Вологість деревини та її вплив на механічні властивості

Волога міститься у деревині у вільному стані та у гігроскопічному, колоїдно зв'язаному стані. Молекула целюлози хімічно пов'язані з молекулами води. Усі будівельні породи лісу можуть містити до 30% гігроскопічної вологи, що називається точкою насичення волокон. Це відповідає повної насиченості вологою клітинних оболонок за відсутності вільної вологи порожнинах клітин. За вмістом вологи умовно розрізняють і стан деревини: повітряно-сухе з вологістю від 10 до 18%; напівсухе з вологістю від 18 до 23%; сире з вологістю понад 23%. Відсотковий вміст вологи (абсолютна вологість) визначається стосовно

де g₁ - Маса вологого зразка; g₂ маса того ж зразка після висушування до постійної маси.

При висиханні свіжозрубаної деревини зникнення вільної вологи відбувається порівняно швидко - протягом 1-2 літніх місяців. Воно не пов'язане із зміною будь-яких властивостей деревини, крім її маси. Видалення гігроскопічної вологи відбувається значно складніше. Воно вимагає звичайно штучного сушіння деревини та супроводжується значною зміною її фізико-механічних властивостей. При цьому механічні властивості деревини підвищуються, одночасно відбувається усушка – скорочення розмірів елементів. Зворотний процес (зволоження до 30%) супроводжується набуханням деревини та зниженням її механічних властивостей.

Найбільшої величини усушка досягає у площині поперечного перерізу елементів (поперек волокон) – 6. 10% у тангентальному t і 3. 5% у радіальному r напрямах при повному висиханні. У напрямку вздовж волокон усушка майже не відбувається (0,1%).

Для виключення впливу вологості на показники властивостей деревини їх значення, що визначаються з випробувань, призводять до стандартної вологості (12%) за формулою

Внаслідок цього будь-які визначення фізико-механічних властивостей деревини повинні супроводжуватись одночасним визначенням її вологості.

Конструкції, захищені від зволоження, повинні виготовлятися з повітряно-сухого матеріалу, що забезпечує їх стабільність, тобто усуває небезпеку усушки, короблення та розтріскування після зведення, небезпеку загнивання. Для виготовлення наземних споруд, що провітрюються, постійного призначення дозволяється застосовувати лісоматеріал з вологістю не більше 25%. Для влаштування закритих конструкцій, що важко провітрюються, вологість пиломатеріалів повинна бути не більше 20%, а для виготовлення клеєних конструкцій — 8. 12%. Вологість лісоматеріалів, що застосовуються для шпонок, нагелів, вкладишів та інших дрібних деталей, не повинна перевищувати 15% та вологості навколишнього матеріалу. В окремих випадках дозволяється застосовувати деревину з вологістю більше 25%, але не більше 40% для виготовлення наземних споруд, що провітрюються, в яких усушка деревини не викликає погіршення якості сполук або значного провисання за умови проведення заходів щодо захисту деревини від гниття.

Висихання деревини (не плутати з усиханням) відбувається переважно вздовж волокон. Найімовірніше просихають торці елементів. Через бічну поверхню дерев'яні елементи просихають важче. У пиломатеріалах просихання по бокових поверхнях відбувається швидше, ніж у колодах, завдяки наявності перерізаних волокон.

Нерівномірне висихання деревини та нерівномірна усушка її за напрямками r і t викликає жолоблення елементів і розтріскування їх.Короблення та розтріскування від усихання тим більше, чим більша щільність деревини та розміри елементів (рис. 15). Усихання, короблення та розтріскування сильно знижують якість дерев'яних конструкцій і навіть можуть вивести їх з ладу. Широкі дошки, що містять велику кількість заболоні, коробляться особливо сильно. При жолобленні дощ опуклість завжди спрямована до серцевини. Цю обставину потрібно враховувати при виготовленні конструкцій та розташовувати дошки так, щоб не погіршити якість з'єднань та не пошкодити покрівлі.

