что показывает коэффициент усушки древесины

Усушка древесины

Усушка – это изменение линейных размеров и объёма древесины при высыхании в результате удаления влаги из древесины. Она начинается после полного удаления свободной влаги и с началом удаления связанной влаги. Усушка по разным направлениям неодинакова.

В тангентальном направлении усушка в 1,5-2 раза больше, чем в радиальном. Усушка вдоль волокон незначительна. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет 6-10%, в направлении радиальном – 3-5% и вдоль волокон – 0,1-0,3%.

Уменьшение объёма древесины при испарении связанной влаги называется объёмной усушкой.

Неравномерность усушки древесины в различных частях и в разных направлениях приводит к искажению формы материала, то есть к короблению, что вызвано возникновением разнонаправленных напряжений.

Когда неравномерная усушка вызывает напряжение, превышающее прочность древесины в направлении, перпендикулярном волокну, вдоль волокна происходит разделение клеток. Это вызывает растрескивание материала. Трещины наиболее часто проявляют себя на поверхности, а также на торцах досок, но могут образовываться и внутри.

Основная проблема неравномерного изменения толщины древесины в досках при усушке, как правило, вызвана разницей тангентальной и радиальной усушки. Если один край доски расположен вблизи сердцевины, годовые кольца в нём имеют значительную кривизну и усушка будет происходить, в основном, в радиальном направлении. На противоположном краю волокна расположены, в основном, перпендикулярно поверхности и, стало быть, усушка будет тангентальной.

По величине коэффициента объёмной усушки древесные породы можно разделить на три категории:

1. Малоусыхающие – (коэффициент объёмной усушки не более 0,4%) – ель сибирская и обыкновенная, пихта сибирская, кедры сибирский и корейский, тополь белый.

2. Среднеусыхающие – (коэффициент объёмной усушки от 0,4 до 0,47%) – бук, вяз, дуб, сосна, липа мелкозернистая, ольха чёрная, осина, пихты белокорая, кавказская и маньчжурская, тополь чёрный, ясень.

3. Сильноусыхающие – (коэффициент объёмной усушки 0,47% и более) – граб, лиственницы сибирская и даурская, берёзы плакучая и белая, клён остролистый.

Коэффициент объемной усушки считается в % на 1% снижения влажности ниже точки насыщения.

Источник

Усушка древесины

Усушка древесины — физическое явление, которое вызывает уменьшение габаритных размеров и общего объема древесины в процессе удаления влаги. Эта метаморфоза напрямую связана с микроскопическим строением дерева и требует особенного внимания при работе с ним.

Показатели, относящиеся к изменению влажности, значительно оказывают воздействие на конструкционные и технические значения прочностных характеристик, плотности и пластичности древесины. Поэтому, при заготовке, хранении и обработке лесоматериалов важно учитывать произойдет ли усушка древесины в существующих условиях окружающей среды.

Что нужно знать об усушке древесины

Древесина имеет резко выраженное анизотропное строение. Это значит, что свойства по-разному проявляют себя в различных направлениях. Все клетки, из которых состоит дерево, отличаются по размерам в поперечном и продольном сечении. Микрофибриллы, находящиеся в оболочке клеток, располагаются вдоль оси клетки, а влага занимает пространство между ними. По этой причине при удалении влаги значительно изменяются поперечные размеры в радиальном и тангенциальном направлениях. Стоит отменить, что в тангенциальном направлении, то есть при разрезе вдоль волокон по касательной к годичным кольцам, усушка древесины имеет показатели в 1,5-2 раза выше.

Виды усушки древесины

В зависимости от количества удаленных молекул воды усушка древесины рассматривается как:

Определение характера и вида усушки обычно происходит в лабораторных условиях. Образец материала помещают в воду до полного насыщения. Затем измеряют размеры, используя специальные инструменты — микрометр или штангенциркуль. После этого образцы высушиваются до абсолютно сухого состояния в сушильном шкафу, и их линейные размеры измеряются повторно.

Эти испытания необходимы при определении показателя, характеризующего степень расширения и сжатия древесных волокон под физическим воздействием.

Коэффициенты усушки и разбухания

Величина усадки пилопродукции при снижении влажности в процентном соотношении определяется коэффициентом усушки. Он характеризует степень трансформации габаритных размеров изучаемого деревянного образца при понижении количества влаги на 1 %. С информацией и методикой нахождения этого коэффициента можно познакомиться, изучив ГОСТ 6782.2-75.

