Этот параметр важно учитывать при выборе оптимального материала для конкретного применения. Ошибки могут иметь неприятные последствия, как на этапе строительства, так и при последующей эксплуатации.
Нагрев древесины
Древесина – это гигроскопичный материал с переменным содержанием влаги. Влажность древесины – это ее процентное содержание воды (влагосодержание). Содержание влаги в древесине не зависит от породы древесины. Влажность древесины – это количественная мера содержания в ней воды.
- Содержание влаги в древесине
- Способы определения влажности древесины
- Единицы измерения влажности древесины
- Абсолютная влажность древесины
- Относительная влажность древесины
- Глубина залегания древесины
- Срубленная (влажность 60% и более)
- Свежесрубленная (влажность 45-50%)
- Высушенная на воздухе (влажность 20-30%)
- Высушенная в помещении (влажность 7. 18%)
- Полностью сухая (влажность 0%)
- Теплотворная способность влажной древесины
Содержание влаги в древесине
Влага постоянно обменивается между древесиной и воздухом. Поэтому содержание влаги в древесине – очень нестабильная величина, которая изменяется в зависимости от влажности окружающей среды. Если содержание влаги в древесине выше, чем влажность окружающего воздуха, древесина будет высыхать. Если наоборот, то древесина увлажняется. Если влажность и температура окружающей среды (воздуха) остаются постоянными в течение достаточно длительного периода времени, содержание влаги в древесине также стабилизируется и будет соответствовать влажности окружающего воздуха.
Влажность древесины, при которой прекращается обмен влагой между ней и окружающей средой, называется "равновесной влажностью".
В природе равновесная влажность древесины является крайне неустойчивым состоянием. Это связано с тем, что в природе невозможно найти воздух с достаточно постоянными параметрами температуры и влажности. Однако состояние равновесной влажности может быть легко достигнуто для древесины, хранящейся в искусственном микроклимате, например – в сушильной камере или просто в любом другом помещении с постоянной температурой и влажностью.
Различают абсолютную и относительную влажность.
Определение влажности древесины по ГОСТ 17231-78 (ГОСТ 16483.7-71)
Первый метод является простым (стандартным, старым, проверенным методом).
В настоящее время в России существует два стандарта, которые регламентируют одну и ту же процедуру определения влажности древесины:
- ГОСТ 17231-78 Лесоматериалы обрезные и круглые.
Методы определения содержания влаги
Скачать ГОСТ-17231-78.pdf [260.68 Kb] (Скачано: 1455) - ГОСТ 16483.7-71 Древесина.
Методы определения содержания влаги
Скачать ГОСТ-16483.7-71.pdf [318.5 Kb] (Загружено: 1097)
Аналоги этих стандартов можно легко найти в метрологии любой страны постсоветского пространства. Оба документа (ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71) регламентируют процедуру отбора проб, испытания и методы анализа для объективного определения содержания влаги в древесине, лесоматериалах и дровах (все они могут быть разрезаны или распилены на образцы для испытаний). Методика определения содержания влаги в соответствии с ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71 чрезвычайно проста и включает в себя систематический отбор проб с последующей сушкой образцов испытуемого материала. В этом случае испытуемый образец помещается в сушильный шкаф до полного высыхания. Масса испытуемой древесины до и после сушки взвешивается и сравнивается.
Примечание: Согласно ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71 образец, масса которого не изменилась более чем на 1% после 24 часов хранения в дешикаторе при температуре 101. 103°С, является сухим.
ГОСТовские методы определения влажности древесины очень объективны, но у них есть один существенный недостаток – они громоздки и медлительны. Анализ влажности древесины может занимать до трех дней, пока образцы сохнут. Кроме того, анализ влажности требует вырезания образца из массы исследуемого материала, что совершенно неприемлемо при определении влажности древесины в готовых изделиях
Измерение влажности древесины с помощью влагомера
Второй метод – косвенный (быстрый и современный).
Чтобы не возиться с утомительным отбором и сушкой проб, гораздо проще и удобнее "воткнуть" в древесину влагомер. Влагомер – это специальный электрический прибор, используемый для определения содержания влаги в древесине. Работа влагомера основана на принципе изменения электрического сопротивления древесины в зависимости от ее влажности. Влагомер имеет специальные игольчатые электроды, которые необходимо поместить в контакт с проверяемой древесиной и просто нажать на кнопку. Результат измерения немедленно появится на экране (или будет указан отклонением стрелки на нужное значение, если прибор имеет шкалу рычажного типа).