Внаслідок різниці між радіальним і тангенціальним усиханням, а також через нерівномірне висихання деревини в елементі розвиваються внутрішні напруги (рис. 15, а). У початковий період висихання зовнішня частина елемента буває розтягнута впоперек волокон, а внутрішня стиснута, при цьому в розтягнутій частині виникають розриви тріщини (рис. 15, б). Надалі знак напруги може змінитися і тріщини утворюються всередині елемента (рис. 15, в).

Усушені тріщини мають радіальний напрямок. Головна тріщина йде найкоротшим напрямом від периметра перерізу до центру стовбура. У балках прямокутного перерізу усушені тріщини розташовуються зазвичай на широких бічних гранях балок і збігаються з площиною найбільшої напруги зсуву при згинанні. Сильне розвиток таких тріщин може викликати розшарування балок, які з цільних стають складовими з набагато зниженими розрахунковими геометричними характеристиками. У балках роблять вертикальні надрізи, які зменшують внутрішні напруги з бокових гранях і запобігають появі на них глибоких тріщин (рис. 15, г).

Небезпечними є тріщини, що збігаються з площиною будь-якої сполуки.Наприклад, розташування болтів у нагельному з'єднанні по осі елемента в один ряд не рекомендується, тому що саме тут є небезпека появи тріщини та руйнування з'єднання. Не рекомендується застосовувати в з'єднаннях широкі металеві накладки, які перешкоджають усиханню деревини поперек волокон і сприяють розвитку поздовжніх тріщин.

Вологість деревини та властивості, пов'язані з її зміною

Вода у деревині. Деревина завжди має вологість. При практичному використанні необхідно точно знати кількісний вміст вологи в деревині, тому що від цього значною мірою залежить показники її фізичних, механічних і технологічних властивостей. Характер та ступінь впливу вологості на показники властивостей деревини залежать не тільки від кількісного вмісту вологи, а й від її форми. У деревині розрізняють дві форми вологи: пов'язану та вільну. Пов'язана волога знаходиться в субмікроструктурі клітинної стінки і утримується там досить міцними фізико-хімічними зв'язками. Її присутність у деревині суттєво відбивається на багатьох властивостях цього матеріалу, особливо на міцності, твердості, електропровідності. Максимальний вміст пов'язаної вологи в деревині залежить від деревини, її щільності і в середньому приймається рівним 30% відносно абсолютно сухого стану деревини. Волога, що знаходиться в деревині понад максимальну кількість пов'язаної, знаходиться в порожнинах клітин і судин, утримується в основному за рахунок капілярних сил і називається вільної. Гранична кількість вільної вологи в деревині залежить кількості порожнеч у ній, т. е. від її щільності, і може становити залежно від породи 120—150 %.

• - з похибкою не більше 1%, яка є цілком достатньою в оцінці вологості деревини при її експлуатації, в технологічних процесах обробки, сушіння;
• - з похибкою не більше 0,1%, що необхідно тільки при проведенні фізико-механічних випробувань деревини для точного перерахунку отриманих показників до показників при стандартній вологості.

Для визначення вологості деревини з похибкою трохи більше 1 % виготовляють зразки як прямокутної призми розміром 20x20x30 мм (останній розмір уздовж волокон). Можуть бути використані зразки та проби інших розмірів та форм, передбачені для визначення вологості в окремих видів продукції з деревини.

Потім зразки маркують і зважують на терезах з похибкою до 0,01 г. Після зважування зразки поміщають у сушильний шафу з електричним нагріванням та автоматичним регулятором температури, яку протягом досвіду підтримують у межах 103±2 °С. Зразки періодично зважують. Перше зважування при висушуванні м'яких порід роблять не раніше ніж через 6 год, а твердих - не раніше 10 год. Повторні зважування виконують послідовно через кожні 2 год. Зважування зразків закінчують, коли різниця між двома останніми зважуваннями не перевищить 0,01 г. зважуванням зразки поміщають в ексикатор з гігроскопічною речовиною (безводним хлористим кальцієм або сірчаною кислотою концентрацією не нижче 94%) для охолодження до кімнатної температури. Вологість зразків обчислюють в абсолютній формі за формулою (3.1) із заокругленням до 1%.

