15.7.2020

Puun kosteustekniset ominaisuudet

Puu on hygroskooppinen materiaali eli puulla on kyky sitoa ja luo­vuttaa kosteutta ilman suhteellisen kosteuden vaihteluiden mukaan. Puu asettuu aina tasapainokosteuteen ympäristönsä kanssa. Puu säi­lyttää hygroskooppisen ominaisuutensa kaikissa vaiheissaan, sillä pintakäsittelytkin vain hidastavat kosteuden muutoksia.

Kosteuden vaihteluiden seurauksena puu kutistuu tai turpoaa ja muuttaa muotoaan. Anisotrooppisena (ominaisuudet erilaiset eri suunnissa) materiaalina puun pitkittäissuuntainen kosteuseläminen on vähäistä, mutta poikittaissuuntainen kosteuseläminen on mer­kittävää ja se on huomioitava rakenteita sekä yksityiskohtia suun­niteltaessa.

Puun syiden kyllästymispiste

Puun alkaessa kuivua, soluonteloissa oleva vapaa vesi poistuu en­simmäisenä. Puun kosteustilaa, jossa vapaa vesi on poistunut soluonteloista, mutta soluseinämät sisältävät enimmäismäärän vettä, kutsutaan puun syiden kyllästymispisteeksi. Puun kosteuspitoisuus on tällöin noin 30 %.

Veden poistuminen solukoista

Soluonteloissa olevan vapaan veden poistumisen jälkeen alkaa soluseinämiin sitoutunut vesi poistua, jonka seurauksena puu alkaa kutistua. Kutistuminen aiheuttaa puuhun muodonmuutoksia, jotka taas aiheuttava puuhun sisäisiä jännityksiä. Sisäiset jännitykset ai­heuttavat puuhun halkeamia ja sahatavarakappaleissa sisäisten jännitysten vaikutus näkyy myös mm. kieroutumisena.

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. Lujuusominaisuuksien paraneminen puun kuivuessa perustuu soluseinämien liikkumiseen lähemmäksi toisiaan ja toi­siinsa kiinnittymiseen.

Lujuus- ja jäykkyysominaisuuksiltaan kuusi ja mänty ovat sa­mankaltaisia, mutta niiden kosteuskäyttäytymisessä on eroja. Kuu­si reagoi sen ympärillä olevan kosteuden vaihteluihin hitaammin kuin mänty. Tämä johtuu siitä, että soluseinämien huokosten läpät (torukset) jäävät puun kuivuessa kuusella kauttaaltaan kiinniasentoon ja männyllä pintapuussa aukiasentoon. Männyn sydänpuussa huokoset ovat tukkeutuneet pihkalla. Soluseinämien huokosten ominaisuudet aiheuttavat myös sen, että kuusi on vaikea painekyllästää ja männyssä kyllästysaineet voivat tunkeutua vain pintapuuhun.

Puun kosteuspitoisuus

Puun kosteuspitoisuus ilmoitetaan prosentteina ja sillä tarkoitetaan puussa olevan veden painon suhdetta puun absoluuttiseen kuiva-painoon. Kosteuspitoisuus todetaan kosteusmittarilla.

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

Kosteuspitoisuus ei ole absoluuttinen arvo vaan se muuttuu ilman suhteellisen kosteuden mukaan (tasapainokosteus). Kuivaan tilaan vietynä puu kuivuu ja kosteissa olosuhteissa se imee kosteutta. Kos­teus vaihtelee siten sekä vuodenaikojen että käyttökohteen mukaan. Tämän takia on erityisen tärkeää huolehtia, että puutavaran kosteuspitoisuus ei pääse suuresti vaihtelemaan käyttökohteeseen suositellusta arvosta varastoinnin, kuljetuksen ja asennuksen aikana.

Puutavaraliikkeessä suositellaan mittaamaan puutavaran kosteus ennen toimitusta asiakkaalle.

KäyttökohdeKosteuspitoisuus (suositus)
Runko< 24 %
Ulkoverhous< 18 %
Sisäverhous< 16 %
Lattialaudat< 10 %
Tasapainokosteus (suositus)
Puutavaran kosteuspitoisuuden riippuvuus lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta
Lähtötiedot:
sisäilman lämpötila + 22 °C, sisäilman suhteellinen kosteus, RH 50 %
Taulukosta nähdään, että puun kosteuspitoisuus on lähtötietojen mukaisessa tapauksessa noin 9,5 %. Näin ollen esimerkiksi lattialautojen kosteuspitoisuuden tulee asennusvaiheessa olla vähemmän kuin 10 %, jotta lautojen kosteudenmuutokset voidaan minimoida.
Esimerkki kuvan soveltamisesta (punainen katkoviiva)

Puutavaran kuivaaminen

Ulkona ilmakuivatun puutavaran kosteuspitoisuus vaihtelee 15 – 25 % välillä riippuen ulkoilman suhteellisen kosteuden vaihteluista. Mikäli puutavaran kosteuspitoisuus halutaan alle 15 %:iin, tulee se keinokuivata.

Puutavaran keinokuivaamiseen on olemassa erilaisia menetelmiä, joista jatkuvatoiminen kanavakuivaus on yleisin ja tehokkain. Muita kuivausmenetelmiä ovat kamarikuivaus, kuumakuivaus, lauhdekui-vaus ja 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 lop-putuotteen 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 kui-vaamaan 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.

Sahatavaran kosteuspitoisuuden muutos1 % -yksikköä
Poikkileikkauksen mittamuutokset0,25 %
Pituuden mittamuutos0,02 %
Ohjeelliset arvot havupuusahatavaran
kosteusmuodonmuutosten määrittämiseen

Mänty ja kuusipuu kutistuvat tuoremitoistaan laskettuna vuosirenkaan suunnassa 5–6 %, säteen suunnassa 2–3 % ja puun pituuden suunnassa vain 0,2–0,3 %, kun puu kuivuu 30 %:n kosteudesta 10 %:n kosteuteen. Kosteuden kasvaessa puu turpoaa vastaavassa suh­teessa.

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

Puun kutistuminen kuivattessa 30 %:n kosteudesta 10 %:iin. Kuution sivu on 100 mm ennen kuivausta.

Kosteus kulkee männyn ja kuusen puuaineissa eri tavalla. Män­nyn sydänpuussa vesi kulkeutuu hyvin huonosti, mutta pintapuun avoimissa huokosissa helposti. Kuusen huokoset sulkeutuvat kaut­taaltaan ja vesi kulkeutuu selvästi hitaammin kuin männyn pintapuussa. Veden hidas kulkeutuminen on etu ulko-olosuhteissa.

Puu alkaa vaurioitua, jos sen kosteus pysyy pitkiä aikoja yli 20 %:ssa. Ympäröivän ilman suhteellinen kosteus on tällöin yleensä yli 80 – 90 %. 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 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 ho-meen esiintymiseen on aina suhtauduttava vakavasti.

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

Puun sydämeen päin ollut laudan lape on sydänpuoli. Jos lauta saa liikkua vapaasti, se voi hieman kupertua: vuosirenkaat pyrkivät oikenemaan

Sydänhalkaistu sahatavara kuperoituu

Vinokvarttisahattu sahatavara kutistuu, mutta säilyttää paremmin muotonsa

Ydinkeskeinen sahatavara halkeilee keskeltä ja ohenee syrjistä