ГОСТ 6782.2-75 Пилопродукция из древесины лиственных пород. Величина усушки

Разбухание древесины происходит в результате насыщения волокон влагой. Протекает это при повышенных показателях влажностного режима. Этот процесс, обратный усадке древесины, вызывает увеличение линейных размеров лесоматериалов. В числовом эквиваленте это явление выражается с помощью нахождения коэффициента разбухания. Методика определения этого показателя описана в ГОСТ 16483.35-88.

Степень усушки и разбухания для каждой породы дерева индивидуальна. Обуславливается это особенностями микроскопического строения и химического состава волокон древесины. Представители хвойных пород, имеют в структуре волокон вертикальные и горизонтальные смоляные ходы. Это значительно отличает их от лиственных пород, строение которых представлено развитыми проводящими сосудами.

ГОСТ 16483.35-88 Древесина. Метод определения разбухания

Все древесные породы имеют разный коэффициент усушки и в зависимости от его величины формируются на группы:

Величина коэффициента усушки помогает составить прогноз вероятности появления внутренних напряжений и растрескивания в результате неравномерного испарения влаги и принять меры по предотвращению их появления.

Припуски на усушку

Предрасположенность лесоматериалов к усыханию и разбуханию относится к свойствам, имеющим негативное влияние на эксплуатационные качества дерева. Чтобы после заготовки и распиловки достичь заданных размеров изделия предусматривается припуск на усадку материала. Это является универсальным средством, позволяющим избежать деформацию дерева в процессе его высушивания до необходимых показателей влажности.

Числовые значения припусков на усадку пиломатериалов предусмотрена в ГОСТ 6782.1-75. Степени усушки наиболее распространенных древесных пород в ГОСТ указаны в виде таблицы с данными о значениях номинальной толщины и ширины пилопродукции в миллиметрах и конечной влажности в процентном соотношении.

ГОСТ 6782.1-75 Пилопродукция из древесины хвойных пород. Величина усушки

Чтобы вычислить величину припуска и найти фактические размеры изделия, необходимо произвести расчет согласно данным из таблицы. Для удобства и лучшего понимания разработчиками стандарта приведены примеры таких вычислений.

Правильная сушка древесины

Процесс усадки древесины можно взять под контроль, если соблюдать правила сушки лесоматериалов. Основной задачей в этом деле является обеспечение равномерного удаления влаги из волокон, составляющих структуру дерева. В промышленных условиях это обеспечивается в специальных электрических или газовых сушильных камерах. Самым распространенным видом сушки в естественных условиях является атмосферная сушка. Заготовленный материал защищается от осадков, а также влияния негативных факторов окружающей среды с помощью изолирующего покрытия и складируется несколькими рядами в режиме интенсивного проветривания.

Дерево является долговечным, но капризным конструкционным материалом. Его механические и физические свойства зависят от внешних факторов. Существенные перепады температур и несоблюдение влажностного режима приводят к усушке или разбуханию древесины. Неравномерное распределение влаги по волокнам дерева может привести к искажению линейных размеров лесоматериалов. Поэтому, в процессе работы с деревом, начиная с заготовки, важно учитывать вероятность изменения габаритов изделия, и соблюдать припуски на усадку.

Источник

Влажность древесины

При высыхании древесины удаление связанной влаги приводит к уменьшению линейных размеров и объема. Это явление называется усушкой древесины. Уменьшение содержания свободной влаги, т. е. снижение влажности от свежесрубленного или мокрого состояния до предела гигроскопичности не вызывает усушки.

Связанная влага, как отмечалось, находится в клеточных оболочках, преимущественно в промежутках между микрофибриллами и частично внутри самих микрофибрилл. Поскольку микрофибриллы в основном ориентированы по направлению продольной оси клетки, удаление связанной влаги приведет к уменьшению толщины клеточных оболочек и уменьшению поперечных размеров клетки. Отсюда ясно, что наибольшая усушка древесины должна быть в поперечных направлениях. Продольная усушка, которая обусловлена некоторым наклоном микрофибрилл, значительно меньше, так как составляет лишь долю от основной поперечной деформации. Поперек волокон также наблюдается анизотропия усушки. Давно установлено, что тангенциальная усушка в 1,5—2 раза больше радиальной; причины этого различия еще недостаточно выяснены.

