Влажность древесины для строительства. Строительство домов из бревна

Влажность древесины - величина, которая показывает уровень обмена влагой между древесиной и воздухом. Так как влажность окружающей среды изменчива, то и у древесины она постоянно меняется. Уровень этого показателя влияет на качество и применение пиломатериалов. Изделия с повышенной влажностью более подвержены возникновению плесени и грибка, гниению и деформации. Поэтому для строительства и изготовления деревянных изделий выбирают сухое сырье.

Влажность бывает абсолютной и относительной. Первая представляет отношение массы влаги древесины к массе абсолютно сухого дерева. Более употребляемой, удобной и простой в расчетах величиной считается относительная влажность. Это отношение массы влаги древесины к общей массе дерева, что реально отражает содержание воды в изделии. Эта величина и является определяющей, поэтому она применяется на практике.

Типы древесины по влажности

Первоначальный показатель, как правило, составляет 50-60%. При естественной сушке через 1,5-2 года она падает до 20-30%, после чего сильно не изменяется и остается примерно на отметке 25%. Выделяют сырую древесину с влажностью выше 35%, полусухую с показателем 25-35% и сухую - менее 25%. Чтобы уменьшить уровень влаги до комнатно-сухой 7-18%, пиломатериалы сушат в специальных сушильных камерах.

Выделяют следующие типы:

Сплавное дерево, которое продолжительное время находилось в воде либо хорошо отсыревшее и намокшее бревно - свыше 60%;
Первоначальный показатель свежесрубленного дерева составляет 45-60%;
Воздушно-сухая достигает 20-30%. Такой результат характерен для бревен и бруса, которые продолжительный период были на открытом воздухе или располагались в сухом хорошо проветриваемом помещении;
Комнатно-сухая высушивается в помещениях с отоплением и хорошей вентиляцией либо в специальных камерах. Составляет 7-18%;
Абсолютно сухая древесина с влажностью 0% высушивается до постоянной массы при температуре 100-105 градусов выше нуля.

Для строительства дома или бани используют сухие пиломатериалы с влажностью до 20%. Сегодня самым безопасным и эффективным методом, который позволяет добиться таких показателей, является конденсационная сушка. При сушке используется и горячий, и холодный воздух. Это предотвращает появление брака и дефектов на бревне или брусе, снижает количество трещин и позволяет получать качественные, прочные и сухие пиломатериалы. Подробнее о конденсационной сушке читайте .

Бревно и брус для строительства дома

В “МариСруб” вы можете заказать строительство деревянных домов только из качественных и тщательно отобранных высушенных материалов. Мы самостоятельно изготавливаем бревно и брус под проект деревянного дома, бани, беседки или гаража. Выбирайте индивидуальное проектирование или доработку уже готового варианта, которые вы увидите в .

При изготовлении применяем конденсационную сушку, соблюдаем требования ГОСТ, нормы хранения и транспортировки. Проводим антисептирование и контролируем каждый этап производства, что позволяет получать долговечные и качественные пиломатериалы. За счет такой обработки дерево надолго сохраняет первоначальный цвет и натуральные свойства. Оно не гниет и не темнеет, не покрывается плесенью. Материалы устойчивы к воздействию влаги и холода, ветра и насекомых, к перепадам температур.

Строим деревянные дома из бруса и бревна от производителя. Собственное производство - гарантия качества и низких цен на пиломатериалы! Предлагаем строительство “под ключ”, которое включает создание проекта и установку брусового или бревенчатого сруба, возведение фундамента и кровли, отделку внутри и снаружи дома, монтаж и введение в работу инженерных сетей. Гарантируем качественное строительство в срок!

Дерево - живое растение, которое естественным образом впитывает воду для поддержания жизнедеятельности. Спиленное недавно, оно содержит значительный процент влажности, у разных пород он индивидуален. Тем не менее, это значение необходимо учитывать при покупке материала, чтобы понять, пригодна древесина к дальнейшей обработке и использованию или еще нуждается в сушке.

Виды влажности

Абсолютная - отношение массы жидкости в объеме древесины к массе сухого образца того же размера.

Относительная показывает количество влаги относительно массы этого же образца дерева в том же состоянии.

В природном материале соседствуют связанная и свободная влага:

Свободная находится в межклеточном пространстве и составляет артерии дерева. Такая легко удаляется при сушке и не влияет на качество заготовки;
Связанная содержится в клетках дерева.

Нормы

Влажность пород древесины регламентируют нормативные документы:

СНиП II-25-80;
СП 64.133330.2011;
ГОСТ 16483.7-71*;
ГОСТ 17231-78.

Существуют нормы влажности для древесины по классу использования материала. Для каждой отдельной породы величину определить сложно: в каких условиях росло растение, какой сезон выдался, в какой местности производили рубку - все факторы отображаются на количестве влаги в одной особи. Средние значения:

Влажность древесины: норма по ГОСТ определена для готовых конструкций в разных условиях эксплуатации.

Определение влажности

Чтобы определить, сколько процентов естественная влажность древесины, следует воспользоваться одним из методов:

Самый простой и распространенный - использование влагометра - электрического прибора, работа которого основана на измерении электропроводности измеряемого сырья. В древесину вставляют 3 игольчатых электрода, прибор пускает по ним разряд и выводит искомое значение на экран.
Зонды с четырьмя иглами для работы со стружкой основаны на том же принципе работы.

