Kosteustekniset ominaisuudet

Puun kosteustekniset ominaisuudet perustuvat puun hygroskooppisuuteen eli kykyyn sitoa ja luovuttaa kosteutta ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden vaihteluiden mukaan. Puu pyrkii aina tasapainokosteuteen ympäristönsä kanssa. Tämä hygroskooppinen ominaisuus säilyy puussa koko sen käyttöiän ajan, sillä pintakäsittelytkin ainoastaan hidastavat kosteuden siirtymistä puun ja ympäröivän ilman välillä.

Kosteuden vaihteluiden seurauksena puu turpoaa tai kutistuu ja samalla muuttaa muotoaan. Anisotrooppisena materiaalina puun ominaisuudet vaihtelevat eri suunnissa. Puun kosteuseläminen on syiden suunnassa vähäistä, mutta syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa merkittävää. Tästä syystä puun kosteustekniset ominaisuudet on huomioitava rakenteiden ja detaljien suunnittelussa.

Puun syiden kyllästymispiste

Veden poistuminen ja puun kutistuminen

Kuivuessaan puun lujuus ja jäykkyys samalla kasvavat, koska soluseinämät siirtyvät lähemmäksi toisiaan ja sitoutuvat tiiviimmin yhteen. Puun kosteuspitoisuuden ollessa alle 20 %, se on yleensä turvassa lahottajasieniltä, homeilta ja muilta biologisilta tuholaisilta. Lisäk­si kuivan puun lujuus- ja jäykkyysominaisuudet ovat märkää puu­ta paremmat.

Mänty ja kuusi kosteuden näkökulmasta

Mänty ja kuusi ovat lujuusominaisuuksiltaan melko samankaltaisia, mutta niiden kosteuskäyttäytymisessä on eroja.

Kuusi reagoi ympäristön kosteuden muutoksiin mäntyä hitaammin. Tämä johtuu siitä, että soluseinämien huokosten läpät (torukset) jäävät puun kuivuessa kuusella kauttaaltaan kiinniasentoon ja männyllä pintapuussa auki asentoon. Männyn sydänpuussa huokoset ovat tukkeutuneet pihkalla. Soluseinämien huokosten ominaisuudet aiheuttavat myös sen, että kuusi on vaikea painekyllästää ja männyssä kyllästysaineet voivat tunkeutua vain pintapuuhun.

Männyn pintapuu puolestaan läpäisee vettä hyvin, minkä ansiosta se voidaan kyllästää tehokkaasti. Sydänpuussa huokoset ovat osittain tukkeutuneet pihkalla, mikä tekee siitä luonnostaan vettä hylkivämpää.

Puun kosteuspitoisuus

Puun kosteuspitoisuus ilmoitetaan prosentteina. Se kuvaa puussa olevan veden määrää suhteessa puun absoluuttiseen kuivapainoon. Kosteuspitoisuus todetaan kosteusmittarilla.

Tuoreen havupuun kosteuspitoisuus on noin 30 % (syiden kyllästymispiste), josta erilaisilla kuivausmenetelmillä kosteuspitoisuus voidaan muuttaa haluttuun suuruusluokkaan käyttökohteesta riippuen. Normaalikäytössä puun kosteus vaihtelee 8–25 % välillä.

Koska puu pyrkii tasapainokosteuteen ympäristönsä kanssa, sen kosteus muuttuu ilman suhteellisen kosteuden mukaan. Tästä syystä puutavaran kosteuspitoisuus kannattaa pitää mahdollisimman lähellä lopullisen käyttökohteen olosuhteita jo varastoinnin, kuljetuksen ja asennuksen aikana.

Puutavaraliikkeessä suositellaan mittaamaan puutavaran kosteus ennen toimitusta asiakkaalle.

Suositeltavat kosteuspitoisuudet

Käyttökohde	Suositeltu kosteuspitoisuus
Runko	< 24 %
Ulkoverhous	< 18 %
Sisäverhous	< 16 %
Lattialaudat	< 10 %

Puutavaran kosteuspitoisuuden riippuvuus lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta

Esimerkiksi normaalissa sisäilmassa (+22 °C, RH 50 %) puun tasapainokosteus on noin 9,5 %. Tästä syystä lattialautojen kosteuspitoisuuden tulisi asennusvaiheessa olla alle 10 %, jotta mittamuutokset jäisivät mahdollisimman vähäisiksi. Esimerkki, punainen katkoviiva.

Puutavaran kuivaaminen

Ulkona ilmakuivatun puutavaran kosteuspitoisuus vaihtelee tavallisesti 15-25 % välillä. Jos kosteuspitoisuus halutaan tätä alhaisemmaksi, puutavara on keinokuivattava.

