Древесина в строительстве используется с давних времен. Несмотря на то, что рынок полон современных материалов, она пользуется большой популярностью. Это объясняется тем, что древесина обладает многими достоинствами и высоким эксплуатационными свойствами. При использовании этого материала стоит учесть множество факторов. В особенности это касается его подготовки. Усушка пиломатериалов, таблица, которая содержит данные значения, влияет на их прочность и долговечность.
Дерево популярный строительный материал
Неоднородность сушки
Сушка древесины является довольно сложным и ответственным процессом, так как от него будет зависеть свойства пиломатериала. Древесина является анизотропным материалом, который имеет неоднородную структуру. Как результат, усушка, проводимая в разных направлениях, будет проводиться неодинаково.
Помимо этого на процесс влияют различные факторы. Прежде всего, стоит отметить вид древесины. Так, пиломатериала лиственных и хвойных пород усыхают меньше, чем твердых. Не менее значимым здесь является и способ складирование древесины. Усушка при этом происходит по-разному:
- тангенциальная – усушка по направлению годовых слоев максимальна и составляет от 8 до 12%;
- продольная – в основном не учитывается, так как имеет небольшое значение, которое составляет 0,1%, а в случае с креневой древесиной – до 5%;
- радиальная – имеется в виду усушка, которая происходит по радиусу ствола, и не превышает 8%.
Чтобы понять, как происходит процесс, необходимо разобрать его поэтапно:
- Первая стадия. На этом этапе уходит небольшая часть жидкости. Она выходит медленно и частично. Медленнее испарение происходит вдоль волокон. Несмотря на это, первая стадия очень важна в подготовке пиломатериалов к обработке. Особенно это касается древесины дорогих пород.
- Вторая стадия. Усушка происходит в продольной и радиальной проекции. В последнем случае параметры отличаются в зависимости от сорта сырья. На этом этапе свойства материала изменяются в радиальном направлении.
- Третья стадия. Завершающий этап, на котором происходит объемная сушка. На этой стадии определяется объем удаления влаги, а также заключительное состояние сырья. Главным показателем является коэффициент усушки.
Даже, несмотря на то, что процесс проводится по схожей технологии, результат будет разным. Такая неравномерность приводит к деформации сырья. Это является значительным недостатком, так как в дальнейшем создает некоторые трудности в ее обработке. Прежде всего, это касается изменения геометрических размеров древесины. Изменение формы и поперечного сечения приводит к увеличению отходов в процессе обработки.
Важно! Стоит учитывать, что все работы проводятся только с полностью высушенной древесиной. Невозможно работать с деревом, которое не прошло полноценную сушку.
Пиломатериалы проходят предварительную сушку и обработку
Проявление анизотропии усушки древесины на практике
Таблица соотношения коэффициентов усушки и разбухания древесины.
В результате анизотропии усадки изменяются не только геометрические размеры древесины. Зачастую этот процесс сопровождается и изменением формы заготовки. Если усадка древесины происходит неравномерно, то это может напрямую повлиять на качество древесного материала.
В этом случае весьма велика вероятность появления дефектов сушки. Наиболее ярко подобные процессы себя проявляют именно при камерной сушке. Этот вид сушки древесины сегодня наиболее распространен и эффективен.
Таким образом, стоит говорить о том, что на предприятиях, которые занимаются сушкой древесины, должен происходить процесс контроля, который заключается в поддержании стабильных значений температуры и влажности воздуха в камере.
В этом случае весьма велика вероятность снижения появления брака готовой продукции. В современной действительности с поставленной задачей достаточно просто справиться.
Сейчас производится много оборудования, которое способно вести автоматический контроль за состоянием атмосферы внутри сушильной камеры. Разумеется, оно стоит недешево, зато вероятность появления брака ввиду усушки равна нулю.
Современные датчики температуры, которые устанавливаются в камерах, способны работать с минимальной погрешностью. Это достигается за счет применения высококачественных материалов в процессе их производства. Их погрешность зачастую составляет менее десятой доли процента.
Этого вполне достаточно, чтобы производить автоматический контроль внутри печи. Сигнал со всех датчиков поступает на микроконтроллер, который способен выполнять сотни операций в минуту.
Если в какой-то части камеры произошло резкое понижение или повышение температуры, контроллер на это среагирует мгновенно. Он передает сигнал на исполнительный орган, который выдает оператору сигнал тревоги. Таким образом, процесс автоматической усушки становится все совершеннее.
Схема устройства камеры для сушки древесины.
Если в процессе производства будут нарушены какие-либо технологические процессы, весьма велика вероятность того, что на выходе получится некачественная продукция.
