Определение влажности и сушка древесины

Дерево – материал «живой», конструкции из него дышат и могут менять свою влажность. В этом и заключается его главное отличие от кирпича, бетона, металла… Такая особенность обуславливает наличие некоторых проблем при использовании стройматериалов из древесины, особенно это касается изменения процента влажности.

Влажность: понятие свободной и связанной влаги

В древесине основная часть воды находится в полостях клеток, межклеточных пространствах, в каналах, пустотах, трещинах – это свободная влага. Некоторое количество воды присутствует в толще клеточных оболочек – связанная влага.

Свободная (капиллярная) влага в дереве удерживается за счет простых физико-механических связей, она легко испаряется при обычной сушке. Это та вода, которую древесина может впитывать и отдавать.

Когда речь заходит о влажности пиломатериалов, то имеется в виду количество именно свободной влаги. Связанная (микрокапиллярная) влага удерживается в дереве сложными физико-химическими процессами, удаление ее связано с огромными энергозатратами.

В природе она испаряется из древесины в процессе горения или естественного старения, то есть, когда клетки полностью разрушаются.

Определение влажности и сушка древесины

Процент влажности пиломатериалов – одна из важнейших технических характеристик, влияющих на качество и сферу применения изделий. Кроме того показатель влажности может переводить доску или брус в один из пяти сортов.

Так, в ГОСТ 8486-86 говорится, что к отборным и первому-третьему сортам относятся пиломатериалы влажностью до 22 процентов (сухие) или от 22% (сырые, обработанные антисептиком), и только 4-ый сорт не нормируется по этому показателю.

Определение влажности и сушка древесины

Выделяют абсолютную и относительную влажность. В строительной практике обращают внимание в основном только на абсолютную, которая определяется как соотношение массы содержащейся в дереве влаги к массе сухой древесины. Принято выделять несколько видов влажности:

  • мокрая древесина (сплавная) – 100 и более процентов;
  • свежепиленная – от 50 до ста процентов;
  • воздушно-сухая – до 20 процентов;
  • комнатно-сухая – 7-10 процентов;
  • абсолютно сухая – 0 процентов.

Выделяют также понятия «полусухие» пиломатериалы, изделия из древесины «транспортной влажности» – около 22%.

Для чего нужно знать процент влажности пиломатериалов

Влажность дерева – величина нестабильная. Древесина гигроскопична, она всегда стремится войти с окружающей средой в равновесие. Влагообмен происходит постоянно, при повышении влажности воздуха пиломатериалы впитывают в себя воду из него, а при понижении – отдают. Это взаимодействие вызывает ряд процессов по изменению структуры и формы материала, таких как:

  • разбухание;
  • усушка;
  • коробление;
  • растрескивание.

При усушке пиломатериалы уменьшаются в объеме вследствие испарения влаги из древесины. Причем объем уменьшается прямо пропорционально снижению влажности. Усыхает дерево в разных направлениях неодинаково, меньше всего вдоль волокон (на 0,1-0,3%), в радиальном направлении – 4-8%, в тангенциальном – 6-10%. Объемная усушка в среднем может составлять 12-15 процентов.

Чтобы после высыхания изготавливаемые пиломатериалы имели нужные размеры, при распиловке бревен, например, на брус или доску, делают припуски. При этом учитывают, что усушка зависит от плотности древесины – чем выше она, тем больше усыхает.

Кстати, разные породы по-разному реагируют на изменение влажностного режима, выделяют среди них более-менее стойкие, а некоторые характеризуются плотниками и столярами как «нервные».

Разбухание ­– увеличение деревянных изделий в объеме, то есть процесс, противоположный усушке. Происходит он, когда дерево эксплуатируется в условиях повышенной влажности. Увеличение объема само по себе не влияет на прочность древесины как таковой, однако может привести к нарушению формы/целостности собранных из нее конструкций.

Свойство древесины разбухать и усыхаться при кардинальном изменении влажности считается негативным. Однако, в некоторых случаях, например, разбухание бывает полезным – оно обеспечивает герметичность соединения деталей, допустим, при изготовлении деревянных лодок, бочек и т.п.

Уличные деревянные конструкции процессам разбухания и усушки подвергаются периодически, со сменой времен года. Поэтому они особо подвержены таким процессам как растрескивание и коробление, являющимися результатами постоянно меняющейся влажности.

При усушке может образовываться неравномерность распределения воды в слоях дерева, в результате чего возникает напряжение по разным направлениям, приводящее к образованию трещин. Вследствие усушки часто наблюдается искривление изделия – коробление.

Оно может быть продольным или поперечным, появляется неравномерно в разных направлениях. Искривлённые пиломатериалы осложняют монтаж и могут терять несущие способности.

Даже выделяют (ГОСТ 2140 81) специфический видимый порок доски – «крыловатость», то есть винтовой продольный изгиб. 

Сырые пиломатериалы стоят дешевле, так как на их сушку не были затрачены средства, и у них имеется ряд существенных недостатков:

  • в большей степени подвержены заражению паразитическими грибками, для которых повышенная влажность является идеальной средой обитания;
  • больше страдают от усушки, как следствие – трескаются и коробятся;
  • плохо поддаются обработке (строжка, шлифование);
  • характеризуются пониженными теплоизоляционными свойствами, так как «лишняя» вода выталкивает воздух, выступающий основным теплоизолятором.