Как определить влажность древесины без влагомера

Точный расчет с погрешностью измерения не более 1% описывает ГОСТ 17231-78. Упрощенный алгоритм:

Берут отрез древесины взвешивают его.
Образец помещают в сушильную камеру с температурой воздуха +103°C до получения постоянной массы.
Высушенный отрез охлаждают до комнатной температуры и снова взвешивают.
Определяют влажность исходника по формуле:
- W=(m-m0)/m0*100%, где m и m0 - масса древесины до и после сушки.

Определение приборами может дать погрешность до 10%:

Электроды проникают на незначительную глубину, вода в стволе или изделии распределена неравномерно. При высыхании верхние слои становятся более сухими.
Каждая порода по-разному расстается с влагой.
Удельное электрическое сопротивление разных видов деревьев индивидуально, универсальные приборы это не учитывают.

Описанные ГОСТом методы громоздки и длительны, определение значения может занять несколько дней и требует специального оборудования.

Опытные мастера определяют влажность дерева по внешнему виду:

По цвету породы;
По наличию ;
По короблению и т.д.

Готовность древесины к обработке можно определить самостоятельно:

По качеству коры: у влажного дерева она насыщенная и мягкая, в процессе сушки корка огрубевает;
По месту распила: свежее растение влажное наощупь;
По стружке: при сжатии пучка она не должна слипнуться - такая нет готова к обработке, изделие даст значительную усадку.
Наличие равномерно распределенных неглубоких трещин говорит о зрелости материала, глубоки - о пересыхании и неоднородности.

Процент влажности древесины имеет большое значение для понимания дальнейшего поведения деревянных изделий в процессе эксплуатации. Древесина — это живой материал, состоящий из клеток, а клетки, как известно, не могут жить без воды. Есть такие понятия, как свободная влага , которая содержится в порах и капиллярах дерева и связанная влага , которая содержится посредственно в клетках дерева. На границе этих понятий находится точка насыщения волокна — это влажность древесины при которой вся свободная влага из дерева удалена, т.е. в полостях древесины воды нет, а вся связанная влага осталась, т.е. клетки насыщены водой. Влажность древесины в точке насыщения составляет от 22 до 35% в зависимости от породы дерева и для практических расчетов принимается равной 28%.

Влажность древесины в точке насыщения волокна — 28%

Важно знать: древесина меняет свои физические размеры при влажности от 0% до точки насыщения. Дальнейшее увлажнение не приводит к существенному росту габаритов. Влажность в точке насыщения волокна выше, чем равновесная влажность. Равновесная влажность устанавливается в древесине естественным путем в процессе эксплуатации в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха, поэтому древесина усыхает.

Для Минска относительная среднегодовая влажность воздуха составляет 78% , осенью-зимой 80-90%, весной-летом 65-75%. Таким образом при сушке древесины естественным путем в ней устанавливается влажность летом 12-15%, зимой 18-20%. Из этого следует, что при эксплуатации изделий из дерева на улице, они меняют свои геометрические размеры в течение года в зависимости от температуры и влажности воздуха. Намокание при дождях может увеличивать влажность древесины намного выше точки насыщения. Стоит также отметить, что при влажности выше точки насыщения и теплой погоде в древесине создаются идеальные условия для развития дерево разрушающих грибов. Пределом биостойкости древесины считают влажность в 22% . Поэтому при эксплуатации на улице в условиях РБ .

Главное правило эксплуатации древесины: Перед монтажом древесина должна иметь ту влажность в которой она будет в дальнейшем эксплуатироваться . Это правило касается также и других материалов — ДПК, ламинат, фанера и т.п. Таким образом до монтажа древесину следует оставить на некоторое время в условиях той среды, в которой она будет эксплуатироваться.

Основные породы древесины используемые в Беларуси в строительстве — это сосна и ель. Объемная усушка этих пород от свежесрубленного до сухого состояния составляет до 15%, изменение размера поперек волокон до 10%. Знать это правило очень важно при монтаже вагонки, имитации бруса, блок-хауса, половой доски, особенно при использовании сырых или очень сухих материалов.

При атмосферной сушке древесины на воздухе большое значение имеет пора года, направление ветра, температурный режим, сечение материала и другие факторы. Следовательно срок достижения равновесной влажности древесины при естественной сушке можно только спрогнозировать. По этим параметрам во времена СССР Беларусь была отнесена к 3-й условной зоне согласно ГОСТ 3808.1-80 и определен следующий срок сушки пиломатериалов естественным путем:

Согласно таблицы в Беларуси естественная сушка возможна только с апреля по сентябрь. Это не так, т.к. усушка происходит даже при 100% относительной влажности воздуха и температуре 0 градусов. Таким образом с октября по март находясь на улице древесина тоже сохнет.

Влажность древесины после автоклавной пропитки

Чтобы понять какую влажность имеет древесина после автоклавной пропитки приведем кое-какие цифры и расчеты.

Свежеспиленая древесина имеет влажность 60-80%
При влажности 100% количество воды в дереве составляет 50% общей массы
Вес 1 м.куб древесины со 100% влажностью условно равен 1 тонне (в т.ч. воды 500кг)
На пропитку поступает древесина с влажностью примерно 25%
При автоклавной обработке 1 м.куб. древесины, она впитывает в себя около 200 л антисептического раствора (условно равно 200 кг)

Расчет влажности древесины после пропитки

Вес воды (В1) в 1 м.куб. сухой древесины с влажностью 25%. В1=25х500/100=125 кг
Вес воды (В2) в 1 м.куб. пропитанной древесины. В2=125+200=325 кг
Влажность древесины после пропитки ВП=325/500*100=65%

Таким образом, после автоклавной пропитки, влажность древесины составляет примерно 65%. Это влажность свежераспиленной древесины. Следовательно сроки естественной сушки до эксплуатационной влажности можно ориентировочно определить из второй таблицы вверху страницы.

