Состояние влаги в древесине. Усушка и разбухание.

Влажность свежесрубленной древесины колеблется в широких пределах (табл. Х.4) и зависит от породы и анатомического строения древесины.Наиболее распространен весовой способ определения влажности древесины. где mн—начальная масса образца, г; mс—масса абсолютно сухого состояния, г.

Кроме того, влажность древесины можно определить с помощью электровлагомеров ЭВ-2К или ЦНИИМОД-2, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления древесины от ее влажно­сти, при этом погрешность может быть ±(2—5) %.

Как уже отмечалось ранее, древесина имеет сложное строение и состоит в основном из толстостенных клеток (для хвойных пород—трахеид) удлиненной формы, ори­ентированных вдоль ствола. Полости клеток, соединен­ные между собой порами, образуют в древесине макро-капиллярную систему. Стенки клеток состоят из мелких волоконец—микрофибрилл, представляющих собой суб­микроскопические образования. Влагу, находящуюся в порах и полостях клеток, называют капиллярной или сво­бодной, а в клеточных стенках (микрофибриллах)—гигроскопической. Состояние древесины, при котором в ней отсутствует свободная влага, но содержится максимально возможное количество гигроскопической влаги, называется преде­лом насыщения волокна древесины Wп.н. Влажность предела насыщения практически не зависит от породы древесины и составляет в среднем 28—30 % при темпе­ратуре 20 °С. При повышении температуры предел гигро­скопичности понижается. При этом часть гигроскопичес­кой влаги, которая содержится в стенках клеток, пере­мещается в полости клеток и превращается в свободную влагу. Свободная влага связана с древесиной лишь механи­чески и ее удаление при сушке не вызывает структурных изменений древесины. Удаление гигроскопической влаги повышает прочностные характеристики древесины, а так­же влечет за собой изменение размеров структурных элементов, что проявляется в виде усушки древесины. Абсолютно сухой древесиной называется такая, из которой удалена вся свободная и гигроскопическая влага.Древесина обладает свойством гигроскопичности— изменять свою влажность в зависимости от температуры и влажности окружающей ее среды. Так, например, при постоянных температуре и влажности воздуха влажность древесины будет стремиться к определенной величине, которая называется устойчивой влажностью. Последнюю древесина может достигнуть либо поглощая влагу из воздуха (сорбция), либо отдавая ее в воздух (десорб­ция). Устойчивую влажность, практически одинаковую при сорбции и десорбции, называют равновесной влажностью,(Wр). Разность устойчивой влажности при сорбции и де­сорбции: для пиломатериалов не превышает 2,5%, а для древес­ного шпона составляет всего лишь 0,2%.Влагу из воздуха могут поглощать только клеточные стенки—микрофибриллы. Появление свободной влаги при этом невозможно, даже если воздух будет максимально насыщен водяными парами. Максимальная ус­тойчивая влажность называется пределом гигроскопич­ности—это максимально возможное количество гигро­скопической влаги при сорбции. При температуре 20°С и влажности воздуха 100 % предел гигроскопичности ра­вен 30 % и соответствует точке насыщения влагой воло­кон древесины.

При сушке древесины пользуются диаграммами рав­новесной влажности, разработанными П. С. Серговскнм и полученными экспериментально в зависимости от тем­пературы и степени насыщения воздуха.

☺ Усушка и разбухание: Во время сушки древесины при уменьшении гигро­скопической влажности от точки насыщения волокон до абсолютно сухого состояния происходит уменьшение раз­меров и объема древесины—усушка. Разбухание—об­ратный процесс. Кривые усушки и разбухания во времени практически совпадают. Расхождение между ними но­сит название гистерезиса и составляет 1—2 %. Умень­шение свободной влаги не влияет на усушку и разбуха­ние древесины.Максимальная усушка Jм при удалении всего коли­чества гигроскопической влаги называется полной и оп­ределяется в радиальном, тангенциальном и продольном направлениях по формуле где aм—размер (объем) образца при пределе насыщения, мм (мм³);

а0— размер (объем) образца в абсолютно сухом состоянии, мм (мм³).Полная усушка древесины в продольном направле­нии незначительна и составляет 0,1—0,3 %, в радиаль­ном 3—5 % и наибольшая усушка в тангенциальном на­правлении 6—10%. Величина усушки пропорциональна плотности — чем выше содержание клеточных стенок в единице объема, тем больше усушка.Неравномерная усушка явл. одной из причин возникновения внутренних напряжений в древесине и может привести к трещинообразованию в деревянных элементах.