Определение влажности и сушка древесины

Выбираем пиломатериал по проценту влажности

Пиломатериал определенной влажности предназначается для определенных целей. Использовать доску/брус влажностью 20-30 процентов допускается для строительства любых уличных сооружений – заборы, беседки, навесы, ограждения для животных и тому подобное.

Кроме того брус и доска естественной влажности подойдет для обустройства некоторых конструкционных элементов при возведении домов и ремонтных работах. Например, для обустройства стропильной системы или лаг под половое покрытие. В данном случае надежность крепления не позволит при высыхании появиться трещинам и короблению.

А для защиты от грибка изделия обрабатываются специальными антисептическими составами.

Из сухого пиломатериала (комнатно-сухая влажность на уровне 7-10 процентов) изготавливают строганный мелкий и крупный погонаж (вагонка, блок-хаус, плинтусы, уголки, обналичка) наружные и внутренние дверные полотна, оконные фрамуги и рамы, паркет, мебель.

Существует у деревообработчиков такое понятие, как «транспортная влажность». Ее показатель не должен быть больше 20-22 процентов. Если влажность пиломатериалов выше, то перевозить их на большие расстояния не допустимо, так как транспортировка займет много времени, в течение которого возможно загнивание древесины.

Абсолютно сухая древесина с показателем 0 процентов на практике не встречается. Это понятие применяется лишь при использовании одного из методов определения влажности – весового.

Основные методы определения влажности

Для выяснения влажности пиломатериалов пользуются сегодня двумя основными способами – весовым и с использованием влагомера.

Весовой метод

Влажность определяют следующим образом – из бруса или доски выпиливают небольшой образец (контрольную пробу) шириной 20-25 мм.

Очень важно брать его не с самого края, а с середины, так как торцевые части влажность всегда имеют меньшую.

Образец очищают от опилок и взвешивают на технических весах, способных давать сверхточные показатели (до одной сотой грамма). Полученный вес записывают – это будет начальная масса пробы (НМП).

Далее образец высушивают в специальном сушильном шкафу при 100-105 градусах. Через пять часов его достают и взвешивают, фиксируя вес, снова сушат, проверяя показатели через каждые 1-2 часа.

Когда вес перестает изменяться, получается абсолютно сухая древесина – записывается конечная масса пробы (КМП).

Далее влажность пиломатериалов определяют так: разницу между НМП и КМП делят на показатель КМП, полученную цифру умножают на 100 – получают изначальный показатель влажности.

Основной плюс метода заключается в том, что он дает очень точные показатели (погрешность не более 1 процента). Минусы:

  • анализ может сильно затянуться по времени;
  • потребуется вырезать образец материала, что неприемлемо для готовых изделий.
  • Определение влажности и сушка древесины
  • Использование влагомера
  • Влагомер – специально сконструированный для измерения влажности электроприбор. Существует две его разновидности:
  • контактный (игольчатый) – работа основана на кондуктометрическом методе;
  • бесконтактный – работа основана на диэлькометрическом методе.

Игольчатый влагомер имеет две острые металлические иглы, которые погружаются в древесину. Затем нажимают кнопку, замыкая цепь. Прибор при этом измеряет электрическое сопротивление, которое изменяется в зависимости от уровня влаги в материале.

Далее по специальной формуле, заложенной в память влагомера, вычисляется процент влажности. Измерения в данном случае проводятся локально, поэтому процедуру для получения точных результатов необходимо проводить в нескольких местах изделия.

Основным рабочим элементом бесконтактного влагомера является генератор радиочастот.

Измерения проводятся при помощи вмонтированных контактных площадок, поэтому, в отличие от игольчатой модели, прибор не оставляет следов изделии.

Работа основана на измерении диэлектрической проницаемости древесины – вода сама по себе характеризуется высокой диэлектрической проницаемостью, что дает возможность получить точные показатели процента влажности материала.

Основными плюсами использования влагомеров являются удобство применения и возможность быстро получить результат. Бесконтактные приборы, кроме того, прекрасно подходят для измерения влажности готовых изделий. Главный минус – показатели влагомеров бывают не очень точными, погрешность может составлять от 2 до 7 процентов.

Основные методы сушки пиломатериалов

Сушка древесины – важнейшая операция, направленная на улучшение ее технологических и потребительских свойств.

Даже если случилось переувлажнение изделия, то бывший сухим пиломатериал гораздо реже коробится и растрескивается, легче обрабатывается и монтируется. Сухое дерево отлично противостоит заражению вредоносными грибками.

Вес изделий получается меньше, при этом прочность и твердость повышаются, также заметно улучшаются теплоизоляционные качества.

Сегодня в деревообрабатывающей промышленности используют два основных способа сушки – естественный (атмосферный) и принудительный (камерный).

Естественная сушка

При атмосферной сушке пиломатериалы укладывают в штабеля под навесом на открытом воздухе. При формировании штабеля между рядами досок, брусьев и т.п. кладут прокладки.

Штабеля устанавливают с просветами для циркуляции воздуха. Торцы изделий, во избежание появления трещин, обрабатывают специальными составами.

Кроме того, пиломатериалы из лиственных пород перед укладкой в штабеля должны быть обязательно подвергнуты антисептированию.

