Что называется усушкой древесины

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

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

Изменения древесины в процессе сушки

Хотя на самом деле усушка древесины начинается раньше достижения предела гигроскопической влажности: первыми высыхают наружные слои, затем внутренние. Процесс прекращается, когда доски и бруски становятся абсолютно сухими на всю глубину.

Неоднородность усушки

Подобная неравномерность усушки приводит к деформации древесины, что является ее недостатком, поскольку создает трудности при обработке материала — в процессе высыхания пиломатериалов форма их поперечного сечения меняется: в зависимости от выпиловки доска может утончиться по краям, принять желобообразную форму, а сечение бруса из квадратного стать ромбовидным. Изменить ситуацию и стабилизировать размеры досок и брусков, изготовленных из предварительно невысушенной древесины, возможным не представляется. Остается работать с полностью просушенным материалом.

Теоретические расчеты

Таким образом можно вычислить количество удаляемой из древесины при сушке влаги:

Тогда процент усушки высчитывается по формуле:

где У — процент усушки, %.

Коэффициенты усушки древесных пород

Припуски на усушку

На основании исследований реальной усушки древесины различных пород определены размеры припусков усушки они узаконены ГОСТом и занесены в таблицы. Так, в помощь специалистам разработана таблица величины припусков на усушку для пиломатериалов тангенциальной или смешанной распиловки из древесины ели, сосны, кедра и пихты. Основываясь на ней, можно также высчитать припуски усушки для материалов радиальной распиловки, других размеров или влажности. В частности, для получения значения припуска для пиломатериалов радиальной распиловки в отношении данных таблицы применяется коэффициент 0,6. Если влажность древесины ниже 30%, припуски на усушку вычисляют как разницу между показателями указанных в таблице припусков для требуемой конечной и фактической начальной влажности древесины.

Также установлены припуски на усушку для пиломатериалов лиственных пород (ГОСТ 4369-52). Кроме того, при расчетах можно пользоваться формулами, учитывающими способ распиловки и породу древесины.

При радиальном расположении годовых слоев:

1) для бука, дуба, ильма, клена, ясеня, ольхи, осины и тополя:

2) для березы, граба, липы:

При тангенциальном расположении годовых слоев в досках:

1) для березы, дуба, клена, ясеня, ольхи, осины, тополя:

2) для бука, граба, ильма и липы:

где S — припуск на усушку, мм.

А — размер пиломатериалов по толщине или ширине в сухом состоянии, мм.

W — конечная влажность пиломатериалов, %.

В данных расчетах средняя начальная влажность материала установлена на уровне 35%. Если влажность древесины меньше, в формуле учитывается фактический показатель.

Ориентируясь на эти значения, можно добиться того, чтобы пиломатериалы имели требуемые размеры после высушивания.

Источник

Что называется усушкой древесины

Линейная усушка древесины вдоль и поперек волокон различна: первую величину в среднем можно принять в 0,1%. Полная усушка поперек волокна значительно больше и по радиальному направлению в среднем для хвойных пород гыражается в 4%, для лиственных — 5%; тангентальная же усушка в два раза больше радиальной.

Объемная усушка

Объемная усушка в среднем достигает величины 12—14%. Величина усушки зависит от породы, а в пределах одной и той же породы — от объемного веса, повышаясь с увеличением последнего.

Подобная же зависимость имеет место и для разных пород (тяжелых и твердых пород в общем усыхает больше, чем у. легких и мягких пород), но здесь эта зависимость выражена менее резко. Кроме отмеченных факторов на величину усушки оказывает влияние режим сушки: чем быстрее высыхает, тем меньше ее усушка.

Однако в последнее время накапливаются данные, показывающие, что быстро высохшая древесина. впоследствии при хранении увеличивает свою усушку, которая постепенно доходит до размеров усушки, высохшей медленно.

Древесина западноевропейских пород (по Нердлингеру) разделяют по величине объемной усушки на следующие группы:

Явление усушки находит себе объяснение с точки зрения мицеллярной теории. При высыхании в первую очередь испаряется свободная влага из полостей внутри, что не влечет за собой уменьшения размеров. При удалении же влаги из клеточных оболочек, где она заполняет пространства между фибриллами, последние сближаются, вследствие чего уменьшаются размеры отдельных элементов. Так как фибриллы ориентированы вдоль волокон под некоторым углом к их оси и т. к. вода заключена в продольных прослойках, раздвигая фибриллы, то поперечная усушка отдельного волокна будет в несколько десятков раз больше продольной.

Поперечная усушка

Поперечная усушка отдельного волокна достигает 30%, в то время как продольная едва составляет 1%. Неодинаковая усушка вдоль волокон в разных случаях объясняется различным углом наклона фибрилл. Различие между радиальной и тангентальной усушкой объясняется влиянием сердцевинных лучей и поздней зоны годового слоя. Усушка сердцевинных лучей по ширине (в тангентальном направлении) в 4—7 раз больше усушки прочих элементов древесины (по Перелыгину); равным образом тангентальная усушка поздней на 1—2% превышает усушку ранней древесины годового слоя.

Усушкой объясняется и повышение ее крепости при высыхании ниже точки насыщения волокон. Неравномерность усушки по радиальному и тангентальному направлению вызывает коробление, т. е. изменение формы сортимента. Так, при распиловке в развал только середовая доска сохраняет плоскую форму.

Все остальные доски подвергаются поперечному короблению. Равном образом брус квадратного сечения с расположением годовых слоев на торце параллельно двум противоположным граням после высыхания меняет сечение на прямоугольное (или трапецоидальное), круг превращается в овал, а при расположении годовых слоев по диагонали квадрат превращается в ромб.

Неправильное расположение волокон (косослой) вызывает продольное коробление доски, приобретающей форму пропеллера (крыловатость).

Другой вид продольного коробления (выгиб) имеет место в результате различной усушки вдоль волокон отдельных зон ствола (креневая ).

Влажность высушенной древесины должна находиться в соответствии с влажностью окружающего воздуха во время службы того или иного изделия.

Пересушенная будет поглощать влагу из воздуха, и эта способность называется влагопоглощением (гигроскопичностью). Предельное количество влаги, могущее быть поглощенным из воздуха при данных условиях, определяет собой ее влагоемкость, а скорость поглощения при равных условиях зависит от влагопроводности.

Влагоемкость данной породы зависит от температуры и влажности окружающего воздуха. Следовательно при различных условиях древесина способна поглощать из воздуха различное количество влаги, достигая в конце-концов т. н. «равновесной влажности», когда она не поглощает и не испаряет влаги. Указанная зависимость иллюстрируется диаграммами влагопоглощения, построенными Чулицким для сосны, ясеня и дуба.

Источник

Усадка древесины (усушка)

Усадка древесины — это естественный процесс высыхания, связанный с уменьшением линейных размеров. Наиболее интенсивно процесс усадки (усушки) происходит в первые три месяца после возведения дома и зависит от многих факторов.

От чего зависит величина усадки древесины

К факторам, оказывающим влияние на величину усушки древесины можно отнести следующие:

Важность учета усадки дома

Если сруб дома не отстоится положенное время для усадки, то велика вероятность, что оконные и дверные рамы могут перекосится, начнет крутить полы, стены и потолки.

Преждевременное заселение в дом также может привести к неравномерной усадке. Чем это значит и чем чревато? К примеру, одна комната будет греться больше, другая меньше, третья — вообще не будет отапливаться. В результате в конструкциях начнут образовываться щели, дом может перекоситься. Щели в стенах приведут теплопотерям. Так, отверстия совокупной площадью в 4% от общего объема дадут 25% снижения теплоемкости стены.

Направления усушки и таблица сравнения для различных пород древесины

Если рассматривать бревно, то процесс усушки (усадки) в нем происходит в трех направлениях — радиальном, тангенциальном и вдоль волокон. Усушка вдоль волокон ввиду малой величины обычно во внимание не принимается. Наибольшее практическое значение имеет величина изменения поперек волокон (радиальное). Радиальную усушку необходимо учитывать, предусматривая, например, припуски на усушку при распиловке бревен на доски. Так как обычно бревна распиливают во влажном состоянии, то если не дать припуска на усушку, полученные пиломатериалы после высыхания не будут иметь требуемых размеров поперечного сечения.

Сравнение усушки (усадки) разных пород древесины:

Источник