Древесина является довольно пористым материалом, содержащим большое количество капиляров, наполненных влагой. На практике влажность древесины определяется как отношение веса воды, содержащейся в дереве к весу абсолютно сухой древесины. Существует понятие «свободной» и «связанной» влаги. «Свободная» влага содержится в порах и капилярах дерева. «Связанная» влага та, которая содержится непосредственно в клетках дерева.

При высыхании дерево дает усушку – уменьшается в размере (объеме). При этом уменьшение размера вдоль волокон (по длине доски) практически не происходит, но вот в направлении, поперечном ходу волокон, происходит значительное изменение размеров (по толщине и ширине доски). Величина этого изменения зависит от породы древесины и конкретного значения изменения влажности древесины. В жизни самые неприятные сюрпризы связаны с изменением ширины доски.

Например, если Вы стелите пол доской имеющей естественную влажность, то уменьшение её ширины со временем может быть настолько значительным, что две соседние доски потеряют зацепление друг с другом. В этом случае, для удаления щелей, Вам придется оторвать все доски от лаг и настелить их заново, согнав впритык.

«Какую же влажность должна иметь доска?», — спросите Вы. Всё просто – любое деревянное изделие, в процессе его эксплуатации стремится к так называемой «равновесной влажности». «Равновесная влажность» определяется температурой и влажностью воздуха в той среде, где будет находиться доска. Значения этой влажности Вы можете увидеть в таблице. Для жилого помещения она составляет в среднем 8-10%, для улицы она составляет в среднем 12-14%. Логично из этого следует, что сырая доска будет усыхать в помещении, теряя в своей ширине, с другой стороны сухая доска будет увлажняться вне помещения, расширяясь.

Естественная влажность, конечная влажность древесины

Естественная влажность — это влажность, присущая древесине в растущем или только что спиленном (распиленном) состоянии, без дополнительной сушки. Естественная влажность не нормируется и может составлять от 30% до 80%. Естественная влажность древесины колеблется в зависимости от условий произрастания и времени года. Так, естественная влажность свежеспиленных деревьев в «зимнем» лесу традиционно меньше влажности свежеспиленных деревьев в «летнем» лесу.

Начальная влажность — тоже самое, что и естественная влажность. Только что срубленное дерево обладает максимальной влажностью, которая для различных пород может даже превышать 100%. Дерево бальса может иметь влажность в свежесрубленом состоянии, доходящую до 600%. На практике мы имеем дело с меньшими значениями (30-70%), т.к. после рубки проходит какое-то время до момента распиливания дерева и помещения его в сушилку и оно, конечно, теряет некоторое количество воды. Мы принимаем за начальную влажность то значение влажности древесины, которое она имеет перед отправкой в сушильную камеру.

Конечная влажность — это та влажность, которую мы хотим получить после полного цикла сушки. В этом случае принимается во внимание назначение изделие, изготавливаемого из высушенной древесины.

Прежде всего, сушка древесины это процесс удаления влаги из древесины путем ее испарения.

Сушка древесины - одна из важнейших операций в процессе обработки древесины. Древесину сушат после лесопиления, но перед деревообработкой. Древесину сушат в целях её предохранения от поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами при ее дальнейшем хранении и транспортировке. Сушка предупреждает древесину от изменения формы и размеров в процессе изготовления и эксплуатации изделий из нее, улучшает качество отделки древесины, склеивания. Влажность, до которой сушат древесину, зависит от сферы её дальнейшего применения. Весь смысл сводится к тому, чтобы довести влажность доски до такого же значения, которого достигло бы со временем изделие из этой доски в процессе эксплуатации в данных условиях. Такое значение влажности называется «равновесной влажностью», оно зависит от влажности и температуры окружающего воздуха. Например, доска, из которой будет изготавливаться паркет и прочие изденлия, эксплуатируемые внутри помещений — должна иметь влажность 6-8% так как именно такая влажность будет являться равновесной. Для изделий, которые будут эксплуатироваться в контакте с атмосферой, (например: деревянные окна, внешняя обшивка дома) равновесной влажностью будет 11-12%.

Вы спросите: «А что будет в противном случае?» Отвечаем: В противном случае будет то, что встречается в России сплошь и рядом, а именно потребитель столкнется с проблемами. Представьте, что Вы купили вагонку для того, чтобы обшить стены внутри Вашего загородного дома или дачи. Если Вы купите у нерадивого производителя вагонку, изготовленную из сырой доски и укроете ею стены своего дома, то она начнет медленно высыхать естественным образом в уже установленном состоянии. Обратимся к таблице равновесной влажности и опыту. Если Вы натопите зимой помещение до 25 градусов по Цельсию, то при типовой для зимы влажности воздуха внутри помещений в 35%, значение равновесной влажности для доски в таком помещении составит 6,6%. На базах и рынках вагонка очень часто может иметь влажность от 14% и выше (мы встречали и 30%). Далее представьте, что ваша вагонка начинает высыхать, теряя воду из своих пор. Высыхая идет процесс, называемый «усушкой» и выражающийся в уменьшении размеров деревянного изделия. Величина усушки зависит от породы древесины, направления волокон в изделии и т.д. Основная усушка идет поперек волокон (соответственно по толщине и ширине Вашей вагонки). Когда Ваша вагонка высохнет в установленном состоянии до равновесной влажности, Вы, в самом худшем случае рискуете не просто увидеть, что обшивка разошлась местами, а получить щели между досками, шириной чуть ли не в палец.

