Нормальная влажность древесины. Естественная влажность древесины. Влажность: понятие свободной и связанной влаги

Дерево – это «живой» материал, меняющий свои свойства не только во время роста, но долгое время после сруба. Влажность – одна из важнейших характеристик древесины для ее применения. Данный материал очень восприимчив к изменениям окружающей среды. Одним из его свойств является «дыхание» - поглощение и выделение газов стенками клеток материала. По такому же принципу эти клетки всасывают и выделяют влагу.

Что может влиять на содержание влаги в древесных тканях? Существует 3 основных фактора:

Порода дерева

Время года, в которое его спилили;

Особенности климата.

Рассмотрим наиболее употребимые понятия влажности древесины.

Естественная влажность древесины

Это уровень влаги, содержащийся в дереве на момент спила . Его еще называют «начальной влажностью». От этого значения отталкиваются при дальнейших действиях с партией материала: так, например, можно рассчитать время и условия сушки. Содержание влаги при разных условиях может варьироваться от 25 до 80% . При определении естественной влажности той или иной партии древесного материала мы всегда будем иметь в виду "влажность при конкретных условиях".

Равновесная влажность

Когда древесина долгое время находится в одной и той же воздушной среде, без значительных изменений влажности воздуха и температуры, материал достигает равновесной влажности. Это состояние, когда процесс усушки или насыщения влагой в данных условиях прекратился, и процент влажности стал постоянным. Стоит отметить, что разные породы дерева в одних и тех же условиях достигают практически равных показателей внутренней влаги.

В зависимости от разных условий содержания различают 5 степеней влажности древесины :

Мокрая – влажность более 100%, такое состояние достигается при длительном хранении дерева в воде.

Свежесрубленная - уровень влаги от 50 до 100%.

Воздушно сухая – от 15 до 20 %. Такие показатели достигаются при хранении на воздухе, они различаются в зависимости от температуры и выпадения атмосферных осадков.

Комнатно-сухая – от 8-10%. Уровень влаги устанавливается при хранении в помещении.

Абсолютно сухая – древесина с влажностью 0%.

Свободная и связанная влага

В тканях дерева присутствует 2 типа жидкости:

Связанная влага – находится внутри клеток дерева.

Свободная влага – та, что наполняет поры и каналы тканей, но еще не впиталась клетками.

Точка насыщения волокон древесины

С этими двумя понятиями связана так называемая точка насыщения волокон: тот процент влажности древесины, когда из нее удалена вся свободная влага, но при этом в ней остается связанная жидкость.

Для разных пород дерева эта степень определяется от 23 до 31% .

Ясень – 23%

Каштан, веймутова сосна – 25%

Сосна, Ель, Липа – 29%

Бук, лиственница – 30%

Пихта Дугласа, секвойя – 30,5 -31%

Эта величина имеет значение, поскольку объемы и размеры древесины изменяются при влажности от 0% до точки насыщения. После полного заполнения клеток водой объем дерева не будет значительно увеличиваться.

Измерение влажности дерева влагомметром

Абсолютная влажность древесины

Возьмем деревянный брусок.
Абсолютная влажность является отношением массы внутренней жидкости к массе полностью высушенного бруска.
Величина высчитывается по формуле:
W = (m – m 0) / m 0 x 100,
где, (m) и (m 0) – масса влажного и высушенного бруска.
ГОСТ 17231-78 трактует данную величину просто как «влажность». Но это понятие неудобно использовать в расчетах, поскольку количество воды относится именно к сухой массе, а не к полному весу. В результате этого возникают расхождения: например 1000 г древесины содержит 200 г влаги, но абсолютная влажность высчитывается как 25%.

Относительная влажность древесины

Это более удобное понятие для расчётов, поскольку в нем отражается отношение массы внутренней жидкости к полной массе бруска. Формула расчёта – самая простая:

W отн. = m воды / m образца x 100.

Эту формулу используют в расчёте теплотехники для определения объема испаряемой из дров воды. Согласно ему, при влажности 20% в 1000 – граммовом бруске находится 200 грамм влаги и 800 гр сухих волокон– вполне логичный результат.

