Влажность древесины, ее виды и способы определения


Древесина – это натуральный материал, который очень восприимчив к изменениям уровня влажности и температурного режима. Главное свойство древесины – ее гигроскопичность, то есть способность менять уровень влажности согласно окружающим условиям. Такой процесс называется «дыханием» дерева, при этом оно может впитывать пары воздуха (сорбция) или выделяет их (десорбция). Подобные действия являются реакцией на изменения в микроклимате здания. Если состояние окружающей не меняется, то влажность древесины будет стремиться к постоянному значению, которое называют равновесной (или устойчивой) влажностью.

Как определить влажность пиломатериалов

Для того, чтобы вычислить коэффициент влажности лесоматериалов существует несколько методов:

  • в домашних условиях можно воспользоваться специальным прибором, который называется электровлагомер. Он работает на основании изменения электропроводности дерева, которая зависит от уровня влажности. К иглам электровлагомера подведены провода. При введении игл в древесину через них проходит электрический ток, в это время на шкале прибора фиксируется уровень влажности лесоматериалов. Влажность определяется именно в месте ввода иглыВлажность пиломатериалов

  • опытный резчик может определить уровень влажности дерева на глаз. Зная сорта дерева, их плотность и прочие физические показатели, можно вычислить коэффициент влажности древесины по весу, по количеству трещин на торце или вдоль волокон, по короблению и прочим признакам. Цвет коры, ее толщина и оттенок древесины также поможет вычислить спелая или свежесрубленная древесина перед мастером
  • если во время обработки рубанком тонкую его стружку, можно легко смять пальцами, то сырье влажное. А когда стружка крошится, значит, она достаточно сухая.

Несколько разновидностей понятия «влажность»

Влажность представляет собой одну из главных характеристик древесины. Влажностью называют выраженное в процентах отношение количества жидкости к сухой массе древесины. Жидкость в дереве присутствует в связанном (гигроскопическом) и свободном состоянии. Из этих величин и составляется суммарное количество влаги в древесине. Связанная влага располагается в стенках древесных клеток, а свободная заполняет полости в клетках и между ними. Свободную воду удалить проще, чем связанную, и она оказывает меньше влияния на свойства лесоматериалов. Влажность сухого пиломатериала должна составлять от 8 до 16%.

Существует несколько понятий «влажности»:


  • начальная влажность – это количество влаги в древесине перед отправкой на сушку. Свежеспиленная древесина имеет максимальный уровень влажности, который для разных сортов дерева может быть выше 100%. К примеру, древесина бальса обладает влажностью в свежесрубленном состоянии около 600%. Чаще всего более привычные для нас сорта древесины имеют начальный или естественный уровень влажности в пределах от 30 до 70%
  • конечная влажность — это уровень влажности, который необходимо получить путем сушки
  • транспортная влажность пиломатериалов находится на уровне 20 -22%. Для того, чтобы перевозить лесоматериалы естественной влажности их необходимо предварительно просушить. Атмосферную сушку пиломатериалов проводят по ГОСТу. Процесс сушки существенно увеличивает защитные свойства лесоматериалов, а также стабилизирует их физико-механические параметры
  • эксплуатационная влажность – это коэффициент влажности, при котором эксплуатируются деревянные изделия.

Пиломатериалы естественной влажности

Пиломатериалы естественной влажностиКакой должна быть естественная влажность пиломатериалов? ГОСТ 3808.1-80, регламентирует этот показатель на уровне 22%.


соматериалы естественного уровня влажности могут быть созданы почти из любого сорта древесины. На территории Российской Федерации такое сырье производится главным образом из древесины хвойных сортов, таких как, ель, сосна, кедр или лиственница.

Строганная доска и брус из таких сортов отличаются повышенным уровнем прочности и устойчивости к действию на них окружающей среды, по этой причине они прекрасно подходят для внутренних и внешних работ в здании. Такой материал производят простой распиловкой бревна.

Не стоит забывать, что пиломатериалы естественной влажности могут гнить и подвергаться поражению микроорганизмами, поэтому они должны обязательно подвергать защитной обработке.

Брус выпускается самых разных сечений, что дает возможность приобрести именно такой вариант, который наилучшим образом подойдет для решения поставленных задач. К основным плюсам бруса естественной влажности можно отнести высокое качество и доступную стоимость. Сравнивая со стоимостью сухого бруса, цена влажного материала почти на 30% ниже.

Естественная влажность

Показатель используют для определения количества воды внутри ствола сразу после спиливания или во время роста. Он определяет качество сушки древесных материалов. Естественная влажность древесины считается изначальной величиной, на основе которой начинают вести расчеты по сушке материала. Если показатель определён неверно, есть риск недосушить или пересушить пиломатериал.

