Транспортная влажность пиломатериалов. Влажность пород древесины: сколько естественная, нормы

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

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.

Влажность – одна из основных характеристик древесины. Влажность – это выраженное в процентах отношение массы воды к сухой массе древесины.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.

Влага в древесине бывает связанная (гигроскопическая) и свободная. Из них складывается общее количество влаги в древесине. Связанная влага находится в стенках древесных клеток, свободная занимает полости клеток и межклеточные пространства. Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на свойства древесины.

Степени влажности древесины

По степени влажности древесина бывает:

• мокрая древесина (влажность более 100%, это бывает, если древесина долгое время находилась в воде),
• свежесрубленная (влажность от 50 до 100%),
• влажная (от 23 до 50%),
• атмосферно-сухая (18-22%),
• воздушно-сухая искусственной сушки (12-18%),
• комнатно-сухая (влажность 8-10%),
• абсолютно сухая (влажность 0%).

Определение влажности древесины

Для определения влажности древесины можно использовать специальный прибор - электровлагомер. Его действие основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Иглы электровлагомера с подведенными к ним электропроводами втыкают в ис­следуемый образец дерева в направлении вдоль волокон и пропускают через них электрический ток. При этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы.

Датчик для из­мерения влажности стружки - разъ­емный стакан, куда между двумя дис­ковыми электродами помещается определенная весовая порция ис­следуемого материала, уплотняемая с помощью пресса. Для контроля влажности древесностружечных плит используют четырехигольчатый зонд. Такой метод измерения влажности древесины прост, но имеет свои недостатки. Абсолютная пог­решность измерения составляет в диапазоне от 7 до 12% до ±2%; в ди­апазоне от 12 до 30% - ±3%, при влажности образца свыше 30% она возрастает в несколько раз.

Требования к влажности древесины в изделиях

Влажность свежесрубленной древесины 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 свежесрубленной древесины

Наша продукция

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 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.