Влажность пород древесины

Одним из факторов, влияющих на влажность, является порода дерева. Благодаря разной структуре волокон одни породы мгновенно реагируют на изменения внешней среды, впитывают и высвобождают воду. Другие – более устойчивы и очень медленно насыщаются влагой.

К наиболее активно впитывающим влагу породам относятся бук, груша, кемпас

Стабильными и устойчивыми к изменениям считаются дуб, мербау.

Более «сухие» породы при усушке имеют тенденцию к растрескиванию. Умеренно-влажные, такие как дуб, более устойчивы к таким явлениям, меньше изменяют свои свойства при изменении условий.

При спиле в обычных условиях влажность разных пород древесины имеет следующие средние значения:

Влажность древесины для гранулирования пеллет

Пеллеты и топливные брикеты ценятся благодаря низкому уровню влажности в топливе. Уровень содержания влаги в нем составляет 8-12%. С такими характеристиками при сжигании образуется минимальное количество дыма.

Оптимальным уровнем влажности древесины для пеллетного производства является уровень 12-14%. Молотковые дробилки работают в том числе с щепой до 65% влажности, но при такой влажности невозможно измельчить материал до необходимой фракции, поэтому измельчение происходит в несколько этапов. Для доведения измельченных опилок до нужной кондиции используются комплексы с сушильными барабанами.

Для постоянных читателей, заказчиков и посетителей моего сайта, выкладываю ГОСТ-ы регламентирующие нормативы (%) влажности строганных сухих изделий. Специально систематизировал и объединил в одну таблицу, где и в каких именно строительно-столярных работах данные изделия используют. см таб.ниже.

Нормативы влажности строганных сухих изделий. Использование в строительно-столярных работах.

Проще это выглядит следующим образом:

Проверять данный регламент заказчику просто необходимо, т.к. на мой взгляд:

Проверять на глаз заявленные поставщиком характеристики, соответственно доверять поставщику свои деньги, действие на мой взгляд граничащие с настоящим безумием!

То каким образом я выполняю полную проверку заявленных характеристик на сайте перед поставкой своим заказчикам, предлагаю читателю посетить целый раздел моих статей посвященный каждому сечению в отдельности. В котором более подробно разобраны детали и условия: - как надо проверять заказчику своего поставщика строганных сухих изделий.

Иследование характеристик сечений строганного сухого пиломатериала, проводимое мной перед поставкой заказчикам сайта ТоргЛес Москва -

На фото приведена проверка заказчиком сайта влажности готового строганного сухого изделия на торговых площадях ТоргЛес Москва перед поставкой. Проверка производится немецким игольчатым влагомером, т.к. игольчатый влагомер выдает минимальную погрешность в производимых измерениях, т.е. позволяет установить на сколько качественно выполнен регламент ГОСТ по камерной сушке.

Для чего нужен данный ГОСТ разберем на примере.

Для наглядности публикую фото материала который не когда не был в сушильной камере . Т.е. был нарушен весь технологический цикл производства .

А именно, доска естественной влажности была прострогана на станке нарушая важный технологический цикл - камерная сушка!

На фото ниже, перед читателем половая доска сечением 140х35х6000мм. естественной влажности. Я отметметил красными кружечками дефекты из за которых данный материал после обработки на станке нельзя использовать по прямому назначению - настила чистового пола в доме.

На отдельных фрагментах данной профилированной доски видно существенные дефекты:

На наш взгляд, самый противоречивый вопрос в просторах интернета. Давайте детально, основываясь на ГОСТ ответим на этот вопрос. Так же, основываясь на опыте и практических примерах, попробуем разобраться и дать логические ответы на все вышеперечисленные вопросы.

Влажность древесины - это отношение массы влаги, находящейся в объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

Влажность пиломатериалов измеряют влагомером.

Дерево это живой материал, который растет, спит, дышит. Большинство показателей в древесине из-за этого меняется из года в год. А такой показатель, как влажность в древесине, а также влажность сухого пиломатериала меняется ДАЖЕ в течение года. Данный показатель зависит от времени года, от района, места произрастания.

Два основных показателя от которых зависит естественная влажность древесины.

Так же на влажность древесины влияет регион, место произрастания.

Когда древесина приходит менее влажная она и сушится быстрее, и процесс сушки мягче и разрывает ее меньше.

Сухой пиломатериал

Транспортную влажность и мебельную влажность получают путем сушения.

Влажность древесины бывает:

• Естественная влажность (40-60%)
• Транспортная влажность (18+/-2%)
• Мебельную влажность (8+/-2%).

Влажность древесины зависит от применения пиломатериалов.

• Естественную влажность 40-60% применяют для опалубки, в стропильную систему, для обрешетки и др.
• Древесину мебельной влажности 8 +/-2% применяют, название уже дает подсказку, в первую очередь и большую часть в мебельном производстве, а так же для производства клееного бруса.
• Во всех остальных случаях используют древесину транспортной влажности 18 +/-2% и применяют для любого строительства, для производства пиломатериалов, например, блок-хауса, шпунта и т.д.

Иногда клиент приходит и говорит: "Я хочу влажность бруса 8%."

Спрашиваешь: "Для чего?"

Ответ: "Мне сказали (я прочитал) так будет лучше".

Основываясь на ГОСТ 8486-86 и на опыте, для строительства транспортная влажность это самая оптимальная влажность. Потому что при влажности 18 +/-2% пиломатериалы не коробит, не выкручивает, он не синеет, не подвержен грибковому заражению. Пиломатериал транспортной влажности полностью оправдывается свои физико-механические характеристики в строительстве.

Так же убеждение, что брус можно высушить до 8% абсолютно неверно, и такого бруса еще никто никогда не видел. Брус высушить меньше 20% невозможно, да верхние слои никто не спорит можно высушить и до влажности меньше чем 20%, а вот сердцевина? Влажность бруса в сердцевине достигает 20%, что соответствует ГОСТ и DIN. При данной влажности брус и доску не коробит, не выкручивает, он не синеет, не подвержен грибковому заражению.

Так же есть интересные данные, которые внесены в таблицу ниже.

Основываясь на данные таблицы, равновесная влажность древесины 17-18,5 %, если исходить из среднестатистических данных (влажность воздуха 80-85% и температура +10 С). Логично, что для строительства дома из бруса влажность меньше чем 20% просто не нужна. Строительный объект от этого ничего не "выиграет".

Можно, конечно, услышать аргумент про клееный брус, его сушат до влажности 8% .

1. Во-первых, сушат не брус, а ламели (доску).
2. Во-вторых, производителям клееного бруса ламели в дальнейшем нужно склеить, чтобы они плотно сходились и со временем не расклеивались, не рассыхались.

В принципе, отсюда и пошел клееный брус плохого качества. Плохо высушили, потому что высушить доску, не говоря уже о брусе, до влажности 8 +/-2% непросто, не досушили, схитрили и со временем брус может рассыхаться, ламели отпадать.

Так же приходят клиенты, которые говорят, что вот мы сносили дом моей бабушки, и мы так и не смогли его разобрать. Крыша «съехала», а сруб, как стоял "вкопанный", так и стоял.

И клиент с восклицанием подытоживает: «Вот строили же!».

Конечно, раньше никто не гнался построить, как можно быстрее, дешевле, никто не гнался за «новыми технологиями». А спиливали дерево, окоряли, давали время бревну вылежаться, а потом уже только собирали.

А как получается сейчас? Все делается с точностью наоборот. Клиент хочет быстрее и дешевле, производитель дает, то, за что готов платить клиент. Вот и общий результат.

Стремление заведомо сэкономить, портит мнение про самый лучший природный строительный материал. Дерево повторимся это живой материал, он "выживает" только в руках профессионалов.

Из бревен какой влажности можно создать надежные и теплые деревянные рубленые дома ? Специалисты считают, что для строительства надо выбирать материал только естественной влажности. Почему?

Секреты древнего деревянного домостроения, гласят, что деревянный рубленный дом надо строить из бревен естественной влажности. И это неудивительно, ведь такой материал имеет много преимуществ, которые можно обосновать с точки зрения современных данных. Хотя надо сказать, что долговечность бревенчатых домов, построенных в старину, которые стоят уже несколько веков, сама по себе является доказательством правоты древних мастеров. Но все-таки, почему же естественная влажность древесины так важна?