В промышленности используют различные технологии сушки древесины, различающиеся как применяемым оборудованием, так и особенностями передачи тепла высушиваемому материалу.
Классификация видов и способов сушки обычно и базируется на методах передачи тепла, по которым можно выделить четыре технологии сушки древесины:

конвективная технология сушки;
кондуктивная технология сушки;
радиационная технология сушки;
электрическая технология сушки;

Каждый вид сушки может также иметь несколько разновидностей в зависимости от типа сушильного агента и особенностей применяемого оборудования для сушки древесины. Существуют также комбинированные технологии сушки древесины, в которых одновременно применяют различные виды передачи тепла (например, конвективно-диэлектрическая) или совмещаются другие признаки различных технологий сушки древесины.

Самостоятельные технологии сушки

Камерная сушка

Камерная сушка. Это основная промышленная технология сушки древесины, осуществляемая в лесосушильных камерах различных конструкций, куда пиломатериалы загружают штабелями. Сушка происходит в газообразной среде (воздухе, топочных газах, перегретом паре), которая путем конвекции передает теплоту древесине. Для нагревания и циркуляции сушильного агента сушильные камеры снабжают нагревательными и циркуляционными устройствами.

При камерной технологии сушки древесины сроки просыхания пиломатериалов сравнительно небольшие (от десятков часов до нескольких суток), древесина просыхает до любой заданной конечной влажности при требуемом качестве, процесс сушки поддается надежному регулированию.

Атмосферная сушка

Второй по значению и распространению на лесопильных предприятиях способ промышленной сушки древесины, осуществляемый в штабелях, размещенных на специальной открытой территории (складах), омываемых атмосферным воздухом без подогрева. Преимущество атмосферной технологии сушки древесины-сравнительно низкая себестоимость. Кроме того, этот способ является наиболее щадящим. Недостатки: сезонность (зимой сушка практически прекращается); большая продолжительность; высокая конечная влажность. Атмосферную технологию сушки древесины применяют, главным образом, для сушки пиломатериалов на лесопильных предприятиях до транспортной влажности и на некоторых деревообрабатывающих предприятиях для подсушки и выравнивания начальной влажности пиломатериалов перед сушкой в сушильных камерах для древесины.

Сушка в жидкостях

Сушка в жидкостях осуществляется в ваннах, наполненных гидрофобной жидкостью (петролатумом, маслом), нагретой до 105-120 °С. Интенсивная передача теплоты от жидкости к древесине позволяет сократить срок сушки по сравнению с камерной в 3-4 раза при прочих равных условиях. Этот способ применяют в технологии консервирования древесины для снижения ее влажности перед пропиткой. Попытки применить сушку пиломатериалов в петролатуме на деревообрабатывающих предприятиях не дали положительных результатов из-за того, что пиломатериалы после такой сушки не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к древесине для мебели и столярно-строительных изделий.

Кондуктивная технология сушки

Кондуктивная (контактная) технология сушки древесины осуществляется передачей теплоты материалу посредством теплопроводности при контакте с нагретыми поверхностями. Ее применяют в небольших объемах для сушки, тонких древесных материалов - шпона, фанеры.

Радиационная сушка

Радиационная сушка дерева происходит при передаче тепла материалу излучением от нагретых тел. Эффективность радиационной сушки определяется плотностью потока инфракрасных лучей и их проницаемостью в твердых влажных телах. Интенсивность потока лучистой энергии ослабляется по мере углубления в материал. Древесина относится к малопроницаемым для инфракрасного излучения материалам (глубина проникновения 3-7 мм), поэтому для сушки пиломатериалов этот способ не применяют. Его можно использовать для сушки тонколистовых материалов (шпона, фанеры), кроме того, этот способ широко применяют в технологии отделки изделий из древесины для сушки лакокрасочных покрытий. В качестве излучателей используют электроплиты, электронагревательные элементы, газовые (беспламенные) горелки, осветительные электролампы накаливания мощностью от 500 Вт и выше.

Ротационная сушка

Ротационная сушка древесины основана на использовании центробежного эффекта, за счет которого свободная влага удаляется из древесины при вращении ее на центрифугах. Механическое удаление свободной влаги достигается при величине центростремительного, ускорения не менее 100-500g (g - ускорение свободного падения). Такие ускорения из-за трудности точной балансировки центрифуги со штабелем на практике пока не достигнуты, ведутся лишь опытные разработки соответствующих устройств. В известных промышленных ротационных сушилках центростремительное ускорение не превышает 12g. При этих условиях механическое обезвоживание проявляется в небольшой степени. Однако интенсификация процесса сушки в диапазоне влажности выше предела гигроскопичности наблюдается.

При установке карусели в сушильной камере технология сушки пиломатериалов такая же, как в обычных камерах периодического действия. Продолжительность сушки на первом этапе (от начальной влажности до предела гигроскопичности) сокращается в несколько раз в зависимости от толщины, породы и начальной влажности древесины по сравнению с обычной конвективной сушкой при одинаковых режимах. Хотя ротационные сушилки экономичны и обеспечивают высокое качество сушки, промышленного использования для сушки пиломатериалов ротационный способ пока не нашел.

