Влажностью называется содержание в древесине воды в процентах по отношению к весу абсолютно сухой древесины.
Влажность — один из наиболее существенных факторов, влияющих на прочность объемный вес и другие свойства древесины.
В древесине — капиллярно-пористом теле различают влагу свободную, или капиллярную, заполняющую полости клеток, сосудов и межклеточные пространства, и так называемую гигроскопическую влагу, находящуюся в стенках клеток.
В свежесрубленной и мокрой (сплавной) древесине имеется свободная и гигроскопическая влага, в сухой древесине только гигроскопическая. В растущем дереве влага распределена неравномерно: больше всего ее в комлевой (нижней) части и меньше в вершинной, а в поперечном сечении у ядровых хвойных пород воды в 2—3 раза больше в заболони, чем в ядре. В свежесрубленной древесине влажность колеблется от 35 до 100%, иногда и более.
Суммарный объем пор в древесине довольно велик и составляет от 50 до 80% ее объема. От пористости зависит объемный вес древесины.
Например, в древесине ели (с объемным весом 0,40 г/см3) объем пор составляет 70%, а в древесине дуба (с объемным весом 0,70 г/см3) — около 50%.
При пропитке древесины каким-либо раствором заполнить весь объем пор нельзя, так как часть пор замкнута и внутрь этих пор жидкость не проникает.
Выделяют два вида влажности древесного сырья: относительная и абсолютная.
Такое понятие характеризуется отношением массовой доли влаги определенного объема древесины к весу абсолютно сухого сырья этого же размера. На этот показатель существуют установленные государственные стандарты. Согласно им показатели измерителя абсолютной влажности доски должна быть в границах 9%.
Это процентное отношение влаги, которая содержится в дереве, к массе влажной древесине. В древесном сырье вода находится в двух формах: свободной и связанной. Они указывают на общее число влаги в сырье.
Влажность древесины непрерывно изменяется и в зависимости от окружающей среды либо увеличивается, либо уменьшается. Если свежесрубленную древесину положить в воду, то она впитает в себя еще некоторое количество воды. При длительном пребывании на воздухе (относительно сухом) свежесрубленна или мокрая древесина теряет влагу (свободную и часть гигрс скопической).
лажность определяют по стандартному методу, высушивая образец древесины при температуре 100—105° до постоянного веса. Вычисляют влажность по формуле:
W = G1 - G2 / G2 х 100
W — влажность древесины в процентах; G1—вес образца древесины до высушивания; G2 — постоянный вес образца после высушивания при 100—105°.
Влажность лесоматериалов следующая: свежесрубленной древесины—35% и более; мокрой (сплавной) древесины — обычно выше влажности свежесрубленной древесины; воздушно-сухой древесины — 15—20 %; комнатно-сухой древесины — 8—13%.
Древесину с влажностью, близкой к 0%, полученную в лаборатории высушиванием до постоянного веса при 100—105° в сухом воздухе, принято называть абсолютно сухой.
Условная стандартная влажность составляет 15%, к ней приводят все показатели физико-механических свойств при испытаниях древесины.
Состояние древесины, при котором она содержит только гигроскопическую влагу (т. е. стенки клеток максимально насыщены влагой, в то время как их полости заполнены воздухом) соответствует предельной влажности (Wrиrp) или так называемой точке насыщения волокон. В практике сушки момент достижения древесиной точки насыщения волокон имеет большое значение, так как с этим связаны и самый процесс сушки и начало изменения всех физико-механических свойств древесины, зависящих от влажности.
Точка насыщения волокон колеблется для разных пород в пределах от 25 до 35% и в среднем соответствует около 30% влажности.
Наиболее употребительным, включенным во все существующие стандарты испытаний является Бесовой метод определения влажности, который по ОСТ заключается в следующем. Из сортимента, влажность которого необходимо определить, вырезается проба не ближе 0,5 м от торца и 5 мм от боковых поверхностей.
В срубленной же древесины влага является резко отрицательным фактором, оказывающим сильное влияние на ее свойства, и линь для отдельных операций временное присутствие влаги является необходимым (гнутье).
Соотношение влаги в растущем дереве по месецам.
| Порода | Влажность в % (средняя по всему сечению) | |||||||||||
| янв. | февр | март | апр | май | июнь | июль | авг | сент | окт | ноя | дек | |
| Сосна | 83 | 86 | 89 | 92 | 85 | 84 | 85 | 80 | 84 | 92 | 94 | 97 |
| Ель | 103 | 105 | 101 | 89 | 83 | 85 | 83 | 78 | 90 | 84 | 82 | 103 |
| Береза | 82 | 86 | 82 | 76 | 92 | 70 | 59 | 60 | 71 | 78 | 82 | 84 |
| Сосна | 118 | 107 | 104 | 102 | 91 | 72 | 72 | 64 | 73 | 91 | 91 | 105 |
Вода может содержаться в древесины в двух главных формах:
В заболони растущего дерева вода присутствует в обеих формах, в ядре же она только насыщает стенки клеток. Соотношение влаги в растущем дереве характеризуется данными (приведенными в табл. 2)
Из этих данных видно, что максимум влаги дерево содержит зимой (декабрь — январь), минимум же влажности падает на лето (май—август). У ядровых и спелодревесных пород влажность заболони резко отличается от влажности ядра и спелой древесине, в заболонных же породах влага распределена по всему поперечному сечению ствола почти равномерно, что видно из следующих данных тех же авторов (средняя годовая влажность в %):
| Порода | Заболонь | Ядро или спел. дерево |
| Сосна |
112
|
33
|
| Ель |
122
|
40
|
| Береза |
71
|
83
|
| Осина |
92
|
91
|
Установить показатель влажности древесного сырья можно определить при помощи электрического влагомера.
