Усадка древесины

Под усадкой древесины мы подразумеваем выход влаги, которая должна содержаться в бревне. Необработанное, еще растущее дерево, содержит в себе большое количество влаги.

Влага в дереве – это вода, которая содержится в живых клетках и между ними. В свежесрубленном дереве содержится от 30 до 90 % воды.

der08

Это содержание для тех пород деревьев, которые используют при строительстве домов (бревенчатых). Содержание влаги, рассчитывается в отношении веса воды, которая содержится в определенном куске дерева, после того как древесина уже высохла.

После спиливания дерева, оно сразу начинает терять воду, и это будет до тех пор, пока состояние влаги в дереве, не сравняется с окружающей средой. Допустим, если дерево было срублено во влажном районе, то после обработки и перевоза в более сухое место, пропорция будет различна.

 

При уменьшении содержания в древесине связанной влаги, т. е. при влажности ниже 30%, водная прослойка между мицеллами сокращается и древесина усыхает. При изменении в древесине количества свободной влаги (выше 30%) размеры клеток древесины сохраняются неизменными. Таким образом, предел гигроскопичности (30%) — это одновременно предел усушки древесины.

Усушка и обратный процесс—набухание — неотъемлемые свойства природной древесины как ограниченно набухающего коллоида и характерные ее недостатки как материала. Если искусственными приемами (нагревом, пропиткой смолами, сахаром и т.д.) снизить гигроскопичность древесины, уменьшится ее усушка. Решение этой задачи актуально для промышленности и относится к научным проблемам крупного технико- экономического значения.

В связи с анизотропностью строения усушка древесины неодинакова в различных направлениях: по длине волокон она наименьшая (около 0,1% при удалении из древесины всей влаги); только креневой древесине свойственна большая продольная усушка (до 5%); по направлению годовых слоев, т. е. в тангентальном направлении, усушка наибольшая, 8—12% [18]. Усушка по радиусу ствола 4,5—8%, т. е. почти в 2 раза меньше, чем по направлению годовых слоев. Древесина заболони усыхает несколько больше древесины ядра.

Усушка по торцовой площади, а также по объему сортимента примерно равна сумме усушек по радиальному и танген- тальному направлениям. Например, если усушка по танген- тальному направлению 10%, а по радиальному 6%, древесина усохнет как в поперечном сечении, так и по объему примерно на 16%, независимо от формы кусков.

Величина усушки древесины по объему примерно соответствует объему испарившейся из древесины связанной влаги. Так как древесина более плотных пород содержит в единице объема больше связанной влаги, она больше и усыхает. Следовательно, древесина дуба, клена, граба и т. д. характеризуется большей усушкой, чем древесина пихты, тополя, ольхи. Как исключение из этого правила, усушка древесины осины и липы примерно соответствует усушке дуба. Для древесины липы характерна, кроме того, небольшая разница в величине радиальной и тангентальной усушек, вследствие чего эту древесину предпочитают при изготовлении ответственных деталей, например в модельном производстве. Наоборот, у древесины кедра и пихты мала радиальная усушка по сравнению с тангентальной (1:27г)-

Таким образом, следует различать свободную усушку древесины как коллоидного тела (отрезок СЕ при конечной влажности в точке Е) и несвободную усадку (отрезок ДЕ). Последняя происходит в результате суммарного изменения размеров древесины из-за потери связанной влаги, остаточных деформаций и возможно от внешних механических воздействий (например, в местах расположения прокладок, также препятствующих усушке по ширине доски). Происходит растяжение древесины на величину ДС.

Для определения усушки следует вырезать тонкие пластинки (перпендикулярно длине волокон) и, медленно высушивая, периодически определять их массу и размеры.

Усадка древесины примерно равна усушке при медленном высушивании очень тонких пиломатериалов, при сушке древесины токами высокой частоты и т. д., когда не возникает остаточных деформаций из-за перепада влажности по сечению материала. Наоборот, в толстых пиломатериалах, особенно в ус

ловиях высушивания при повышенных температурах и при скоростных процессах, когда получаются большие остаточные деформации, древесина значительно растягивается и усадка намного меньше усушки.

В некоторой мере величиной усадки древесины можно управлять, выпиливая пиломатериалы соответствующих сечений и применяя режимы сушки, способствующие образованию растягивающих остаточных деформаций; не исключено влияние на древесину и внешних воздействий ёсйбремя ее высушивания.

Термин усушка применительно к большим образцам неточно отражает сущность явления и следуемую из него величину сокращения размеров древесины. Размеры пиломатериалов могут изменяться из-за остаточных деформаций и без изменения их средней влажности (например, в средней зоне подсыхающей толстой доски) или, наоборот, сохраняться с изменением влажности (например, в значительной мере в шиповых соединениях). В производственных условиях происходит усадка пиломатериалов, т. е. обычно меньшее сокращение размеров, чем из-за усушки.

Для разработки норм припусков на усадку были выполнены массовые замеры сечений пиломатериалов в условиях, приближающихся к производственным, с последующей статистической обработкой результатов измерений. На основании таких исследований, проведенных в различных климатических зонах СССР, разработаны соответствующие стандарты. Величина припуска на усадку отсчитывается в миллиметрах. На 38, а дана диаграмма припусков для пиломатериалов хвойных пород в зависимости от их размеров в сухом состоянии. Величина начальной влажности не имеет значения, если она выше 30%. По ГОСТ 6782.1—75 и 6782.2—75 припуски даны в виде таблиц; для лиственницы величина припусков повышается на одну треть.

Чем толще материал, тем меньше удельная (в %) усадка. Так, при конечной влажности 6% для материала размером 300 мм усадка 4,4%, 25 мм — 7,5%. Последняя приближается по величине к усушке. В первом случае величина усадки составляет только около 7г от значения усушки. Таким образом, у толстого сортимента при испарении влаги древесина растянулась на ‘/г величины усушки (путем воспрепятствования ей и возникновения остаточных деформаций).

При высушивании пиломатериалов методом сублимации их усадка приближается к нулю, а при высокочастотном высушивании будет наибольшей (равной усушке). На 38,6 дана диаграмма усадки древесины березы, дуба, клена, ольхи, осины, тополя и ясеня в тангентальном направлении; радиальная усадка равна примерно 0,7 тангентальной. Припуски на усадку, приведенные на 38, относятся к условиям атмосферной сушки пиломатериалов.

slide-16