О сушке древесины подробно

Все о влажности и сушке древесины

Как известно, древесина является живым материалом, строения из которого обладают своеобразным свойством «дышать» и, соответственно, изменять уровень влажности. Это ее основная особенность, которая глобально отличает этот материал от кирпича, бетона или метала.

Данная особенность создает и некоторые проблемы при эксплуатации материала. Поэтому для стабильного использования необходимо знать все свойства древесины, в особенности информацию о влажности.

Влажность: понятие свободной и связанной влаги

В основном большая часть влаги в древесине находится в полостях клеток, каналах и прочих пустотах – она является свободной. В это же время некоторое количество воды находиться непосредственно в клеточной оболочке – связанная влага.

Свободная, или капиллярная влага в материале находится благодаря простым физико-механическим связям, благодаря чему она легко испаряется при простой сушке. Но при этом с учетом малейшего изменения микроклимата она впитывает влагу обратно или же отдает ее еще больше. Влажностью материала считается именно уровень свободной влаги.

Связанная, или микрокапиллярная обуславливает свое существование более сложными физико-химическими связями, поэтому ее удаление требует больших энергозатрат. В природных условиях она испаряется только во время горения или же естественного старения материала с условие разрушения клеток.

Следует отметить, что процесс влажности пиломатериалов — это практически самая важная характеристика, которая обуславливает качество, сферу применения и непосредственно прочность. Также следует отметить, что за счет процентному показателю влажности древесина разделяется на пять сортов.

Таким образом в ГОСТ 8486-86 строго указано, что к отборным относятся только материалы 1-3 сортов, с учетом влажности до 22% для сухих, и свыше 22 – мокрых. При этом 4 и 5 сорт не входит в данное нормирование.

Также можно разделить влажность на относительную и абсолютную. Обычно на практике особое внимание уделяют только абсолютной, которая представляет собой соотношение массы воды в материале к сухой массе древесины. При этом таким образом определяется 5 типов влажности%

  1. Более 100% — сплавная.
  2. 50-100% — свежепиленная.
  3. До 20 – воздушно-сухая.
  4. 7-10% — комнатно-сухая.
  5. 0% — абсолютно сухая.

Также отдельным типом иногда выделяют полусухие материалы, влажность которых составляет 22-25%.

Для чего нужно знать процент влажности пиломатериалов

Следует отметить, что влажность не обладает постоянным показателем, это обусловлено гигроскопичностью древесины, то есть свойством уравновешивания своего состояния с состоянием окружающей среды. То есть при понижении влажности воздуха, древесина отдает свою, в обратном случае наоборот забирает себе воду с воздуха, пока влажность не сравняется.

Такое взаимодействие проявляется непосредственно при наблюдении за внешним видом древесины:

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

Необходимо отметить, что при высыхании материал несколько уменьшается в объеме, поскольку из него испаряется влага. При этом уменьшение происходит прямо пропорционально самому высыханию.

Сама по себе древесина вдоль и поперек волокон высыхает по-разному, если в направлении волокон можно отметить высушку в 4-8%, то поперек их 6-10%. В среднем же можно отметить приблизительное высыхание в 15%. Для получения в конечном итоге нужного размера при распиле оставляется определенного размера пропуск. Величина его обуславливается плотностью материала, поскольку от нее зависит насколько в последствии он уменьшится. Следует также отметить, что в зависимости от породы дерева, материал может быть менее или же более стойкий к влажности.

При увеличении влажности наоборот происходит разбухание, т.е. по своей сути процесс полностью противоположный сушке. Такое происходит при эксплуатации древесины в условиях повышенной влажности. Хоть сам процесс не оказывает воздействия непосредственно на площадь, но может с помощью давления деформировать сам материал, и также в последствии разрушить и всю конструкцию.

Таким образом эти два свойства при резком изменении микроклимата могут быть довольно вредными для всей конструкции в целом. Но при этом в некоторых же случаях и оказаться весьма положительным фактором.

Любые деревянные строения или другие элементы периодически подвергаются резким сменам климатических условий. В основном это происходит из-за смены времен года. Исходя из этого, можно сказать, что они подвержены деформации или короблению, которые происходят из-за постоянной смены влаги.

Следует отметить, что в случае усушки материала возникает сильное напряжение в разных направлениях волокон, что способствует образованию трещин. Это происходит в связи с неравномерным распределением воды в разных слоях дерева.

Также следует отметить, что довольно часто в результате усушки наблюдается коробление, происходящее в разных направлениях. В данном случае значительно осложняется монтаж конструкций, а также наблюдается потеря несущих способностей. В некоторых случаях выделяется даже особый порок древесины – винтовой продольный изгиб.

В свою очередь на рынке товаров можно приобрести также и сырую древесину, что будет стоить несколько дешевле. Низкая стоимость обусловлена отсутствием затрат на сушку материала, но мокрая древесина имеет ряд значительных негативных факторов:

  1. Материал значительно чаще подвергается поражению паразитами и различными грибками, для которых сырость является наиболее лучшей средой обитания и развития.
  2. При смене микроклимата проходит усушка, что в свою очередь приводит к короблению.
  3. Значительно хуже поддаются обработке.
  4. Излишняя влага способствует выталкиванию воздуха, что оказывает влияние на ухудшение теплоизоляционных способностей материала.

 Выбираем пиломатериал по проценту влажности

Одной из основных характеристик древесины – это влажность. И выбирая для себя материал первым делом следует обратить внимание именно на ее показатель. И важно знать, что для каждого вида работ и условий эксплуатации необходим свой уровень влажности древесины, таким образом можно выделить следующее разделение:

  1. Для возведения уличных конструкций, например, заборов беседок и т.д., лучшим выбором станет материал с уровнем влажности 20-30 процентов. Также такой материал подойдет и для возведения некоторых элементов несущих конструкций при проведении ремонтных работ или же возведении зданий. Рассматривая более конкретные примеры, можно отметить использование такого материала при обустройстве полов, стропильных систем, поскольку это обойдется несколько дешевле, а предусмотрев надежное крепление удастся избежать коробления или же образования трещин.
  2. Для наружной и внутренней отделки используется сухой материал, с уровнем влаги 8-10 процентов.
  3. Для транспортировки на большие расстояния также существуют требования уровня влажности. Таким образом при надобности перевозки материала его влажность должна составлять не более 20 процентов, поскольку больший ее показатель может привести к загниванию древесины.
  4. Для определения уровня влажности существует понятие абсолютно сухой древесины, влажность составляет 0 процентов, на практике такой материал не встречается.

Основные методы определения влажности

Всего существует два основных метода, с помощью которых определяют влажность древесины – это весовой способ и использование влагомера.

Весовой метод

При весовом методе определение влажности проходит следующим образом:

Для исследования берется маленький образец древесины, выпиленный с центральной области бруса, обычно шириной 20-30 сантиметров. Он полностью очищается от мусора и опилок, после чего взвешивается.

Следующим шагом проводится сушка материала с помощью специального сушильного шкафа. Первый этап сушки длится пять часов, при температуре 100-110 градусов. После чего снова проводится взвешивание.

Далее образец снова подвергается сушке. Взвешивание проводится спустя каждые несколько часов. Сушка продолжается до тех пор, пока материал не перестанет терять вес. После чего проводится расчет влажности: конечная масса делится на первоначальную, результат умножается на 100%.

Такой способ имеет значительное преимущество, поскольку предоставляет довольно точные сведения о влажности, но также имеются и свойственные минусы:

  1. Сам процесс проверки может занять довольно много времени.
  2. Для исследования необходим образец материала, который невозможно получится в случае с готовым изделием.

Использование влагомера

Вторым методом является измерение влажности с помощью специального прибора – влагомера.

Данных приборов различают две разновидности:

  1. Контактный. Исследования проводятся путем погружения в материал иглы.
  2. Бесконтактный. Измерение проводится с помощью радиочастотного облучения.