Отдельные элементы древесины при высыхании ведут себя по- разному. Размеры сосудов и паренхимных клеток обычно уменьшаются в тангенциальном направлении и несколько увеличиваются в радиальном; древесные же волокна усыхают примерно одинаково в обоих направлениях. Сердцевинные лучи сильнее усыхают по ширине, чем по длине. Установлено, что у хвойных пород между радиальной и тангенциальной усушкой древесины поздней зоны годичных слоев существует небольшое различие, а тангенциальная усушка древесины ранней зоны годичных слоев в 2—3 раза превосходит радиальную. При этом поздняя древесина поперек волокон усыхает значительно больше, чем ранняя, а вдоль волокон, наоборот, поздняя древесина усыхает меньше, чем ранняя.

Таблица 14. Усушка поздней и ранней древесины.

Зона годичного слоя

Аналогичные данные получены для тангенциальной усушки отдельных зон годичного слоя в древесине хвойных и лиственных пород (табл. 15).

Таблица 15. Тангенциальная усушка ранней и поздней зон годичного слоя хвойных и лиственных пород.

Примечание. Для рассеяннососудистых пород под ранней зоной годичного слоя подразумевается первая половина, обращенная к сердцевине, а под поздней— вторая половина, обращенная к коре.

Усушка древесины в целом занимает среднее положение между усушкой ранней и поздней древесины, но выше средней арифметической; из этого следует, что усушка поздней зоны для тангенциального направления имеет особо важное значение. Если учесть, что сердцевинные лучи по ширине усыхают больше, чем по длине, этими двумя причинами уже можно удовлетворительно объяснить различие между радиальной и тангенциальной усушкой древесины. При этом для древесины хвойных пород главное значение имеет повышенная тангенциальная усушка поздней зоны годичных слоев, а для древесины лиственных пород — усушка сердцевинных лучей по ширине.

Усушку древесины следует также рассматривать как результат деформирования некоторой ячеистой конструкции. При этом большое значение приобретает упругая анизотропия такой системы, обусловленная главным образом особенностями расположения ячеек — полостей клеток. Большая усушка должна быть в направлении меньшей жесткости системы и наоборот. Как будет показано далее, в радиальном направлении жесткость (модуль упругости) выше, чем в тангенциальном направлении. Это также должно служить объяснением большей усушки в тангенциальном направлении. Мерой усушки является относительная несиловая влажностная деформация. Для исчисления усушки уменьшение размеров (объема) образца, т. е. его влажностная деформация, должна быть отнесена к размеру (объему) образца при пределе гигроскопичности:

Под полной усушкой У понимают уменьшение линейных размеров или объема древесины при удалении всего количества связанной влаги. Следовательно, для установления полной усушки влажность должна быть снижена от предела гигроскопичности до нуля. Наибольшая полная линейная усушка, равная 6—10%, наблюдается в тангенциальном направлении; в радиальном направлении полная усушка составляет 3—5%, а вдоль волокон величина усушки в десятки раз меньше и равна 0,1—0,3%. Полная объемная усушка в среднем составляет 12—15%. Для расчетов влажностных деформаций древесины удобен коэффициент усушки, определяющий величину усушки при снижении содержания связанной влаги в древесине на 1%. С достаточной степенью приближения можно полагать, что между усушкой и убылью связанной влаги имеется линейная зависимость. Зная частичную Уw или полную усушку У, коэффициент усушки К_y можно определить по формулам:

где W — влажность образца в области до W_пг = 30 %.

С увеличением плотности древесины величина усушки, как правило, увеличивается. Средняя величина усушки поперек волокон (радиальной и тангенциальной) хвойных пород меньше, чем лиственных, однако неравномерность усушки, т. е. отношение тангенциальной усушки к радиальной, наоборот, у хвойных пород больше, чем у лиственных. Об усушке наиболее распространенных пород можно судить по данным, приведенным в табл. 16. Приводимые в справочной литературе коэффициенты определены по усушке, величина которой исчислялась как отношение уменьшения размеров (объема) образца к его размеру (объему) в абсолютно сухом состоянии. Таким образом, в справочниках даются не коэффициенты усушки, а коэффициенты разбухания (см. ниже).

Таблица 16. Коэффициенты усушки К_у и разбухания K_р.

Источник

Усушка древесины: показатели усадки и разбухания дерева. Таблица припуска, теоретические расчеты и проявления на практике

Строительство — это нелегкая задачка. Практически любой процесс строительства заключается в правильном выборе материалов, а также в правильной их подготовке. Древесина — это натуральный материал.

Он не всегда практичен, так как он часто становится лакомым объектом для вредителей. Даже самые ценные породы со временем загнивают и теряют свои уникальные качества. По этой причине любые породы дерева необходимо в процессе использования покрывать лаком, обрабатывать пропитками от вредителей, от плесени.

Часто дерево усыхает, оно начинает трескаться и теряет свою привлекательность. Усушка дерева — большая проблема. По этой причине во время проведения строительных работ в процессе строительства допускаются припуск, чтобы усадка несерьезно повлияла на эргономичность поверхности.

Содержание

Что такое усушка древесины

Термин усушка древесины применяется в той ситуации, когда говориться об изменении размеров породы дерева. Порода дерева усыхает относительно ее линейных размеров и объемных значений в течение продолжительного периода времени.

Усушка может случится у любой породы. Это явление не зависит от характерных особенностей древесины, оно определяется коэффициентом влажности композита.

Усушка — это выход жидкости из натуральной породы. Из волокон древесины часто выходит связанная или же абсорбированная жидкость.

Первый этап усушки сопровождается освобождением жидкости от свободных молекул воды. Связанная между собой жидкость испаряется в незначительной степени. Постепенно процесс усыхания ускоряется.

Радиальное направление этого действия характеризуется большим количеством особенностей строения древесины.

Коэффициент усушки древесины

Данный показатель указывает на степень трансформации материала при увеличении его влажности на 1%. Данный учет производится относительно параметров трансформации древесины и заканчивается учетом степени выделения влаги из клеток дерева.

Если необходимо проводить более точные расчеты, то необходимо обратиться к профессионалам.

Группировка различных пород дерева

Возможный уровень усыхания породы оказывает большое влияние на классификацию естественных пород древесины по таким признакам, как:

В том случае, когда на поверхности дерева появляется жидкость, порода начинает увеличиваться в объемах. Набухание внутренних волокон становится возможным, когда влажность естественной породы дерева увеличивается примерно на 30%.

Некоторые мастера заявляют, что подобные процессы являются отрицательными. Такие показатели особенно важны виноделам, которые делают акцент на сохранность вина в бочках, изготовленных из дуба.

Показатели усушки древесины

Характеристики усушки дерева, а также его разбухания будут всегда разниться. Максимальные показатели этих характеристик наблюдают в области годовых колец. Ученые дали имя этой зоне — тангентальная.

Ее отношение относительно всей остальной площади дерева после усыхания составляет 8-12%. Таким образом ширина доски в 100 мм после тщательной просушки будет сокращена до 88-92 мм.

На производстве для усушки пород используют специальные камеры. Специалисты всегда следят за ходом сушки, чтобы минимально навредить качеству древесины. Уровень погрешности в таких печах составляет около 0,1%.

Усушка древесины в домашних условиях

Чтобы домашние постройки были действительно долговечны, необходимо позаботиться о качестве материала. После спила в древесине всегда находится влага.

Просушивают материал в домашних условиях несколькими методами:

Благодаря своим исключительным свойствам дерево станет диэлектриком, при этом будет преобразовываться электрическая энергия в тепловую.

Конечно, в домашних условиях процесс сушки достаточно трудоемок. Для правильного проведения операции необходимо учитывать много факторов самостоятельно. Большие объемы древесины требуют больших затрат энергии и времени на ее подготовку к строительным работам.

Источник

Особенности усушки пиломатериалов: таблица припусков и коэффициента сушки

Древесина в строительстве используется с давних времен. Несмотря на то, что рынок полон современных материалов, она пользуется большой популярностью. Это объясняется тем, что древесина обладает многими достоинствами и высоким эксплуатационными свойствами. При использовании этого материала стоит учесть множество факторов. В особенности это касается его подготовки. Усушка пиломатериалов, таблица, которая содержит данные значения, влияет на их прочность и долговечность.

Дерево популярный строительный материал

Неоднородность сушки

Сушка древесины является довольно сложным и ответственным процессом, так как от него будет зависеть свойства пиломатериала. Древесина является анизотропным материалом, который имеет неоднородную структуру. Как результат, усушка, проводимая в разных направлениях, будет проводиться неодинаково.

Помимо этого на процесс влияют различные факторы. Прежде всего, стоит отметить вид древесины. Так, пиломатериала лиственных и хвойных пород усыхают меньше, чем твердых. Не менее значимым здесь является и способ складирование древесины. Усушка при этом происходит по-разному:

Чтобы понять, как происходит процесс, необходимо разобрать его поэтапно:

Даже, несмотря на то, что процесс проводится по схожей технологии, результат будет разным. Такая неравномерность приводит к деформации сырья. Это является значительным недостатком, так как в дальнейшем создает некоторые трудности в ее обработке. Прежде всего, это касается изменения геометрических размеров древесины. Изменение формы и поперечного сечения приводит к увеличению отходов в процессе обработки.

Важно! Стоит учитывать, что все работы проводятся только с полностью высушенной древесиной. Невозможно работать с деревом, которое не прошло полноценную сушку.

Пиломатериалы проходят предварительную сушку и обработку

Теоретические расчеты

В процессе подготовки древесины важно знать приблизительные параметры ее изменения. Это даст возможность заготовить материал, который в результате будет максимально приближен к нужным размерам. Конечно, такие вычисления являются теоретическими и не могут иметь некоторые отклонения. Это связано с тем, что трудно предусмотреть деформацию сырья в процессе сушки.

Так, чтобы установить количество влаги, которая уходит из древесины, используют следующую формулу:

М (кг/м 3 ) – количество жидкости, которое удаляется из кубометра древесины;

Р_баз. (кг/м 3 ) – плотность дерева, которая определяется отношением массы сухого материала к объему с влажностью более 30%;

W_Н и W_К – соответственно влажность дерева до и после сушки;

Помимо этого в процессе заготовки древесины принимают во внимание процент ее усушки. Она вычисляется по такой формуле:

У = К ( 30 – W_K )

У (%) – процент усушки;

К (%) – коэффициент, который берется со специально разработанных таблицах;

W_K (%) – влажность дерева после прохождения сушки.

При усушке возможна деформация материалов и изменение геометрических размеров

Коэффициент усушки

Этот коэффициент указывает на относительные изменения размеров пиломатериала в результате снижения влажности на 1%. В зависимости от направления сушки он бывает:

У каждой древесины этот параметр имеет свое значение. Вот, коэффициент некоторых пород:

При проведении расчетов очень важно обратить внимание на то, что для каждой древесины есть свой коэффициент. Это позволит более точно узнать особенности изменения сырья в процессе прохождения сушки.

При сушке нужно следовать некоторым правилам

Припуски

На основании многочисленных исследований государственным стандартом были разработаны таблицы, которые определяют припуски усушки древесины той или иной породы. В процессе их создания учитывался не только вид сырья, но и вид распиловки. При этом есть некоторые особенности расчетов.

Если влажность сырья составляет ниже 30%,то припуски основываются на разнице между показаниями влаги, приведенной в таблице, и фактической. Помимо этого расчеты могут быть проведены с помощью специально разработанных формул, в которых учитывает тип древесины и способ ее распиловки.

Важно! Если древесина имеет влажность меньше 35%, то в формулу включается фактический показатель. Это позволит в результате высушивания получить материал нужных размеров.

Припуски тангенциальной и смешанной распиловки пихты, ели, кедра и сосны

Перед тем как рассматривать припуски к усушке, нужно разобраться с тем, что же собой представляет смешанная и тангенциальная распиловка:

Что же касается самих припусков, то для этого разработана таблица, в которой учитывается номинальный размер материала и конечная влажность. Все это стоит учитывать при проведении теоретических расчетов. Только так можно получить значение, которое максимально приближено к конечным параметрам пиломатериала.

Размеры заготовок влияют на процесс усушки

Припуски в зависимости от толщины и ширины

Как уже было отмечено, сушка древесины является довольно сложным и не менее ответственным процессом, при котором стоит учесть множество нюансов. В данном случае речь идет о таких факторах:

Размер пиломатериалов является не менее важным параметром при обработке древесины, нежели порода или особенности распила. Все это имеет непосредственное отношение к конечному результату. Поэтому на первоначальном этапе необходимо учесть все эти факторы, которые повлияют на получение материала, готового к дальнейшей обработке.

Закономерность здесь довольно проста. Согласно ней, чем меньше ширина и толщина доски, тем меньше припуск на усушку. При этом стоит учитывать, что габаритные размеры также влияют на скорость сушки сырья, а также риск возникновения деформаций в процессе этого.

Таблица припусков

Как видно, древесина хвойных пород меньше подвергается деформации и изменениям в плане размеров. Это обусловлено структурой дерева и наличием в его составе смол и других компонентов. В любом случае все эти параметры учитываются при расчете возможных размеров пиломатериалов после прохождения сушки.

Источник