Як зразки для визначення вологості з похибкою не більше 0,1 % використовують проби деревини, отримані із зразків, що піддавалися випробуванням.Зважування та висушування проб проводиться у попередньо пронумерованих та зважених бюксах з притертою кришкою. При зважуванні кришку закривають, а в сушильній шафі відчиняють. Застосування бюкси необхідне для того, щоб у процесі зважування маса зразків не змінювалася через можливе поглинання деревини вологи з навколишнього повітря. Зважування проводять на аналітичних вагах з похибкою не більше 0,001 г. Перед кожним зважуванням бюкси з пробами охолоджують до кімнатної температури в ексикаторі з гігроскопічною речовиною. Зважування припиняють, коли різниця між двома останніми зважуваннями, проведеними через 2 год, становитиме менше 0,001 г, у цьому випадку вважають, що досягнуто абсолютно сухого стану деревини.

Вологість зразків обчислюють із заокругленням не більше 0,1 % за формулою

де m_> — маса бюкси з пробою до висушування, г; т₂ — маса бюкси з пробою після висушування, г; т₃ — маса бюкси, р.

Основним недоліком сушильно-вагового методу є його тривалість - для визначення вологості необхідно 12-20 год, а іноді й більше. Крім того, цей спосіб вимагає виготовлення спеціальних зразків, попередньо вирізаних з досліджуваного матеріалу, наявності спеціального обладнання, а також витрат енергії.

В умовах виробництва необхідно мати більш простий спосіб, що дозволяє оперативно і з достатньою точністю визначати вологість деревної сировини, вологість деревини в процесі сушіння, її експлуатації та в інших випадках. Для цих цілей використовують спеціальні прилади. електровологоміри. Принцип їх роботи заснований на зміні електричних властивостей деревини, які суттєво залежать від вологості.Найбільш відомі такі марки електровологомірів, як ЕВ-2К, ІВ1-1, МГ-4Д. До недоліків цих приладів слід віднести меншу точність визначення вологості в порівнянні з методом висушування, а також те, що вони дають значення вологості тільки в контакті з деревиною.

Стан деревини з вологості. Стан деревини, при якому в клітинних оболонках за цих умов міститься максимально можлива кількість пов'язаної вологи, може характеризуватися як межа насичення клітинної стінки (І/ _н) або як межа гігроскопічності (W _г).

Межа насичення клітинних стінок характеризує максимальну вологість клітинних стінок у деревини свіжозрубаною або зволоженою шляхом витримування у воді, а межа гігроскопічності відповідає максимальній вологості клітинних стінок деревини при зволоженні її в максимально насиченому вологому повітрі. При температурі 0 °С значення межі насичення клітинної стінки та межі гігроскопічності збігаються і відповідають максимальному вмісту пов'язаної вологи для даної деревини, в середньому для деревини ця величина при різних розрахунках приймається рівною 30 %.

Величина межі насичення може бути встановлена ​​непрямим шляхом різкої зміни показників фізико-механічних властивостей деревини при поступовій зміні в ній вологості (наприклад, зміни електропровідності або міцності).

Межа гігроскопічності може бути визначена шляхом тривалого витримування деревини у вигляді стружок при відносній вологості повітря 99,5 % та строго постійної температури.

У той час як на величину межі насичення клітинних стін зміна температури практично не впливає, межа гігроскопічності з підвищенням температури помітно знижується, наприклад, при 100 ° С становить лише 19 - 20%. При негативних температурах також зменшується і за -22 ° С становить 17-22 %.

На гігроскопічність деревини впливає її щільність. Теоретичні розрахунки впливу щільності деревини, представлені у роботі російського вченого Б.С. Чудинова «Вода в деревині» та інтерпретовані нами у вигляді таблиці 3.2 свідчать, що зі збільшенням густини деревини гігроскопічність деревини знижується. На думку Б.М. Вугілля, вказане явище можна пояснити тим, що зі збільшенням щільності деревини зменшується площа поверхні клітинних стінок, у поглибленнях яких утримується мікрокапілярна вода. Це призводить до зменшення кількості зв'язаної води і, отже, до зниження _н, Т. е. і до зменшення (У _г.