Определение влажности и сушка древесины

Агентом сушки в данном случае выступает воздух, хотя, в отличие от принудительного способа, управлять его параметрами (температура, влажность) не получается. Все зависит от погоды и времени года. Немаловажным моментом является, насколько плотно уложены штабеля. Чем плотнее, тем выше в них относительная влажность и ниже температура, а значит, просыхать древесина будет медленнее.

Атмосферная сушка позволяет получить на выходе изделия с влажностью 18-20 процентов. Скорость процесса будет зависеть от начальной влажности дерева, времени года, породы древесины и сечения пиломатериалов.

Читайте также:  Способы устранения трещин на потолке из гипсокартона - причины возникновения

Основным плюсом является относительная дешевизна процесса. Не требуется специального оборудования и затрат на подогрев воздуха. Кроме того, остаточные напряжения при усушке будут не такими сильными, трещин образовывать не будет – это особенно актуально при сушке древесины с изначально высокой влажностью.

Минус – сохнут пиломатериалы долго, контролировать температуру и влажность невозможно. При длительном повышении влажности окружающего воздуха появляется опасность грибкового заражения.

Принудительная сушка

Наиболее технологичный высокоэффективный метод, позволяющий получить древесину с влажностью 7-12 процентов за короткий промежуток времени.

Суть его заключается в том, что особым образом сформированные штабеля из пиломатериалов помещают в специальные камеры, в которых на протяжении определенного времени поддерживается необходимый температурный и влажностной режим.

Агентом сушки может выступать пар, нагретый воздух  либо топочные газы, движение их может быть как естественное, так и принудительное.

Определение влажности и сушка древесины

Основным плюсом является быстрота получения пиломатериалов необходимой влажности. Кроме того, имеется возможность четко контролировать процесс.

Для каждой породы древесины и в зависимости от первоначальной влажности выбирается самый выгодный режим сушки. Горячий пар или газ убивает паразитические грибки и личинки вредных для древесины насекомых.

Недостаток у принудительной сушки один – большие затраты на оборудование и нагревание агента.

Вариантом камерной сушки можно считать вакуумные установки, где дерево греют током при пониженном давлении. Есть ещё несколько методов, чтобы удалить воду из пиломатериалов до необходимого процента, но применяют их очень нечасто.    

Измерение влажности древесины и древесных материалов

Информация о влажности древесины очень важна для правильного построения технологических процессов деревообработки.

Слишком высокая влажность древесных материалов чревата опасностью биологического поражения древесины, а также последующей усушки деревянных деталей и их коробления при эксплуатации в условиях повышенных температур и низкой влажности воздуха.

Слишком сухая древесина становится довольно хрупкой, трудно деформируется и гнется, плохо поддается обработке резанием.

Контроль процесса сушки пиломатериалов неразрывно связан с необходимостью текущего контроля влажности древесины. Существуют разные методы измерения содержания влаги в древесине и древесных материалах: весовой, кондуктометрический, индукционный, микроволновый, инфракрасный.

Весовой метод является самым точным из перечисленных. Он предназначен для оценки влажности древесины в лабораторных условиях и требует пять-восемь часов для получения результата.

От тестируемого материала (доски) на расстоянии 300-500 мм от торца отпиливают пробу толщиной 10-12 мм (вдоль волокон древесины), которую тщательно очищают от заусенцев и тут же взвешивают на лабораторных весах с точностью до 0,001 г.

Затем пробу помещают в электрический сушильный шкаф и сушат при температуре 100-105°С. В процессе сушки пробу периодически вынимают из сушильного шкафа и взвешивают. Первое взвешивание выполняют через пять часов после закладки пробы в шкаф, остальные – через каждые один-два часа.

Древесина достигает абсолютно сухого состояния, когда масса пробы перестает изменяться. Разница в массе влажного и сухого образца (пробы), отнесенная к массе абсолютно сухого образца, показывает влажность древесины в момент первого взвешивания.

Ускоренный сушильно-весовой метод предусматривает сушку образцов при температуре 120±2°С в сушильных шкафах с принудительной циркуляцией. Продолжительность сушки в этом случае составляет 2-2,5 ч. Конечную массу образцов определяют после их охлаждения в комнатных условиях в течение 2-5 мин.

Известен также экспресс-метод определения влажности древесины весовым способом. С пиломатериала или заготовки острой стамеской снимают тонкую стружку, которую тотчас же взвешивают с высокой точностью и помещают в сушильный шкаф. После полного высушивания стружки в течение нескольких минут ее охлаждают и снова взвешивают.

При высокой точности взвешивания достигается высокая точность определения влажности. В одном агрегате размещаются точные аналитические весы, нагреватель и вентилятор, а также электронный узел для фиксации результатов измерений и расчета влажности.

Для получения максимально объективного результата пробу следует сначала расколоть, а потом снять стружку с поверхности внутренней части образца.

Некоторую информацию о влажности древесины можно получить без использования приборов, изучая тонкую стружку, снятую острой стамеской. У древесины высокой влажности стружка при сминании легко деформируется. Сухая же стружка будет крошиться и ломаться. Слишком влажная древесина режется очень легко, а на образце можно заметить влажный след от пореза стамеской.

Остальные методы измерения влажности древесины предполагают использование специальных приборов – влагомеров. Наиболее распространены влагомеры, измеряющие электрическое сопротивление между иголками, внедряемыми в древесину (кондуктометрический способ).

Ток, проходящий через тестируемую древесину, усиливается и затем измеряется микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах влажности древесины. Сопротивление зависит от влажности древесины, а также от плотности и температуры материала.

