Усушка дерева вдоль волокон

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:

• Полная. Проявляется при полном испарении всего количества влаги из структурных волокон дерева. При этом его влажность снижается от верхних значений предела гигроскопичности до нулевого показателя. Под пределом гигроскопичности в этом случае принято понимать максимальную влажность материала.
• Объемная. Проявляется в уменьшении объема древесины при испарении взаимосвязанных частиц воды.

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:

• усушка в объеме не достигает 0,40 %— ель плакучая, пихта кавказская, тополь, ясень обыкновенный.
• усушка от 0,40 % до 0,47 %— бук европейский или лесной, вяз, дуб, липа сердцевидная, ольха;
• усушка проявляется более чем на 0,47 %— береза, лиственница европейская, клен остролистный.

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

Усушка (усадка) и разбухание древесины. Коэффициенты усадки (усушки) и разбухания дерева тангенциальный, радиальный и вдоль волокон для различных пород дерева. Направления разрезов и виды распила древесины.

Усушка (усадка) и разбухание древесины. Коэффициенты усадки (усушки) и разбухания дерева тангенциальный, радиальный и вдоль волокон для различных пород дерева. Направления разрезов и виды распила древесины.

• О терминологии. 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.
• Теперь о направлениях усушки, вот рисунок:

• 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.
  • 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.
  • Поздняя древесина поперек волокон усыхает значительно больше, чем ранняя, а вдоль волокон, наоборот, поздняя древесина усыхает меньше, чем ранняя.

  Таблица . Сравнение усушка (усадки) поздней и ранней древесины.

  Зона годичного слоя

  тангенциальная

  вдоль волокон

  

  • Источник: Деревянные конструкции. Справочник проектировщика промышленных сооружений. Главный редактор Г.Ф. Кузнецов 1937 год

  Таблица. Сравнение тангенциальной усушки ранней и поздней зон годичного слоя хвойных и лиственных пород.

  Усушка вдоль волокон ввиду малой величины обычно во внимание не принимается. Практическое значение усушки поперек волокон очень велико и ее приходится учитывать, предусматривая, например, припуски на усушку при распиловке бревен на доски; бревна распиливают обычно во влажном состоянии и, если не дать припуска на усушку, полученные пиломатериалы после высыхания не будут иметь требуемых размеров поперечного сечения.

  Источник