого явления будет изменение линейных размеров элементов обшивки, будь то вагонка, имитация бруса, блок-хаус или планкен.
И как следствие, при сильных изменениях влажности и температуры в помещении, либо появление щелей и зазоров, либо набухание и «вспучивание» в местах стыка.
 Когда древесина некоторое время находится в воздухе со стабильным состоянием, она стремится к определенной влажности, которую называют устойчивой.
Устойчивая влажность древесины зависит главным образом от состояния окружающего воздуха и изменяется неравномерно при увеличении и уменьшении влажности среды.
Так при поглощении влаги из воздуха (т.е. Сорбции) во время увлажнения, устойчивая влажность древесины будет меньше, чем во время выделения влаги (т.е. Десорбции) в процессе высыхания.
 Вот почему так происходит. При десорбции (испарении) стенки клеток теряют вначале всю свободную влагу, а затем часть связанной.
Однако, при сорбции, влагу поглощают только стенки клеток (т.е. увеличивается только связанная влага, которая имеет предел насыщения около 30%).
Конденсация влаги в полостях клеток при выдержке древесины в воздухе невозможна, даже если воздух насыщен влагой. В то же время, существует предел впитываемости клеточных стенок (предел гигророскопичности).
 Такое влажностное состояние древесины, при котором она поглотила вследствие сорбции максимально возможное количество связанной влаги, но не содержит свободной, называется пределом гигроскопичности.
И в отличие от предела насыщения клеток, он зависит от температуры. Поэтому и возникает разница в значениях устойчивой влажности при сорбции и десорбции в пределах 2,5%.
Проще говоря, если в помещении при комнатной температуре оставить на некоторое время 1 образец, влажность которого выше предела насыщения (30%), и 2-й образец в абсолютно сухом состоянии, то получим следующее:
1-й образец получит равновесную влажность в районе 9,5%, а второй – в районе 6-7,5%.
Как видим, при высыхании образец отдает больше, чем получает при увлажнении. Стандарты влажности для обшивки из древесины. Каковы же оптимальные значения влажности для евровагонки, доски пола, имитации бруса?
Чем она обусловлена? Для начала, нужно понять, что любой элемент обшивки – это изделие. Его изготовили из какой-то заготовки на каком-то станке.
Процесс изготовления накладывает определенные ограничения на такие параметры заготовки, как размеры и влажность.
Оптимальное значение влажности лежит в пределах от 10% до 20%.

Оно достигается при специальных условиях, создаваемых в сушильной камере. При влажности, меньше нижнего предела в продукции появляется множество выпавших сучков
(из-за различия коэффициентов усушки самой древесины и сучков), трещины сколы. При значениях, превосходящих 20%, ухудшается качество строжки поверхности и возникает риск, что продукция "зацветет",
т.е. на ней появится синева. К тому же, в процессе строгания влажность изделия снижается еще на 2%.
Итого получаем рекомендуемую влажность заготовки – в пределах 12-18%,
а влажность изделия – в районе 10-16%.
Наиболее предпочтительным является влажность евровагонки в пределах 12-14%.
Данные значения позволит избежать разбухания вагонки (в следствии поглощения влаги из воздуха) и как следствие «выпирания», и с другой стороны гарантированно позволяет избежать
усушки вагонки (в следствии испарения избыточной влаги) и как следствие – возникновения щелей.

 Заключение. Влажность древесины – важнейший показатель, характеризующий качество материала. И мы рассмотрели основные понятия, связанные с ним.
Но существует еще много вопросов, которые так или иначе касаются этой темы. Позже мы рассмотрим, как происходит сушка, что такое усушка,
откуда берутся внутренние напряжения и на что они влияют. Как и чем измерить влажность и т.д.