Только настоящий вековой Архангельский лес

Влажность древесины, усушка и защита от трещин

Сушкой древесины называется процесс удаления влаги из нее путем испарения.

Влажностью древесины называется количество влаги в ней, выраженное в процентах к весу самой древесины. Каче­ство высушенной древесины значительно выше, чем сырой; су­хая древесина может сотни лет служить человеку; она не под­вержена загниванию, деформациям, растрескиванию; она легче и прочнее, чем сырая; только сухую древесину можно склеи­вать и красиво отделывать.

Абсолютной влажностью воздуха называется масса водяного пара в 1 м3 влажного воздуха, т. е. плотность водя­ного пара в воздухе. Абсолютная влажность воздуха в состоянии насыщения называется влагоёмкостью.

Дело в том, что чем меньше температура, тем меньше водяных паров может содержать в себе воздух. Так, при плюс 20 градусах при 100% влажности один кубометр воздуха содержит примерно 17,3 грамма воды. При такой же влажности, воздух, охлажденный до минус 20 градусов, будет содержать всего 0,7 граммов воды.

Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности воздуха к его влагоемкости при данной температуре,  т. е. относительная влажность воздуха показы­вает степень насыщенности содержащегося в нем водяного пара.

Температура, при которой воздух определенного влагосодержания, охлаждаясь, достигает состояния насыщения, называется температурой точки росы.

Испарение влаги. Чтобы испарить 1 кг влаги, имеющей t = 0°, требуется, как известно, затратить 595 ккал (скрытая теплота парообразования).

Степень влажности древесины. Влажность свежесрублен­ной древесины зависит от породы и места взятия пробы из ствола дерева 

Степень влажности древесины обычно характеризуется следующими типами:

мокрая — древесина влажностью более высокой, чем в свежесрубленном состоянии (древесина находилась долгое время в воде);

свежесрубленная — древесина, имеющая влажность здорового растущего дерева;

подсушенная — древесина влажностью ниже, чем влажность свежесрубленного дерева;

воздушно-сухая — древесина, которая долгое время на ходилась на открытом воздухе (под навесом) и испарении влаги из которой практически прекратилось. Влажность воздушно-сухой древесины для средней и северной частей СССР составляет от 15 до 20%, для южной — от 10 до 15%;

комнатно-сухая — древесина влажностью 7—10%;

абсолютно сухая — древесина, высушенная до посто­янного веса, т. е. имеющая влажность, практически равную нулю.

Состояние влаги в древесине. Древесина по своим свойствам в отношении сушки отно­сится к группе ограниченно набухающих коллоид­ных капиллярно-пористых тел. К их числу, кроме древесины, относятся торф, кожа, зерно, хлеб и другие колло­идные капиллярно-пористые тела, которые имеют, рыхлое (по­ристое) строение и обладают способностью отдавать влагу воз­духу или впитывать ее из воздуха в зависимости от его состо­яния.

В соответствии с этим в древесине различают влагу свобод­ную, находящуюся в полостях клеток, и влагу связанную (или гигроскопическую), находящуюся в толще стенок клеток. Свободная влага имеет только механическую связь с дре­весиной. Она может быть легко удалена из древесины. Если сырую доску поставить вертикально на сухой пол в комнате, то часть свободной влаги под влиянием силы тяжести станет выходить через нижний торец доски и смочит пол; это будет происходить непрерывно в течение нескольких дней.

Связанная (гигроскопическая) влага не просто заполняет поры в клетках древесины, а находится с древесиной в физико-химической связи.

Способность материала изменять влажность при изменении температуры и влажности окружающего воздуха называется гигроскопичностью.

При всех прочих равны условиях, показатель (уровень) воздушно-сухой влажности, к которой стремится свежесрубленная или подсушенная древесина при высыхании, всегда несколько больше, чем при увлажнении абсолютно сухой. Это явление называется гистерезисом сорбции (поглощения). Гис­терезис сорбцииобъясняется худшей смачиваемостью сухих стенок капилляров по сравнению с влажными.

Изменение количества связанной влаги, находящейся в тон­чайших прослойках между фибриллярными рядами, создает эффект разбухания или усадки (усушки) древесины.

Уменьшение размеров древесины при высыхании называют усушкой, а увеличение их при увлажнении — разбуханием. Эффект усушки (усадки) или разбухания древесины объясняется изменением количества связанной (гигроскопиче­ ской) влаги, т. е. изменением толщины водных прослоек между микрофибриллами.

Различают усушку линейную  и  объемную.  Усушка  линей­ная неодинакова в разных направлениях вследствие анизотропности  (неоднородности)  строения древесины.

Тангенциальная усушка (усушка по направлению годовых слоев) — наибольшая и достигает 8—12% при удале­нии из древесины всей влаги. Тонкая доска шириной 100 мм, выпиленная из боковой части бревна и высушенная до 0% влажности, уменьшит свой размер до 88—92 мм.

Радиальная усушка (усушка по направлению ра­диуса ствола) приблизительно в 2 раза меньше тангенциаль­ной и составляет 4,5—8%.

Усушка вдоль волокон составляет лишь 0,1% при удалении из древесины всей влаги. Практически она не прини­мается в расчет.

Растрескивание. В результате неправильного высушивания в древесине могут появиться .торцовые, поверхностные и внут­ренние трещины.

Торцовые трещины образуются большей частью раньше, чем другие дефекты. Чтобы предохранить высушиваемый материал от трещин, надо уменьшить интенсивность испарения влаги с торцов

1. Уменьшить омывание торцов материала воздухом. Для этого на торцы штабеля следует повесить экраны или брезентовые шторы

2. Покрывать торцы досок густотертыми масляными кра­сками или более дешевыми битумными замазками. В качестве примера, можно., привести рецепт дешевой известково-меловой замазки (в вес. частях) древесной смолы — 33, мела — 33, олифы — 17 и извести-пушонки — 17. (Известь должна быть распущена за 1-2 месяца до изготовления замазки)

Поверхностные трещины возникают в материале в первый период сушки, вследствие чрезмерного интенсивного испарения влаги с поверхности. Внутренняя влага не успевает подойти к поверхности, наружные слои пересыхают, внутрен­ние напряжения растяжения в них превосходят пре­дел прочности, и материал растрескивается. Продольное направление трещин  совпадает с направлением волокон.

Образовавшиеся поверхностные трещины обычно углуб­ляются и расширяются до момента перемены знака внутренних напряжений. После перемены знака напряжений поверхностные трещины начнут закрываться. В конечной стадии сушки поверх­ностные трещины могут оказаться совершенно незаметными, но качество материала от этого, конечно, не улучшится и проч­ность его будет пониженной.

Целесооб­разно применять, поверхностную пропитку химикатами (напри­мер, раствором поваренной соли), дающими повышенную влаж­ность на поверхности; это также снижает и предотвращает растрескивание.

Эф­фективно также устраивать продольные прорези до середины толщины материала с последующей заделкой пропила рейкой на синтетическом клее. В случае с оцилиндрованным бревном делают неглубокий компенсационный паз 

Коробление пиломатериалов при высыхании мо­жет быть   поперечным,    продольным    или    винтообразным  -скручивание доски. Чаще всего все эти три вида ко­робления   наблюдаются   одновременно;   один из  них  бывает наиболее ярко выражен.

Причина коробления материала при сушке — неодинаковая усушка в радиальном и тангенциальном направлениях и непра­вильности строения древесины (например, косослой, крень).

Выпадение сучков. Ослабление сучков в древесине происходит из-за того, что с торцовой поверхности их влага испаряется быстрее, чем с поверхности доски. Кроме того, су­чок имеет более плотную древесину, а следовательно, большую усадку, чем окружающая древесина. Такие сучки, слабо свя­занные с древесиной и несколько выступающие над поверхно­стью доски, легко выпадают при последующей механической обработке, особенно при строгании.