Сколько процентов воды содержится в стволе определяют следующие факторы:

  • строение древесины;
  • пористость;
  • окружающая среда.

Показатели естественной влажности древесины колеблются от 30 до 80% и меняются в зависимости от типа материала. От них отталкиваются перед тем, как определить оптимальный режим сушки для достижения нужного качества сухой заготовки.

Влажность свежесрубленной древесины

У лиственных пород естественная влажность древесины ниже, чем у хвойных. Это связано со строением древесины.  В ели содержится до 90% влаги, в пихте в пределах 92%. Для сравнения в ясеневой древесине всего 36%. Кроме этого, на процент воды в материале влияет состояние окружающей среды. Зимой растения переходят в “спящий режим” и практически не потребляют питательных веществ из земли. Поэтому влажность в летний период намного превышает зимние показатели. Также у свежесрубленной древесины процент влаги значительно выше, чем у давних заготовок.

Задача тех, кто занимается обработкой пиломатериала — снизить влажность до минимально возможного процента. Это делается для того, чтобы заготовки обрели необходимую твердость, прочность. Износ у изделий материал которых прошел процесс сушки успешно существенно ниже.


Влажность также влияет и на размер заготовок. Чем больше усыхает материал, тем меньше по габаритам он становится. Правильная сушка должна быть организована таким образом, чтобы влага испарялась равномерно. Тогда вес и размер заготовки будет стандартным, а сам материал приобретет необходимые свойства. Новейшие способы сушки древесины снижают процент влажности до 6. Этот показатель также зависит от породы, структуры дерева, времени года.

Для строительства сильно высушенная древесина не используется, поскольку она может дать трещину. Количество воды в материале для этих целей снижается следующими способами:

  • Самостоятельное досушивание. Приобретается готовый распил естественной влажности, и раскладывается на участке штабелями. Между рядами досок делаются зазоры с помощью брусков, чтобы воздух свободно циркулировал. Опору надо ставить не реже, чем через 1,5 метра друг от друга, и материал не прогнется. Чтобы дождь или другие осадки не испортили древесину, сверху конструкцию укрывают пленкой или рубероидом. Естественную сушку лучше проводить в теплое время года. Материалы размещаются в тени, под навесом. Тонкие по ширине доски просохнут быстрее, чем толстые. Конструкция устанавливается на прокладки из хвойных веток или защитного материала.
  • Покупка готового материала. В этом случае продавец уже подготовил доски и высушил их естественным способом самостоятельно.
  • Если требуется понизить количество влаги до 15% и ниже, то применяют камерную сушку в закрытом помещении. Такие материалы будут дороже стоить, так как при обработке потребуется большая трата ресурсов. И для строительства такую древесину лучше не использовать, она может дать трещину.

Идеальное применение сухой древесины — мебель и предметы интерьера.

Равновесная влажность

Чтобы пиломатериал хранился продолжительное время и не сгнил, его необходимо правильно высушить. Для проведения процедуры понадобится показатель равновесной влажности древесины. Он достигается путем длительного нахождения пиломатериалов в определенной внешней среде. При изменении внешних условий меняется и равновесная влажность.

Равновесная влажность

Избыточное количество влаги в породе негативно влияет на состояние готового изделия и портит заготовки. Пиломатериал под воздействием воды плесневеет, в нем заводится грибок. Древесина по структуре пористая и впитывает влагу легко. Также легко от нее и избавляется, уменьшаясь или увеличиваясь в размерах. В результате при неправильных расчетах показателя, некоторые участки деревянного строения могут начать выпирать со временем или осесть. А потом, под воздействием внешней среды вновь сгладятся.

Степень влажность у хвойных и лиственных пород отличается. Для четкой сортировки пиломатериала его разделяют на 3 степени по процентному соотношению воды в составе:

  • Сырая древесина. Содержит более 35% влаги.
  • Полусухая. В диапазоне от 25 до 35%.
  • Сухая. Менее 25%.

Таблица равновесной влажности

При естественной сушке показатель снижается до 30%. При этом меняются габариты и масса материала. Для ускорения процесса применяются технологии, позволяющие в короткий период снизить его до 7-18%.

Свободная и связанная влага

Когда дерево срублено и лежит на складе, влага по стволу распределяется равномерно. Прежде чем это произойдет должен пройти достаточно большой промежуток времени. Сразу после спила влажность повышена, достигает в среднем 60%. Влага внутри ствола делится на :

  • гигроскопическую (свободную), которая задерживается в волокнах;
  • капиллярную (связанную), содержащуюся в клетках растения.