Все подобные камеры работают с учетом опыта, который был добыт учеными экспериментальным путем. Они исследовали большую часть пород древесины на усушку.
В результате полученных данных можно отлаживать процесс нагрева в печи. На эти данные и опирается большинство предприятий, которые осуществляют усушку древесины в камерах.
Теоретические расчеты
В процессе подготовки древесины важно знать приблизительные параметры ее изменения. Это даст возможность заготовить материал, который в результате будет максимально приближен к нужным размерам. Конечно, такие вычисления являются теоретическими и не могут иметь некоторые отклонения. Это связано с тем, что трудно предусмотреть деформацию сырья в процессе сушки.
Так, чтобы установить количество влаги, которая уходит из древесины, используют следующую формулу:
M = Pбаз. ( WН – WК ) / 100
М (кг/м3) – количество жидкости, которое удаляется из кубометра древесины;
Рбаз. (кг/м3) – плотность дерева, которая определяется отношением массы сухого материала к объему с влажностью более 30%;
WН и WК – соответственно влажность дерева до и после сушки;
Помимо этого в процессе заготовки древесины принимают во внимание процент ее усушки. Она вычисляется по такой формуле:
У = К ( 30 – WK )
У (%) – процент усушки;
К (%) – коэффициент, который берется со специально разработанных таблицах;
WK (%) – влажность дерева после прохождения сушки.
При усушке возможна деформация материалов и изменение геометрических размеров
Группировка разных пород древесины
Усушка древесины в различных частях ствола.
Уровень объемного усыхания дерева влияет на разделение естественных пород на такие категории:
- Слабая степень усушки.Умеренные показатели уменьшения объема.Значительный уровень.Интенсивная величина изменения.
При появлении на поверхности древесины жидкости, она начинает увеличиваться в объемах, разбухает.
Как понятно, этот процесс обратно противоположен рассматриваемому образцу. Подобные явления связываются со структурой пиломатериалов и их взаимодействием с влагой. Набухание появляется в результате увеличения влажности сырья до 30%.
Отдельные специалисты могут заявить, что рассматриваемые естественные явления относятся к отрицательным показателям, однако это не совсем так. Этими прекрасными характеристиками пользуются виноделы, сохраняя единство дубовых бочек на протяжении большого срока хранения спиртных напитков.
В процессе строительства усадка древесины несет немаловажную функцию, эти показатели следует учитывать при возведении любого строения из этого ценного материала. В ином варианте он станет образцом изъянов и недочетов.
Коэффициент усушки
Этот коэффициент указывает на относительные изменения размеров пиломатериала в результате снижения влажности на 1%. В зависимости от направления сушки он бывает:
- тангенциальным;
- радиальным;
- объемным.
У каждой древесины этот параметр имеет свое значение. Вот, коэффициент некоторых пород:
| Древесина | Коэффициент | ||
| Тангенциальный | Радиальный | Объемный | |
| Ель | 0,31 | 0,17 | 0,48 |
| Клен | 0,32 | 0,2 | 0,56 |
| Бук | 0,35 | 0,18 | 0,53 |
| Сосна обыкновенная | 0,31 | 0,18 | 0,49 |
| Липа | 0,33 | 0,23 | 0,56 |
| Тополь | 0,28 | 0,14 | 0,42 |
| Дуб | 0,29 | 0,19 | 0,48 |
При проведении расчетов очень важно обратить внимание на то, что для каждой древесины есть свой коэффициент. Это позволит более точно узнать особенности изменения сырья в процессе прохождения сушки.
При сушке нужно следовать некоторым правилам
Припуски
На основании многочисленных исследований государственным стандартом были разработаны таблицы, которые определяют припуски усушки древесины той или иной породы. В процессе их создания учитывался не только вид сырья, но и вид распиловки. При этом есть некоторые особенности расчетов.
Если влажность сырья составляет ниже 30%,то припуски основываются на разнице между показаниями влаги, приведенной в таблице, и фактической. Помимо этого расчеты могут быть проведены с помощью специально разработанных формул, в которых учитывает тип древесины и способ ее распиловки.
Важно! Если древесина имеет влажность меньше 35%, то в формулу включается фактический показатель. Это позволит в результате высушивания получить материал нужных размеров.
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.
Припуски тангенциальной и смешанной распиловки пихты, ели, кедра и сосны
Перед тем как рассматривать припуски к усушке, нужно разобраться с тем, что же собой представляет смешанная и тангенциальная распиловка:
- Тангенциальная. Самый популярный вид распиловки бревен. В результате можно получить долговечные и практичные пиломатериалы, которые обладают высокой устойчивостью к разбуханию, а также усушке. На материале виден утонченный рисунок колец. Он широко используется при оформлении постройки. Такая технология широко применяется при изготовлении качественного паркета.
- Смешанная или полурадиальная. Не менее популярный способ, с помощью которого изготовляют пиломатериалы. Распил осуществляет под углом 45 градусов. Достоинство заключается в том, что можно сэкономить сырья и тем самым снизить стоимость готовой продукции. Единственный минус – это высокий риск деформации из-за неправильного сушения. Поэтому к этому процессу подходят со всей ответственностью. В качестве сырья используют хвойные и листовые породы.
Что же касается самих припусков, то для этого разработана таблица, в которой учитывается номинальный размер материала и конечная влажность. Все это стоит учитывать при проведении теоретических расчетов. Только так можно получить значение, которое максимально приближено к конечным параметрам пиломатериала.
Размеры заготовок влияют на процесс усушки
Припуски в зависимости от толщины и ширины
Как уже было отмечено, сушка древесины является довольно сложным и не менее ответственным процессом, при котором стоит учесть множество нюансов. В данном случае речь идет о таких факторах:
- порода древесина;
- способ распила;
- метод складирования;
- размеры досок.
Размер пиломатериалов является не менее важным параметром при обработке древесины, нежели порода или особенности распила. Все это имеет непосредственное отношение к конечному результату. Поэтому на первоначальном этапе необходимо учесть все эти факторы, которые повлияют на получение материала, готового к дальнейшей обработке.
Закономерность здесь довольно проста. Согласно ней, чем меньше ширина и толщина доски, тем меньше припуск на усушку. При этом стоит учитывать, что габаритные размеры также влияют на скорость сушки сырья, а также риск возникновения деформаций в процессе этого.
Достоинства древесины (натуральной):
Несмотря на некоторые проблемы, возникающие по причине коробления древесины, этот материал можно предпочесть другим благодаря таким его достоинствам, как высокие прочность и морозостойкость, низкие тепло- и звукопроводность, простота утилизации и легкость в обработке. Кроме того, древесине присущ низкий коэффициент линейного расширения под воздействием температуры.
Недостатки древесины (натуральной):
Из недостатков, присущих древесине, можно перечислить такие, как наличие сучков и трещин, гигроскопичность, горючесть. Отметим сразу, что недостатки устраняются при помощи специальных технологий. Рассмотрим, к примеру, гигроскопичность. Являясь капиллярно-пористым материалом, древесина обладает свойством, как отдавать, так и поглощать влагу из окружающей среды. Поэтому усушке-разбуханию древесина обязана именно своей гигроскопичности. Это может привести как к изменению размеров деталей и конструкций из дерева, так и к развитию разрушающих микроорганизмов – грибков. С целью устранения гигроскопичности поверхность деревянных конструкций покрывают водо – и воздухонепроницаемыми составами: лаками, красками и т. д.
Таблица припусков
| Древесина | Размеры материала, мм | ||||||
| 16 | 25 | 40 | 60 | 100 | 130 | 160 | |
| Лиственная | 0,6 | 0,9 | 1,4 | 2,1 | 3,5 | 4,5 | 5,6 |
| Хвойная | 0,6 | 0,8 | 1,2 | 1,8 | 2,8 | 3,9 | 4,1 |
Как видно, древесина хвойных пород меньше подвергается деформации и изменениям в плане размеров. Это обусловлено структурой дерева и наличием в его составе смол и других компонентов. В любом случае все эти параметры учитываются при расчете возможных размеров пиломатериалов после прохождения сушки.
От чего зависит величина усадки древесины
К факторам, оказывающим влияние на величину усушки древесины можно отнести следующие:
- Материал — бревно, оцилиндрованное бревно, брус, клееный брус. Дом из бревна ручной рубки дает усадку до 15 см, из оцилиндрованного бревна — на величину до 10 см, из бруса — до 6 см. Профилированный брус камерной сушки дает усадку — 2,5-4 см, клееный брус — 1,5-2 см.
- Межвенцовый уплотнитель — мох, джут, лен, пакля и другие.
- Размер материала. Естественно, чем больше деталь, тем больше размер усадки.
- Начальная влажности древесины.
- Технология строительства, тип рубки. Например, при неплотной подгонке бревен при ручной рубке усадка может оказаться настолько значительной, что придется докладывать несколько дополнительных венцов, чтобы в доме можно было комфортно передвигаться.
- Пора года, когда ведется строительство. В летнее время срубу требуется до 12 месяцев на усадку. Возведенные в зимнее время срубы требуют в 2 раза меньше времени усадку — около 6 месяцев.
