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
усушка вдоль волокон
где a, b, l - размеры образца до высушивания, мм;
a0, b0, l0 - размеры доски после высушивания, мм.
Объемная усушка древесины YV вычисляется по формуле:
где V=a b l - объем древесины до высушивания, мм3;
где V=a0 b0 l0 - объем древесины после высушивания, мм3.
Следует иметь в виду, что объемная усушка древесины примерно равна сумме линейных усушек, т.е.
YV=Yr+Yt+Yl.
Для практических целей важно знать не величину полной усушки древесины, а коэффициент усушки, то есть среднюю усушку древесины при уменьшении содержания связанной влаги на 1%.
Коэффициент усушки вычисляется по формулам:
при тангенциальной усушке
при радиальной усушке
при объемной усушке
где Yt и Yr- усушка древесины по тангенциальному и радиальному направлениям, %;
YV - объемная усушка, %;
W - влажность древесины, %.
Эти формулы справедливы при изменении влажности от предела гигроскопичности (30%) до абсолютно сухого состояния (0%). Если влажность древесины будет больше 30%, то в этих формулах величину усушки делят не на действительную влажность W, а на 30%, то есть на количество связанной влаги, от которой зависит усушка древесины.
Разбухание представляет собой процесс, обратный усушке и состоит в увеличении размеров и объема древесины при ее увлажнении от абсолютно сухого состояния до предела гигроскопичности (до влажности 30%). Как и усушка, разбухание неодинаково в разных направлениях: наименьшее вдоль волокон (0,1-0,8%) и наибольшее в тангенциальном направлении (6-13%).
Показателем разбухания является влажностная деформация, выраженная в процентах к размеру или объему древесины в абсолютно сухом состоянии и вычисляемая с точностью 0,05% по формуле:
где PW- разбухание образца при достижении влажности W, %,
aW - размер или объем образца при влажности W, мм (мм3);
a0 - размер или объем образца в абсолютно сухом состоянии, мм (мм3).
Коэффициент разбухания Kр вычисляется с точностью до 0,0005% по формуле:
где P- разбухание древесины при влажности W, % (объемное, в радиальном или тангенциальном направлении);
W - влажность древесины в пределах до 30%.
Таблица - Изменение геометрических размеров доски лиственницы от ее влажности
Шир. доски, мм | Исх. влаж., % | Радиа- льное направ- ление | Танген- циальное направ- ление | Изменение размера доски радиального распила при | Изменение размера доски тангенциального распила при | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ку | Кр | Ку | Кр | усы- хании до 8% влаж. мм | разбу- хании до 20% влаж. мм | Сумма- рное изм. раз- меров, мм | усы- хании до 8% влаж. мм | разбу- хании до 20% влаж. мм | Сум. изм. разм. мм | ||
70 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,8 | 0,9 | 1,7 |
80 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,9 | 1,1 | 2,0 |
90 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 1,0 | 1,2 | 2,2 |
100 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 1,1 | 1,3 | 2,4 |
110 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,2 | 0,2 | 0,4 | 1,2 | 1,5 | 2,7 |
120 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,2 | 0,2 | 0,4 | 1,3 | 1,6 | 2,9 |
130 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 1,4 | 1,7 | 3,2 |
140 | 14 | 0,19 | 0,2 | 0,35 | 0,39 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1,5 | 1,9 | 3,4 |
Наиболее результативным способом снижения влияния влажности древесины на ее геометрические размеры является обработка древесины специальными защитными составами, включая торцевую пропитку с внешней и внутренней стороны доски.