В процессе сушки из ствола выходит только свободная влага. Капиллярная остается. Ее в древесине всего примерно 23%. Если пиломатериал срубили недавно, то влажность будет распределяться неравномерно по длине ствола. Самый высокий процент наблюдается в комлевой части, чем ближе к верхушке, тем процент становится ниже. Еще есть зависимость количества влаги в древесине у некоторых пород от близости к ядру. У одних она повышается при приближении к сердцевине, у других, наоборот, понижается.


Таблица показателей влажности пиломатериала
Тип древесины Показатель влажности, % Сноска
Мокрая Выше 100 Приобретается, если материал долго пролежит в воде.
Свежесрубленная 50-100 Дерево свалили недавно
Воздушно-сухая 15-20 Характерна для материала, который долго хранился на воздухе.
Камерной сушки 8-12 Пиломатериал продолжительное время находится в отапливаемом помещении
Абсолютно сухая 0 Древесина высушивается в специальной машине

Когда вода распределяется равномерно по всей структуре древесины и не превышает показатель 15 % — это называется стандартная влажность. В таком состоянии заготовку можно использовать для обработки и подготовки к работам (отделочным, строительным). Материал хорошо хранится, но восприимчив к погодным условиям, при выпадении осадков может промокнуть и показатель количества влаги изменится.


Для производства качественной древесины необходимо использовать оба понятия (стандартной и равновесной влажности). Надо понимать, что при эксплуатации готового изделия на улице, под воздействием разных температурных режимов, ее свойства могут меняться. Поэтому изделие необходимо защитить пропиткой.

Точка насыщения волокон древесины

Это показатель равновесной влажности, при котором свободная влага из древесины уже испарилась, а капиллярная осталась. Процент влажности в точке насыщения колеблется от 23 до 30. Зависит от породы древесины, внешних условий. Если показатель наличия влаги опустить ниже этой точки, то процесс сушки замедлится, материал начнет усыхать, смещаться, оседать. При естественном процессе сушки, верхние слои материала быстрее отдают свободную влагу и начинают отдавать связанную. В результате свойства заготовки меняются. Этот процесс вносит трудности в процесс сушки.

Коэффициенты усушки и разбухания

После достижения точки насыщения волокон, дальнейшее намокание и просушка заготовки уже не несет такого значения, как прежде.

Абсолютная влажность древесины

Физическая величина, которая отображает количество влаги заготовки по отношению к количеству влаги в совершенно сухом материале.


казатель абсолютной влажности древесины при расчетах обозначают знаком — W. Влажность совершенно сухой древесины считается равной 0%. Высчитывается эта величина для расчета параметров стройматериалов. В процессе сушки вес пиломатериала постоянно уменьшается. Если влажность в атмосфере повысилась — показатель начнет расти. Этот процесс затормаживается, когда достигается точка насыщения волокон. В это время вес заготовки перестанет падать. Это состояние называется абсолютно сухим, его показатель считается идеальным и берется за основу при других расчетах.

Формула абсолютной влажности:

W = (mc-mo)/mo× 100

где mс и mo  — это масса влажной свежесрубленной (mc) и масса сухой (mo) заготовки.

По ГОСТу это понятие трактуется как просто влажность. Иногда, при расчетах возникают ошибки, поскольку учитывается абсолютно сухая масса древесины, неполный вес.

Влажность пород древесины

От породы дерева зависит реакция пиломатериала на атмосферные явления, способность впитывать влагу и испарять ее. Одни деревья более устойчивы к влаге, другие абсолютно не переносят влажного климата и обработки при помощи воды, третьи быстро наполняются и легко сушатся.

Плотность древесины в зависмости от влажности

Менее всех подвержены изменениям при влажном климате дуб и мербау. Бук и груша впитывают воду активно и также легко высушиваются. Теми же свойствами обладает кемпас.

Те рыхлые по структуре деревья, которые легко сушатся, могут быстро пересушиться и тогда на них появятся трещины, сколы. Плотные породы, менее подверженные воздействию влаги, не меняют своих свойств под воздействием воды. У хвойных пород изначально древесина более влажная, чем у лиственных. Причем показатель растет ближе к центральной части ствола, а у лиственных деревьев по всему стволу одинаковые проценты.

В некоторых столярных работах используют воду, чтобы придать материалу необходимую форму. Это называется столярной влажностью, и ее показатель колеблется в пределах 6-8%. При таких условиях материал проще точить, резать, шлифовать и пр. Сухая древесина проще склеивается, не подвержена загниванию, слабо коробится.