Электровлагомеры довольно надежно определяют влажность древесины в диапазоне от 7 до 30%, а вот результаты измерений влажности выше 30% страдают большой погрешностью.

Электровлагомер может быть использован для дистанционного измерения влажности древесины, находящейся в сушильной камере.

Для достоверного суждения о влажности целой доски необходимо выполнить замеры в большом числе точек по длине и ширине доски и взять среднее полученных значений.

Контрольные образцы с заглубленными в них иглами датчика укладываются внутрь штабеля, а измерительный прибор находится вне камеры. При таких замерах обязательно делают поправку на фактическую температуру древесины.

Однако опыт показывает, что дистанционный метод замера не дает точных 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.

Погрешность измерений современными электровлагомерами, которые оснащены шкалами для тестирования разных пород древесины: бука, ели, клена, лиственницы, дуба, сосны и др., – составляет 1-2% абс. в диапазоне от 0 до 30%.

В качестве примечания: абсолютная погрешность определяется в самих измеряемых величинах, а относительная – в долях измеряемой величины. Например, при абсолютной погрешности ±2% для влажности 18% можно считать, что реальная влажность 16-20%. При этих условиях относительная погрешность составит 2 х 100/18 = 11,1%.

Индукционный (диэлькометрический) способ измерения основан на использовании электромагнитных волн и определении диэлектрической проницаемости древесины, которая зависит от содержания в ней влаги.

Диэлектрической проницаемостью какого-либо материала называется величина, показывающая, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если воздушную прослойку между пластинами заменить такой же толщины прокладкой из этого материала. Показатель диэлектрической проницаемости зависит от частоты тока и влажности древесины.

С увеличением влажности древесины диэлектрическая проницаемость вдоль волокон увеличивается, что особенно заметно при частоте тока до 100 Гц.

Напряжение от датчика индуктивного типа, который представляет собой плоский излучательный контур, установленный внутри корпуса влагомера под цифровым табло, подается на цифровой вольтметр, расположенный на передней плате прибора.

Бесконтактные индукционные влагомеры малочувствительны к температуре древесины, что позволяет работать без таблиц температурной коррекции. Подобные влагомеры работают в диапазоне 5-45% влажности древесины с точностью до 1-1,5% абс.

и учитывают плотность измеряемой древесины. Большим достоинством индукционного способа является то, что длительность измерения не превышает 5 с.

При выходе результата измерения за верхнюю границу требуемого диапазона влажности прибор подает звуковой сигнал.

Индукционные влагомеры, принцип измерения которых основан на взаимосвязи диэлектрических свойств влажного материала с количеством содержащейся в нем влаги, выпускают многие фирмы, в т. ч. российские «Интерприбор» и MetronX.

Определение влажности и сушка древесины Рис. 1. Экспресс-измеритель теплопроводности и влажности строительных материалов ИВТП-12

В отечественной практике широко использовался портативный цифровой измеритель влажности ВСКМ-12У, предназначенный для оценки влажности разных строительных материалов, в т. ч. древесины.

Теперь ему на смену выпускается экспресс-измеритель теплопроводности и влажности строительных материалов ИВТП-12 (рис. 1).

В основу действия прибора положены корреляционные связи между диэлектрическими и физическими свойствами капиллярно-пористых тел.

Диапазон измерения влажности этим прибором – от 0,3 до 60% с погрешностью 1,5-2,5% абс. Глубина зоны контроля – не менее 50 мм, длительность одного измерения – не более 10 с.

Помимо задачи оперативного определения влажности пиломатериалов и заготовок (т. е. массивной древесины), в деревообработке не менее актуальна задача определения влажности измельченной древесины и древесных плит. Для текущего и выходного контроля продукции в плитном производстве применяются специальные электровлагомеры.

Прибор ДИ-2М комплектуется двумя датчиками – для определения влажности стружки и плит, а также электронным измерительным блоком с автономным питанием. Датчик для измерения влажности измельченной древесины представляет собой разъемный стакан, в котором между двумя дисковыми электродами с помощью пресса уплотняется навеска материала.

С помощью этих электродов измеряется электрическое сопротивление уплотненного материала – стружки или волокна. Датчиком для измерения влажности древесно-стружечных плит служит зонд с четырьмя иглами, укрепленный на ручке.

Электровлагомер позволяет измерять влажность стружки в диапазоне от 5 до 25%, а влажность древесно-стружечных плит в диапазоне от 6 до 22%. Погрешность измерения ±1-2% абс.

Определение влажности и сушка древесины Рис. 2. Схема СВЧ-влагомера M-Sens 2 (SWR Engineering, Германия)

Принцип действия сверхвысокочастотных (СВЧ) влагомеров для сыпучих материалов основан на значительном (в десятки раз) различии электрических свойств воды и сухого материала. Концентрацию влаги определяют по ослаблению СВЧ-излучения, проходящего через слой анализируемого материала. В таких влагомерах лента материала проходит между передающей и приемной антеннами.

Передающая антенна соединена с СВЧ-генератором, приемная – с измерительным устройством. Чем выше влажность анализируемого материала, тем слабее сигнал, попадающий в измерительное устройство. СВЧ-влагомеры позволяют измерять влажность в широком диапазоне (0-100%) с высокой точностью. На рис.