Вакуумная сушка

Вакуумная сушка при пониженном давлении в специальных герметичных сушильных камерах. Из-за сложности оборудования и невозможности получения низкой конечной влажности древесины вакуумная сушка самостоятельного значения не имеет. Применяют ее в комбинации с другими методами сушки и как вспомогательную операцию при подготовке древесины к пропитке.

Диэлектрическая сушка

Диэлектрическая сушка — сушка древесины в электромагнитном поле токов высокой частоты, в котором нагрев древесины происходит за счет диэлектрических потерь. Благодаря равномерному нагреву древесины по всему ее объему, возникновению положительного градиента температур и избыточного давления внутри ее продолжительность диэлектрической сушки в десятки раз меньше конвективной. Из-за сложности оборудования, большого расхода электроэнергии и недостаточно высокого качества сушки собственно диэлектрическая сушка не находит широкого применения.

Комбинированные технологии сушки древесины

Более эффективно применение комбинированных технологий сушки древесины, например конвективно-диэлектрической и вакуумно-диэлектрической. Для массовой сушки применение этих способов неэкономично, но в отдельных случаях, особенно при сушке дорогих, ответственных пиломатериалов и заготовок из трудносохнущих пород древесины эти способы могут найти применение.

Конвективно-диэлектрическая сушка

При комбинированной конвективно-диэлектрической технологии сушки древесины к штабелю, загруженному в камеру, оборудованную тепловым и вентиляторным устройствами, подводят также и высокочастотную энергию от специального генератора ТВЧ через электроды, расположенные около штабеля.
Расход теплоты на сушку в сушильной камере при этом в основном компенсируется тепловой энергией пара, подаваемого в калориферы, а высокочастотная энергия подается для создания положительного перепада температур по сечению материала. Этот перепад в зависимости от характеристики материала и жесткости заданного режима составляет 2-5°С. Качество конвективно-диэлектрической сушки пиломатериалов высокое, так как сушка ведется с небольшим перепадом влажности по толщине материала.

Вакуумно-диэлектрическая сушка

Это еще один способ сушки древесины с применением энергии ТВЧ При этой технологии используют преимущества и вакуумной и диэлектрической сушки. За счет нагрева древесины в поле ТВЧ при пониженном давлении кипение воды в древесине достигается при небольших температурах древесины, что способствует сохранению ее качества. Перемещение влаги в древесине при вакуум — диэлектрической сушке древесины обеспечивается всеми основными движущими силами влагопереноса: градиентом влагосодержания, температурой, избыточным давлением, что сокращает продолжительность сушки.

При вакуум — диэлектрической сушке штабель пиломатериалов помещают в автоклав или герметичную камеру, где вакуум-насосом создается пониженное давление среды (1-20 кПа). Чем ниже давление среды, тем ниже и температура испарения влаги и древесины при сушке. Расход теплоты на сушку обеспечивается подводом высокочастотной энергии к древесине. При использовании этой технологии сушки древесины также возникают эксплуатационные трудности - сложность оборудования, особенно наладка и эксплуатация высокочастотных генераторов, большой расход электроэнергии на сушку. Поэтому при решении вопросов о применении вакуум — диэлектрнческих камер необходимо сначала по условиям конкретного предприятия разработать технико-экономическое обоснование.

Индукционная, или электромагнитная сушка древесины

Метод основан на передаче теплоты материалу от ферромагнитных элементов (сеток из стали), уложенных в штабеля между рядами досок. Штабель вместе с этими элементами находится в переменном электромагнитном поле промышленной частоты (50 Гц), образованном соленоидом, смонтированным внутри сушильной камеры. Стальные элементы (сетки) нагреваются в электромагнитном поле, передавая теплоту древесине и воздуху. При этом происходит комбинированная передача теплоты материалу: кондуктивным путем от контакта нагретых сеток с древесиной и конвекцией от циркулирующего воздуха, нагреваемого также сетками.

Что представляет собой древесина? Это состоящий из гидрофильных компонентов материал имеющий капиллярно-пористую структуру, в связи с чем нем постоянно содержится определенное количество воды. Если рассматривать живое дерево, то здесь вода нужна для поддержания его жизни, поскольку она играет основную роль, как и в организме человека. Количество воды содержащееся в дереве называют уровнем влажности. И по факту это одна из основных и важнейших в своем роде характеристик дерева.

Показатель влажности имеет непосредственное отношение к качеству материала, оказывает большое влияние на его свойства и, соответственно, на его пригодность к применению в тех или иных строительных работах.

Указывается уровень влажности в процентах, и представляет собой отношение массы воды в древесине, к ее сухой массе.

Влажность также оказывает воздействие и взаимодействие материала с водой довольно значимые характеристики, в особенности для обработки механическим или химическим путем, к примеру, окраска, пропитка растворами, сплав и хранение и т.д.

В древесине имеется большое содержание целлюлозы, и вода оказывает влияние при ее активации. При помощи этого взаимодействия производиться бумага. Сначала дерево размалывают смешивая с водой, а после при формовании удаляют воду, благодаря этому образуются прочные межволоконные связи в готовом материале.

Также, свойства древесины непосредственно определяют и свойства изделий из нее. При использовании такого материалу необходимо подбирать древесину исходя из влажности воздуха в помещении, поскольку она имеет свойство подстраиваться под микроклимат помещения. Таким образом при нехватке влаги она будет впитывать ее из воздуха и разбухать, при ее переизбытке наоборот высыхать. После подбора древесины и ее монтажа необходимо постоянно поддерживать влажностный и температурный режим помещения.

Влажность древесины разделяют на 2 типа :

Относительная
Абсолютная

Относительная влажность определяется в процентном соотношении массы воды к массе всего материала.

