Зависимость геометрических размеров доски из лиственницы от ее влажности
Для строительства террас и модной отделки домов планкеном и строганной доской очень важным является вопрос усушки и разбухания древесины. Это связано в первую очередь с эстетичностью отделки здания. Согласитесь, ведь никому не хочется видеть вспученный пол или огромные щели, образуемые после сдачи объекта спустя месяц другой. Если на внутреннюю отделку стен вагонкой или планкеном влажность окружающей среды оказывает незначительное влияние, то вопрос усушки и разбухания древесины на открытом воздухе очень актуален. Как правило, между террасными досками и планкеном устанавливается определенный зазор. В каждом конкретном случае встает ребром вопрос, какой зазор выбрать? С одной стороны просушка фасада или террасы после дождя требует максимального зазора, т.к. чем больше зазор, тем быстрее высохнет конструкция. С другой стороны, если в образовавшуюся щель можно пропихнуть большой палец ноги, то, наверное, существенно будет страдать внешний вид всей конструкции. Так как наиболее популярной древесиной, применяемой при строительстве террас и внешней отделке домов, является лиственница, рассмотрим изменение геометрических размеров доски в зависимости от влажности на примере данной породы.
Очень важным для правильного выбора зазора при строительстве является решение следующих вопросов:
- начальная влажность древесины лиственницы на момент монтажа,
- время года, выбранное для монтажа (температура, влажность).
Если со временем года фактически все понятно — лето, т.к. это основное время для строительных работ, то с влажностью древесины вопрос очень актуален.
Несколько слов об изменении влажности древесины. Колебание влажности древесины вполне естественный процесс, вызванный колебанием влажности окружающего воздуха. Для древесины, используемой для внутренней отделки, влажность может колебаться от 6% (зима- весна, отопительный сезон) до 10% (лето-осень). С целью поддержания стабильного влажностного режима в помещении в зимне-весенний период необходимо применять специальные увлажнители воздуха. Древесина, используемая для внешней отделки домов и строительства террас, беседок, навесов, пергол имеет несколько другую влажность — от 8% (сухая летняя погода) до 30% (осень, дожди). Тридцати процентная влажность древесины известна как предел гигроскопичности древесины, т.е. древесина, находящаяся на улице выше этого предела, как правило, влажность не имеет.
Обычно деревянные погонажные изделия, производимые для строительно-отделочных работ, имеют влажность от 8 до 16% (для внутренней отделки — 8-12%, для внешней отделки — 12-16%). Это обусловлено технологическими особенностями производства, т.к. меньшая влажность просто не нужна — древесина на открытом воздухе будет разбухать. При большей влажности строжка древесины не дает требуемого качества — погонажное изделие выпускается «с поднятым ворсом» шероховатым.
Таким образом, вопрос с усушкой и разбуханием древесины является очень актуальным.
Приведем формализованное описание процесса изменения геометрических размеров древесины лиственницы в зависимости ее влажности.
Усушкой древесины лиственницы называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании.
Усушка древесины лиственницы начинается после испарения всей свободной влаги и в момент испарения связанной влаги, т.е. при влажности древесины меньше влажности, соответствующей пределу гигроскопичности (меньше 30%).
Усушка древесины в различных направлениях (вдоль волокон, в радиальном, тангенциальном ) неодинакова. Так, полная усушка древесины (усушка при изменении влажности от предела гигроскопичности до абсолютно сухого состояния) вдоль волокон составляет 0,1-0,3%, в радиальном направлении 3-5% и в тангенциальном 6-10%. Объемная усушка в среднем составляет 12-15%.
При вычислении усушки уменьшение размеров и объема древесины в результате испарения связанной влаги, т.е. ее влажностная деформация, относится в отличие от разбухания к размерам и объему до высушивания, что соответствует правилу выражать изменение любой величины в процентах к ее первоначальному значению.
Усушку древесины в процентах с точностью до 0,05% вычисляют по формулам:
усушка по тангенциальному направлению
усушка по радиальному направлению
Источник
Влияние уровня влажности воздуха на мебель
Влажность воздуха является величиной, отражающей содержание в воздухе водяных паров. Чем больше водяных паров в единице объема воздуха, тем выше его влажность. Для оценки количественной характеристики влажности воздуха используются понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность – это масса водяного пара, содержащаяся в одном кубическом метре воздуха, измеряется в г/м³ (иными словами, плотность водяного пара).
Относительная влажность – это отношение массы влаги, находящейся в воздухе в данный момент времени, к максимальной массе влаги, которая может находиться в этом объеме воздуха при данной температуре (то есть доля в процентном отношении, показатель того, насколько насыщен воздух водяным паром от максимально возможного значения).
Степень сухости или влажности воздуха и восприимчивости влажности живыми организмами и различными материалами определяется именно относительной влажностью воздуха, поэтому данное значение получило более широкое практическое применение.
Влажность воздуха и древесина
Древесина является натуральным материалом, поэтому она очень чувствительна к воздействию таких микроклиматических условий, как температура и влажность. В зависимости от особенностей, присущих разным сортам, в древесине происходят постоянные изменения, направленные на сохранение равновесного состояния с условиями окружающей среды. Так, в случае если древесина находится в условиях высокой относительной влажности воздуха, она начинает впитывать в себя влагу и, соответственно, её геометрические размеры увеличиваются. Пребывание в условиях низкой относительной влажности воздуха вызывает потерю влаги древесиной и уменьшение размеров.
При длительном нахождении древесины в определенных температурно-влажностных условиях процессы поглощения/потери влаги останавливаются, достигнув значения равновесной влажности древесины – полного равномерного распределения влаги, когда высыхание дерева прекращается и процент влажности древесины соответствует влажности воздуха окружающей среды.
В древесине имеется свободная влага, содержащаяся в порах и капиллярах. и связанная влага, существующая непосредственно в клетках дерева. Точка насыщения волокна – это влажность древесины, при которой вся свободная влага из дерева удалена, то есть в полостях древесины воды нет, а вся связанная влага осталась, и поэтому клетки насыщены водой. Влажность древесины в точке насыщения составляет от 23% до 31% в зависимости от породы дерева:
- Сосна обыкновенная, Ель, Липа – 29%;
- Лиственница, Бук – 30%;
- Секвойя – 31%;
- Ясень – 23%.
Учитывая, что древесина более существенно меняет свои геометрические размеры при изменении её влажности от 0% до точки насыщения, а равновесная влажность принимает значения именно в этом диапазоне, то становится понятно, что изменение равновесной влажности в зависимости от температурно-влажностных параметров среды приводит к серьезным изменениям геометрических размеров изделий из дерева.
Используя вышеприведенную таблицу, можно оценить масштабы изменений размера ширины доски из определенной древесины при разном уровне равновесной влажности Например, ширина доски из сосны тангенциального распила при снижении влажности с 14% до 10% уменьшится на 0,25*4=1 мм, что, безусловно, станет причиной появления значительных щелей между досками.
Таким образом, для сокращения риска деформации изделий из дерева необходимо доводить их равновесную влажность до параметров, которые сохранятся при непосредственной эксплуатации изделия.
Также необходимо отметить, что содержание влаги в древесине сильно влияет на качество клеевого соединения, работающего в условиях изменения температуры и влажности воздуха. Склеенная деталь должна иметь влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в условиях эксплуатации; в случае нарушения этого условия деталь будет усыхать или разбухать, что приведет к возникновению сильного напряжения в местах склейки, которое может разрушать клеевое соединение.
Влажность воздуха для деревянной мебели
Деревянные заготовки для мебели должны обладать определенной, так называемой, столярной влажностью. В данном состоянии пиломатериалы содержат не более 10% влаги, так как именно при таком влагосодержании древесина имеет достаточную упругость и легко подвергается обработке с достижением наиболее приемлемых показателей шероховатости. Необходимая влажность пиломатериалов для изготовления мебели достигается путем их сушки в специальных сушильных камерах, так как в естественных условиях постоянно меняющейся влажности воздуха достичь нужных результатов не представляется возможным.
Таким образом, в процессе специальной сушки равновесная влажность древесины доводится до значений в диапазоне от 7,5 до 10,5 процентов. Дальнейшая сушка пиломатериалов может привести к их деформации, растрескиванию и в результате к полной непригодности для использования не только при производстве мебели, но и при любых строительных или отделочных работах. Изделие, произведенное из обработанных таким образом пиломатериалов, будет сохранять размерную стабильность в определенном диапазоне температур и относительной влажности окружающего воздуха. Если обратиться к первой таблице, то можно легко определить, что диапазон равновесной влажности древесины от 7,5% до 10,5% соответствует диапазону относительной влажности воздуха 40% – 60%, при температуре воздуха в пределах 20 °С – 25 °С.
Соответственно, можно с уверенностью сделать вывод, что при поддержании относительной влажности воздуха в диапазоне от 40% до 60% и температуры от 20 °С до 25 °С мебель из дерева будет иметь стабильные размеры и хороший внешний вид. Кроме того, именно данные диапазоны температуры и относительной влажности воздуха необходимо поддерживать в помещениях, где находятся люди. Данные требования прописаны во всех регламентирующих документах и рекомендуются многими специалистами, включая медицинских работников, так как именно при таких параметрах человек ощущает себя более комфортно.
Длительное пребывание не только деревянной мебели, но и любых других изделий из дерева в условиях, отличающихся от оптимальных, приведет к изменению равновесной влажности древесины и, соответственно, к изменению линейных размеров, что, в свою очередь, может привести к короблению деревянных изделий, появлению трещин, разрушению клеевых соединений.
Ярким примером негативного воздействия на деревянную мебель может служить изменение влажностного режима в помещении во время отопительного сезона. Именно в это время относительная влажность воздуха в отапливаемых помещениях понижается до 20%, а в некоторых случаях и до 10%. Поэтому длительное пребывание в таких условиях деревянных изделий приводит к их деформации и разрушению. При этом скорость изменения влажности древесины зависит от породы дерева: например, изменение равновесной влажности на 2% (с 9% до 11%) для дуба произойдет за 40 суток, а для бука – за 12 суток.
Таким образом, в отопительный период, при работе систем отопления, кондиционирования или при долговременном установлении антициклонической погоды относительная влажность воздуха в помещении может значительно отклоняться от нормы, что негативным образом сказывается на состоянии деревянной мебели и других изделий из дерева. Поэтому очень важно поддерживать уровень относительной влажности воздуха в помещении в пределах от 40 до 60 процентов – именно на эксплуатацию при такой влажности рассчитана большая часть деревянной мебели. Для поддержания влажности воздуха в помещении в оптимальных пределах необходимо оборудовать данное помещение автоматизированной системой увлажнения воздуха, которая позволит в полностью автоматическом режиме отслеживать изменение влажности и при необходимости увлажнять воздух в помещении, при этом обеспечивая высокий уровень микробиологической безопасности.
Источник