Greutatea lemnului
Greutatea lemnului depinde de densitatea lui și de cantitatea de umiditate pe care o conține. Există greutatea specifică a materiei lemnoase și greutatea volumetrică a lemnului.
Greutatea specifică a lemnului nu depinde de tipul de lemn. Exprimă greutatea materialului lemnos compactat într-o unitate de volum, fără umiditate și aer și este 1,5.
În practică, se utilizează greutatea volumetrică a masei lemnoase, adică greutatea masei lemnoase 1 cm³ exprimată în grame. Pe baza greutății în volum, se estimează greutatea lemnului și proprietățile sale tehnice. Odată cu creșterea umidității, crește și greutatea volumetrică a lemnului. Cu cât densitatea este mai mare, cu atât lemnul este mai dens și mai puțin poros.
Umiditatea lemnului
Tipuri de apă în lemn
Apa găsită în lemn este împărțită în:
- capilar (liber) — umple cavitățile celulare;
- higroscopic — găsit în pereții celulari;
- chimic — intră în compoziția chimică a substanțelor care alcătuiesc lemnul.
Cantitatea de apă din lemn, exprimată în procente în greutate, se numește umiditatea lemnului. Există umiditate absolută și umiditate relativă.
Umiditatea relativă și absolută
Dacă greutatea lemnului în starea inițială este marcată cu litera A, greutatea lemnului absolut uscat cu litera A₁, umiditatea relativă în procente cu litera B și umiditatea absolută în procente cu litera B₁, umiditatea relativă poate fi determinată după următoarea formulă:
Formă pentru umiditatea relativă a lemnului.
Umiditatea absolută se determină după următoarea formulă:
Formă pentru umiditatea absolută a lemnului.
Determinarea umidității lemnului
O prismă este tăiată din mijlocul plăcii și măsurată pe o scară cu o precizie de 0,01 g. Valoarea rezultată reprezintă dimensiunea lui A. Prisma, a cărei greutate nu trebuie să fie mai mică de 20 g, este apoi uscată la o temperatură de 105° până când atinge o greutate constantă A₁.
Greutatea constantă este considerată a fi atinsă dacă diferența dintre două măsurători consecutive nu este mai mare de 0,3% greutatea uscată. Prin introducerea valorilor A și A₁, obținute prin măsurare, în formele specificate, se determină umiditatea relativă sau absolută a lemnului.
Dacă greutatea inițială a prismei tăiate din mijlocul plăcii a fost 240 g, iar greutatea lemnului uscat 160 g, umiditatea absolută a probei testate este:
Exemplu de calcul al umidității absolute a probei testate.
Umiditatea obținută în acest fel este considerată umiditatea întregului lot de lemn.
Punct de saturație a fibrei
La uscarea lemnului, apa liberă se evaporă mai întâi. Momentul în care toată apa liberă se evaporă se numește limită higroscopică sau punct de saturație a fibrelor. În această perioadă de uscare, dimensiunile lemnului care urmează să fie uscat nu se modifică.
Umiditatea corespunzătoare limitei higroscopice pentru diferite tipuri de lemn este listată în următorul tabel:
| Tip de lemn | Umiditate |
|---|---|
| Pin comun | 29% |
| pin Weymouth | 25% |
| molid | 29% |
| zada | 30% |
| molid | 30% |
| Fag | 31% |
| Lipa | 29% |
| Frasin | 23% |
| Castan | 25% |
Influența umidității asupra prelucrării și durabilității lemnului
Lemnul cu umiditate crescută este un bun conductor de căldură, este prelucrat mai rău de mașini, este prost lipit, vopsit, lăcuit și lustruit. Pe suprafața lemnului vopsit umed, vopseaua și lacul se dezintegrează rapid. Lemnul umed face ruginirea cuielor și șuruburilor.
Dimensiunile produselor de constructii de tamplarie din lemn brut — usi, ferestre, parchet, parchet si alte produse — se micsoreaza la uscare. Din această cauză apar fisuri și se pierde rigiditatea conexiunii dintre elemente.