Залежність межі гігроскопічності деревини W_{n г} від її щільності за різної температури

Щільність абсолютно сухої деревини, кг/м3

п. г (300) п. г (800)' /і

Як видно з таблиці, залежність гігроскопічності деревини від її густини найбільш виражена при температурі 0 ° С, при якій в діапазоні зазначених значень густини гігроскопічність деревини знижується на 9% вологості. При 72

підвищенні або зниженні температури порівняно з нульовою залежністю між щільністю деревини та її гігроскопічності стає менш вираженою.

За рівнем вологості розрізняють такі стани деревини:

• — мокра, довгий час, що пробула у воді (вологість більше 100%);
• — свіжозрубана (50—100 %);
• — повітряно-суха, довгий час, що пролежала на повітрі під навісом (15—20 % залежно від кліматичних факторів та пори року);
• — кімнатно-суха (8—12 %);
• — абсолютно суха (близько 0%).

Середня вологість свіжозрубаної деревини хвойних порід становить близько 90% (сосна - 90%, модрина - 80%, ялина - 105%, ялиця - 115%), м'яких листяних - 80% (липа - 70%, осика - 80%, вільха - 85%, тополя - 95%), твердих листяних - 70% (дуб - 70%, граб - 60%, береза ​​- 80%, в'яз - 80%). Вологість деревини дерева, що росте, змінюється в залежності від породи, умов проростання, пори року, доби та інших факторів, а також коливається в межах одного і того ж стовбура за його висотою і радіусом. Так, у хвойних порід вологість заболоні в 3-4 рази вище вологості ядра та стиглої деревини. Якщо для сосни та ялинки середньорічна вологість заболоні виявилася відповідно 112 та 122 %, то вологість ядра чи стиглої деревини становила 33 та 38 %. У напрямку від комля до вершини вологість заболоні у хвойних порід дещо збільшується, а вологість ядра залишається практично без змін.

У листяних порід - як ядрових (дуб, ясен, в'яз, ільм), так і безядерних (береза, осика, липа) - розподіл вологості по перерізу стовбура в його комлевій частині більш менш рівномірно: істотної різниці між заболонню і ядром або периферичної і центральною частиною стовбура немає. Однак вгору по стволу у листяних ядрових порід (дуб, ясен, в'яз) вологість ядра злегка знижується, вологість заболоні майже не змінюється; у листяних без'ядрових порід (осика, липа) вологість збільшується від комля до вершини.

Висихання деревини. При знаходженні вологої деревини в умовах, де відносна вологість повітря нижче 100%, відбуватиметься випаровування з неї вологи. У цьому спочатку видаляється вільна вода, що у порожнинах клітин, та був і пов'язана. Процес висихання деревини складається з двох явищ, що одночасно протікають:

• • випаровування вологи з поверхні деревини;
• • переміщення вологи із внутрішніх шарів до зовнішніх.

Оскільки випаровування вологи з поверхні деревини відбувається швидше, ніж просування її зсередини до периферії, волога при сушінні деревини розподіляється по товщині матеріалу нерівномірно (у зовнішніх шарах її менше, а у внутрішніх більше). Причому чим більша товщина матеріалу, тим більша нерівномірність розподілу вологості. Зміна (перепад) вологості на одиницю шляху руху вологи називається градієнтом вологості. Через нерівномірний розподіл вологи в деревині виникають внутрішні напруги і, як наслідок, з'являються тріщини.

Основними рушійними силами переміщення вологи в деревині є:

• 1) градієнт вологості. Це означає, якщо матеріал має неоднаковий за своїм обсягом вміст вологи, то вона переміщається у напрямку нижчої вологості;
• 2) градієнт температури. Якщо матеріал має неоднакову за своїм обсягом температуру, волога, як правило, переміщатиметься у напрямку зниженої температури;
• 3) градієнт тиску. За певних умов у процесі сушіння всередині деревини може створюватися надлишковий (порівняно з атмосферним) тиск пароповітряної суміші. Внаслідок цього волога переміщатиметься у напрямку зниженого тиску.

Але найчастіше основним чинником, визначальним рух вологи у процесі сушіння деревини, є градієнт вологості.

При сушінні деревини вільна волога з деревини видаляється порівняно швидко, і швидкість висихання деревини в основному залежить від здатності деревини проводити через свою товщу пов'язану вологу, тобто від її вологопровідності. Показником вологопровідності є коефіцієнт вологопровідності. Якщо забезпечити постійний струм вологи через деревину, коефіцієнт вологопровідності деревини можна обчислити за формулою

де D - коефіцієнт вологопровідності, м2/с;

М - швидкість струму вологи через деревину, кг/с;

F - площа поверхні випаровування вологи, м 2;

р₀ - щільність деревини в абсолютно сухому стані, кг/м3; dW/dx - градієнт вологості, 1/м (м-1);

W - вологість деревини у безрозмірному вираженні, визначена за формулою W = (т - т₀) / т₀;

х - лінійна координата у напрямі руху вологи.

Коефіцієнт вологопровідності деревини залежить від ряду факторів: деревини, вологості, температури деревини, щільності деревини, частини стовбура (ядро, заболонь), напрямки руху вологи (вздовж або впоперек волокон) і залежно від зазначених факторів має значення від 0,2-Ю 10 до 50-10 10 м2/с.

Залежність коефіцієнта вологопровідності від вологості деревини порівняно невелика. Максимальне значення спостерігається при вологості деревини 24—26 %.

Температура відноситься до факторів, що впливає на вологопровідність найбільш істотно: при підвищенні температури коефіцієнт вологопровідності різко зростає.Так, для заболоні сосни з підвищенням температури від 20 до 80 °С коефіцієнт вологопровідності в тангенціальному напрямку збільшується більш ніж у 10 разів (від 2-10 до 23-10 10 м 2 /с), що пов'язано зі збільшенням дифузії водяної пари з порожнини клітини в клітинну стінку, та якщо з клітинної стінки — у порожнину сусідньої клітини тощо.

Порода деревини також істотно впливає на вологопровідність. Пояснюється це частково особливостями мікробудування різних порід, але насамперед тим, що деревина різних порід має різну щільність, у разі підвищення якої вологопровідність деревини зменшується.

Коефіцієнт вологопровідності ядра і стиглої деревини завжди нижчий, ніж заболоні, що пояснюється закупоркою судин тілами у листяних порід, а у хвойних - закриттям пір і відкладенням смоли.

Коефіцієнт вологопровідності залежить від напряму щодо волокон. У радіальному напрямку вологопровідність дещо вища, ніж у тангенціальному, що пов'язано з впливом серцевинних променів. Зокрема, у порід із широкими променями (дуб, бук) відношення коефіцієнта вологопровідності у зазначених напрямках відповідно становить 1,7 та 1,5, а у сосни з дуже вузькими променями – 1,15. Коефіцієнт вологопровідності в поздовжньому напрямку в 15-20 разів більше, ніж у поперечному.

Встановлені для деревини коефіцієнти вологопровідності використовуються для розрахунків тривалості процесів висихання деревини за промислових способів її сушіння.

Швидкість висихання деревини залежить також від температури та вологості навколишнього середовища, способів укладання та виду сортименту. Короткі та тонкі пиломатеріали сохнуть швидше за довгі і товсті. У промисловості найбільш поширені два способи сушіння: атмосферний і камерний.

Камерна сушіння проводиться у спеціальних приміщеннях, званих лісосушильними камерами, в яких як агент сушіння використовується нагріте повітря. У камері підтримується певна температура та вологість повітря, що відповідає режиму сушіння. Тривалість сушіння соснових дощок товщиною 40 мм від вологості 80% до кімнатно-сухого стану (8-12%) становить 3-4 діб.

При атмосферному сушінні як агент використовується атмосферне повітря без штучного його підігріву. Для кращої циркуляції повітря застосовується розріджене укладання пиломатеріалів у штабель та укриття верху штабеля від атмосферних опадів. Тривалість атмосферного сушіння порівняно велика, і для того, щоб дошки товщиною 40-50 мм, заготовлені зі свіжозрубаної деревини (вологість 60-80%), висохли до повітряно-сухого стану (15-20%) у літній період у кліматичних умовах Республіки Білорусь. , Необхідно 40-50 діб.

Наприкінці атмосферного або камерного сушіння деревина набуває стійкої вологості. Кожному поєднанню температури та відносній вологості повітря відповідає певна стійка вологість деревини, яка називається рівноважний. Чисельне значення цієї вологості практично не залежить від породи, але залежить від напряму процесу (рис. 3.1).

