Дерево

Как определить влажность древесины

СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Для определения влажности древесины пользуются различными способами, наиболее распространенными из которых являются весовой и электрический.

Весовой способ

От доски отпиливают пробу — так называемую секцию влаж­ности. Проба берется на расстоянии 300—500 мм от торца доски, как показано на рис. 5. Торцовый отрезок отбрасывают, так как он обычно имеет меньшую влажность, чем остальные части доски.

Контпольныи

Отрезок

Рис. 5. Вырезка секций влажности из доски

1 — биметаллический стер­жень, 2 — регулировочный винт, 3 — электронагрева­тель, 4 — контрольный тер­мометр

Отрезанную секцию толщиной 10—12 мм тщательно очищают от заусенцев и прилипших опилок, после чего немедленно взвешивают на технических весах с точностью до одной сотой доли грамма. Этот начальный вес (масса) пробы Рн заносят в журнал. Затем пробу помещают в электрический сушильный шкаф (рис. 6) и су — шат при температуре 100—105° С.

Во время сушки пробу периодически вынимают и взвешивают на технических весах, отмечая каждый раз в журнале результаты взвешивания. Первое взвешивание выполняют через пять часов после закладки пробы в шкаф, остальные — через каждые 1—2 ч. Когда вес (масса) пробы перестанет изменяться, т. е. когда он до­стигнет абсолютно сухого состояния, фиксируют последнее значе­ние массы пробы Рс.

Влажность древесины в процентах определяют из выражения

W= (Рн~Рс) -100.

Рс

Пример. Начальная масса пробы Рн=82,14 г, масса этой же пробы в абсо­лютно сухом состоянии Рс=49,8 г. Нужно определить влажность древесины.

Влажность древесины равна:

W = (82,14-49,8)-100

49,8

Для определения влажности доски обычно нужно брать не ме­нее двух проб. О том, как берут пробы на влажность в производст­венных условиях, подробно рассказано в гл. IX.

Электрический способ

Весовой способ определения влажности требует много време­ни — от 5 до 8 ч. Более быстро определяют влажность древесины с помощью специальных приборов — электровлагомеров. При этом влажность древесины определяется косвенным путем, на основа­нии измерения ее омического сопротивления, которое зависит от величины гигроскопической влажности древесины.

За пределами гигроскопической влажности зависимость между величиной влажности и электрическим сопротивлением сильно ос­лабевает, поэтому погрешность измерения электрическим способом влажности древесины выше точки насыщения волокна значительно — возрастает.

В настоящее время серийно выпускается электронный аккуму­ляторный электровлагомер ЭВА-2М, конструкция которого разра­ботана ЦНИИМОДом (рис.7).

Прибор предназначен для определения влажности древесины в пределах от 7 до 60% и построен по мостовой схеме. •

Ток, проходящий через испытываемую древесину, усиливается и затем измеряется микроамперметром М-24, шкала которого от­градуирована в процентах влажности древесины.

Шкала имеет отдельные диапазоны: от 7 до 24% и от 22 до 60% влажности. В первом диапазоне погрешность прибора составляет ±1,5—2%, во втором ±10%.

Прибор питается от малогабаритных щелочных аккумуляторов типа Д-0,06 и Д-0,2, которые заряжают от сети переменного тока 220 в при 50 гц.

Для замеров влажности игольчатые датчики прибора (Д) за­глубляются в древесину со стороны пласти или кромки доски (но.

Рис. 7Общий вид электровлагомера ЭВА-2М:

1 — датчик, 2 — ручка диапазонов, 3 — кнопка замера, 4 — микро­амперметр, градуированный в процентах влажности древесины, 5 — установка нуля

Не в торец) таким образом, чтобы ток шел от одной иглы к другой вдоль волокон древесины.

При замыкании цепи кнопкой замера стрелка прибора покажет на шкале величину замеренной влажности. Если стрелка на пер­вом диапазоне уйдет за шкалу, необходимо вести отсчет по шкале — второго диапазона.

Тарировка электровлагомера ЭВА-2М проведена — на древесине сосны при температуре древесины +20° С. При измерении влажно — с™ Древесины других пород и при иной температуре необходимо — вводить поправки, пользуясь инструкцией, приложенной к прибору.