Абсолютная же влажность это отношение содержащейся в дереве воды к сухой массе самой древесины, отношение также выражается в процентах. На примере паркета, абсолютная влажность должна колебаться от 6 до 12%, для максимального проявления своих эксплуатационных способностей этот показатель должен составлять 9%.

Понятие абсолютно сухой древесины подразумевает собой материал, высушенный до постоянной массы при температуре от 102 до 106 градусов по Цельсию. При этом значения относительной влажности также нужны, они используются при расчетах массовой доли компонентов материала в процентном отношении к абсолютно сухому материалу. Такой тип влажности используется для характеристики образцов древесины при сравнении их по отношению к содержанию воды.

Степени влажности древесины

Мокрая. Влажность такого материала превышает показатель в 100%(такое может быть, в случае, если древесина долгое время находилась в воде).
Свежесрубленная. Влажность такой древесины варьируется в диапазоне от 50 до 100%.
Воздушно-сухая. Древесина, высушенная естественным путем. Влажность такого материала может колебаться от 15 до 20 процентов в зависимости от климатических условий и времени года соответственно.
Комнатно-сухая. Такая древесина также высушивается естественным путем, но в сухом помещении, благодаря чему обладает влажностью 8-10%
Абсолютно сухая. Условия ее сушки были указаны ранее. Влажность равна 0%

Можно заметить неравномерное распределение воды по разным частям дерева. Таким образом, ствол содержит меньше воды, чем корни и ветки; Нижняя и верхняя части ствола больше, чем средняя; заболонные хвойные деревья содержат больше воды, чем спелая и ядровая древесина. У хвойных пород в свою очередь влажность ядра меньше чем у лиственных деревьев, а влажность по поперечному сечению распределена менее равномерно. Рассматривая кору отмечается значительно меньшая влажность корки, чем луба, примерно в 7-10 раз.

Касательно влажности свежесрубленного дерева – она составляет 80-100%, у сплавной древесины этот показатель в 2 раза больше. А на примере хвойных пород, влажность ядра меньше в 2-3 раза чем влажность заболони.

В строительной индустрии степеней влажности различают на несколько меньше, чем в общем рассмотрении :

Свежесрубленная. Влажность такой древесины в зависимости от микроклимата, грунта и времени сруба составляет от 50 до 100 процентов.
Воздушно-сухая. Древесина высушенная естественным путем на воздухе. Влажность такой древесины сопоставима с влажностью воздуха в регионе где она высушивалась и может составлять в среднем 15-20%.
Комнатно-сухая. Древесина высушенная в отапливаемом помещении, абсолютная влажность такого материала составляет 10-14%; также можно отметить мокрую древесину, получается в процессе долгого нахождения в воде, абсолютная влажность такой древесины до 200 и выше процентов.

Виды воды, находящиеся в древесине также различают, она бывает гигроскопическая и капиллярная. Из этих видов и складывается уровень влажности материала. Гигроскопичная влага находиться в стенках клеток, капиллярная в свою очередь непосредственно в самих клетках. Свободная, или капиллярная вода из древесины удаляется в разы меньше, также менее влияет на свойства материала.

Насыщение влагой древесины на начальном уровне проводиться с помощью гигроскопичной воды и только после полноценного наполнения стенок клеток начинается заполнение непосредственно самих клеток. По этой причине именно изменение связанной(гигроскопической) влаги служит причиной замедления, остановки или ускорения процессов коробления, усушки, изменения свойств прочности и упругости. В тот момент как изменение уровня свободной влаги практически ни оказывает влияние на какие-либо свойства и процессы.

Водопоглощение – уникальная способность древесины впитывать в себя воду при длительном нахождении с ней в непосредственном контакте. Поскольку дерево является природным материалом, оно очень восприимчиво к изменениям микроклимата. Основным свойством, которое представляет возможность адаптироваться к различным климатическим условиям – это гигроскопичность, т.е. способность материала изменять уровень влажности, адаптируя его, под уровень окружающей среды.

Древесина имеет так называемое свойство «дышать», то есть выделяет или поглощает поры воздуха при изменении микроклимата окружающей ее среды. Эти процессы проходят благодаря клеточным стенкам. Также следует отметить, что при постоянном, неизменном микроклимате, материал будет постепенно стремиться к постоянному уровню влажности, который именуют устойчивый или равновесный.

Гигроскопичность – свойство древесины адаптироваться, т.е. изменять уровень своей влажности, соответствуя изменению влажности окружающей ее среды. В большинства пород древесины показатель гигроскопичности равен 30% при температурном режиме 20 градусов Цельсия.

Как уже было сказано ранее влага в древесине делиться на два типа: связанная и свободная. Именно количество связанной влажности обозначает уровень гигроскопичности, а максимальное ее количество предел гигроскопичности. Этот предел может колебаться в зависимости от температурного режима, при 20 о С он составляет 30%, при изменении температуры связанная влага переходит в свободную и наоборот.

Уровень влажности материала понижаться путем сушки. Также в древесине может присутствовать химически связанная влага, обычно это вещества которые входят в состав материала, их можно устранить путем химической переработки.

Предел гигроскопичности не отличается в зависимости от породы древесины. В большинстве случаев он составляет 30% от массы древесины(при температуре 20 градусов Цельсия), это своеобразная точка насыщения. Остальное насыщение древесины водой происходит за счет свободной влаги.

При изменении уровня влажности, в зависимости от характера изменения древесина может усыхать, при уменьшении уровня влаги, или набухать, при его увеличении.