Рассматривая более подробно каждый из приборов, можно отметить следующие их особенности:

Контактный

Прибор для контактного определения влажности имеет две металлические иглы, которые для получения результата погружаются в древесину. После проводится замыкание цепи. Таким образом сквозь материал пропускается электрический ток, именно на основании электропроводности и определяется уровень влажности. Следует отметить, что проводить исследования необходимо в нескольких местах.

Бесконтактный

В конструкции бесконтактного влагомера основную роль играет генератор радиочастот. В нем в свою очередь вмонтированы контактные площадки, благодаря чему на готовом изделии не остается никаких следов.

Сам по себе процесс измерений основан на уровне диэлектрической проницаемости древесины, поскольку вода имеет достаточно высокий ее уровень. Именно это и позволяет получит максимально точные показатели влажности.

Следует отметить, что исследования с использованием влагомеров позволяют довольно быстро получить результаты, а также довольно удобны в применении. Также их несомненным преимуществом становится возможность измерения без повреждения образца. Но есть и существенный недостаток, а именно довольно высокий уровень погрешности, который может достигать 7 процентов, что в некоторых ситуациях недопустимо.

Основные методы сушки пиломатериалов

Одной из важнейших операций, которые проводятся с древесиной, является сушка. Этот технологический процесс обуславливает значительное улучшение эксплуатационных свойств материала.  Таким образом, даже в случае сильного переувлажнения древесины, предварительно высушенный материал практически никогда не коробится, при этом монтаж конструкций проводится несколько легче. Также высушенная древесина значительно лучше противостоит грибковым поражениям. Еще одним фактором следует отметить меньший вес, при значительно лучших эксплуатационных характеристиках.

На сегодняшний день различают два основных метода сушки материала, это естественный и принудительный способы.

Естественная сушка

Естественная, или атмосферная сушка проводится на открытом воздухе, без использования дополнительного оборудования. Пиломатериал предварительно складывается в штабеля под обустроенным навесом, для защиты от осадков. Также важным фактором становится правильность складирования. Между рядами материала должны быть обустроены прокладки, в тоже время должно быть предусмотрено расстояние между несколькими штабелями для полноценной циркуляции воздуха. Также торцы древесины подвергаются обработки специальными защитными веществами, которые предотвращают появление трещин. Также желательно провести процедуру антисептирования (для лиственных пород обязательно).

Главным фактором в этом процессе становится воздух, температуру которого регулировать не представляется возможным (в отличии от принудительного способа). Поэтому процесс сушки зависит от погодных условий. Также важным фактором становится плотность укладки (чем она выше, тем медленней проходит процесс высыхания.

Сушка таким способом проходит до уровня 20 процентов. При этом время высыхания будет напрямую зависеть от климатических условий, начальной влажности, габаритов, породы материала и конечно же времени года.

Значительным преимуществом становится полная автономность процесса. Он не требует дополнительных затрат, или же специального оборудования. Также при изначально высокой влажности, процесс обуславливает более низкое остаточное напряжение, что позволяет избежать дальнейшего появления трещин.

Есть конечно и значительный минус, сам процесс занимает достаточно большой период времени, поскольку невозможно контролировать температуру и влажность окружающей среды. При этом существует риск грибкового поражения.

Принудительная сушка

Вторым способом становится камерная сушка, она же принудительная. Такой процесс позволяет снизить влажность древесины до 7-12 процентов, при этом потребует малых затрат времени. Проводится процесс следующим образом:

  1. Древесина укладывается в штабеля.
  2. Помещается уложенный материал в специальные сушильные камеры.
  3. Далее на протяжении установленного времени (для каждой породы материала и начальной влажности оно устанавливается индивидуально).

Таким образом проводится быстрая и качественная сушка древесины. Главное, что можно получить необходимую влажность в максимально короткие сроки. При этом появляется возможность полностью контролировать процесс сушки, что невозможно при естественном методе. Также при высоких температурах полностью исключается появление грибковых поражений или же насекомых. Значительным же недостатком является большая стоимость, поскольку требуется специализированное оборудование, а также дополнительные затраты, связанные с его эксплуатацией.

Одним из вариантов оборудования становятся вакуумные камеры, где древесину сушится путем прогревания электрическим током. Также существуют и другие способы, которые применяются достаточно редко.