Влияние влаги на свойства древесины

Истинная плотность древесины изменяется незначительно, т.к. древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же вещества - целлюлозы. С увеличением влажности плотность древесины возрастает. Свежесрубленная древесина значительно тяжелее древесины воздушно-сухой, имеющей влажность 15%.

Влажность выражают обычно в % по отношению к массе сухой древесины. В древесине различают гигроскопическую влагу, связанную в стенках клеток, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.

Предел гигроскопической влажности (в среднем он составляет около 30%) соответствует полному насыщению стенок клеток древесины водой. Полная влажность древесины (считая гигроскопическую и капиллярную влагу) может значительно превышать 30%. Например, влажность свежесрубленного дерева может колебаться от 40 до 120%, а при выдерживании древесины в воде ее влажность может возрастать до 200%. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности.

Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для определения равновесной влажности пользуются номограммой. Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет 8 - 12%. Влажность воздушно-сухой древесины после продолжительной сушки на открытом воздухе составляет 15 - 18%.

Показатели свойств (плотность, прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12%. При необходимости численные характеристики древесины (например, предел прочности) пересчитывают к влажности 15%.

Усушка, разбухание и коробление.Колебания влажности волокон древесины влекут за собой изменение размеров и форм досок, брусьев и других изделий из древесины. При увлажнении сухой древесины до достижения ею предела гигроскопичности стенки древесных клеток утолщаются, разбухают, что приводит к увеличению размеров и объема деревянных изделий. Свободная влага, заполняющая полости клеток, на размерах древесины не отражается. Усушка древесины происходит за счет удаления связанной влаги из стенок, т.е. если влажность древесины становится меньше предела гигроскопичности, то усушка достигает максимального значения при полном удалении влаги, содержащейся в клеточных стенках.

Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль оси ствола (вдоль волокон) максимальная линейная усушка сравнительно невелика - около 0,1% (1 мм на 1 м), в радиальном направлении 3 - 6% (3 - 6см на 1м), а в тангенциальном - 6 - 12%(6 - 12см на 1м).

При высушивании древесины от предела гигроскопичности (который характеризуется влажностью около 30%) до воздушно-сухого состояния (соответствующего 15 - 18% влажности) усушка составит примерно половину своего максимального значения. При высушивании до комнатно-сухого состояния (т.е. влажности 8 - 10%) усушка составит три четверти максимальной.

Объемную усушку У вычисляют, не учитывая продольной усушки, с точностью до 0,1% по формуле

,

где и - размеры поперечного сечения образца при данной начальной влажности; и - то же, в абсолютно сухом состоянии.

Степень усушки древесины характеризуется коэффициентом объемной усушки , который вычисляют на 1 % влажности с точностью до 0,01% по формуле

В этой формуле среднее значение предела гигроскопичности древесины различных пород принято равным 30%.

Усушка и разбухание древесины вызывают коробление и растрескивание лесных материалов.

Коробление деревянных изделий является следствием разницы в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерности высыхания. Неравномерность усушки и коробление вызывают появление внутренних напряжений в древесине и растрескивание пиломатериалов и бревен. Широкие доски коробятся больше, чем узкие, поэтому для настилки пола и столярных изделий применяют доски шириной 10 - 12см.

Для предотвращения короблений и растрескивания деревянных изделий используют древесину с той равновесной влажностью, которая будет в условиях эксплуатации. Например, для столярных изделий влажность древесины не должна превышать 8 - 10%, а для наружных конструкций 15 - 18%. Чтобы защитить древесину от последующего увлажнения, ее покрывают красками, лаком и эмалями.

В круглом лесе и пиломатериалах трещины усушки образуются, в первую очередь, на торцах. Для уменьшения растрескивания торцы бревен, брусьев, досок обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими составами.

Теплопроводность сухой древесины незначительна: сосны поперек волокон - 0,17 Вт/(мС); вдоль волокон 0,34 Вт/(мС). Теплопроводность древесины зависит от ее пористости, влажности и направления потока теплоты. Теплозащитные свойства древесины широко используются в строительстве.

Электропроводность древесины от ее влажности. Древесина, используемая для электрической проводки (розетки, доски и т.п.), должна быть сухой. Электрическое сопротивление сухой древесины в среднем составляет , а сырой древесины - в десятки раз меньше.

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература:

1. Горчаков Г.И. Строительные материалы. М.: Высш. Шк.,1981.-472с.

2. Рыбьев И.Г. Строительное материаловедение. Учеб. Пособие для строит.спец.вузов М.: Высш.шк.,2004.-701 с.; ил.

3. Попов Л.Н Строительные материалы. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. М.:Стройиздат, 2001

4. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. , Домокеев А.Г. Строительные материалы и изделия. М.: В.Ш., 1988

5. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М.:Стройиздат, 1986

6. Бадьин Г.М., Стебаков В.В. “Справочник строителя”: М., изд-во АСВ, 2004.-340 стр. с илл.

7. Баженов Ю.М. “Технология бетона”: Учебник.-М.: Изд-во АСВ, 2002-500 стр. с иллюстрациями.

8. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В., Магдеев У.Х. “Технология бетона, строительных изделий и конструкций”: Учебник. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 256 с. с илл.

9. Белов В.В., Петропавловская В. “Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства”: Уч.пос. – М.: Изд-во АСВ, 2006. – 208 с.

10. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. “Лабораторные определения свойств строительных материалов”: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 176 с.

11. Горбунов Г.И. “Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов)”:

Учеб. издание.-М.: Изд-во АСВ, 2002.-168 с.

Дополнительная литература

12. Г.И.Горчаков, Ю.М.Баженов «Строительные материалы»,

13. Луков А.В., Владимирова И.Л., Холщевников В.В. “Комплексная оценка зданий-памятников истории и культуры на рынке недвижимости”:

Научно-учебное изд. - М.: Изд-во АСВ, 2006 – 344 с.: илл.

14. Макридин Н.И., Вернигорова В.Н., Соколова Ю.А.“ Современные методы исследования свойств строительных материалов”: Уч.пос.-М.: Изд-во АСВ, 2003.-240 стр.

15. Микульский В.Г., Горчаков Г.И., Козлов В.В., Куприянов В.Н. Орент-лихер Л.П., Рахимов Р.З, Сахаров Г.П., Хрулев В.М. “Строительные материалы (Материаловедение и Технология)”: Уч.пос.-М.: Изд-во АСВ, 2004.-536 с.

16. Микульский В.Г., Сахаров Г.П. и др. “Строительные материалы (Мате-риаловедение. Технология конструкционных материалов)”: Учебное издание.-М.: Изд-во АСВ, 2007.-520 с.

17. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. “Оценка качества строительных материалов (физико-механические испытания строительных материалов)”: Уч.пос.-М.: Изд-во АСВ, 1999.-240 стр. с илл.

18. И.А.Рыбьев «Строительное материаловедение»,

19. П.Ф.Шубенкин «Строительные материалы и изделия. Примеры задач с решениями».