В большинстве случаев, видимое изменение размеров наблюдается по поперечному сечению, реже оно заметно по продольному. Говоря о плотной древесине, модно отметить ее больший вес и соответственно больший уровень разбухания или усушки.

В полости клеток древесины содержится свободная влага, в стенках клеток связанная соответственно. Стандартный предел насыщения древесины равен 30%, и при уменьшении уровня влаги соответственно происходит усыхание материала.

Если предел насыщения у всех пород практически одинаковый, то способность впитывать влагу зависит непосредственно от индивидуального строения материала, а соответственно от породы. Одними из наиболее гигроскопичных пород можно отметить бук, кемпас и грушу. Они максимально быстро реагируют на изменения микроклимата и сразу же начинают изменяться сами.

Также имеются и стабильные виды пород, которые практически не поддаются изменениям (если не происходит глобального изменения в температурном и влажностном режиме), такие как дуб, мербау и так далее. К их ряду также можно отнести и древесину бамбука, который имеет высокий уровень устойчивости к изменению климатических условий и неблагоприятному воздействию окружающей среды, это один из немногих видов, который можно даже положить на пол ванной комнаты.

Уровень влажности у каждой из пород также отличается. Древесина низкой влажности до 15% (клен, береза) имеет склонность к быстрому высыханию и в дальнейшем растрескиванию. Материал умеренной влажности, до 20%(орех, дуб), высыхает медленнее и обладает большей устойчивостью к образованию трещин. Беря во внимание материал высокой влажности, до 30% (например, ольха) можно сказать, что он обладает большой устойчивостью к высыханию, и соответственно образованию трещин на поверхности.

Для определения физико-механических свойств пород древесины ее испытывают, доводя до нормализованной влажность, в среднем это значение достигает 12%, путем кондиционирования при температуре 18-22 градуса и влажности воздуха 60-70%.

Определение влажности древесины

Для определения уровня влажности материала можно выделить несколько способов.

В бытовых условиях это делается при помощи специального прибора – электровлагомера. Прибор определяет влажность исходя из показаний изменения электропроводности древесины. От прибора проводятся иглы с диодами, и вводятся в дерево, после чего через них проводят электрический ток, исходя из данных проводимости, прибор показывает уровень влажности в месте, где введена игла.
Также зная физические свойства материала, вид древесины, его плотность и т. д., можно определить этот показатель по массе, короблению и прочим признакам.
Беря во внимание цвет коры, можно определить свежесрубленную или спелую древесину, а также уровень ее влажности.
Если не нужен точный показатель влажности, то можно определить по стружке, если она сминается, значит, материал влажный, если же она ломается или крошиться, значит материал достаточно сухой
Древесина с повышенным уровнем влаги достаточно хорошо режется, а на месте где проводилась разрезка остаются влажные следы.

Влажность пиломатериалов определяют по следующей формуле :

Где m с и m 0 это масса исходного и высушенного материала соответственно.

Т.е. фактически этот показатель определяется или путем взвешивания или с помощью специального прибора.

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

Сушка древесины

Сушка древесины предусматривает собой процесс удаления влаги из материала до определенного значения.

Блеск древесины – свойство материала отражать попадающие на него солнечные лучи. Зависит от от породы древесины, степени ее гладкости и показателей самого освещения. Высоким уровнем обладания данным свойством отличаются породы большую часть поверхности которой образуют сердцевидные лучи. Является он декоративным свойством и учитывается при определении породы дерева.

Диэлектрическое свойство древесины – способность, которая характеризует диэлектрическую проницаемость материала.

Коэффициент разбухания – это значение среднего разбухания материала при увеличении уровня влажности на один процент.

Коэффициент усыхания – значение среднего усыхания при уменьшении уровня влажности на один процент.

Коробление – свойство древесины видоизменяться, то есть терять свои размеры и форму под воздействием окружающей среды.

Коробление бывает продольно и поперечное. Поперечное зависит от разбухания и усушки относительно радиального и тангенциального направления, обуславливается оно несколькими факторами :

Расположение годичных слоев
Место выпиловки
Форма поперечного сечения

Продольное же зависит от наличия пороков древесины: наклоны волокон, сучки и т.д.

Также покоробленность различного типа возникает при нарушении равновесия напряжений в материале при дальнейшей обработке(фрезеровке, делении на более тонки доски и т.д.)

Продольная покоробленность чаще всего происходит при механическом изменении формы сечения материалов, которые вырезаны с разных участков дерева, или же при просушке.

Высушенная древесина обладает большим уровнем прочности, менее подвергается короблению, не восприимчива к гниению, достаточно легко склеивается, а также более долговечна, чем мокрая.

Одним из больших недостатков пиломатериала является чуткая реакция на изменения микроклимата окружающей их среды. В связи с чем при повышении влажности она вбирает в себя воду, а при нахождении в сухом помещении наоборот отдает влагу, вследствие чего высыхает и коробиться.

Для того чтобы избежать разрушения структуры материала нужно поддерживать постоянную влажность воздуха, для открытой среды это около 18%, для закрытых помещений 10%.

Также существует множество способов сушки древесины. Первый – естественная сушка, или атмосферная. При этом древесина сушиться на открытом пространстве. Складывать ее необходимо в тени, также предусмотреть навес и наличие сквозняка. Высушивать на солнце дерево нельзя, поскольку в таком случае верхняя часть быстро просушивается, в то время как внутренняя остается сырой, что имеет свои минусы. В следствии чего из-за разницы напряжения на поверхность проявляются трещины, ускоряется процесс коробления.