Рекомендуемая конечная влажность

Если материал изначально мокрый или свежесрубленный с высоким процентом влаги, его необходимо немного подсушить перед транспортировкой, иначе он просто может не доехать до пункта назначения. Транспортная влажность пиломатериалов составляет 18-20%. Перед тем как погрузить такой пиломатериал и отправить транспортом, его вылеживают на улице примерно 2,5 месяца. Для ускорения процесса были придуманы специальные сушильные камеры, и сушка сократилась до 5 дней. После достижения необходимых показателей древесина становится устойчивой к атмосферным проявлениям и сохраняет свои габариты до прибытия на дальнейшую обработку.

Усредненная естественная влажность пиломатериалов
Класс растений Название породы  Усредненный % влажности
Хвойные Пихта 100
Ель 91
Сосна обычная 88
Сосна кедровая 92
Лиственница 82
Лиственные плотные Ясень маньчжурский 79
Ясень обыкновенный 36
Граб 60
Береза 78-68
Бук 64
Дуб 50
Вяз 80
Лиственные рыхлые Ольха 84
Осина 82
Тополь 92
Ива 85
Липа 60

Влажность древесины для гранулирования пеллет

Топливо особо ценится тогда, когда оно сделано из совершенно сухой древесины. В пеллетах и топливных брикетах показатель влаги снижен до минимума. Средние показатели варьируются от 8 до 12 %. Дыма при сжигании образуется гораздо меньше, чем у пиломатериалов с более высокой влажностью.

Средним показателем влажности для производства пеллетов считается 12-14%. Молотковыми дробилками можно создать щепу даже из материала влажностью 65%. Но такие материалы при высокой естественной влажности сложно поддаются дроблению. Поэтому для изготовления пеллетов используются целые технологические комплексы. Они включают в себя сушилку, которая помогает в результате добиться опилок нужной кондиции. Машина работает при помощи горячего воздуха и ворошит сырье до тех пор, пока влажность не снизится до требуемых 8-12%.

Способы определения степени влажности

Методы, с помощью которых можно измерить влажность древесины, зависят от типа материала и атмосферной среды. Для каждой породы определены собственные стандарты измерения.

Основными способами определения степени считаются весовой и электронный.  Между собой показатели могут незначительно отличаться, но разница несущественная.

Влагомер

Способ 1. Весовой

Чтобы померить количество влаги в образце потребуется пила, доска, линейка и точные весы.

Этапы:

  1. С середины доски берется пробный образец древесины. Для этого при помощи пилы отрезается кусок небольшого размера 1-2 см шириной. Важно: образец берется из средней части доски, в центре концентрация влаги оптимальна. По краям пиломатериал обычно суше, так как влага испаряется оттуда в самом начале сушки.
  2. Образец очищается от коры или других лишних элементов и измеряется на весах. Полученный результат записывается. Например, значение М0 будет указывать на изначальную массу образца.
  3. Образец отправляют в специальный сушильный аппарат под воздействие нагрева до 100 градусов по Цельсию. Там брусок высушивается до абсолютно сухого состояния.
  4. Следующее контрольное взвешивание проводится спустя 5 часов. Значение массы образца записывается как М1. Последующие весовые показатели снимаются с перерывом в два часа.
  5. Сушить образец необходимо до тех пор, пока цифра на весах не начнет показывать одно и то же значение. Значит, результат достигнут и образец стал совершенно сухим. Последний показатель обозначается как МС.
  6. При помощи формулы:

W = (М0 — МС):(МС × 100%)

где W — искомая влажность, М0 — первый вес, МС — последний вес.

Чтобы получить достоверный результат рекомендуется провести процедуру с несколькими пробами.

Способ 2. Электрический

Для первого способа потребуется немалое количество времени, так как сушка занимает несколько часов, а выполнять ее потребуется много раз. Электронный способ более простой, быстрый и требует меньше усилий. Результат же окажется гораздо точнее чем в предыдущем методе.

Для того чтобы узнать процент естественной влажности древесины применяют электрический прибор — влагомер. Его работа основывается на показаниях сопротивления пиломатериала электрическим импульсам. Наличие водяных молекул в древесине меняет значение сигнала тока и определяет процент.

Для измерения иглы-электроды влагомера вставляются в заготовку напротив друг друга. По ним проводится слабый разряд, и прибор определяет процент наличия влаги на конкретном отрезке. Для более точных данных рекомендуется проверить значения на нескольких отрезках заготовки.