Электрические влагомеры измеряют только локальную (мест­ную) влажность в том месте, где заглублены иглы датчика.

Для достоверного суждения о влажности целой доски необходи­мо произвести замеры в большом количестве точек по длине и ши­рине доски, взяв среднее значение из этих показаний.

При достаточно большой длине проводника между датчиком и прибором электровлагомер может быть использован для дистанци­онного измерения влажности древесины, находящейся в камере. При этом контрольные образцы с заглубленными иглами датчика укладываются внутрь штабеля, а прибор помещается вне камеры. При таких замерах обязательно делают поправку на истинную температуру древесины.

Однако опыт показывает, что дистанционный метод замера не дает верных результатов, в частности из-за того, что иглы датчика доставляют лишнее тепло к древесине в местах заглубления. Из-за подсушки древесины в этих местах контакт между датчиком и ма­териалом нарушается и показания прибора искажаются. Поэтому дистанционный способ измерения влажности с помощью электро­влагомеров не находит практического применения и нуждается в усовершенствовании.

Сколько весит куб (кубометр) древесины?

Как определить влажность древесины

Вес кубометра древесины зависит от породы дерева и влажности. · Самым тяжелым деревом является снейквуд (пиpатинеpа гвианская, бросинум гвианский, "змеиное дерево", "крапчатое дерево"), его объемный …

Производим и продаем барабанные сушилки для пуха и пера, видео ниже: В любое время(круглосуточно) барабанная сушилка работает в г.Александрия, Кировоградской обл. и можно демонстрировать потенциальным потребителям. Характеристики барабанной сушилки: Мощность …

Вопрос «паркет или ламинат» вызывает столько же споров, сколько любое сравнение натуральных и синтетических материалов при отделке квартиры или дома, выборе мебели или окон. Такими же неизменными и в принципе …

Влажность профилированного бруса и способы ее измерения

Влажность древесины и, в частности, профилированного бруса — это величина, характеризующая наличие воды в древесине.

Следует учитывать, что вода в древесине бывает свободной и связанной. Особенностью свободной влаги является то, что она испаряется из дерева очень легко. Для того, чтобы это проверить, достаточно вспомнить, что промокшее под дождем дерево высыхает достаточно быстро, за несколько часов. Связанная влага, наоборот, испаряется медленно, и для того, чтобы высушить дерево, не прибегая при этом к помощи специальных технологий, может понадобиться несколько лет. По мере увеличения количества связанной влаги прочность древесины становится меньше. Когда же количество влаги переходит предел гигроскопичности (30%), влажность перестает оказывать влияние на прочность древесины. Кроме того, практическая ценность различия между свободной и связанной влагой заключается в том, что при испарении первой меняется только тяжесть дерева, а при испарении второй изменяется объем, то есть происходит усушка. Уменьшение объема древесины при ее высыхание неодинаково по различным направлениям — в толщину больше, чем в длину.

При сушке дерева влага испаряется неравномерно. Сначала влага испаряется из внешних слоев, а затем из внутренних. Такое неравномерное испарение влаги приводит к тому, что в древесине возникает внутреннее напряжение, растягивающее ее на поверхности и сжимающее внутри, в результате чего на дереве могут проявиться трещины.

Наиболее распространенные древесные породы по величине коэффициента объемной усушки можно разделить на 3 группы:

  • малоусыхающие — ель, пихта, кедр, белый тополь, сосна;
  • среднеусыхающие — дуб, вяз, бук, осина, ясень, черный тополь, мелколистная липа;
  • сильноусыхающие — клен остролистный, граб, лиственница, береза.

Влажность древесины (в т.ч. профилированного бруса), как правило, оценивается в процентах. Процент влажности древесины рассчитывается исходя из веса сухого вещества древесины:

Процент влажности = Мвода / Мдревесина × 100%

где Мвода — масса воды в древесине, а Мдревесина — масса сухой древесины.

Таким образом вычисленный процент влажности древесины может быть также больше чем 100%, это значит, что в древесине воды по весу больше чем сухого вещества.