При высушивании бруса или досок их следует складывать штабелями на фундаменте, или любом основании высотой не менее половины метра. Укладываются доски внутренней частью вверх, это уменьшает шанс коробления. При высушивании на кромках конечно процесс будет идти быстрей, но и уровень коробления будет в разы выше.

Также для уменьшения коробления при высушивании мокрого рекомендуется обустроить поверх штабеля тяжелый груз. Также торцы бруса следует окрасить масляной краской или другим водоотталкивающим материалом, это позволит избежать их растрескивания. Процесс обработки необходимо начинать сразу после распила.

В случае если материал обладает высоким уровнем влажности торцы предварительно просушивают паяльной лампой, а только после этого обрабатывают. Саму доску полностью очищают от коры, для более быстрого просушивания и предупреждения повреждения насекомыми. Следует отметить, что древесина не очищенная от коры быстро начинает загнивать и подвергается грибковому поражению. Обычно после такого типа сушки влажность материала составляет 12-18%.

Существуют и другие способы просушивания .

Выпаривание. Такой способ использовался еще во времена Руси. Суть процесса в следующем. Материал разрезали на заготовки необходимого размера, после чего помещали в остывавшую печь на несколько часов, при температуре 65-75 градусов. Таким образом и проходило это самое выпаривание. В процессе из материала выводился натуральный сок и он приобретал светло шоколадный окрас, тем самым подчеркивая натуральный узор древесины. Такой материал в последующем легче обрабатывался, а после завершения сушки становился менее подвержен растрескиванию и короблению.
Второй способ – парафинирование. Он заключается в обработке материала парафином и дальнейшей его просушке в печи при температуре 40 градусов в течении нескольких часов, а далее в течении нескольких дней при комнатной температуре, в последствии материал обретал те же свойства, что и при выпаривании.
Запаривание в льняном масле. Предусматривает собой наполнение емкости льняным маслом в которое после опускается заготовка и на медленном огне пропаривается в нем. После такой процедуры древесина приобретает высокий уровень водостойкости и не подвергается растрескиванию.
Линейная сушка – предусматривает уменьшение линейных размеров материала путем удаления связанной воды из стенок клеток, также рассматриваются варианты обратные, разбухание древесины путем повышения процентного содержания воды.

Нормализованная влажность – уровень влажности материала достигаемый при нормативных условиях (влажность 60-70%, температура 18-22 градуса)

Объемная усушка – предусматривает полное удаление из материала связанной воды.

Объемное разбухание – предусматривает повышение уровня связанной воды в стенках клеток до предела.

Относительная влажность – определяется процентным отношением массы влаги к массе материала во влажном состоянии. Поскольку древесина материал гигроскопичный, то он стремиться к равновесной влажности относительно окружающего микроклимата. К примеру, при температуре воздуха 20 градусов и влажности 100%, равновесная этим значениям влажность древесины будет равна 30%.

Следует отметить, что быстрое изменение влажности древесины приведет к короблению или же наоборот сильному набуханию.

Чем более массивный элемент, тем больше внимания следует уделять его сушке, поскольку неравномерное просушивание влечет за собой образование трещин. При эксплуатации деревянных сооружений следует устранить резкие перепады температурного и климатического режима если это представляется возможным.

Относительно каждого из направлений величина усушки отличается. Таким образом, в радиальном она составляет 4-6%, а в тангенциальном 6-12 процентов. Именно вследствие данной неравномерности, в процессе высыхания, происходит небольшое коробление.

Также следует знать то, что при резком перепаде микроклиматических условий в материале возникает внутреннее напряжение, которое приводит к деформации и растрескиванию древесины. Рекомендуемая температура помещения, в котором обустроены деревянные элементы 20 градусов Цельсия, при влажности в 40-60%.

Нормативный уровень влаги для древесины, которая используется в строительных целях, в особенности для производства клееных материалов, 8-15%. Следовательно материал требует обязательной сушки. В свою очередь естественная сушка занимает больше времени, таким способом просушка доски толщиной 5 сантиметров при нормативных условиях (температура 18-22 градуса и влажность 50-60%) занимает 30-40 дней. Искусственная сушка займет в разы меньше времени – 5-6 суток, а при повышенных температурах время просушки сократиться до 3-4 часов.

Влажность материала после просушки обязательно должна соответствовать эксплуатационным нормам для того или иного вида работ.

При длительном высушивании влага из материала испаряется, что может привести к значительно деформации. Сам процесс высушивания длиться до тех пор пока материал не достигнет определенного предела по показателям влаги, предел же зависит от микроклимата в котором проходит сушка. Аналогично проходит и процесс поглощения влаги. Также в некоторых случаях проводиться усушка – то есть изменение размеров путем удаления связанной влаги, при этом если проводиться удаление свободной влаги усушка не происходит.

Как и высыхание, усушка сказывается на линейных размерах не прямо пропорционально, таким образом усушка в тангенциальном направлении составляет до 10%, а в радиальном всего до 3,5%

При непрерывном процессе усушки, влага в древесине снижается до гигроскопичного предела, то есть до 0%. При проведении такой процедуры необходимо тщательно следить за равномерным распределением влаги, в противном случае может образоваться внутреннее напряжение, которое станет причиной деформации, изменения размеров при механической обработке древесины.

Сам процесс конвективной сушке обуславливает неравномерное распределение влаги, что способствует неравномерному высыханию материала, а в дальнейшем и возникновению внутреннего напряжения.