2 представлена схема влагомера M-Sens 2 (производитель – SWR Engineering, Германия).

Метод измерения влажности, применяемый в M-Sens 2, основан на принципе поглощения микроволнового излучения материалом. Чем выше влажность материала, тем больше энергии микроволн поглощается им и превращается в тепло и тем меньше возвращается на сенсор датчика измерения влажности.

Отраженные высокочастотные волны преобразуются и подвергаются цифровой обработке, что обеспечивает высокую разрешающую способность измерителя влажности.

Структура материала и равномерность увлажнения оказывают влияние на результаты измерения, поэтому показатель измеренной влажности приводится к среднему значению через объемную плотность контролируемого материала. Для этого проводится предварительная калибровка прибора, в ходе которой в датчик вводятся опорные данные влажности сырья.

Случайные изменения влажности, вызванные неоднородностью материала и его насыпной плотностью, отсеиваются программными инструментами. Датчик влажности сыпучих материалов снабжен функцией автоматической компенсации изменения температуры окружающей среды.

Читайте также:  Элементы Пельтье — охлаждение и нагрев

Определение влажности и сушка древесины Рис. 3. Влагомер Moistscan MA500

Для измерения влажности сыпучего материала прямо на конвейерной ленте разработаны влагомеры проходного типа, например влагомер Moistscan MA-500 (рис. 3).

Принцип его действия основан на измерении фазового сдвига и ослабления сигналов микроволн, проходящих через материал и конвейерную ленту. Качество измерения не зависит от размеров кусков материала и скорости движения конвейерной ленты.

Влагомер автоматически компенсирует влияние изменения скорости подачи продукта при использовании измерителя веса ленты либо интегрального монитора толщины слоя материала.

Толщина слоя исследуемого материала может колебаться от 20 до 500 мм, измеряемый диапазон содержания влаги – 0-90%, основная погрешность 0,1-0,5%.

Немецкая компания GreCon выпускает прибор Moisture Analyser MWF 3000 LD, работа которого основана на принципе измерения микроволнового резонанса. Для измерений используются свойства дипольного характера молекул воды.

Электромагнитное поле генерируется посредством планарного сенсора и обеспечивает проникновение микроволн в материал на глубину от 30 до 100 мм (в зависимости от типа сенсора). Изменения в резонансном поле регистрируются сенсором и передаются на процессор.

Резонансная частота микроволнового поля изменяется в зависимости от содержания влаги в материале (увеличивается ширина резонансной кривой). Измерение параметров поля позволяет отдельно оценивать влажность и плотность материала. Облучение не вызывает нагрева или каких-либо химических реакций в древесине.

Измерения эффективны независимо от плотности, структуры поверхности и цвета материала. Благодаря большой глубине проникновения сигнала можно регистрировать как связанную, так и свободную влагу в древесине. При использовании прибора для тестирования разных материалов следует предварительно установить калибровочные кривые.

Прибор применяется в производстве древесных плит на участках сушки стружки или волокна, на участке смешивания компонентов и формирования ковра, при контроле качества готовой продукции. Точность измерения ±2%.

Определение влажности и сушка древесины Рис. 4. Схема работы ИК-влагомера Spectra Quad: 1 – образец, 2 – датчик, 3 – фокусирующее зеркало,

4 – вращающееся колесо фильтров, 5 – источник ИК-излучения

Еще один принцип измерения влажности разных материалов реализован в инфракрасном влагомере Spectra Quad (рис. 4). Бесконтактная измерительная система, работающая в режиме online, оборудована оптическим устройством сбора измеряемых параметров. Рабочим инструментом является ИК-излучение, абсорбируемое влажным материалом: чем суше материал, тем больше инфракрасных лучей он отразит.

Интенсивность поглощения излучения определенной длины волны пропорциональна содержанию влаги в материале. Кварцево-галогенный источник испускает свет в определенном диапазоне длин волн. Свет от источника проходит через вращающиеся фильтры.

Оптические ИК-фильтры разделяют световой поток на измерительные и опорные лучи, которые поглощаются и не поглощаются анализируемым компонентом. Отраженная энергия лучей преобразуется в электрические сигналы, соотношение уровня которых пропорционально величине контролируемого параметра.

Дополнительные оптические каналы (внутренние лучи) компенсируют любую нестабильность оптических и электронных компонентов. Свет, прошедший через фильтр, направляется на образец и частично поглощается и частично отражается.

Отраженный свет собирается и фокусируется на датчик, сигнал с которого пропорционален содержанию влаги в материале.

Владимир ВОЛЫНСКИЙ www.drevo-inform.ru

Владимир Волынский

Как определить влажность древесины? Основные способы

Определение влажности и сушка древесины

Покупая пиломатериал для осуществления строительства или изготовления мебели, окон или других изделий многие хотят получить качественный и надежный материал. Но часто покупная древесина оказывается недосушеной, что в результате приводит к ее растрескиванию, деформации или порче из-за развития процесса гниения.

Вопрос, как проверить влажность древесины, актуален и остается таковым. В основном для измерения влажности используют влагомеры. Как промышленного, так и бытового назначения. Ниже приведена таблица с указанием плотности различных сортов древесины. А далее, рассмотрим методику, как определить влажность древесины без влагомера 2 способами.

Как определить влажность древесины без влагомера?