Відносна вологість повітря, %

Мал. 3.1. Криві сорбції (7), десорбції (2) та рівноважної вологості (3)

Як видно на малюнку, при поглинанні вологи (сорбції) з повітря стійка вологість деревини менша, ніж при висиханні (десорбції). Різницю між значеннями стійкої вологості при сорбції та десорбції називають гістерезисом сорбції. Величина гістерези залежить від розмірів деревини.Подрібнена деревина (стружки, тирса) має велику питому поверхню, а тому й малий гістерезис (0,2 %), для пиломатеріалів товщиною понад 15 мм та шириною понад 100 мм гістерезис може досягати 2,5 %.

При необхідності рівноважна вологість деревини може бути визначена за спеціальною діаграмою рівноважної вологості (рис. 3.2), де рівноважна вологість показана як середнє між рівноважною вологістю при сорбції і десорбції.

Усихання деревини. Усиханням називається здатність деревини зменшувати свої лінійні розміри та обсяг при висиханні. Усихання відбувається при видаленні з деревини тільки пов'язаної вологи, зниження вмісту в деревині вільної вологи не призводить до її усихання. Пов'язана вода знаходиться в клітинних стінках у проміжках між целюлозними мікрофібрилами і всередині самих мікрофібрил, тому при видаленні пов'язаної вологи із зазначених проміжків мікрофібрили в силу їх взаємного тяжіння зближуються і товщина клітинної стінки зменшується, а отже, зменшуються розміри деревини. Оскільки мікрофібрили в клітинній стінці спрямовані переважно вздовж осі клітини, при видаленні зв'язаної води з деревини більшою мірою змінюватимуться поперечні розміри клітин, а отже, і самої деревини. Так, при повному видаленні пов'язаної вологи усушка становить у тангенціальному напрямку 7-10%, у радіальному - 4-6% (залежно від деревини). Поздовжня усушка, обумовлена ​​невеликим нахилом мікрофібрил у центральному шарі вторинної клітинної стінки, незначна (0,1-0,3%). Об'ємна усушка деревини в середньому становить 12-15%.

Мал. 3.2. Діаграма рівноважної вологості деревини

Анізотропія поперечної усушки деревини може бути пояснена такими причинами. По-перше, величина усушки пропорційна щільності деревини. Отже, величина усушки в тангенціальному напрямку визначатиметься величиною усушки найбільш щільної пізньої зони річного шару. У радіальному напрямку усушка представлятиме середньозважену величину між усиханням щільної пізньої зони річного шару і менш щільною ранньою. По-друге, серцевинні промені в тангенціальному напрямку усихають більше, ніж у радіальному, що відбивається на усиханні деревини у тих самих напрямках. По-третє, деревина має таке внутрішнє ана-78.

томічна просторова будова, жорсткість якої (модуль пружності) у радіальному напрямку значно більша, ніж у тангенціальному, а це означає, що деформації від усушки будуть меншими в тому напрямку, де жорсткість матеріалу більша. Таким чином, вплив трьох зазначених факторів призводить до того, що усушка деревини в тангенціальному напрямку перевищує радіальну в 15-2 рази.

Усихання може бути максимальним або частковим. Максимальна усушка спостерігається при зниженні вмісту вологи від межі насичення клітинних стінок (30%) до абсолютно сухого стану, а часткова - видалення частини пов'язаної вологи з деревини.

Експериментальне визначення усушки деревини проводять відповідно до ГОСТ 16483.37-88 (визначення радіальної та тангенціальної усушки) та ГОСТ 16483.38-88 (визначення об'ємної усушки). Для цього використовують зразки деревини у формі прямокутної призми розміром 20*20*30 мм (останній розмір вздовж волокон). Річні шари на торцях зразків повинні бути паралельні одній парі граней і перпендикулярні до іншої.Поверхні зразків повинні бути гладко стругані. Виготовити зразки доцільно зі свіжозрубаної деревини, у якої вологість завжди вище межі насичення клітинної стінки та розміри в максимально розбухлому стані. При вологості зразків меншою, ніж межа насичення клітинної стінки, зразки слід вимочувати в дистильованій воді до припинення зміни розмірів.

