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.
Абсолютная влажность материала высчитывается по формуле:
W=(m-m 0)/m 0 ×100(%),
где W — влажность, m — масса образца при первом взвешивании, m 0 — 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.
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.
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.
- Варианты выполнения измерений
- Измерение по массе
- Расчеты по полученным данным
- 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.
Дерево – натуральный материал, достаточно сильно восприимчивый к влажности. Оно способно выделять и поглощать влагу в зависимости от окружающих условий. При неизменном состоянии микроклимата влажность древесины стремится к постоянным показателям.
Определение влажности древесины во многом зависит от породы дерева. Наиболее гигроскопичными являются груша, бук, кемпас. Самыми стойкими считаются дуб, бамбук, мербау.
Использование древесины для строительства и ремонта предполагает соблюдение норм влажности. Под термином «влажность» подразумевается процентное отношение воды к сухой древесине.
Типы влажности
Выделяют два вида влажности древесного сырья: относительная и абсолютная.
Абсолютная
Такое понятие характеризуется отношением массовой доли влаги определенного объема древесины к весу абсолютно сухого сырья этого же размера. На этот показатель существуют установленные государственные стандарты. Согласно им показатели измерителя абсолютной влажности доски должна быть в границах 9%.
Относительная
Это процентное отношение влаги, которая содержится в дереве, к массе влажной древесине. В древесном сырье вода находится в двух формах: свободной и связанной. Они указывают на общее число влаги в сырье. Объем связанной влаги зависит от микроклимата, так как впитывается из воздуха. Находится она в клеточной структуре дерева. Именно из-за этого, в зависимости от влажности окружающей среды, происходит разбухание или усушка материала. Удалить связанную воду можно только при помощи сушки.
Свободная влага не приводит к разбуханию, так как вода в этом случае находится в межклеточной структуре древесины. Но благодаря ей увеличивается плотность материала.
Помимо этого, вид древесного сырья зависит от степени его влажности.
Существует несколько типов влажности древесины:
Мокрая. К этому разряду относят дерево, которое долгое время подвергалось воздействию воды. В таком случае показатель измерителя влажности составляет более 100%.
Свежесрубленная. Влажность недавно сваленного дерева находится в пределах 50–100%.
Комнатно-сухая. Этот вид материала, который долгое время находился в отапливаемом здании. Поэтому его число находится в пределах 9–13%.
Воздушно-сухая. К такому типу относится древесина, которая длительное время хранилась на свежем воздухе. В зависимости от условий окружающей среды, ее показатель находится в пределах 15–20%.
Абсолютно сухая. Таких показателей можно добиться только при помощи сушки в специальном приборе. Количество воды в этом случае равняется 0.
Как узнать влажность древесины?
Существует несколько методов, как определить влажность древесины. Но сначала надо выяснить вид растения и влагу воздуха, так как для разных деревьев существуют свои стандарты.
Для того чтобы измерить влагу древесного сырья, как правило, используют два метода: весовой либо при помощи электрического прибора. Их показатели могут несколько отличаться, но незначительно.
Весовой
Для этого метода потребуется:
очень точные весы;
Процесс измерения:
Для начала из середины доски нужно своими руками отпилить кусок шириной 10–15 миллиметров. Он будет служить контрольной пробой. Главное, в этом этапе – взять брусок именно с центра доски. С торцевой части отрезать не стоит, так как она имеет намного меньшую влажность.
После взвешивания этот кусок нужно отправить в специальную сушку, прибор с температурой около 100С°.
Первое взвешивание производится своими руками через пять часов. Все последующие показатели записываются с интервалом 1–2 часа.
Высушивание проводится до тех пор, пока весовой показатель не начнет повторяться. Это означает, что материал стал абсолютно сухим. Обозначим числовой показатель последней пробы как «Pc».
W = (Ph-Pc) : (Pc х 100%)
W – показатель в процентах; Ph – первый вес; Pc – последний вес.
Чтобы получить более надежные результаты, лучше использовать два образца для проб. 