В качестве примера приведем значения влажности для различных состояний древесины:

  • сердцевина растущего дерева — примерно 35%;
  • поверхностные слои растущего дерева — от 70 до 250%;
  • средняя влажность свежей древесины, вывезенной с помощью автотранспорта — около 80%;
  • сплавленные брёвна (и пиломатериал из них) до 120%;
  • естественно сушащийся под навесом материал в штабелях в летних условиях до 15 — 25% (транспортная сушка).

Единственной возможностью точно измерить влажность профилированного бруса является сушка пробных кусков материала в печи до тех пор, пока их вес перестанет уменьшаться. Различные методики измерения веса можно найти в справочниках. В принципе удовлетворительного результата можно достичь и в домашних условиях, нагревая материал в духовке и используя достаточно точные весы (±1 г).

В настоящее время в России действует межгосударственный стандарт ГОСТ 16588-91 (ИСО 4470-81) «Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности», который стандарт распространяется на пилопродукцию и деревянные детали (в том числе и профилированный брус) хвойных и лиственных пород и устанавливает три метода определения влажности пилопродукции или деталей — рабочий (с использованием электровлагомера), контрольный и ускоренный сушильно-весовые методы.

Рабочий метод с использованием электровлагомера применяют для пилопродукции и деталей с влажностью от 7 до 28%.

Как самому определить влажность древесины

Метод не требует вырезки образцов и не распространяется на определение влажности мерзлой или подвергшейся глубокой пропитке пилопродукции и деталей.

При измерении влажности пилопродукции и деталей с мокрой поверхностью или после поверхностной пропитки следует применять электровлагомеры кондуктометрического типа с изолированными основаниями электродов.

Контрольный сушильно-весовой метод применяют при любой влажности пилопродукции и деталей, а также при решении спорных вопросов и при отсутствии влагомера. Метод требует вырезки образцов. Ускоренный сушильно-весовой метод применяют при необходимости оперативного контроля влажности пилопродукции и деталей и при отсутствии влагомера. Метод требует вырезки образцов и наличия сушильного шкафа, обеспечивающего температуру высушивания (около 120 °С ).

Сущность рабочего метода с использованием электровлагомера — определение влажности древесины по величине электрического сопротивления, диэлектрической проницаемости или других электрофизических характеристик древесины.

Сущность методов способом высушивания — определение массы влаги, удаленной из древесины при высушивании до абсолютно сухого состояния. Наиболее удобно и быстро оценить влажность профилированного бруса можно с помощью специальных измерителей влажности — влагомеров. В настоящее время распространены два типа приборов с разными принципами действия:

  • игольчатые измерители, в которых в древесину втыкаются два расположенных на определённом расстоянии друг от друга игольчатых электрода и измеряется электронапряжение между ними;
  • измерители, где пластинка датчика, генерирующего электромагнитное поле, устанавливается вплотную к поверхности древесины и регистрируются все изменения, влияющие на магнитное поле.

Приборы, основанные на этих двух принципах, дают результаты с определенной погрешностью, причиной которой являются различные внешние влияния.
Основными факторами, влияющими на результат измерения влажности профилированного бруса с помощью измерителей являются:

  • температура измеряемого материала (при увеличении температуры на 5°С прибор показывает примерно на 0,5% более высокое содержание влаги, наиболее точный результат измерения можно получить при температуре материала +20°С);
  • температура окружающей среды;
  • порода древесины, место и скорость роста (в сухой или болотистой местности, в северных или южных широтах, на поляне или в лесу);
  • действительная плотность древесины;
  • случайные смоляные гнёзда в месте измерения, дефекты материала;
  • случайная влажность на поверхности профилированного бруса;
  • градиент влажности в конце процесса сушки (до уравнивания материал около поверхности суше чем в сердцевине, например при выходе из сушилки влажность поверхностного слоя профилированного бруса, высушенного до 8% влажности, примерно 6,5%, а в сердцевине примерно 11,5%);
  • взаимодействие всех вышеупомянутых факторов.

Для снижения погрешности целесообразно выполнять несколько измерений, выявлять и исключать из рассмотрения результаты, сильно отличающиеся от средних значений, а затем выполнять усреднение оставшихся результатов и уже только по этому значению оценивать влажность профилированного бруса.