На підготовлених зразках на половині висоти та ширини зразка проводять ручкою лінії в тангенціальному та радіальному напрямках, а також вздовж волокон. За наміченими лініями за допомогою мікрометра з точністю до 0,01 мм проводять вимірювання зразків у тангенціальному, радіальному та поздовжньому напрямках. В результаті встановлюють максимальні розміри зразків за відповідними напрямками (а_тах).

Після цього зразки поміщають у сушильну шафу і, щоб уникнути розтріскування, попередньо протягом двох діб підсушують при температурі 40—50 °С, а потім поступово піднімають температуру до 103±2 °С, при якій зразки висушують до постійного мінімального розміру (я_тип). Зміна розмірів у процесі сушіння контролюють повторними вимірюваннями через кожні 2 години після 6 годин від початку сушіння при температурі 103±2 °С. Зразки вважаються висушеними, коли різниця між двома останніми вимірами в тих самих місцях зразка буде не більше 0,02 мм.

Відразу після сушіння зразки поміщають в ексикатор з гігроскопічною речовиною для охолодження, а потім остаточно вимірюють розміри зразків за тими ж напрямками і в тих місцях, що і до висушування. Ці вимірювання потрібно виконувати якнайшвидше, щоб у деревині зразків не почалася сорбція вологи з повітря і не відбулося збільшення розмірів.

Максимальне усихання в тангенціальному, радіальному, поздовжньому напрямках та за обсягом знаходять з точністю до 0,1 % за формулою

р_тц = а "'"_д~ а "'"' 100 3 - 3 >

де «_тах — максимальний розмір зразка в тому чи іншому напрямку (об'єм) з вологістю, що дорівнює або вище за межу насичення клітинних стінок, мм (мм 3 );

«Шт - розмір (обсяг) абсолютно сухого зразка, мм (мм 3).

При практичному використанні деревини іноді важливо знати не максимальне усихання деревини тієї чи іншої деревини, а величину усушки, яка відбувається при зміні вологості деревини від свіжозрубаного стану до нормалізованої (11-13%), тобто часткову усихання.

Для визначення часткової усушки попередньо витримані в дистильованій воді до максимального розбухання і виміряні на всіх напрямках зразки деревини висушують протягом декількох діб в кімнатних умовах. Кожної доби на трьох контрольних зразках проводять вимірювання їх розмірів у тангенціальному напрямку з метою зафіксувати початок процесу усушки. Далі всі досліджувані зразки поміщають в ексикатор з 38% сірчаною кислотою для кондиціювання до нормалізованої вологості. Зазначений розчин сірчаної кислоти підтримує в ексикаторі відносну вологість повітря 65±5 %, при якій деревина набуває рівноважної вологості, що дорівнює 11-13 % (в середньому 12 %). Кондиціювання вважається закінченим, коли різниця між двома останніми вимірами, проведеними через 6 год, не перевищить 0,02 мм. Часткове усихання обчислюють за формулою

[3_|2 = а "'; " ~ ° 12 • 100%,

де я_тах — максимальний розмір (обсяг) зразка з вологістю, що дорівнює або вище за межу насичення клітинних стінок, мм (мм 3 ); 3).

У практиці для різних розрахунків, пов'язаних із усиханням деревини, користуються коефіцієнтом усушки, який показує, наскільки зменшується розмір або обсяг деревини при зниженні вмісту пов'язаної вологи на 1%. Коефіцієнт усушки розраховують з точністю до 0,01% на 1% вологості за формулою де р_тах - максимальна усушка деревини в тому чи іншому напрямку або за обсягом, %;

1F _н - межа насичення клітинних стін деревини, що приймається рівним 30%.

Для кожної деревини визначені коефіцієнти усушки в тангенціальному, радіальному напрямках та за обсягом (табл. 3.3). Ці коефіцієнти можуть мати чисельні значення, наприклад, від 0,26, 0,12, 0,37 % відповідно в тангенціальному, радіальному напрямках та за обсягом (кедр) до 0,35, 0,19 та 0,52 % (модерниця) .

Коефіцієнти усушки деревини основних деревних порід