Для тех, кто не знает, как определить влажность древесины, можно воспользоваться специальными таблицами. По ним, зная тип древесины можно определить ее плотность. В таких таблицах сведены показатели, полученные в результате лабораторных исследований с использованием специального диагностического исследовательского оборудования.

Зная то, что каждая порода древесины уникальна по структуре, массе и плотности, и используя табличные данные, можно определить влажность конкретного образца в полевых условиях. Что немаловажно для осуществления дальнейшей термической обработки.

Ниже рассмотрим, как определить влажность древесины, исходя из табличных величин и пользуясь простыми измерениями:

  • Первым делом необходимо измерить массу и объем образца. Эти манипуляции выполняются обычными способами с применением простейших прибором.
  • По формулам рассчитывается плотность материала. При этом необходимо помнить о погрешности, которая в любом случае будет возникать из-за разности мест произрастания деревьев. В одних она больше, в других она ниже.

Кроме этого, влажность может быть различной и в разных частях дерева. Например, в стволе она составляет порядка 50% у сосны и 60% у ели. Ветки, являясь менее массивными, и за счет регулярного обдува содержат в себе не более 56 у сосны, и 46 у ели.

Верхушки деревьев содержат в себе до 60% влажности, а в коре накапливается от 36 до 67. Учитывая все эти показатели, необходимо определить средний, по всем частям дерева, чтобы далее использовать полученное значение в расчетах промежуточных величин.

Несомненно, важнейшим показателем при строительстве из пиломатериалов является влажность древесины, способы ее определения заключаются в проведении определенных измерений. Первым делом необходимо определить абсолютную влажность. Как показывает практика, это больше теоретический показатель, который отражает количество воды в оставшемся объеме древесины. Она определяется по следующей формуле:

Wa=(m-m0)/m0

Следующим шагом является определение влажности древесины в момент проверки с учетом рассчитанного показателя относительной влажности. Расчеты осуществляются по следующей формуле:

Wp = (m-m0)/m

Кроме вышеописанных типов влажности также существует 2 вида влаги, находящейся в толще древесины. К ним относятся свободная влажность и связанная влага. В первом случае вода располагается в полостях клеток и межклеточном пространстве. Связанная влага располагается внутри стенок клеток, из-за чего трудно удаляется из них, так и оставаясь внутри.

Сухая доска отличается от сырой:

  • весом,
  • цветом,
  • запахом,
  • звоном — если по ней произвести удар

Как измерить влажность древесины научным методом?

Также существует второй способ, как узнать влажность. Он заключается в исследовании опытного образца размерами 20х20х30 мм. При этом образец берется не с самого края, а дальше от него на расстоянии 30-50 см. Как правило, в этой зоне она является максимальной и не была подвержена естественному испарению.

Чтобы измерить влажность древесины используется весовой метод, отрезанный образец взвешивается на весах с высокой точностью. На следующем этапе образец помещается в сушильный шкаф, в котором придерживается температура 101-104 градуса. Процедура термической обработки продолжается на протяжении 6 часов. После образец вынимается и снова взвешивается и возвращается обратно в шкаф.

Полученные таким образом результаты заносятся в сводную таблицу. В случае, если второе измерение привело к похожему результату из первого случая, то древесина считается абсолютно сухой.

Влажность древесины: способы определения и сушка древесины

Существует несколько способов, как определить влажность древесины. Они разнятся по своим подходам, но результат имеют примерно одинаковый. Перед тем как задаваться вопросом, каким методом определения лучше воспользоваться, вы должны знать, какая у вас древесина и какова влажность окружающего вас воздуха. Для каждой породы дерева существуют свои отдельные стандарты качества.

Если не учитывать влажность материала, то впоследствии готовое изделие может деформироваться.

Определение влажности древесины — крайне важный момент, соблюсти который необходимо перед началом строительства.

Дерево зачастую сплавляют по реке, в момент доставки оно может впитать в себя большое количество воды. Влага проникает в структуру дерева и расширяет его, со временем она испарится, для этого древесину сушат.

Конечно же, сделать из влажного дерева доски можно, но в будущем они потрескаются, рассохнутся и потеряют свой первоначальный вид.

Именно поэтому следует подвергать тщательной проверке каждую вновь прибывшую партию древесины.

Итак, определить влажность древесины можно двумя наиболее распространенными способами.

  Расставить мебель в гостиной 18 кв.м:3 простых принципа

Первый подразумевает использование точных весов, а для второго необходимо наличие специального приспособления, называемого электровлагомер.

Весовой способ определения влажности

Для его проведения необходимо наличие:

  • сверхточных весов (вплоть до мг);
  • доски;
  • пилы;
  • линейки.