Yleisimpiä kuivausmenetelmiä ovat:

• kanavakuivaus
• kamarikuivaus
• kuumakuivaus
• lauhdekuivaus
• alipainekuivaus

Mikään edellä mainituista menetelmistä ei ole yleisesti paras kuivausmenetelmä vaan käytettävä menetelmä valitaan puutava­ran käyttökohteen ja sen asettamien laatuvaatimusten mukaan. Kuivausmenetelmän valinnalla voidaan oleellisesti vaikuttaa lopputuotteen laatuun (halkeilu, kieroutuminen yms.). Kuivausmenetelmän valinnassa muuttujina ovat tavallisesti kustannukset, nopeus ja lopputuotteen laatu.

Toimitettaessa tavallisen rakennustavaran suhteellinen kosteus on yleensä noin 20 %. Keskimäärin mittojen muutos laudan leveyssuunnassa on 0,2 % yhden kosteusprosentin muutosta kohti. Kos­teuden ja mittojen muutosten vähentämiseksi puu on pyrittävä kuivaamaan ja tasaannuttamaan keskimääräiseen käyttökosteuteen.

Kuivaamisen vaikutus sahatavarakappaleen ominaisuksiin

Kuivuessaan sahatavarakappale kutistuu, muuttaa muotoaan ja siihen saattaa tulla pintahalkeamia. Lisäksi puulle ominaiseen ta­paan lujuus- ja jäykkyysominaisuudet kasvavat puun kuivuessa.

Sahatavarakappaleen kosteusmuodonmuutosten suuruus voidaan määrittää likimäärin taulukossa esitetyillä arvoilla. Kosteusmuodonmuutokset tulee huomioida esimerkiksi ponttilaudoituksen ja liitoksien yhteydessä, koska sahatavarakappaleen poikkileikkauksen mittamuutokset saattavat olla useita millimetrejä.

Havupuusahatavaralla kosteuspitoisuuden yhden prosenttiyksikön muutos aiheuttaa keskimäärin:

Sahatavaran kosteuspitoisuuden muutos	Arvo
Poikkileikkauksen mittamuutokset	noin 0,25 %
Pituuden mittamuutos	noin 0,02 %

Mänty ja kuusi kutistuvat tuoreesta puusta kuivaan puuhun siirryttäessä:

• vuosirenkaiden suunnassa 5-6 %
• säteen suunnassa 2-3 %
• pituussuunnassa vain 0,2-0,3 %

Kosteuden lisääntyessä puu turpoaa vastaavasti.

Koska puun kosteuseläminen on pituussuunnassa suhteellisen vä­häistä, mutta poikittaissuunnassa verrattain suurta, on tämä puun ominaisuus otettava huomioon suunniteltaessa rakenteita ja yksi­tyiskohtia.

Kosteusvauriot, home ja lahovauriot

Puu alkaa vaurioitua, jos sen kosteus pysyy pitkään yli 20 %:ssa. Tällöin myös home- ja lahovaurioiden riski kasvaa.

Puu alkaa homehtua muutamassa kuukaudessa, jos si­tä ympäröivän ilman suhteellinen kosteus pysyy tänä aikana yli 80 %:ssa. Ilman suhteellisen kosteuden ylitettyä 90 % puu alkaa lahota. Puun homehtumisen ja lahoamisen edellytyksenä on kuitenkin se, että lämpötila on + 0 – + 40 °C.

Vaikka pakkasella ilman suhteellinen kosteus voi olla pitkiä aikoja yli 85 %, puu ei vaurioidu, koska lämpötila ei ole riittävä homeen ja lahon etenemiselle. Homeitiöt ja lahottajasienet vaativat toimi­akseen lisäksi happea ja ravinteita, joita on yleensä riittävästi sekä puussa että ympäröivässä ilmassa.

Home ja sinistyminen

Home ei pysty tunkeutumaan puun pintaa syvemmälle, joten se ei ole puun lujuuden kannalta haitallista. Homeen levittämät itiöt ovat sen sijaan haitallisia terveydelle, koska ne voivat aiheuttaa ihmisille erilaisia allergisia reaktioita ja lieviä myrkytysoireita, kuten esimer­kiksi jatkuvaa nuhaa, huimausta ja päänsärkyä. Tämän vuoksi homeen esiintymiseen on aina suhtauduttava vakavasti.

Puun sinistyminen rinnastetaan usein virheellisesti puun homehtumiseen. Puun sinistyminen on sinistäjäsienten aiheuttamaa värjääntymistä, joka ulottuu myös syvälle puun rakenteeseen. Sinistäjäsienet leviävät itiöinä tai rihmaston kasvuna ja ilmestyvät etenkin varastoituun havupuuhun. Sinistäjäsienet eivät kehity alle +5 °C:n lämpötilassa. Sinistyminen ei vaikuta oleellisesti puun lujuuteen.