Измерение влажности древесины является чрезвычайно быстрым и удобным, представляет собой неразрушающий метод контроля и поэтому идеально подходит для готовой продукции. К сожалению, электрические влагомеры очень склонны к ошибкам
Абсолютное содержание влаги в древесине
Абсолютная влажность – это отношение массы влаги, содержащейся в образце древесины, к массе абсолютно сухой древесины того же образца. Согласно ГОСТ 17231-78, значение абсолютного влагосодержания (W) рассчитывается после испытания (высушивания) образца, по формуле
где (m) и (m0) – масса образца до и после высушивания.
Абсолютное содержание влаги, согласно ГОСТ 17231-78, интерпретируется просто как "содержание влаги". Как и все "абсолюты", значение "абсолютной влажности" оторвано от реального мира и является крайне нечитаемой формой для тепловых расчетов. Например, при абсолютной влажности 25% килограмм древесины будет содержать 200 граммов воды. Такое расхождение в цифрах вводит в заблуждение при расчетах.
Более удобным и практичным является значение относительной влажности
Относительная влажность древесины
Относительная (рабочая) влажность древесины – это отношение массы влаги, содержащейся в образце древесины, к ее общей массе. Согласно ГОСТ 17231-78, значение относительной влажности (Wотн.) рассчитывается из абсолютной влажности (W) образца по формуле:
Относительная влажность – это очень простой и удобный способ учета испарившейся воды в теплотехнических расчетах. Значение относительной влажности напрямую указывает на количественное содержание воды в древесине. Например, один килограмм древесины с влажностью 20% будет содержать 200 граммов воды и 800 граммов сухого вещества древесины.
Для сравнения сведем "живой" пример в таблицу. Это таблица для того же образца. Определим и сравним значения его абсолютной и относительной влажности:
| Абсолютная влажность = 25%, Вес образца: до сушки = 1кг (1000г), после высушивания = 0,8кг (800гр) |
Относительная влажность = 20%, вес образца = 1кг (1000гр) |
| – Если один килограмм древесины содержит 800 грамм сухого вещества древесины и 200 грамм воды, то егоабсолютная влажность Абсолютное содержание влаги составляет 25%, | – Если в одном килограмме древесины содержится 800 грамм сухой древесной массы и 200 грамм воды, то ее относительная влажность составляет 25%. относительнаяотносительная влажность составляет 20%, |
| Формула для определения |
Абсолютное содержание влаги
Абсолютная влажность обозначается W. Она равна отношению количества влаги к количеству сухой древесины. Абсолютное содержание влаги в сухой древесине равно нулю.
Чтобы рассчитать его, вычтите сухой вес из веса свежесрубленной древесины, разделите разницу на вес сухой древесины и умножьте на сто.
Относительное содержание влаги
Это неточное измерение. Расчет основан на отношении фактического веса материала к сухому весу.
Чтобы рассчитать это соотношение
- Отрежьте небольшой образец.
- Взвесьте его и запишите данные.
- Высушите кусок и измерьте его снова.
- Вычтите второе значение из первого. Это даст массу воды в образце.
- Затем разделите массу воды на массу образца в отрезанном виде и умножьте полученное число на 100. Полученное число – это процент абсолютной влажности.
Как правильно сушить пиломатериалы
В настоящее время используется несколько промышленных методов, а некоторые мастерские активно комбинируют различные методики. Классификация основана на способе передачи тепла древесине, и существует несколько типов сушки пиломатериалов:
- Кондуктивный (контактный);
- конвективные (камерные, атмосферные);
- Жидкие (с гидрофобными маслами);
- Радиационная (инфракрасное излучение);
- Диэлектрические (и вакуумно-диэлектрические);
- Индуктивный (электромагнитный).
Пригодность того или иного метода зависит от сложности процесса. Для сушки пиломатериалов лучше выбрать технологию с наименьшими энергозатратами.
Преимущества сибирской лиственницы
Ученые установили, что существует взаимосвязь между влажностью древесных волокон и продуктивностью самого растения. Соотношение между этими двумя параметрами определяет коэффициент водопотребления. Таким образом, некоторые виды используют больше влаги для производства органического вещества, чем другие. Просто сравнив показатели водопотребления, можно понять, какая древесина более влажная и требует дополнительной обработки при производстве пиломатериалов.
Дуб использует 340 кг воды для производства 1 кг продукта фотосинтеза, сосна – 300 кг, а сибирская лиственница – всего 260 кг. Эта особенность делает древесину лиственницы максимально сухой при заготовке, и она устойчива к воздействию влаги в процессе эксплуатации. В процессе старения материалы, изготовленные из этой уникальной древесины, приобретают водостойкие свойства.