Вес древесины
Вес древесины зависит от ее плотности и количества содержащейся в ней влаги. Различают удельный вес древесного вещества и объемный вес древесины.
Удельный вес древесины не зависит от породы древесины. Он выражает вес уплотненного древесного материала в единице объема без учета влаги и воздуха и равен 1,5.
На практике используется объёмный вес древесной массы, то есть вес массы древесины 1 cm³, выраженный в граммах. По объемному весу оценивают вес древесины и ее технические свойства. С увеличением влажности увеличивается и объемный вес древесины. Чем выше плотность, тем плотнее и менее пористая древесина.
Влажность древесины
Типы воды в древесине
Вода, содержащаяся в древесине, делится на:
- капиллярный (свободный) — заполняет полости клеток;
- гигроскопичен — содержится в клеточных стенках;
- химический — входит в химический состав веществ, входящих в состав древесины.
Количество воды в древесине, выраженное в весовых процентах, называется влажностью древесины. Различают абсолютную и относительную влажность.
Относительная и абсолютная влажность
Если вес древесины в исходном состоянии обозначен буквой A, вес абсолютно сухой древесины буквой A₁, относительная влажность в процентах буквой B, а абсолютная влажность в процентах буквой B₁, то относительную влажность можно определить по следующей формуле:
Форма относительной влажности древесины.
Абсолютная влажность определяется по следующей формуле:
Форма для определения абсолютной влажности древесины.
Определение влажности древесины
Из середины доски вырезается призма и измеряется по шкале с точностью 0,01g. Полученное значение представляет размер A. Призма, вес которой не должен быть менее 20 г, затем сушится при температуре 105° до достижения постоянного веса A₁.
Постоянный вес считается достигнутым, если разница между двумя последовательными измерениями не превышает 0,3% сухого веса. Путем ввода в указанные формы значений A и A₁, полученных путем измерения, определяется относительная или абсолютная влажность древесины.
Если первоначальный вес призмы, вырезанной из середины доски, составлял 240 г, а вес высушенной древесины 160 г, абсолютная влажность испытуемого образца равна:
Пример расчета абсолютной влажности испытуемого образца.
Влажность, полученная таким образом, считается влажностью всей партии древесины.
Точка насыщения волокна
При сушке древесины в первую очередь испаряется свободная вода. Момент, когда вся свободная вода испаряется, называется пределом гигроскопичности или точкой насыщения волокна. В течение этого периода сушки размеры высушиваемой древесины не изменяются.
Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности для разных пород древесины, указана в следующей таблице:
| Порода древесины | Влажность |
|---|---|
| Сосна обыкновенная | 29% |
| Уэймутская сосна | 25% |
| Ель | 29% |
| Лиственница | 30% |
| Ель | 30% |
| Бук | 31% |
| Липа | 29% |
| Эш | 23% |
| Каштан | 25% |
Влияние влажности на обработку и долговечность древесины
Древесина с повышенной влажностью является хорошим проводником тепла, хуже обрабатывается машинами, плохо клеится, красится, покрывается лаком и полируется. На поверхности влажно окрашенного дерева краска и лак быстро распадаются. Влажная древесина вызывает ржавчину гвоздей и шурупов.
Габариты столярных строительных изделий из необработанной древесины — дверей, окон, дощатых полов, паркета и других изделий — уменьшаются при высыхании. Из-за этого появляются трещины и теряется жесткость соединения между элементами.
Поэтому качество древесины в строительстве, ее долговечность и устойчивость к гниению определяются в первую очередь ее влажностью, а затем породой древесины и условиями эксплуатации. При нормальных условиях эксплуатации сухая древесина может служить в постройках десятки лет.
Утяжеление древесины при сушке
В процессе сушки древесина меняет свои размеры: в продольном направлении на 0,10%, в радиальном направлении на 3–6% и в тангенциальном направлении на 6–12%. Это изменение называется взвешиванием.
Утяжеление начинается, когда влажность достигает точки насыщения волокна, от 23% до 31%. Анатомические элементы, из которых состоит древесина, в процессе сушки сжимаются неравномерно, поэтому утяжеление древесины в разных направлениях различно.
Древесина с высокой плотностью, например дуб, весит больше, чем древесина с меньшей плотностью, например, липа. У хвойных пород размер утяжелителя также зависит от участия поздней древесины. С увеличением процента поздней древесины в сосне вес увеличивается, поскольку поздняя древесина хвойных пород при сушке весит значительно больше, чем ранняя.
Утяжеление ранней и поздней древесины хвойных пород
| VRSTA DRVETA | Часть дерева | ВЕС, % | ||
|---|---|---|---|---|
| По касательной | В радиальном направлении | Емкость | ||
| Джела | Ранний | 5.68 | 2.89 | 8.77 |
| Поздно | 10.92 | 9.85 | 19.97 | |
| Бор | Ранний | 8.05 | 2.91 | 10.86 |
| Поздно | 11.26 | 8.22 | 10.87 | |
| Ариш | Ранний | 7.11 | 3.23 | 10.34 |
| Поздно | 12.25 | 10.19 | 20.96 | |
Взвешивание разных пород древесины
| VRSTA DRVETA | ВЕС, % | ||
|---|---|---|---|
| В радиальном направлении | По касательной | Емкость | |
| Бор | 3.4 | 8.1 | 12.5 |
| Ель | 4.1 | 9.3 | 14.1 |
| Лиственница | 5.3 | 10.4 | 15.1 |
| Джейсен | 4.8 | 8.2 | 13.5 |
| Дуб | 4.7 | 8.4 | 12.7 |
| Буква | 4.8 | 10.8 | 15.3 |
Выветривание и трещины
Неравномерное изменение размеров в процессе утяжеления вследствие сушки, а также применение неправильных режимов сушки вызывает внутренние и внешние напряжения в древесине. Они приводят к выветриванию и появлению внешних, а иногда и внутренних трещин.
Тангенциально распиленные доски более подвержены атмосферным воздействиям, чем радиально распиленные. Чем ближе они к периферии, тем больше сдвиг ветра.
Изображение 3. Наматываем доски согласно положению в бревне.
Внешние трещины возникают из-за неравномерного высыхания наружного и внутреннего слоев древесины. Из-за большой разницы их влажности на поверхности древесины возникают растягивающие напряжения, которые приводят к появлению наружных трещин.
Во избежание появления внешних трещин процесс сушки следует проводить медленно и равномерно. Далее изменение размеров происходит постепенно, поэтому силы, вызывающие разбрызгивание, невелики.
Древесина сохнет быстрее с лицевой стороны, поэтому лицевые стороны досок, заготовок и кругляка трескаются раньше, чем другие поверхности. Во избежание растрескивания лоб следует защищать от постоянного воздействия солнечных лучей, покрывая его защитными средствами или помещая в тень.
Вздутие дерева
Набухание древесины – это процесс, обратный сушке и утяжелению. Высушенная древесина способна впитывать влагу и увеличивать свои размеры. Эта функция используется для смачивания сухих бочек, деревянных труб, резервуаров и других предметов, вызывающего их набухание.