Он заключается в следующем:

  1. Из доски выпиливается небольшой брусок, который должен стать контрольной пробой. Его еще принято называть секцией влажности. Очень важно взять контрольную пробу в середине доски или спустя 30-50 см от торца. Торцевой отрезок вам не понадобится, показания его влажности неактуальны, так как эта часть имеет меньшую влажность, чем остальные части пиломатериала.
  2. Ширина секции влажности должна составлять 10-15 мм. После выпиливания ее тщательно очищают от опилок и заусенцев и взвешивают на специальных технических весах. Такие весы способны показать максимально точную цифру, вплоть до одной сотой грамма.
  3. Полученные данные следует записать. Условно эту цифру можно обозначить как Ph — начальная масса пробы.
  4. После того как брусок пройдет процедуру взвешивания, его отправляют в специальный сушильный шкаф. Температура в таком шкафу поддерживается на уровне 100-105 С°.
  5. На протяжении нескольких часов пробу вынимают из шкафа и заново взвешивают, записывая показания. Первое контрольное взвешивание осуществляют спустя 5 часов после закладки бруска в сушильный шкаф. Все последующие взвешивания делают каждые 1-2 часа.
  6. Когда показатели взвешивания начнут повторяться, вы получите абсолютно сухую древесину. Этот показатель следует зафиксировать и обозначить как Pc — последняя масса пробы.
  7. Определить влажность древесины в процентном выражении можно, использовав следующую формулу:
  • W = (Ph-Pc) / (Pc * 100%),
  • Где W — это изначальный показатель влажности в процентах;
  • Ph — начальная масса пробы;
  • Pc — последняя масса пробы.
  • Специалисты советуют: для получения более точных результатов желательно использовать не один контрольный образец, а два.
Читайте также:  7 недорогих способов сделать интерьер дороже

Главные критерии для определения влажности древесины и ее правильная сушка

Например, сосна, которая росла на сухой земле и елка, которая росла на болотах, будут иметь разный уровень влажности. Если, к примеру, во время сплавления дерево в себе набрало слишком много воды, то влажность будет расти.

Если из такого влажного дерева изготовить древесину, забыв при этом первоначально его просушить, то, естественно, через некоторое время древесина будет коробить. В таком случае понадобится отрывание доски, перебирая обшивку.

При сушке дерево становится меньше примерно от пяти до семи процентов (и толщина, и ширина уменьшаются). Однако длина меняется не так быстро, разница составляет лишь один процент.

Перед изготовлением древесины обязательно нужно просушить дерево. Влажность древесины контролируется ГОСТом.

Например, если нужна внутренняя обшивка, то нужна древесина, у которой уровень влажности не более чем пятнадцать процентов.

Если нужна наружная обшивка, то можно использовать древесину, у которой уровень влажности – до двадцати процентов. Для пола подойдет древесина, влажность которой составляет менее пятнадцати процентов.

Способы определения влажности древесины

В быту часто используют электрический влагомер. Иголочки, которые подведены к устройству проводами, нужно вводить в дерево, через эти провода проходит ток, и специальная шкала приборов показывает влажность именного того места, куда воткнуты иголки.

Есть такие профессиональные резчики дерева, которые обладают способностью определять влажность дерева, лишь взглянув на него. Они определяют это по плотности и другим физическим свойствам дерева, по толщине, длине и рядом других признакам.

Уровень влажности древесины можно также определить, исходя из его цвета, в том числе цвета коры дерева. Разные деревья обладают разной способностью впитывания влаги. Высокой способностью поглощать влагу обладают такие деревья, как груша, бук и другие. Их реакция на изменения уровня влаги сразу ощущается.

Другие же деревья, такие как, к примеру, дуб, обладают высокой стабильностью и устойчивостью к разным условиям и изменениям климата. У березы, ясени и ряда других деревьев уровень влажности низка – до пятнадцати процентов, другие обладают умеренной влажностью – до двадцати процентов, к примеру, такие из таких деревьев можно отметить орех или дуб.

Наибольшей устойчивостью обладает ольха – тридцать процентов влажности.

Именно влажность и считается одной из главнейших характеристик древесины. Говоря влажность, подразумевается процентное соотношение объема воды и сухой массы.

Под абсолютной влажностью подразумевается отношение объема влаги, который содержится в конкретной древесине, к объему совершенно сухой древесины. По ГОСТу, паркет должен обладать абсолютной влажностью примерно в девять процентов (плюс-минус три процента).

Под относительной влажностью древесины подразумевается отношение объема влаги, который содержится в конкретной древесине, к объему влажной древесины.

В древесине есть два типа влаги:

  • Связанная, также так называемая гигроскопическая вода
  • Свободная вода

Первый тип есть в стенках клеток древесины, а второй тип находится в межклеточных пространствах. Второй тип легче удалить, чем первый, и также он имеет меньшее влияние на характеристику самой древесины.

Типы древесины, исходя из уровня влажности

  • Мокрая – в данном случае речь идет о стопроцентной влажности. Так может происходить в случае, если древесина лежала в воде очень длительное время
  • Свежесрубленная – влажность от пятидесяти до ста процентов
  • Воздушная-сухая – поскольку этот тип длительное время находится на открытом воздухе, то влажность колеблется примерно от пятнадцати до двадцати процентов. Конкретная цифра зависит от климата.
  • Комнатная-сухая – небольшая влажность, приблизительно от восьми до десяти процентов
  • Совершенно сухая – влажность составляет ноль процентов.

Характеристики древесины влияют на характеристику изделий, полученных из нее.

Если древесина впитывает меньше влаги или отдает много влаги, то в соответствии с этим она становится больше или меньше. Если в помещении большая влажность, то древесина разбухает, а в противоположном случае – наоборот, происходит усыхание древесины. Все изделия, полученные из древесины, нуждаются в тщательном уходе.

Для того чтобы не было деформаций изделий, к примеру, пола, нужно в помещении обеспечивать определенной уровень влажности и температуры. Таким образом, многократно повышается качество и долговечность деревянных изделий. Если температура или влажность резко меняются в помещении, то вследствие этого древесина может треснуть и деформироваться.