Принцип работы влагомера основан на изменении удельного электрического сопротивления материала зависимо от его влажности. Иглы-электроды этого прибора вводятся в древесину так, чтобы они находились друг против друга. По ним пускается ток, и влагомер показывает количество воды в этом участке дерева. Хорошо повторить замер в нескольких местах.
Влагопроводность древесины зависит от направления. Радиальная влагопроводность сосны и особенно ясеня больше тангентальной (по Арциховской); при этом с повышением температуры влагопроводность увеличивается, что имеет весьма большое значение для камерной сушки.
В силу влагопоглощения накопляется связанная влага, что влечет за собой явление, обратное усушке, то есть разбухание, которое подчиняется тем же законам, что и усушка.
Наименьшее разбухание наблюдается вдоль волокон, наибольшее — поперек волокон в тангентальном направлении.
Способность древесины к разбуханию используется при изготовлении бочек, деревянных судов, деревянных труб, при отделке поверхностей (случайные вмятины от ударов могут быть устранены смачиванием и местным нагревом, вследствие чего под влиянием разбухания и увеличения упругости искривленные волокна выпрямляются) и пр.
Способность впитывать капельно-жидкую воду называется водопоглощением.
Предельное количество воды, могущее быть поглощенным при данных условиях, определяется водоемкостью, а скорость поглощения характеризуется водопроводностью.
При погружении древесины в воду вначале заполняются капиллярные пространства (сосуды), причем состояние насыщения наступает через очень длительный промежуток времени. Лиственные породы напитывается влагой быстрее хвойных, причем в первом случае большое значение имеет состояние сосудов (закупорены тиллами или нет).
Водоемкость и водопроводность зависит от многих факторов и прежде всего от объемного веса: с уменьшением объемного веса водоемкость возрастает. Имеющиеся в - хвойных смолистые, а в лиственных - каме-деобразные вещества уменьшают водоемкость.
Большое различие в водоемкости и водопроводности наблюдается между ядром и заболонью: закупорка водопроводяших элементов ядра резко снижает названные свойства.
Водоемкость зависит также от температуры, увеличиваясь с понижением последней (по Dunlap). Форма и размеры сортимента или детали также имеют существенное значение. Поглощение воды происходит главным образом через торцевые поверхности, следовательно водопроводность вдоль волокон (направление движения влаги в растущем дереве) будет наибольшей.
Поперек волокон водопроводность чрезвычайно малая и при достаточной толщине слоя практически не имеет значения. Различие между радиальной и тангентальной водопроводностью нельзя считать установленным, так как произведенные до сего времени исследования дали противоречивые результаты.
Гигроскопичность характеризует способность сухой древесины поглощать из воздуха влагу, находящуюся в нем в виде водяных паров, а также способность влажной древесины легко отдавать влагу более сухому окружающему ее воздуху.
Вследствие гигроскопичности происходят постоянные колебания влажности древесины и связанные с этим изменения веса, размеров и формы материала. Поглощение древесиной влаги из воздуха зависит в первую очередь от температуры и относительной влажности воздуха. Между содержанием влаги в древесине и относительной влажностью воздуха наблюдается вполне определенная зависимость: при изменении влажности воздуха древесина стремится восстановить нарушенное равновесие, испаряя влагу или впитывая ее из окружающего воздуха.
Зная заранее, в каких условиях будет находиться древесина (например, в помещении с определенной влажностью и температурой воздуха), можно определить «равновесную» (устойчивую) влажность материала, пользуясь диаграммой t—ф—W. На этой диаграмме по вертикали отложена относительная влажность воздуха ф, по горизонтали — его температура t; наклонные линии соответствуют влажности древесины W.
Диаграмма зависимости влажности древесины от температуры и относительной влажности воздуха.
Пример: требуется определить влажность древесины, находящейся в помещении, в котором температура воздуха tcp=20° и относительная влажность воздуха tсp =60%. На диаграмме находим соответствующие две прямые и точку их пересечения, расположенную около наклонной линии, соответствующей влажности W=11%.
Так как изменение влажности влечет за собой изменение объема древесины, то необходимо стремиться понизить ее гигроскопичность.
Наиболее простая и часто применяемая мера защиты древесины от влияния меняющейся влажности воздуха — нанесение на ее поверхность защитного слоя (краски, лака и т. п.). Однако в неблагоприятных условиях защитное действие покрытий кратковременно. Поэтому такую обработку через определенные промежутки времени необходимо повторять.