Важнейшие свойства древесины

Физические свойства. Влажность и гигроскопичность. По содержанию влаги различают мокрую древесину с влажностью свыше 100% и более; свежесрубленную — 35% и выше; воздушно-сухую — 15…20%; комнатно-сухую — 8… 12% и абсолютно сухую древесину, высушенную до постоянной массы при температуре 103 ± 2 °С. У све-жесрубленной древесины влажность по сечению ствола расположена неравномерно: ближе к центру, где находятся уже отмершие клетки (ядро, спелая древесина), влажность составляет 30…40%, а внешняя часть ствола, где есть живые клетки и сосуды, влажность составляет 80…100%.

Древесина и пиломатериалы, хранящиеся на воздухе, из-за гигроскопичности древесины имеют влажность 10…20%, поэтому был принят показатель стандартной влажности, равный 12%. При этой влажности определяются свойства древесины при оценке ее качества.

Вода в древесине может находиться в двух состояниях — свободном и физически связанном.

Свободная, или капиллярная, вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство. Связанная, или гигроскопическая вода, находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагающих стенки клеток.

Влажность древесины, когда стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют пределом гигроскопической влажности или точкой насыщения волокон. Для древесины различных пород она находится в пределах от 23 до 35% (в среднем 30%).

Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость (от 30 до 80%), обладает огромной внутренней поверхностью, которая активно сорбирует водяные пары из воздуха. Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называют равновесной. Между равновесной влажностью древесины и параметрами окружающего воздуха (относительной влажностью и температурой) существует определенная зависимость. Эта зависимость выражена в форме диаграммы на рис. 3.8.

Гигроскопическая влага, покрывая поверхность мельчайших частиц в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличиваются, а прочность снижается. Свободная вода, накапливаясь в полостях клеток и капиллярах, не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому почти не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу и теплопроводность.

Усушка и набухание. Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от 0 до предела гигроскопичности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или набухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной влаги и направления волокон (рис. 3.9). Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород составляет 0,1 …03%, в радиальном направлении — 4…6%, а в тангентальном — 8… 10%. Это сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Так, боковые края досок при этом стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев. Наибольшему короблению подвержены широкие доски и доски, выпиленные ближе к поверхности бревна (рис. 3.10).

Средняя плотность древесины разных пород и даже одной и той же породы зависит от многих факторов, связанных с условиями роста дерева. У большинства древесных пород плотность сухой древесины меньше 1000 кг/м3, т. е. меньше плотности воды. С изменением влажности средняя плотность древесины меняется, поэтому принято сравнивать плотность древесины при одной и той же стандартной влажности, равной 12%.

Пористость древесины главнейших пород, применяемых в строительстве,— 50…70%.

Теплопроводность. Древесина как высокопористый материал волокнистого строения характеризуется относительно низкой теплопроводностью.

Как самостоятельно определить влажность древесины?

Вследствие анизотропности теплопроводность древесины вдоль и поперек волокон отличается примерно в два раза например, для сосны вдоль волокон — 0,35 Вт/(м * К), а в поперечном направлении — 0,17 Вт/(м * К).

Стойкость древесины к действию агрессивных сред. При длительном воздействии кислот и щелочей древесина медленно разрушается. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН < 2. Слабощелочные растворы почти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в пресной (речной, озерной) воде. В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низкая.

Механические свойства. Все механические свойства древесины из-за ее анизотропии зависят от направления приложения нагрузок. Так, прочность и модуль упругости наиболее высоки при действии нагрузок вдоль волокон; в плоскости, перпендикулярной направлению волокон, эти показатели резко снижаются.

Прочность древесины зависит от следующих факторов: &#8211; под каким углом к волокнам направлено разрушающее усилие; &#8211; наличия пороков (сучки, трещины и т. п.); &#8211; породы дерева и его плотности; &#8211; влажности древесины, особенно в пределах 0&#8230;30 %(рис.3.11).

Поэтому при определении механических свойств древесины необходимо всегда учитывать ее влажность, точно фиксировать направление действия нагрузки и применять стандартные образцы, не имеющие пороков (так называемые «малые чистые образцы»).