Идеальная температура составляет около двадцати градусов по Цельсию. Идеальная влажность помещения должна быть от сорока до шестидесяти процентов. Чтобы контролировать и обеспечивать идеальную температуру в помещении, нужно использовать гидрометр, а для того чтобы поддержать оптимальную влажность, можно пользоваться увлажнителем воздуха или же ставить большую открытую тару с водой.

Сезонные изменения в температуре и влажности в помещении оказывают влияние на свойство древесины. Начиная с осени и до начала весны, когда помещения отапливаются, в помещениях температура выше, а влажность ниже.

В такой период влажность пола понижается на уровень – меньше чем двадцать пять процентов. Такие изменения не лучшим образом влияют на состояние древесины.

Чтобы избежать тяжелых последствий, следует снижать температуру в помещении и обеспечить оптимальную влажность.

В летний период влажность повышается до шестидесяти процентов. Древесина разбухает и деформируется. В такие периоды следует снижать влажность в помещениях для сохранения свойств древесины.

При таких резких изменениях влажность древесины также меняется, разница во влажности в таких условиях может составлять около пяти процентов.

С помощью термогидрометра можно обеспечивать в помещениях оптимальное соотношение температуры и влажности. Таким образом, древесина не будет деформироваться.

Для изменения температуры можно использовать кондиционер, либо нужно часто проветривать помещение. Чтобы повысить влажность в помещениях, нужно ставить открытую тару с водой, либо использовать увлажнитель воздуха.

Есть разные увлажнители – ультразвуковые или паровые.

Как правильно сушить древесину

У сухой древесины есть ряд преимуществ:

  • Она обладает высокой прочностью
  • Она не коробится
  • Она не гниет
  • Она хранится длительное время

Разные древесины по-разному реагируют на изменения уровня влажности, однако все они, несомненно, при этом сами подвергаются изменениям. У всех лесных ресурсов есть данное свойство.

Когда влажность в помещениях большая, древесина активно впитывает влагу, при этом разбухая. При больших температурных условиях древесина подвержена усыханию.

В открытой местности влажность древесины достаточна менее чем восемнадцать процентов, а внутри помещения – менее десяти процентов.

Виды сушки древесины

Есть многочисленные способы сушить древесины.

  • Наипростейший из них – сушка под открытым небом, воздушная сушка. Древесину нужно ставить при этом на сквозняке, не под солнцем, сверху должен быть навес. Если сушить под солнцем, то внешняя часть древесины просушится, но внутри все будет сырое. По этой причине древесина трескается и коробится. Внутренние пласты досок должны быть выложены кверху, чтобы уменьшить коробление. Подставка должна быть минимум пятьдесят сантиметров в высоту (можно использовать подставки из металла, дерева или других материалов). Можно ставить древесину также на кромки, однако в данном случае говорят, что древесина проветривается быстрее, более интенсивно испаряется влага, из-за чего древесина начинает коробить. При сушке древесины естественным путем торцы всегда трескаются. Чтобы не дать им растрескаться, нужно масляной краской покрасить их, либо же использовать олифу для пропитки и защиты древесины. Для деревьев с высокой влажностью используют паяльную лампу для просушки торца. После этого можно его закрасить. Ствол древесины в обязательном порядке очищается от коры, однако рядом с торцами остаются маленькие пояски, ширина у которых от двадцати до двадцати пяти сантиметров, чтобы не дать им растрескаться. Кора дерева очищается, поскольку так дерево более интенсивно просыхает, это также защищает от вредителей, таких как жуки. Если ствол остается в коре, при большой влажности он гниет, что порождает грибковые болезни. В теплую погоду оптимальная влажность древесины после естественной сушки должна составлять от двенадцати до восемнадцати процентов.
  • Еще один способ сушки древесины – так называемый метод выпаривания. В Руси его в народе также называли выпариванием. Такой метод используется уже давно. Все заготовки пилят на несколько частей, учитывая размер изделия, которое будет изготавливаться из данной древесины. Далее закладывается обычный чугун, подсыпаются опилки из похожей заготовки, туда заливается обычная вода. Далее все это ставится на некоторое время в предварительно протопленную, но уже остывающую печь. Температура в печи должна быть от шестидесяти до семидесяти градусов по Цельсию. Таким образом, происходит выпаривание. Весь натуральный сок уходит из дерева, оно становится шоколадного цвета, при этом природная текстура ярко выражена. Древесину после такой сушки легче обрабатывать, она меньше подвержена трещинам или короблению.
  • Также для сушки древесины используется парафин, откуда и название метод парафинирования. Древесина опускается в раскаленный парафин, ставится на печь. Температура при этом – около сорока градусов по Цельсию. В печи древесина остается в течение нескольких часов. После этого в течение нескольких дней происходит просыхание древесина, после чего та имеет те же характеристики, что и после метода выпаривания: не подвержена трещинам или короблению. Отчетливо видна природная текстура древесины.
  • Для сушки древесины можно также использовать льняное масло. Например, если посуду, изготовленную из древесины, пропарить в таком масле, то она становится водостойкой, не трескается, даже если им пользоваться длительно и интенсивно в быту. Этим методом пользуются издавна, и также в современном мире. Можно в тару положить заготовку из древесины, сверху залить льняное масло, а далее пропаривать на небольшом огне. В итоге также отчетливо видна природная текстура, древесина не трескается и не коробит.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector