Влагоемкость древесины

Дерево – материал, обладающий способностью насыщаться водой. Насыщение водой тремя способами: в виде свободной капиллярной воды, в виде водяного пара через полости клеток, а также посредством молекулярной диффузии через стенки клеток. Под влажностью понимают выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины. Например, если в образце весом 100 кг содержится 50 кг воды, то процент влажности образца составляет 100%. В свежеспиленном дереве процент влажности обычно составляет 40 — 200%. В обычных условиях содержание влаги в древесине колеблется между 8% и 25% в зависимости от относительной влажности воздуха.

Влажность, находящаяся в соответствии с температурой и относительной влажностью воздуха, называется устойчивой или равновесной. При длительном нахождении в условиях постоянства влажности и температуры воздуха степень влажности древесины не меняется. При этом следует отметить, что равновесная влажность воздуха определяется в зависимости не от абсолютной, а от относительной влажности воздуха. Относительная влажность воздуха дается в соотношении содержащейся в воздехе влаги к предельному содержанию влаги в воздухе при данной температуре. Древесина, прошедшая предварительную сушку, доходит до степени равновесной влажности за две недели. Влажность древесины, когда стенки клеток насыщены водой, а полости и межклеточные пространства свободны от капиллярной воды, называют пределом гигроскопической влажности или точкой насыщения волокон. При высыхании древесина начинает уменьшаться в объеме, когда содержание влажности снижается ниже точки насыщения. Соответственно, при намокании древесина перестает разбухать, когда степень влажности дойдет до точки насыщения. Основные породы деревьев Финляндии имеют точку насыщения около 30% при +20°C. Способность древесины поглощать влагу и отдавать ее (влагоемкость) применяется в строительстве, например, при использовании древесины в качестве изоляционного материала с целью равномерном распределения влажности в конструкциях.

Усушка и разбухание древесины происходит по-разному в радиальном и тангенциальном направлении годичных колец, а также в направлении волокон. Это явление называется анизотропией. При сушке от абсолютно мокрого состояния до абсолютно сухого древесина усыхает в тангенциальном направлении в среднем на 8 %, в радиальном направлении — на 4 %, а в продольном направлении волокон — только на 0,2-0,4 %. При этом ядровая древесина всегда суше, чем заболонь, что усложняет процесс сушки древесины. Вследствие анизотропности и внутренних напряжений при сушке может произойти коробление древесины. При строительстве деревянных конструкций всегда следует учитывать эти свойства древесины. Деформации древесины, связанные с влажностью могут стать причиной, например, усадки каркаса здания. К тому же, сильная усадка древесины в тангенциальном направлении вызывает растрескивание крупномерных лесоматериалов. Обычно древесина трескается в местах, где расстояние от поверхности до сердцевины наиболее короткое.

С увеличением плотности древесины обычно возрастают степень усушки и разбухания, вызываемые изменениями влажности. При высыхании древесины ее прочностные свойства улучшаются. Например, при высыхании свежесрубленной древесины до 12-15% влажности возрастает ее прочность на сжатие и на изгиб. Самые лучшие показатели прочности на растяжение древесина имеет при влажности 6 — 12%. При сушке прочность древесины существенно повышается, когда степень влажности становится ниже степени насыщения волокон. При расчетах прочности деревянных конструкций необходимо учитывать влагоемкость древесины, так как она влияет на прочность древесины.

Древесина начинает разрушаться, если в течение длительного времени ее влажность составляет выше 20%. Относительная влажность воздуха при этом обычно бывает 80 — 90%. Если относительная влажность воздуха все время превышает 80%, то через несколько месяцев древесина начинает плесневеть. Даже 70 %-ную относительную влажность воздуха уже можно считать критической. При относительной влажности воздуха выше 90% древесина начинает гнить. Конечно, при этом температурный режим должен находиться в пределах + 0 — + 40°C. В мороз относительная влажность воздуха может в течение долгого времени превышать 85 % без повреждений древесины, так как низкая температура не позволяет плесени и гнили развиваться. Кроме того, спорам плесени и гнилостным грибам необходимы питательная среда и кислород, которые обычно присутствуют в древесине и в воздухе.

Плесень не способна проникнуть во внутренние слои древесины, поэтому повреждение плесневым грибком не влияет на прочность дерева. С другой стороны споры, распространяемые плесенью вредны для здоровья, поскольку они могут вызвать у человека различные аллергические реакции и некоторые симптомы отравления, например, непрекращающийся насморк, головокружение и головную боль. По этой причине к появлению плесени всегда следует относиться серьезно. Иногда посинение древесины ошибочно путают с поражением плесневым грибком. Посинение древесины вызывается сумчатыми грибами и может проникать вглубь древесины. Сумчатые грибы распространяются в виде спор или в виде корневой системы и обычно появляются на складированных хвойных лесоматериалах. Сумчатые грибы не развиваются при температуре ниже +5 °C. Посинение не оказывает существенного влияния на прочность древесины.

Зависимость влажности пиломатериалов от температуры и от относительной влажности воздуха

Пример использования картинки (красная прерывистая линия)

Начальные данные:
температура воздуха в помещении + 22 С
относительная влажность воздуха RH 50 %

По таблице видно, что согласно начальным данным содержание влаги в древесине составляет около 9,5 %