De aceea, calitatea lemnului in constructii, durabilitatea si rezistenta la putrezire sunt determinate in primul rand de umiditatea acestuia, iar apoi de tipul lemnului si conditiile de exploatare. În condiții normale de exploatare, lemnul uscat poate servi în clădiri zeci de ani.
Cântărirea lemnului în timpul uscării
În timpul uscării, lemnul își schimbă dimensiunile: în direcția longitudinală cu 0,10%, în direcția radială cu 3–6% și în direcția tangenţială cu 6–12%. Această modificare se numește ponderare.
Cântărirea începe când umiditatea atinge punctul de saturație al fibrei, de la 23% la 31%. Elementele anatomice care alcătuiesc lemnul în procesul de uscare se micșorează neuniform, astfel încât greutatea lemnului este diferită în direcții diferite.
Lemnul cu o densitate mare, precum stejarul, cântărește mai mult decât lemnul cu o densitate mai mică, precum teiul. La speciile de conifere, dimensiunea ponderii depinde și de participarea lemnului târziu. Odată cu creșterea procentului de lemn târziu la pin, greutatea crește, deoarece lemnul târziu din speciile de conifere cântărește semnificativ mai mult la uscare decât lemnul timpuriu.
Ponderarea lemnului timpuriu și târziu din specii de conifere
| VRSTA DRVETA | O parte a copacului | GREUTATE % | ||
|---|---|---|---|---|
| În direcția tangentei | În direcția radială | Volumetric | ||
| Jela | Devreme | 5.68 | 2.89 | 8.77 |
| Late | 10.92 | 9.85 | 19.97 | |
| Bor | Devreme | 8.05 | 2.91 | 10.86 |
| Late | 11.26 | 8.22 | 10.87 | |
| Arish | Devreme | 7.11 | 3.23 | 10.34 |
| Late | 12.25 | 10.19 | 20.96 | |
Cântărirea diferitelor tipuri de lemn
| VRSTA DRVETA | GREUTATE % | ||
|---|---|---|---|
| În direcția radială | În direcția tangentei | Volumetric | |
| Bor | 3.4 | 8.1 | 12.5 |
| molid | 4.1 | 9.3 | 14.1 |
| Larice | 5.3 | 10.4 | 15.1 |
| Jasen | 4.8 | 8.2 | 13.5 |
| Stejar | 4.7 | 8.4 | 12.7 |
| Bukva | 4.8 | 10.8 | 15.3 |
Intemperii și fisuri
Schimbarea neuniformă a dimensiunilor în procesul de ponderare din cauza uscării, precum și aplicarea unor regimuri de uscare necorespunzătoare, provoacă tensiuni interne și externe în lemn. Acestea duc la intemperii și la apariția unor fisuri externe și uneori interne.
Plăcile tăiate tangenţial sunt mai predispuse la intemperii decât plăcile tăiate radial. Cu cât sunt mai aproape de periferie, cu atât forfecarea vântului este mai mare.
Imagine 3. Înfășurarea plăcilor în funcție de poziția din jurnal.
Crăpăturile exterioare sunt cauzate de uscarea neuniformă a straturilor exterioare și interioare de lemn. Datorită diferenței mari dintre umiditatea lor, pe suprafața lemnului apar tensiuni de întindere, care duc la fisuri exterioare.
Pentru a evita apariția fisurilor exterioare, procesul de uscare trebuie efectuat lent și uniform. Apoi schimbarea dimensiunilor are loc treptat, astfel că forțele care provoacă stropirea sunt mici.
Lemnul se usucă mai repede din față, motiv pentru care părțile frontale ale plăcilor, țaglelor și lemnului rotund crapă mai devreme decât alte suprafețe. Pentru a evita crăparea, frunțile trebuie protejate de efectele permanente ale razelor solare, acoperindu-le cu agenți de protecție sau plasându-le la umbră.
Umflarea copacului
Umflarea lemnului este procesul invers de uscare și cântărire. Lemnul uscat este capabil să absoarbă umezeala și să-și mărească dimensiunile. Această caracteristică este utilizată pentru umezirea butoaielor uscate, țevilor din lemn, rezervoarelor și a altor obiecte, provocându-le umflarea.