От свойств строительного материала, в частности сейчас мы говорим о древесине, сильно зависят прочностные характеристики дома. При неравновесной влажности воздуха дерево забирает или отдает влагу, при этом его диаметр меняется. Так, при большой влажности бревна впитывают воду и увеличиваются в объеме, а при сухом воздухе дерево усыхает. Если наблюдается резкое изменение влажности воздуха, внутри бревна возникают напряжения, которые становятся причиной растрескивания и деформации. Чтобы этого избежать необходимо при производстве (на всех его этапах) вести контроль над влажностью пиломатериала.

Различают такие виды пиломатериала:

• Мокрая древесина. Ее влажность равна практически ста процентам. Такое получается тогда, когда пиломатериал долгое время пробыл в воде. Такой материал никогда не используется при строительстве.
• Древесина естественной влажности, недавно срубленная. Влажность такого пиломатериала зависит от породы дерева, времени вырубки и составляет от пятидесяти до восьмидесяти процентов.
• Воздушно-сухой пиломатериал. Это дерево долго хранилось на улице, влажность его колеблется от пятнадцати до двадцати процентов.
• Комнатно-сухой пиломатериал. Это дерево, которое долго хранилось на складе, его влажность - от восьми до десяти процентов.
• Полностью сухой пиломатериал. Это дерево после принудительной просушки в специальных камерах, его влажность не более двух процентов.

Специалисты говорят, что если бревна для домового комплекта подвергнуть принудительной просушке или долго хранить в несобранном виде, тогда они могут деформироваться.

Дерево теряет свою влагу до тех пор, пока влажность его не достигнет определенного уровня. Уровень зависит от атмосферных условий. Такой же процесс проходит и при впитывании (сорбции) влаги.

Если полностью сухой пиломатериал вынести на улицу, привезти на стройплощадку, то он начнет впитывать влагу из воздуха, что станет причиной его разбухания или искривления. Практика показала, что дом, срубленный из сухого дерева, не дает равномерной усадки.

В отличие от конструкции из бревен естественной влажности, сруб из принудительно просушенного бревна не уменьшается в размерах (усыхает), а увеличивается (разбухает). В этом случае стены искривляются наружу, могут расходиться венцы и крыша. Убрать полностью последствия этого процесса непросто, дорого и часто нереально. Даже сосна, которая считается прочной породой дерева, теряет свою прочность до шести процентов, тогда как ее ударная вязкость увеличивается в среднем на десять процентов.

Если же домовой комплект срублен из бревен естественной влажности, тогда понижение влажности в дереве происходит постепенно. При этом объем дома уменьшается, под воздействием собственного веса венцы плотно ложатся на свои места. В результате плотного прилегания бревен стены меньше продуваются, а значит и на утепление надо будет потратить меньше сил и финансов.

При возведении конструкций из древесины естественной влажности нельзя делать жесткую фиксацию. Примерно два года идет основная усадка домовой конструкции, которой нельзя мешать. Усадка может составить от трех до семи процентов - размер зависит от породы дерева и условий окружающей среды.

Важно помнить, что усушка и разбухание пиломатериала вдоль и поперек волокон идет с разной скоростью, поэтому все вертикальные элементы дома надо оснастить компенсаторами.

При помощи компенсаторных устройств можно регулировать высоту дома и геометрические пропорции. Для надежности венцы крепятся между собой при помощи нагелей из дерева, которые монтируются в шахматном порядке через полтора метра друг от друга.

Мастера, когда создают деревянные рубленные дома, помнят, что усушка - это неравномерный процесс. Он может идти по-разному снаружи и внутри дома.

Поэтому при производстве домового комплекта делают технологические зазоры, которые препятствуют изначальному плотному прилеганию по пазу, ведь это впоследствии становится причиной появления больших щелей.

Секретов строительства бревенчатых домов много и только опытные мастера могут построить теплый и надежный дом, который простоит несколько веков.

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.