Древесина - очень гигроскопичный материал, который легко изменяет свою влажность. Влажностью древесины называют процентное содержание в ней воды (влаги). Влажность древесины не зависит от породы дерева. Влажность древесины - это количественный показатель содержания влаги в ней

Влажность древесины

Между древесиной и воздухом все время происходит влагообмен. Поэтому, влажность древесины - очень нестабильная величина, которая изменяется вместе со влажностью окружающей среды. Если влажность древесины больше, чем влажность окружающего воздуха - будет происходить высыхание древесины. Если наоборот - увлажнение. А если влажность и температура окружающей среды (воздуха) достаточно долго будут иметь неизменное значение, то влажность дров тоже стабилизируется и будет соответствовать влажности окружающего воздуха.

Влажность древесины, при которой прекращается обмен влагой между ней и окружающей средой, называют «равновесной»

В природе, равновесная влажность для древесины - это крайне неустойчивое состояние. Потому что, в природе невозможно найти воздух с достаточно долго постоянными параметрами температуры и влажности. Однако, состояние равновесной влажности легко достигается для древесины, находящейся в условиях искусственного микроклимата, например - в сушильной камере или просто, в любом другом помещении с постоянной температурой и влажностью.

Различают абсолютную и относительную влажность древесины

Абсолютная влажность древесины

Абсолютная влажность - это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к массе абсолютно сухой древесины этого же образца. По , величина абсолютной влажности (W) высчитывается после исследования (сушки) образца, по формуле:

W = (m - m 0) / m 0 x 100,

где, (m) и (m 0) - масса образца, до и после высушивания.

Понятие величины «абсолютная влажность», по ГОСТ 17231-78, трактуется просто как «влажность». Как и всё «абсолютное», величина «абсолютной влажности» оторвана от реального мира и является крайне неудобоваримой формой при теплотехнических расчётах. Например, при величине абсолютной влажности 25%, килограмм древесины будет содержать 200 грамм воды. Такое несоответствие цифр сбивает с толку при расчётах.

Более удобной и практичной является величина относительной влажности

Относительная влажность древесины

Относительная (рабочая) влажность древесины - это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к его общей массе. По ГОСТ 17231-78, величина относительной влажности (W отн.) высчитывается из величины абсолютной влажности (W) образца, по формуле:

W отн. = 100W / (100+W)

или проще,

W отн. = m воды / m образца x 100

Относительная влажность - очень простая и удобная форма для учёта испаряемой воды в дровяных теплотехнических расчётах. Величина относительной влажности напрямую указывает на количественно содержание воды в древесине. Например, один килограмм древесины при влажности 20%, будет содержать 200 грамм воды и 800 грамм сухого древесинного вещества.

Для сравнения, соберём «живой» пример в таблицу. Это таблица для одного и того же нашего образца. Определим и сравним величины его абсолютной и относительной влажности:

Степень влажности древесины

По влажности, всю древесину делят на три группы: сырая (влажность более 35%), полусухая (влажность от 25 до 35%) и сухая (влажность менее 25%). Первоначально, влажность свежесрубленных деревьев составляет 50-60%. Затем, при естественной сушке под навесом на воздухе, древесина в течение полутора-двух лет теряет до 20-30% влаги и приходит в состояние условно- влажности. После этого, влажность древесины уже существенно не изменяется, и её величина составляет ≈25%. Такая древесина называются воздушно-сухой. Чтобы снизить влажность древесины до состояния комнатно-сухой (7...18%), её нужно сушить принудительно в сушильных камерах, либо переместить на длительное время в условия искусственного микроклимата с заданными условиями (например, перенести в комнату или иное помещение).

Различают следующие степени влажности древесины:

• Сплавная (влажность 60%, и более)
  Это может быть дерево, которое длительное время находилось в воде. Например, сплавная древесина, или древесина после сортировки в водном бассейне, или просто хорошо намокшее (отсыревшее) бревно.
• Свежесрубленная (влажность 45...50%)
  Это древесина, которая сохранила влагу растущего дерева.
• Воздушно-сухая (влажность 20...30%)
  Это древесина, которая длительное время выдерживалась на открытом воздухе, при хорошем проветривании.
• Комнатно-сухая (влажность 7...18%)
  Это древесина, которая длительное время находилась в жилой комнате или в ином, отапливаемом и вентилируемом помещении.
• Абсолютно сухая (влажность 0%)
  Это древесина, высушенная при температуре t=103±2°С до постоянной массы.

Теплотворность влажных дров

Теплотворная способность древесины находится в прямой зависимости от её влажности. Влажность дров относится к определяющему показателю их качества. Что сухие дрова горят лучше сырых - известно многим, если не всем. И все знают, что мокрые дрова всегда можно подсушить, а сухие, наоборот - намочить. Соответственно и качество топлива будет изменяться - улучшаться или ухудшаться. Но, так ли это важно для современного отопительного оборудования? Например, дровяные пиролизные котлы позволяют сжигать дрова, влажностью до 50%, и даже - до 70%!

В таблице приведены обобщённые показатели теплотворной способности древесины для каждой степени её влажности.

Из таблицы видно, что чем меньше влажность древесины, тем выше ее теплотворная способность . Например, воздушно-сухая древесина имеет рабочую теплотворность почти в два раза большую, чем свежесрубленная, не говоря уже о мокрой древесине.

Древесина, влажностью 70% и выше, практически не горит.
Идеальный вариант для дровяного отопления - это использовать дрова в состоянии комнатно-сухой степени влажности. Такие дрова дают максимальное количество тепла. Но, поскольку сушка дров до такого состояния сопряжена с дополнительными затратами энергии, то наиболее оптимальным вариантом для отопления, будет использование воздушно-сухой древесины. Довести дрова до воздушно-сухого состояния сравнительно не сложно. Для этого достаточно заготовить их впрок и хранить в сухом проветриваемом помещении.
Напоследок хочется заметить, что влага, содержащаяся в дровах, не только ухудшает их теплотворность. Повышенное содержание влаги в топливе отрицательно сказывается на самом процессе горения. Избыток водяных паров служит основой для создания агрессивной среды, являющейся причиной преждевременного износа отопительного агрегата и дымоходов.
Производители современного отопительного оборудования рекомендуют использовать в качестве топлива воздушно-сухую древесину, влажностью, не более 30-35%

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:

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.

Какой должна быть естественная влажность пиломатериалов? ГОСТ 3808.1-80, регламентирует этот показатель на уровне 22%. Лесоматериалы 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.

Значения эксплуатационной влажности пиломатериалов и деревянных изделий

Определение влажности и сушка древесины

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ.

Для определения влажности древесины существует несколько способов. Для определения влажности можно использовать специальный прибор - электровлагомер. Действие прибора основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Иглы электровлагомера с подведенными к ним электропроводами вводят в дерево и пропускают через них электрический ток, при этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы. Широкое распространение получили электровлагомеры ЭВА-2М, определяющие влажность в диапазонах 7 - 60%.
Многие опытные столяры определяют влажность дерева на глаз. Зная виды древесины, ее плотность и другие физические свойства, можно определить влажность древесины по массе (взвешивая поочередно несколько одинаковых заготовок одной породы), по наличию трещин на торце или вдоль волокон древесины, по короблению и другим признакам.
При весовом способе от доски (контрольного образца) на расстоянии от торца 300 - 500 мм отпиливают секцию влажности толщиной 10 - 12 мм, тщательно очищают от заусенцев, опилок и взвешивают, записывают результат в журнале, а секцию помещают в сушильный шкаф с температурой до 103 °С. Через 6 часов сушки секцию взвешивают и массу записывают в журнал, затем вновь сушат и через каждые 2 ч после сушки взвешивают. Если после повторных взвешиваний масса секции не меняется, это означает, что секция высушена до абсолютно сухого состояния с влажностью W 0 = 0% и массой Р.

Первоначальную влажность древесины образца определяют по формуле:

W = (P н - Р с) : Р с * 100%,

где W - первоначальная влажность, %;

Р н и Р с - начальная масса и масса в абсолютно сухом состоянии образца.

Также проверку текущей влажности в процессе сушки можно проводить методом взвешивания контрольных образцов длиной не менее 1000 мм, которые также выпиливают из досок, подлежащих сушке, на расстоянии 300 - 500 мм от торца, очищают от коры, заусенцев, опила, после чего торцы окрашивают краской. Образец взвешивают с точностью до 5г.
При обработке пиломатериала рубанком тонкая его стружка, сжатая рукой, легко сминается - значит, материал влажный. Если стружка ломается и крошится, это указывает на то, что материал достаточно сухой. При поперечных порезках острыми стамесками также обращают внимание на стружки. Если они крошатся или выкрошивается сама древесина заготовки, это значит, что материал слишком сухой.
Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25-35%.
На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8-12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12-18%), атмосферно- сухую древесину (18-23%) и влажную (влажность превышает 23%).
Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200%. Различают также эксплуатационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.

Требования к влажности древесины в изделиях

Таблица 1.

Влажность свежесрубленной древесины (имеющей влажность растущего дерева) зависит от породы и места взятия пробы по сечению ствола. У хвойных пород влажность древесины в периферийной части ствола (заболони) больше влажности древесины в центральной части ствола (ядро).У лиственных пород влажность по всему сечению ствола примерно одинакова.
Влажность сплавной древесины, как правило, выше, чем у древесины, доставленной сухопутным путем, причем влажность сплавной древесины выше влажности свежесрубленной. Так, влажность заболонной части сосновых бревен после сплава повышается до 150%, ядровой части бревен - до 50%.
Как, известно, древесина имеет клеточное строение. Влага в древесине может заполнять полости клеток, межклеточное пространство и пропитывать стенки клеток. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточное пространство, называется свободной , а пропитывающая стенки клеток - связанной , или гигроскопической.
Свежесрубленная древесина имеет как свободную, так и связанную влагу. При высушивании древесины сначала удаляется свободная влага, а затем связанная.

Влажность свежесрубленной древесины

Таблица2

2.СУШКА ДРЕВЕСИНЫ.

При изготовлении любого вида столярных изделий дерево должно быть сухим. Сухая древесина обладает высокой прочностью, меньше коробится, не подвержена загниванию, легко склеивается, лучше отделывается, более долговечна, готовые изделия не растрескиваются. Любая древесина самых различных пород очень чутко реагирует на изменение влажности окружающей среды. Это свойство является одним из недостатков лесоматериалов. При повышенной влажности древесина легко вбирает в себя воду и разбухает, а в отапливаемых помещениях она усыхает и коробится. Поэтому для столярных изделий дерево необходимо высушивать до той степени влажности, которая предполагается в дальнейшем при их эксплуатации. В помещении достаточна влажность древесины до 10%, а под открытым небом - не более 18%.
Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги испарением. Сушка пиломатериалов бывает естественной или искусственной.

ЕСТЕСТВЕННАЯ СУШКА

Естественная сушка происходит под влиянием атмосферного циркулирующего воздуха, испаряющего влагу из древесины. Естественная сушка пиломатериалов совмещается с хранением. Сушить древесину надо обязательно в тени, под навесом и на сквозняке. При сушке на солнце внешняя поверхность древесины быстро нагревается, а внутренняя остается сырой. Из-за разницы напряжений образуются трещины, дерево быстро коробится. Влажные пиломатериалы сушат сразу после распиловки. Это предупреждает появление червоточин и гнили.
Материалы, уложенные в штабель, весной сохнут хуже, чем летом. Более интенсивно этот процесс происходит в июне. Время сушки хвойных пиломатериалов в естественных условиях до 18 - 22% влажности приведено в таблице.
Время, необходимое для сушки до 18-22% влажности пиломатериалов, уложенных штабелем с прокладками:

Таблица3

Примечание: Для лиственницы сроки сушки увеличиваются на 60%.

Климатические зоны

1-я - Архангельская, Мурманская, Вологодская, Куйбышевская, Пермская, Свердловская, Сахалинская, Камчатская, Магаданская области, северная половина Западной и Восточной Сибири и Коми, северная часть Хабаровского края и восточная часть Приморского края.

2-я - Карелия, Ленинградская, Новгородская, Псковская области, южная часть Хабаровского края и западная часть Приморского края.

3-я - Смоленская, Калининградская, Московская, Тверская, Орловская, Тульская, Рязанская, Ивановская, Ярославская, Нижегородская, Брянская, Челябинская, Владимирская, Калужская, Костромская, Амурская области, южная часть Западной и Восточной Сибири, республики Чувашия, Марий Эл, Мордовия, Татарстан, Башкоторстан, Удмуртия.

4-я - Курская, Астраханская, Самарская, Саратовская, Волгоградская, Оренбургская, Воронежская, Пензенская, Тамбовская, Ростовская, Ульяновская области, Северный Кавказ.

Естественная сушка пиломатериалов резко сокращается с середины августа. Пиломатериалы из ели сушатся быстрее, чем из сосны. Тонкомерные материалы сушатся быстрее толстомерных. Пиломатериалы хвойных пород толщиной 16 мм через 4 суток сушки теряют половину начальной влажности, затем интенсивность сушки резко падает. Пиломатериалы толщиной более 20 мм большую часть влаги испаряют после 20 - 30 суток сушки.
Укладка штабеля начинается с устройства основания, высотой вместе с лагами не менее 50 см. Верх основания должен быть горизонтальным. Опоры основания размещают с шагом 1,5 м, чтобы исключить прогиб пиломатериалов. Форма штабелей - квадрат или прямоугольник.
Штабеля пиломатериалов ограждаются крышей, защищающей материал от атмосферных осадков, непосредственного воздействия солнечных лучей и пыли.
Укладывают пиломатериалы на сухие прокладки из хвойных пород размером 25х40 мм. Крайние прокладки укладывают заподлицо с торцами досок, а остальные на расстоянии между ними не более 70 см. Для создания лучшей вентиляции штабеля все прокладки укладывают в строго вертикальном ряду по отвесу. Между укладываемыми в штабеля досками или брусками оставляют одинаковые по ширине промежутки (шпации), образующие по всей высоте штабеля вертикальные каналы. Ширину шпации в зависимости от климатических условий и сечения досок устанавливают для пиломатериалов толщиной до 45 мм от 1/2 до 3/4 ширины пиломатериала и для пиломатериалов толщиной свыше 45мм от 1/5 до 1/3 ширины пиломатериалов. Для равномерного просыхания пиломатериалов по высоте штабеля на расстоянии 1 и 2 м от нижнего ряда досок устраивают продухи высотой 150 мм. Доски укладывают внутренними пластями вверх для уменьшения их коробления. Для предупреждения растрескивания рекомендуется торцы досок тщательно закрасить масляной краской или несколько раз пропитать горячей олифой для защиты пор древесины.. Обрабатывать торцы нужно сразу после поперечных перепилов в размер. Если дерево отличается повышенной влажностью, то торец просушивают паяльной лампой, а уже потом закрашивают.

КАМЕРНАЯ СУШКА ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Камерная сушка - основной способ, при котором сушку пиломатериалов производят в сушильных камерах, имеющих нужное оборудование и приборы. В камерах регулируют температуру, влажность и степень циркуляции воздуха.
Атмосферная сушка служит для предварительной подсушки пиломатериалов и, как правило, сочетается с камерой сушки древесины.
Пиломатериалы можно укладывать в штабеля штучным или пакетным способом. При формировании штабеля штучным способом между рядами досок укладывают сухие (влажностью не более 18%) калиброванные прокладки хвойных и лиственных пород сечением 25 х 40 мм и длиной равной ширине штабеля. Прокладки по высоте штабеля необходимо укладывать перпендикулярно доскам и строго вертикально одну над другой.
Штабель формируют из досок одной породы и толщины. Количество прокладок, укладываемых по длине штабеля, дано в таблице:

Количество укладываемых по длине штабеля прокладок

Таблица4

Примечание: В числителе - количество прокладок для штабелей из хвойных пород, в знаменателе - из лиственных.

Способы укладки пиломатериалов в штабеля зависят от направления (циркуляции) агента сушки. Для сушильных камер с противоточной циркуляцией пиломатериалы укладывают с промежутками (шпациями), а для камер с поперечной реверсивной и противоточной прямолинейной циркуляцией - плотно.

Режимы сушки

Сушка пиломатериалов происходит при определенном температурном и влажностном режиме, под которым понимают закономерное чередование процессов температурного и влажностного воздействия на древесину в соответствии с ее влажностью и сроками сушки.
В процессе сушки в камере постепенно повышается (по ступеням) температура воздуха и понижается относительная влажность сушильного агента. Режимы сушки назначают с учетом породы древесины, толщины пиломатериалов, конечной влажности, категории качества высушиваемых материалов и конструкций (типа) камер.

В зависимости от требований, предъявляемых к пиломатериалам, режимы делятся на:

· мягкие М, при мягких режимах получается бездефектная сушка с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета;

· нормальные Н, при нормальных режимах получается бездефектная сушка с возможным небольшим изменением цвета у хвойной древесины, но с сохранением прочности;

· форсированные Ф, при форсированных режимах сушки получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на 15 - 20% и с возможным потемнением древесины. По этим режимам предусмотрено трехступенчатое изменение параметров агента сушки, причем переход с каждой ступени режима на последующую можно производить лишь по достижении материалом определенной влажности, предусмотренной по режиму.

Режимы высокотемпературного процесса сушки для камер периодического действия
предусматривают двухступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем переход с первой ступени на вторую производится при достижении древесиной влажности (переходной) 20%. Определяют высокотемпературный режим в зависимости от породы и толщины пиломатериалов.
Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение древесины.

Процесс сушки древесины

До проведения процесса сушки по выбранному режиму древесину прогревают паром, подаваемым через увлажнительные трубы, при включенных обогревательным приборах, работающих вентиляторах и закрытых приторно-вытяжных каналах. В начале прогрева температура агента сушки должна быть на 5°С выше первой ступени режима, но не более 100°С. Степень насыщенности среды должна быть для древесины с начальной влажностью более 25% в пределах 0,98 - 1, а для древесины с влажностью менее 25% - 0,9 - 0,92.
Продолжительность начального прогрева древесины зависит от породы древесины и для пиломатериалов хвойных пород (сосны, ели, пихты и кедра) при температуре наружного воздуха более 0°С составляет 1 - 1,5 ч при температуре менее 0°С - 1,5 - 2 ч на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева пиломатериалов мягких лиственных пород (осины, березы, липы, тополя и ольхи) увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твердых лиственных пород (клена, дуба, ясеня, граба, бука) увеличивается на 50% по сравнению с продолжительностью прогрева древесины хвойных пород.
После прогрева параметры агента сушки доводят до первой ступени режима и затем приступают к сушке пиломатериалов, соблюдая установленный режим. Температуру и влажность воздуха регулируют вентилями на паропроводах и шиберами приторно-вытяжных каналов.
В процессе сушки в древесине возникают остаточные внутренние напряжения, для их устранения проводят промежуточную и конечную влаготеплообработку в среде повышенной температуры и влажности. При этом обработке подвергаются пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности и подлежащие в дальнейшем механической обработке.
Промежуточная влаготеплообработка производится при переходе со второй на третью ступень или с первой на вторую при сушке по высокотемпературным режимам. Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы хвойных пород толщиной от 60 мм и выше и лиственных пород (в зависимости от породы) толщиной от 30 мм и выше. В процессе тепловлагообработки температура среды должна быть на 8°С выше температуры второй ступени, но не более 100°С, при степени насыщенности 0,95 - 0,97.
Конечную влаготеплообработку проводят лишь по достижении древесиной требуемой конечной средней влажности. В процессе конечной термовлагообработки температуру среды поддерживают на 8°С выше последней ступени режима, но не более 100°С. По окончании конечной влаготеплообработки пиломатериалы, прошедшие сушку, выдерживают в камерах в течение 2 - 3 ч при параметрах, предусмотренных последней ступенью режима, после чего камеры останавливают.

Древесина относится к тем материалам, которые чутко реагируют на изменения во внешней среде, в первую очередь на колебания температуры и влажности. Одно из ключевых свойств дерева - способность поглощать атмосферную влагу, т.е. гигроскопичность.

Что такое естественная влажность древесины?

Под естественной влажностью древесины подразумевают ту влажность, которая имеется в еще растущем состоянии дерева либо после его спиливания и распиливания на отдельные элементы без какой бы то ни было дополнительной сушки. Этот показатель варьируется в очень широких пределах - в среднем от 30% до 80%, конкретные цифры зависят от конкретного вида древесины.

Хвойные породы характеризуются наибольшей естественной влажностью:

• Ель - 90%;
• Разные виды сосен - 88-92%;
• Пихта - 90-92%;
• Лиственница - 80-82%

Мягкие лиственные породы:

• Ива - 85%;
• Осина, ольха - 80-82%;
• Липа - в среднем 60%.

Твердые лиственные породы:

• Разные сорта берез - 68-78%;
• Бук - 65%;
• Вяз - 75-78%;
• Граб - 60%;
• Дуб - 50%.

При этом древесина, срубленная в зимний период имеет меньший уровень влажности, чем летняя.

Как и зачем древесину просушивают?

После распиливания на отдельные доски/брусья древесина высушивается в атмосферных условиях либо с применением камер, гидрофобных жидкостей, различных нагревательных элементов.

Сушка древесины защищает или по крайней мере снижает вероятность ее гниения, предотвращает деформации формы и размеров, улучшает качество отделки готового изделия, повышает прочность клеевых соединений. В процессе сушки происходит не только уменьшение веса деревянного элемента за счет потери воды, но и небольшое изменение размеров - до 5-7% в длину, ширину либо высоту.

Главная цель сушки - привести древесину к т.н. равновесной влажности, т.е. такой, которую она бы приобрела спустя определенное время эксплуатации в конкретных условиях. Если этого не сделать искусственно, то процесс будет происходить естественным путем - к примеру, двери начнут сыреть и набухать, паркет или вагонка могут ссохнуться, и в итоге на стыках отдельных элементов появятся щели и т.д.

В зависимости от того, где и в каких условиях впоследствии эксплуатируется изделие из данной древесины, ее высушивают до определенного уровня влажности. Так для напольных покрытий оптимальной влажностью будет 6-8%, для тех предметов, которые будут контактировать с атмосферным воздухом (т.е. оконных рам, дверей) - 11-12% или даже более в случае влажного климата в регионе.

Дерево - материал «живой», конструкции из него дышат и могут менять свою влажность. В этом и заключается его главное отличие от кирпича, бетона, металла… Такая особенность обуславливает наличие некоторых проблем при использовании стройматериалов из древесины, особенно это касается изменения процента влажности.

Влажность: понятие свободной и связанной влаги

В древесине основная часть воды находится в полостях клеток, межклеточных пространствах, в каналах, пустотах, трещинах - это свободная влага. Некоторое количество воды присутствует в толще клеточных оболочек - связанная влага.

Свободная (капиллярная) влага в дереве удерживается за счет простых физико-механических связей, она легко испаряется при обычной сушке. Это та вода, которую древесина может впитывать и отдавать. Когда речь заходит о влажности пиломатериалов, то имеется в виду количество именно свободной влаги.
Связанная (микрокапиллярная) влага удерживается в дереве сложными физико-химическими процессами, удаление ее связано с огромными энергозатратами. В природе она испаряется из древесины в процессе горения или естественного старения, то есть, когда клетки полностью разрушаются.

Процент влажности пиломатериалов - одна из важнейших технических характеристик, влияющих на качество и сферу применения изделий. Кроме того показатель влажности может переводить доску или брус в один из пяти сортов. Так, в ГОСТ 8486-86 говорится, что к отборным и первому-третьему сортам относятся пиломатериалы влажностью до 22 процентов (сухие) или от 22% (сырые, обработанные антисептиком), и только 4-ый сорт не нормируется по этому показателю.

Выделяют абсолютную и относительную влажность. В строительной практике обращают внимание в основном только на абсолютную, которая определяется как соотношение массы содержащейся в дереве влаги к массе сухой древесины.
Принято выделять несколько видов влажности:

• мокрая древесина (сплавная) - 100 и более процентов;
• свежепиленная - от 50 до ста процентов;
• воздушно-сухая - до 20 процентов;
• комнатно-сухая - 7-10 процентов;
• абсолютно сухая - 0 процентов.

Выделяют также понятия «полусухие» пиломатериалы, изделия из древесины «транспортной влажности» - около 22%.

Для чего нужно знать процент влажности пиломатериалов

Влажность дерева - величина нестабильная. Древесина гигроскопична, она всегда стремится войти с окружающей средой в равновесие. Влагообмен происходит постоянно, при повышении влажности воздуха пиломатериалы впитывают в себя воду из него, а при понижении - отдают. Это взаимодействие вызывает ряд процессов по изменению структуры и формы материала, таких как:

• разбухание;
• усушка;
• коробление;
• растрескивание.

При усушке пиломатериалы уменьшаются в объеме вследствие испарения влаги из древесины. Причем объем уменьшается прямо пропорционально снижению влажности. Усыхает дерево в разных направлениях неодинаково, меньше всего вдоль волокон (на 0,1-0,3%), в радиальном направлении - 4-8%, в тангенциальном - 6-10%. Объемная усушка в среднем может составлять 12-15 процентов. Чтобы после высыхания изготавливаемые пиломатериалы имели нужные размеры, при распиловке бревен, например, на брус или доску, делают припуски. При этом учитывают, что усушка зависит от плотности древесины - чем выше она, тем больше усыхает. Кстати, разные породы по-разному реагируют на изменение влажностного режима, выделяют среди них более-менее стойкие, а некоторые характеризуются плотниками и столярами как «нервные».

Разбухание -- увеличение деревянных изделий в объеме, то есть процесс, противоположный усушке. Происходит он, когда дерево эксплуатируется в условиях повышенной влажности. Увеличение объема само по себе не влияет на прочность древесины как таковой, однако может привести к нарушению формы/целостности собранных из нее конструкций.

Свойство древесины разбухать и усыхаться при кардинальном изменении влажности считается негативным. Однако, в некоторых случаях, например, разбухание бывает полезным - оно обеспечивает герметичность соединения деталей, допустим, при изготовлении деревянных лодок, бочек и т.п.

Уличные деревянные конструкции процессам разбухания и усушки подвергаются периодически, со сменой времен года. Поэтому они особо подвержены таким процессам как растрескивание и коробление, являющимися результатами постоянно меняющейся влажности.

При усушке может образовываться неравномерность распределения воды в слоях дерева, в результате чего возникает напряжение по разным направлениям, приводящее к образованию трещин. Вследствие усушки часто наблюдается искривление изделия - коробление. Оно может быть продольным или поперечным, появляется неравномерно в разных направлениях. Искривлённые пиломатериалы осложняют монтаж и могут терять несущие способности. Даже выделяют (ГОСТ 2140 81) специфический видимый порок доски - «крыловатость», то есть винтовой продольный изгиб.

Выбираем пиломатериал по проценту влажности

Пиломатериал определенной влажности предназначается для определенных целей. Использовать доску/брус влажностью 20-30 процентов допускается для строительства любых уличных сооружений - заборы, беседки, навесы, ограждения для животных и тому подобное. Кроме того брус и доска естественной влажности подойдет для обустройства некоторых конструкционных элементов при возведении домов и ремонтных работах. Например, для обустройства стропильной системы или лаг под половое покрытие. В данном случае надежность крепления не позволит при высыхании появиться трещинам и короблению. А для защиты от грибка изделия обрабатываются специальными антисептическими составами.

Из сухого пиломатериала (комнатно-сухая влажность на уровне 7-10 процентов) изготавливают строганный мелкий и крупный погонаж (вагонка, блок-хаус, плинтусы, уголки, обналичка) наружные и внутренние дверные полотна, оконные фрамуги и рамы, паркет, мебель.

Существует у деревообработчиков такое понятие, как «транспортная влажность». Ее показатель не должен быть больше 20-22 процентов. Если влажность пиломатериалов выше, то перевозить их на большие расстояния не допустимо, так как транспортировка займет много времени, в течение которого возможно загнивание древесины.

Абсолютно сухая древесина с показателем 0 процентов на практике не встречается. Это понятие применяется лишь при использовании одного из методов определения влажности - весового.

Основные методы определения влажности

Для выяснения влажности пиломатериалов пользуются сегодня двумя основными способами - весовым и с использованием влагомера.

Весовой метод

Влажность определяют следующим образом - из бруса или доски выпиливают небольшой образец (контрольную пробу) шириной 20-25 мм. Очень важно брать его не с самого края, а с середины, так как торцевые части влажность всегда имеют меньшую. Образец очищают от опилок и взвешивают на технических весах, способных давать сверхточные показатели (до одной сотой грамма). Полученный вес записывают - это будет начальная масса пробы (НМП).

Далее образец высушивают в специальном сушильном шкафу при 100-105 градусах. Через пять часов его достают и взвешивают, фиксируя вес, снова сушат, проверяя показатели через каждые 1-2 часа. Когда вес перестает изменяться, получается абсолютно сухая древесина - записывается конечная масса пробы (КМП). Далее влажность пиломатериалов определяют так: разницу между НМП и КМП делят на показатель КМП, полученную цифру умножают на 100 - получают изначальный показатель влажности.

Основной плюс метода заключается в том, что он дает очень точные показатели (погрешность не более 1 процента). Минусы:

• анализ может сильно затянуться по времени;
• потребуется вырезать образец материала, что неприемлемо для готовых изделий.

Использование влагомера

Влагомер - специально сконструированный для измерения влажности электроприбор. Существует две его разновидности:

• контактный (игольчатый) - работа основана на кондуктометрическом методе;
• бесконтактный - работа основана на диэлькометрическом методе.

Игольчатый влагомер имеет две острые металлические иглы, которые погружаются в древесину. Затем нажимают кнопку, замыкая цепь. Прибор при этом измеряет электрическое сопротивление, которое изменяется в зависимости от уровня влаги в материале. Далее по специальной формуле, заложенной в память влагомера, вычисляется процент влажности. Измерения в данном случае проводятся локально, поэтому процедуру для получения точных результатов необходимо проводить в нескольких местах изделия.

Основным рабочим элементом бесконтактного влагомера является генератор радиочастот. Измерения проводятся при помощи вмонтированных контактных площадок, поэтому, в отличие от игольчатой модели, прибор не оставляет следов изделии. Работа основана на измерении диэлектрической проницаемости древесины - вода сама по себе характеризуется высокой диэлектрической проницаемостью, что дает возможность получить точные показатели процента влажности материала.

Основными плюсами использования влагомеров являются удобство применения и возможность быстро получить результат. Бесконтактные приборы, кроме того, прекрасно подходят для измерения влажности готовых изделий. Главный минус - показатели влагомеров бывают не очень точными, погрешность может составлять от 2 до 7 процентов.

Основные методы сушки пиломатериалов

Сушка древесины - важнейшая операция, направленная на улучшение ее технологических и потребительских свойств. Даже если случилось переувлажнение изделия, то бывший сухим пиломатериал гораздо реже коробится и растрескивается, легче обрабатывается и монтируется. Сухое дерево отлично противостоит заражению вредоносными грибками. Вес изделий получается меньше, при этом прочность и твердость повышаются, также заметно улучшаются теплоизоляционные качества.

Сегодня в деревообрабатывающей промышленности используют два основных способа сушки - естественный (атмосферный) и принудительный (камерный).

Естественная сушка

При атмосферной сушке пиломатериалы укладывают в штабеля под навесом на открытом воздухе. При формировании штабеля между рядами досок, брусьев и т.п. кладут прокладки. Штабеля устанавливают с просветами для циркуляции воздуха. Торцы изделий, во избежание появления трещин, обрабатывают специальными составами. Кроме того, пиломатериалы из лиственных пород перед укладкой в штабеля должны быть обязательно подвергнуты антисептированию.

Агентом сушки в данном случае выступает воздух, хотя, в отличие от принудительного способа, управлять его параметрами (температура, влажность) не получается. Все зависит от погоды и времени года. Немаловажным моментом является, насколько плотно уложены штабеля. Чем плотнее, тем выше в них относительная влажность и ниже температура, а значит, просыхать древесина будет медленнее.

Атмосферная сушка позволяет получить на выходе изделия с влажностью 18-20 процентов. Скорость процесса будет зависеть от начальной влажности дерева, времени года, породы древесины и сечения пиломатериалов.

Основным плюсом является относительная дешевизна процесса. Не требуется специального оборудования и затрат на подогрев воздуха. Кроме того, остаточные напряжения при усушке будут не такими сильными, трещин образовывать не будет - это особенно актуально при сушке древесины с изначально высокой влажностью.

Минус - сохнут пиломатериалы долго, контролировать температуру и влажность невозможно. При длительном повышении влажности окружающего воздуха появляется опасность грибкового заражения.

Принудительная сушка

Наиболее технологичный высокоэффективный метод, позволяющий получить древесину с влажностью 7-12 процентов за короткий промежуток времени. Суть его заключается в том, что особым образом сформированные штабеля из пиломатериалов помещают в специальные камеры, в которых на протяжении определенного времени поддерживается необходимый температурный и влажностной режим. Агентом сушки может выступать пар, нагретый воздух либо топочные газы, движение их может быть как естественное, так и принудительное.