Описанные выше способы проводятся при помощи технических приборов. Но деревообработкой человечество занимается уже миллионы лет и раньше могли определять влажность древесины без влагомеров. Приходилось обходиться собственными силами. Простые методы определения естественной влажности древесины:

  1. Согнуть в пальцах стружку после распила. Если она отпружинит и выпрямится, значит дерево было сырым. Если превратится в крошку – сухим.
  2. Ударить по стволу тяжелой деревянной палкой. Глухим звуком отзовется сырая древесина. Сухая имеет тонкий и звонкий “голос”.
  3. Понадобится простой карандаш. На торце, где только что спилили дерево провести линию карандашом. Материал с высокой влажностью заставит линию посинеть через некоторое время, сухой — оставит как было.
  4. У сухого пиломатериала торцы имеют трещины. Влажный такого не допускает.
  5. Если по бревну провести острым металлическим предметом, то останется царапина. У сухого материала она останется сухой.
  6. При работе с ручной пилой сухое бревно начинает крошиться, а влажное пускает воду в разрез. Оба варианта к распилу не пригодны.

Определить влажность древесины в домашних условиях довольно просто, однако точного показателя без влагомера добиться практически невозможно.

К народным методам как узнать влажность древесины,относятся следующие:

  • По цвету древесины. Темный оттенок и вскипевшая смола на месте свежего распила говорит о том, что дерево сухое. Светлый оттенок и — высокая влажность.
  • На ощупь. Поверхность твердая, занозистая, по весу доска легкая — значит сухая.
  • С помощью дрели. Просверлить в образце отверстие глубиной 3-4 см и задержать в нем сверло на несколько секунд. Если задымится — материал сухой, ничего не случилось — средняя влажность. А если появилась стружка из отверстия — мокрый.

Современные приборы для определения влажности древесины дают точный и быстрый результат. Делятся они на игольчатые и бесконтактные. Настраиваются для работы с разными видами древесины (мультимер), размер имеют небольшой, легко помещаются в карман. Некоторые способны измерять показатель влажности у сыпучего материала (стружка, опилки). При помощи приборов проводят измерения крупные деревообрабатывающие компании, которым необходимо контролировать процесс на всех этапах.

Влажность древесины для изделий по ГОСТ

Наименьшей влажностью до спиливания обладает сухостой. Это поврежденные деревья, которые больше не получают влаги из земли. Используется такой материал нечасто, так как подвержен вредителям. Влажное дерево не используется при строительстве и производстве. Самые сухие материалы идут на изготовление мебели и предметов интерьера. Оптимальная влажность для строительства 15-20%. Для всего остального 10-15%.

Слагаемые успеха:

o   Продуманная система распределения воздушных потоков и воздухообмена. Тепловые и газодинамические расчёты выполнены специалистами Обнинских НИИ. Технические решения заложенные в вентиляционную систему камеры позволяют быстро и качественно предварительно подсушивать поверхность рыбы, а в процессе копчения контролировать влажность внутри термокамеры. Нами гарантируется равномерность обработки продукта по всему объёму термокамеры при максимально возможной загрузке коптильной тележки (рамы). Применение частотных регуляторов с программируемыми скоростями для управления двигателями циркуляционных вентиляторов позволяет максимально точно подобрать необходимые технологические параметры обработки продукта.

o   Система подготовки дымовоздушной смеси для холодного копчения с каскадным размещением испратиелей позволяет провидить сушку и копчение при температурах 16-28°С вне зависимости от температуры в термическом отделении предприятия.

o   Поставляемый в комплекте с термокамерой дымогенератор закрытого типа работает на коптильной щепе. Дымогенератор полностью автоматизирован (имеет собственный процессор управления) и требует вмешательства оператора только для загрузки щепы и очистки зольника. Розжиг и тушение щепы осуществляется автоматически, процесс тления протекает естественным образом без участия нагревательных элементов. Дымогенератор контролирует температуру внутри зоны тления, температуру дыма, подачу воздуха и поддерживает процесс тления на оптимальном уровне. Дымогенератор данного типа имеет самый низки расход щепы из возможных, не требователен к фракции и влажности загружаемой щепы и способен подстраиваться под влажность щепы автоматически. Применительно к холодному копчению уникальной особенностью нашего дымогенераторя является возможность длительно, в течение нескольких часов, работать в режиме максимального дымообразования.


Использованные источники

  1. wood-prom.ru/clauses/spravochnye-dannye/vlazhnost-pilomaterialov
  2. forumhouse.ru/threads/122484/page-6
  3. lesoteka.com/obrabotka/vlazhnost-drevesiny
  4. meat-expert.ru/forums/topic/7547-vlazhnost-opilok-dlya-optimalnoy-raboty-dymogeneratora/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.