Методы определения механических свойств древесины регламентированы ГОСТами и описаны в лабораторной работе № 4.

Прочность при сжатии вдоль волокон достаточно высока и составляет в среднем 40&#8230;60 МПа, т. е. сопоставима с прочностью бетона. Это объясняется тем, что пустотелые волокна древесины работают как жесткие пространственные элементы.

Прочность при сжатии поперек волокон составляет примерно 0,15&#8230;0,3 от предела прочности вдоль волокон. Это объясняется тем, что при сжатии поперек волокон в действительности происходит смятие полых клеток древесины без явного разрушения стенок. Поэтому за прочность в этом случае принимают условный предел прочности, равный наибольшему напряжению, при котором еще сохраняется линейная зависимость между напряжением и деформацией: а = Ег.

Прочность при растяжении вдоль волокон в 2&#8230;3 раза больше прочности при сжатии в этом направлении и составляет 100&#8230;120 МПа. Прочность при растяжении сильно зависит от наличия некоторых пороков (сучки, косослой и др.), но относительно мало изменяется от влажности.

Рис. 3.11. Влияние влажности древесины на ее прочность при изгибе и при сжатии вдоль волокон

Прочность при изгибе в 1,5&#8230;2 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон, но несколько меньше прочности при растяжении и составляет в среднем 60&#8230; 110 МПа. Прочность при изгибе у древесины значительно выше, чем у большинства строительных материалов (бетон, керамика и т. д.), и сопоставима с прочностью металлов.

Прочность древесины при скалывании и перерезании имеет важное значение для соединения деревянных элементов (для врубок, шпонок, нагелей и т. д.).

При скалывании вдоль волокон целостность самих древесных волокон не нарушается, а разрушение древесины происходит вследствие нарушения сцепления между волокнами. Предел прочности при скалывании вдоль волокон составляет 10&#8230;20 % от предела прочности при сжатии в этом же направлении.

При перерезании внешние силы направлены перпендикулярно волокнам. Для разрушения древесины в этом случае необходимо разрезать волокна, что значительно трудней, чем расщепить. Поэтому предел прочности при перерезании в 3&#8230;4 раза выше, чем при скалывании.

Зависимость прочности от влажности. В связи с тем что механические свойства древесины зависят от влажности (см. рис. 3.11), для получения сравнимых результатов испытания прочность древесины при фактической влажности пересчитывают на прочность при стандартной 12 %-ной влажности.

Стандартные методы определения механических свойств на малых «чистых» образцах позволяют сравнивать между собой прочность древесины одной породы или разных пород и оценивать качество Древесины из данного лесонасаждения.

Фактическая прочность строительной древесины в изделиях стандартных размеров (досок, брусьев, бревен), имеющих те или иные дефекты строения и другие особенности, существенно ниже стандартной прочности; поэтому при нормировании допускаемых напряжений (расчетных сопротивлений) устанавливают относительно большие коэффициенты запаса.

Кроме того, при долговременном действии нагрузки разрушение древесины наступает при напряжениях меньших, чем при стандартных испытаниях. Так, предел долговременного сопротивления при изгибе составляет 0,6&#8230;0,65 от предела прочности при стандартном испытании.

При многократных нагружениях наблюдается усталость древесины, характеризуемая выносливаемостью. Предел выносливости при изгибе равен в среднем 0,2 от статического предела прочности.

Модуль упругости сильно зависит от угла приложения нагрузки по отношению к направлению волокон. Так, вдоль волокон Е= (1&#8230;1.5) * 104 МПа, а поперек волокон в 20&#8230;25 раз ниже, т. е. (0,5&#8230;1)- 103 МПа.

Читать далее:
Виды материалов и опалубка из&#160;древесины
Структура и свойства&#160;древесины
Защита древесины от гниения и&#160;возгорания
Лесоматериалы и изделия из&#160;древесины
Основные древесные породы, применяемые в&#160;строительстве
Строение и состав&#160;древесины
Пиломатериалы для&#160;ремонта
Древесные материалы и способы их&#160;обработки
Типы&#160;пиломатериалов
Виды&#160;пиломатериалов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *