Определение влажности древесины. Как определить влажность древесины? Основные способы Каким образом определяют влажность древесины

Древесина издавна известна людям как универсальное сырье. Она применяется для строительства домов, в качестве отделочных материалов, для создания мебели, инструментов, бумаги, посуды и многого другого. Такое распространение древесины обусловлено в первую очередь ее свойствами. Как строительный материал дерево имеет множество преимуществ: высокая прочность при сравнительно небольшом весе и объеме; упругость; малая теплопроводность. Дома сделанные из дерева хранят тепло зимой и прохладу летом, не задерживают излишнюю влагу. При хорошем уходе деревянные постройки могут простоять несколько сотен лет.

Однако древесина имеет и ряд недостатков, которые необходимо учесть перед началом строительства или изготовления деревянных деталей. Во-первых, дерево является легко воспламеняемым материалом, поэтому необходимо применять меры предосторожности в обращении с ним. Во-вторых, поскольку дерево – природный материал, оно подвержено разрушительному действию микроорганизмов и насекомых. По физическим характеристикам дерево является анизотропным материалом, то есть его свойства (прочность, теплопроводность) различны в направлениях вдоль и поперек древесных волокон. Кроме того, оно имеет свойство гигроскопичности. Это означает, что дерево способно в больших количествах отдавать или поглощать влагу. При этом детали, изготовленные из дерева, усыхают или набухают. Анизотропия и гигроскопичность дерева при изменениях влажности и температуры окружающей среды приводят к появлению напряжений в его объеме, а впоследствии – к появлению трещин и зазоров между деталями.

Анизотропию дерева регулировать практически невозможно, поскольку она обусловлена его природой. А вот измерить и откорректировать влажность дерева можно достаточно просто. Особенно важно следить за влажностью в процессе изготовления деревянных материалов.

Есть три основных способа измерить влажность древесины: контактный (кондуктометрический), бесконтактный (диэлькометрический) и метод высушивания (термогравиметрический).

Наиболее высокую точность измерений можно получить с помощью метода высушивания. Для определения влажности от основного материала отпиливают пробу на расстоянии не ближе 30-50 см от края, поскольку влажность на краях материала обычно несколько меньше, чем в объеме. После этого образец поддается воздушно-тепловой сушке в сушильном шкафу до тех пор, пока два последовательных взвешивания образца не дадут один и тот же результат (в таком случае считается, что вся влага из образца удалена). Этот метод является наиболее точным, поэтому его показания могут в дальнейшем служить эталонными для влагомеров. К минусам метода можно отнести большое время проведения измерений (5-8 часов), невозможность измерения влажности в режиме реального времени, необходимость наличия сушильного шкафа.

Контактный метод измерения влажности древесины основан на определении электрического сопротивления дерева и преобразования его в единицы влажности, которые затем выводятся на экран прибора. Для измерения влажности контактным методом, необходимо воткнуть металлический зонд прибора в деревянную деталь.

Влагомер, использующий кондуктометрический метод, также называется , поскольку его измерительный зонд имеет форму иглы. К минусам данного метода относят повреждения материала при измерениях и увеличение погрешности измерений при малых показаниях влажности образца (

В бесконтактном методе с помощью СВЧ-излучения определяется диэлектрическая проницаемость дерева. Затем полученное значение сравнивается с эталонным при помощи корреляции (совпадения) двух величин. Различие измеренного и эталонного значений указывает на степень влажности материала. Преимуществом этого метода является практически полное отсутствие зависимости показаний прибора от температуры и статического электричества. Влажность таким способом можно контролировать в широком диапазоне, а образец проверяется по всей длине за короткий промежуток времени. Еще одно преимущество этого метода – отсутствие повреждений материала при измерениях. К недостаткам бесконтактного способа можно отнести наличие погрешности измерений за счет неоднородного распределения влажности и плотности дерева по объему. Поверхность образца перед измерениями необходимо сделать гладкой и ровной.

При выборе измерителя влажности древесины нужно обращать внимание на такие характеристики как диапазон измерения влажности , погрешность измерений, диапазон измерения температуры (если прибор оснащен такой функцией), глубину сканирования (для бесконтактных приборов), а также на список пород дерева, которые можно измерять данным прибором. Измерители влажности древесины , также как и многие другие приборы, могут быть выполнены в виде стационарных или портативных устройств. Выбор типа исполнения влагомера определяется условиями, в которых будет измеряться влажность.

Например, при измерениях влажности продукции деревообрабатывающих заводов, пиломатериалов, ламинированного бруса и т.п. лучше подойдут стационарные приборы, которые можно установить на нескольких этапах производства.

Для мебельных фабрик, особенно там, где сборка мебели производится вручную, лучше использовать портативный прибор. При сборке мебели очень важно проверять все составные части на одинаковый уровень содержания влаги, так как это гарантия долговременной целостности конечного изделия.

Портативные влагомеры используются при производстве окон и дверей, паркета, панельной мебели, погонажных изделий (наличники, плинтуса и т.п.) и многих других изделий из дерева.

С влагомером от ЭкоЮнит Украина у вас всегда будет возможность в любое время проверить качество деревянных материалов, будь это покупка дерева для строительства дома, контроль производственного процесса деревянных деталей, сборка мебели, изготовление декоративных изделий и многое другое.

1. Варианты выполнения измерений
2. Измерение по массе
3. Расчеты по полученным данным
4. Измерительные приборы

При выполнении строительных работ, для производства мебели и декоративных изделий берется сухая древесина, поскольку влажный материал «ведет» после обработки, что портит декор шкатулок, рамок для картин, фотографий. Подвергаются риску другие конструкции – двери, дверные косяки, полы, лестницы.

В связи с большими объемами, уровень влаги в древесине определить сложно, важен опыт специалиста – все замеры проводятся вручную, и работник может пропустить (случайно или умышленно) часть заготовок. А на крупных предприятиях по деревообработке делаются выборочные измерения, по которым выясняют, сколько процентов влажности у партии (5–20 штук, по полученным данным рассчитывается средний показатель). Определяется влажность древесины на предприятиях поэтапно .

Вполне вероятно, что часть может быть недостаточно сухой, а это вызовет сложности у специалистов, работающих с материалом – мастеров, мебельщиков. Нужна только сухая древесина, поэтому приходится самостоятельно определять ее состояние.

Методы выполнения

Существует всего 2 способа, чтобы узнать уровень воды в древесине:

Можно сделать это, используя инструменты. Для точных измерений пользуются специальным устройством – влагомером. Он предназначен для определения уровня содержания влаги в разных условиях и для любых материалов.

Измерить влажность древесины можно по ее массе, провести расчеты получается в домашних условиях.

Существует ГОСТ, допускающий уровень содержания влаги в древесине для определенных целей после обработки . (ГОСТ 17231-75 и ГОСТ 16483.7-71). Документы действуют на территории стран СНГ. В них регламентируются способы выбора пробников, методические указания по измерению влажности, анализ и трактовка полученной информации.

Сам процесс подготовки и работа просты: из партии отбираются образцы, которые помещаются в сушильный шкаф с заданными условиями. Это температура, влажность воздуха, другие факторы. После полного цикла работы шкафа образец достают и взвешивают, сравнивая влажность древесины до помещения туда и после. ГОСТ предусматривает допуски (погрешность допустимого отклонения от заданных значений).

Если заготовка долго лежала на складе (даже после сушки), то набирается равновесная влажность . Этот показатель для дерева является тем значением, которое имеет среда. Например, при длительном хранении на складе дерево наберет или отдаст влаги столько, что в итоге влажность бревен или досок будет равна этому показателю в помещении. Поэтому отдельно существует ГОСТ, который регламентирует норму влаги. Условия хранения материала должны соблюдаться.

Измерение по массе

Этот вариант наиболее точный, поэтому именно так определяют влажность по ГОСТу. Способ можно пименять дома. Он не требует специального оборудования. Однако необходимы знания физики и некоторых справочных данных по ГОСТу. Рекомендуется перед проведением измерений ознакомиться с ГОСТом, чтобы иметь представление о влажности, на что она влияет, какое значение имеет стандартное число, а также для получения справочных данных.

Метод основан на том, что любой материал имеет плотность. Разные породы дерева отличаются по этому показателю. При этом естественная плотность древесины значительно ниже, чем реальная – дерево впитывает влагу. Сухая древесина более легкая, чем влажная. Получив значения объема и массы заготовки, можно проверить или рассчитать влажность. Этот вариант надежней, чем простое использование влагомера.

Важно правильно взять исходные данные по плотности для расчетов, поскольку даже у одной и той же породы дерева, которое растет в различных климатических условиях, оно разное. Это дает погрешность.

Чтобы провести расчеты, необходимо взять заготовку 2х2х3 см, которую отрезают от краев доски на расстоянии около 0,3–0,5 метра.

Все равно, от какого края доски отрезан материал. Следующий этап – взвешивание. Его производить нужно на очень точных весах, чтобы получить показатель массы до 0,1 грамма. После этого рассчитывают объем и плотность материала.

Расчеты по полученным данным

Для сравнения с полученными расчетными данными берется естественная плотность древесины . Разница между расчетным и естественным значением будет указателем того, что дерево влажное. Для определения точного значения заготовку помещают в сушильный шкаф при температуре 100˚С (в быту можно использовать духовку) на четверть суток. После этого заготовка извлекается, повторно измеряется и взвешивается.

Расчеты выполняют следующим образом:

W = (m-m0)/m0 х100%, где: m – масса заготовки до сушильного шкафа, m0 – масса после извлечения из сушилки, W – значение влажности.

К недостаткам этого способа следует отнести длительное время получения и обработки информации, необходимость выбирать точные значения из справочных материалов (естественная плотность). Однако полученный результат будет точным.

Измерительные приборы

Чтобы определить влажность древесины, можно использовать устройство, которое позволяет узнать приблизительно, сколько процентов воды содержится в материале. Единственным требованием для подобных работ является наличие влагомера, который стоит довольно дорого. Большинство предприятий имеет в своем распоряжении такой прибор и, если договориться, то можно провести все измерения.

Принцип работы основан на явлении электрической проводимости в различных средах. Прибор имеет два игольчатых датчика, которые следует воткнуть в заготовку на одинаковую глубину, после чего через них проходит ток. При этом в современные приборы уже заложена норма сухого дерева, что позволяет проверить данные с установленными значениями для конкретной породы. Вся операция занимает около минуты.

К недостаткам этого метода стоит отнести высокую погрешность. У лучших приборов она составляет 1,5–2%, у большинства может доходить до 3–4%. Кроме того, сложно воткнуть иглы на одинаковую глубину, что дает существенные отклонения.

Казалось, предприняли все меры предосторожности при строительстве дома, но на торцах бревен все время появляются трещины, а фасад покрыт грибком? Остается одна причина – вы не учли влажность стройматериалов.

Почему важно учитывать влажность древесины

Зарубежный опыт показывает, что степень усадки древесины меняется на 1–2 % при изменении влажности на каждые 5 %. Доска шириной в 10 см при уменьшении влажности с 20 % до 10 % даст усадку около 4 мм. Более того: прочность соединения клеем или герметиком деревянных поверхностей уменьшится вдвое, если разница во влажности будет всего 4 %.

Стоит учитывать, что при неправильном хранении увеличивается и риск появления плесени или гнили. В этом случае придется обрабатывать стройматериалы или готовое сооружение специальной пропиткой .

Как определить влажность древесины

Узнать влажность древесины на глаз можно, но показатель этот будет с большой погрешностью, но даже этого бывает достаточно. Если при распиливании из древесины выступает влага, не трудно догадаться, что дерево сырое.

Есть еще несколько народных способов, которые помогут приблизительно определить влажность древесины:

• Провести по строганой стороне химическим карандашом. Если след от карандаша фиолетовый, древесина влажная.
• Провести по дереву рубанком. У сухой древесины стружка хрупкая, у влажной –эластичная.
• Постучать по дереву. Сырая древесина дает глухой звук, у сухой он более мягкий и мелодичный.

Кстати, если при распиле древесина крошится, значит она пересушена и тоже не подойдет для строительства.

Самый надежный способ измерить влажность – воспользоваться электровлагомером. Иглы прибора вставляют в материал, и на дисплей выводится значение влажности.

Ошибки при сушке древесины

Сырую древесину перед использованием нужно высушить – в ином случае постройка рискует дать различную усадку или пасть жертвой биологических вредителей. Делают это естественным способом на воздухе или в печи. Иногда (на крупных складах) используют комбинацию начальной сушки на воздухе с последующей в печи.

Процесс сушки нужно контролировать, чтобы избежать следующих дефектов досок/бревен.

Деформация:

• искривление вдоль края или по ширине;
• выгибается вдоль;
• искривление на концах в противоположные стороны (напоминает пропеллер).

• на торцах;
• на лицевой стороне;
• внутри древесины – становятся видимыми после механической обработки.

При слишком быстром процессе высыхает только внешняя часть доски, а середина остается влажной. Это создает в древесине внутреннее напряжение, что опасно в заморозки. Средний влажный слой замерзает, увеличивается в объеме, и доска/бревно растрескивается.

Влажность древесины и ее обработка герметиками

• 15–20 % – окна, строительная древесина;
• 10–15 % – мебель;
• 8–10 % – столярные изделия в помещениях, которые непрерывно нагреваются.

При обработке герметиками нужно ориентироваться на эти показатели влажности, чтобы качественно защитить древесину.

Для использования древесины для наружных или внешних работ, необходимо определить её влажность. Существует несколько способов «как определить влажность древесины». Можно определить на глаз, а можно с помощью специальных приборов. Если пренебречь данной характеристикой, то впоследствии можно столкнуться с неприятной ситуацией, такой как деформирование или превращения в крошку.

Без проведения лабораторных экспериментов невооруженным глазом нетрудно заметить степень влажности материала. Если при распиле начинает выступать влага, то это говорит о высокой степени влажности, так как на поверхность выступают её излишки. Такое дерево непригодно для использования. Если же дерево, наоборот, начинает при распиле крошиться, то это знак пересохшего материала, что также негодно для последующей обработки.

Установление значения влажности древесины также можно производить методом взвешивания. Для этого метода требуется образец для проведения опыта. Сначала образец кладут на точные весы и записывают результаты измерения. Затем, для его просушки, образец помещают в духовую печь, разогретую до ста градусов, на час. После этого повторяют взвешивание. Эта операция продолжается до остановки изменения материала, что означает его полную просушку. После окончания эксперимента производится расчет влажности. Для этого из начального веса вычитают конечный. Затем полученный результат делят на вес сухого материала. Полученный результат необходимо умножить на сто процентов и получится процент влаги, содержащейся в доске.

Существуют и электроприборы, показывающие уровень влажности, называемые электровлагомеры. Они основаны на изменении электропроводимости материала. Иглы прибора вводят в древесину и направляют туда ток. После этого прибор выводит значение степени влажности.

Практически любую древесину придают сушке. Высушенная древесина более прочна и долговечна, не подвергается процессам гниения и меньше деформируется.

Существуют и народные методы определения просушенности древесины. Проведя линию на строганной стороне химическим карандашом. Если линия не приобретет фиолетовый цвет, то древесина сухая. Сухая древесина имеет хрупкую стружку, а сырая - эластичную. Звук от стука по деревянному материалу также укажет на степень влажности. У сырой - звук глухой, а у сухой - мягкий и мелодичный. При сушке деревянных досок, на их концах выступает смола. Если при надавливании на эту смолу, она начинает крошиться, то это признак сухости древесины.

Подводя итоги, можно сделать следующий вывод: качество древесины во многом зависит от степени её влажности. Чем суше материал, тем он прочнее и более устойчив к гниению. Поэтому при выборе древесины необходимо учитывать этот факт.

Древесина - это натуральный материал, который очень восприимчив к изменениям уровня влажности и температурного режима. Главное свойство древесины - ее гигроскопичность, то есть способность менять уровень влажности согласно окружающим условиям. Такой процесс называется "дыханием" дерева, при этом оно может впитывать пары воздуха (сорбция) или выделяет их (десорбция). Подобные действия являются реакцией на изменения в микроклимате здания. Если состояние окружающей не меняется, то влажность древесины будет стремиться к постоянному значению, которое называют равновесной (или устойчивой) влажностью.

Дерево — доступный, экологически чистый материал, широко использующийся при строительстве и отделке зданий. Однако многие отказываются от него по той причине, что со временем древесина начинает коробиться, в конструкциях появляются щели. Происходит это по мере высыхания древесины. Избежать такой проблемы можно, если работать с сухим материалом. Нормы влажности пиломатериалов регламентируются рядом документов, в частности СНиП II-25-80.

Для того, чтобы получить качественное и надежное строение, необходимо использовать при строительстве только сухую древесину.

Но как узнать влажность древесины при покупке? На глаз это определить достаточно сложно. Лишь специалист с большим опытом по некоторым признакам может определить, влажная древесина или сухая, но и он не даст точного процентного соотношения. Некоторые выводы о влажности можно сделать при обработке пиломатериала. Если снятая рубанком стружка пластичная и гнется, то древесина сырая, если крошится — сухая. Строительные же нормативы требуют точной цифры, и для ее определения существует ряд методов, наиболее применяемыми из которых являются расчет по массе и вычисление с помощью специального прибора — влагомера.

Расчет влажности древесины по массе

Рисунок 1. Таблица плотности различных видов древесины.

Известно, что различные породы деревьев имеют различную плотность. Но плотность зависит не только от породы, но и от влажности пиломатериала: чем суше древесина, тем она легче. Данные по наиболее распространенным породам представлены в таблице на Рисунке 1. Зная объем и массу, можно подсчитать плотность, найти ее в таблице для данного дерева и таким образом определить влажность древесины. Это достаточно простой и быстрый способ определения влажности. Однако следует учитывать, что плотность деревьев даже одной породы, но произрастающих в разных климатических зонах, может варьироваться, поэтому погрешности в вычислениях избежать не удастся.

Для более точного определения влажности пиломатериала проводится исследование. Для испытания берется образец размером 20х20х30 мм. Проба отрезается от пиломатериала на расстоянии не менее 30-50 см от края доски. Она взвешивается на весах с точностью до 0,1 г и помещается в сушильный шкаф с температурой в 101-104° С. По истечении 6 часов проба достается из шкафа, повторно взвешивается и снова кладется в шкаф. Последующие взвешивания проводятся с периодичностью в 2 часа. Результаты взвешиваний заносятся в журнал. Если разница массы по итогам двух взвешиваний не превышает 0,1 г, то древесина считается абсолютно сухой.

Расчет влажности древесины.

Абсолютная влажность материала высчитывается по формуле:

W=(m-m0)/m0×100(%),

где W — влажность, m — масса образца при первом взвешивании, m0 — масса того же образца после полного высушивания.

Необходимо рассмотреть, как определить влажность образца на примере. Можно допустить, что до просушки он весил 98,76 г, после просушки — 65,81 г. Тогда W=(98,76-65,81)/65,81х100=50,1%.

Для получения достоверного результата необходимо произвести исследование с несколькими пробами. Не рекомендуется выдерживать в сушильном шкафу более 20 часов образцы смолистых пород.

Этот способ определения влажности древесины соответствует ГОСТу 16483.7-71, но он занимает много времени и требует наличия специального лабораторного оборудования.

Определение влажности при помощи влагомера

Для определения влажности древесины можно использовать влагомер.

Научно-технический прогресс, проявляющийся во всех сферах человеческой деятельности, не остался в стороне и в отношении такого вопроса, как определение влажности древесины. Сегодня влагомером никого не удивить. Стоимость этого портативного прибора зависит от производителя, модели и набора функций, но она не настолько высока, чтобы отказаться от этого удобного приспособления. Влагомеры есть практически на любом складе, где хранятся или продаются пиломатериалы. А потому и измерение влажности превращается в минутное дело.

Принцип действия влагомера основан на измерении сопротивления при пропускании через древесину электрического тока. Прибор имеет игольчатые датчики, которые заглубляются в пиломатериал вдоль волокон. При нажатии кнопки замера через них пропускается ток, и результат, уже переведенный в показатель влажности, моментально высвечивается на дисплее. Погрешность измерения у современных влагомеров составляет не более 1,5%. При этом следует понимать, что результат достоверен только для того места, где углублены иголки. Чтобы судить о состоянии пиломатериала в целом, необходимо произвести как можно больше замеров по всей длине и ширине доски.

Допустимые показатели влажности древесины по ГОСТу.

Ряд моделей имеет длинный проводник, соединяющий прибор с игольчатыми датчиками. Это позволяет измерять влажность древесины дистанционно при ее сушке в камере. При этом датчики вставляются в доски, расположенные в середине штабеля. Сам прибор помещается вне камеры. При замерах необходимо делать поправки на температуру. Дистанционный способ удобен для контролирования процесса сушки древесины, но следует признать, что зачастую он дает искаженные результаты. Это происходит по двум причинам: из-за нагревания иголок датчиков, которые передают его древесине в местах заглубления, и из-за нарушения плотного контакта датчиков вследствие усыхания древесины.

В тех случаях, когда крайне нежелательно даже минимальное повреждение древесины, например, если речь идет о деталях для мебели, определить влажность древесины можно бесконтактным влагомером. Он не имеет иголок, а просто прикладывается к поверхности пиломатериала. Принцип действия прибора основан на измерении длины электромагнитных волн, которая будет отличаться в зависимости от влажности. При измерении таким влагомером следует определять древесину по породе.

Сушка древесины

Влажная древесина — еще не приговор. Ее вполне можно довести до пригодного к работе состояния даже без сушки в камере. Более того, атмосферная просушка рекомендуется для любого приобретенного пиломатериала.

Высушивание древесины сводится к ее правильному хранению. Для этого оборудуется место на сквозняке, защищенное навесом от осадков и попадания прямых солнечных лучей. Последнее условие связано с тем, что под солнцем поверхность досок быстро нагревается и просушивается, а нижняя остается влажной. Из-за этого возникает напряжение, древесина коробится и трескается.

Под штабели устанавливаются лаги высотой не менее 0,5 м от уровня земли. Поверхность основания должна иметь строго горизонтальную ориентацию. Во избежание прогиба досок расстояние между точками опоры не должно превышать 1,5 м. Между рядами досок перпендикулярно им размещаются прокладочные доски из хвойных пород толщиной в 25-40 мм, а через 1,0-1,5 м — прокладки толщиной в 100-150 мм. Это обеспечит лучшую циркуляцию воздуха. Нельзя складировать в один штабель доски, имеющие разную влажность: древесина гигроскопична, и сухие пиломатериалы будут набирать влагу от влажных.

Время, необходимое для просушки до показателя 18-22 % влаги, варьируется от 9 до 40 дней. Оно зависит от климатических условий, времени года и толщины материала.