Электрический
Чтобы провести весовое измерение древесины требуется очень много времени. В среднем на такую работу уходит около девяти часов. Но есть способ, который позволяет намного быстрее и более точно определить процентное число воды в дереве.
Установить показатель влажности древесного сырья намного проще при помощи электрического влагомера.
Принцип работы влагомера основан на изменении удельного электрического сопротивления материала зависимо от его влажности. Иглы-электроды этого прибора вводятся в древесину так, чтобы они находились друг против друга. По ним пускается ток, и влагомер показывает количество воды в этом участке дерева. Но так как влагомер измеряет влагу только локально, то лучше повторить замер в нескольких местах.
Как определить влажность дерева без технических средств?
Сегодня количество воды в древесном сырье выясняют при помощи сложных расчетов и новейших приборов. Но ведь строительством люди занимались всегда. И как-то они обходились без прогрессивных методов и влагомеров.
По свежеспиленному фрагменту необходимо провести черту карандашом. Когда древесина влажная, линия через некоторое время посинеет, если сухая – нет.
О количестве воды в древесном сырье могут «рассказать» стружки. Если они эластичные, мягкие, при сминании не ломаются – дерево влажное. Стружки сухого сырья в руке будут ломаться, крошиться.
Можно своими руками провести по древесине острым металлическим предметом. По оставленному следу определяется состояние материала. У влажного дерева след будет влажный.
Определить количество влаги в древесном сырье можно ударив по нему каким-нибудь деревянным предметом. Если звук глухой – дерево влажное, тонкий и звонкий – сухое.
О сухости древесины свидетельствуют также трещины на ее торцах. У влажного материала их меньше.
Когда при распиливании доски своими руками в отверстие проступает влага, дерево содержит большое количество воды и непригодно к работе. Слишком пересохшее сырье при подобной обработке крошится.
Влажность древесины играет огромную роль при строительстве и ремонте. Сырое дерево в процессе высыхания будет деформироваться. Чтобы этого избежать работать следует только с сухим материалом.
Использование пиломатериала и изделий из древесины, имеющих избыточную влажность, приводит к деформации деревянных конструкций, потере прочности, развитию грибка и плесени. Влажность является основным контролируемым параметром на этапе производства материалов из дерева. После переработки леса кругляка, полученный лесоматериал подвергается сушке, на лесоперерабатывающих предприятиях контроль содержания влаги осуществляется лабораторным путем. При достижении заданной кондиции, древесина поступает потребителям и в торговую сеть. Нормы влажности для товарной древесины определены ГОСТ.
Для определения влажности товарной древесины используют лабораторные методы. Лабораторные установки оборудуются на лесоперерабатывающих предприятиях и позволяют производить измерения с высокой точностью. Метод основан на определении количества влаги, выпаренной из образцов древесины. Процесс испытаний занимает длительное время, требует применения специального оборудования: термостатов, высокоточных весов.
Древесина гигроскопична, при хранении и транспортировании материала впитывает влагу из атмосферы. Перед использованием лесоматериала важно контролировать его влажность. Для проведения экспресс-испытаний древесины используют влагомеры.
Влагомер для древесины – электронный прибор, позволяющий провести экспресс-анализ строительного материала и изделий из дерева.
Приборы для измерения влажности древесины различают по методам измерения:
- Кондуктометрический – основан на измерении электропроводности между двумя точками – электродами,
- Диэлькометрический – основан на измерении диэлектрической проницаемости материала,
- По определению коэффициента отражения ИК-излучения,
- По ослаблению СВЧ-излучения, при прохождении через испытуемый образец.
«МЕГЕОН 20502»
Самыми распространенными являются игольчатые (кондуктометрические) и бесконтактные (диэлькометрические) влагомеры. Приборы, работающие с СВЧ- и ИК-излучениями, производятся в стационарном исполнении и предназначены для использования на поточных линиях обработки дерева и при производстве древесно-стружечных плит (ДСП).
Игольчатый влагомер
Используется кондуктометрический метод измерения – прибор измеряет силу тока, протекающего между иглами-электродами, внедренными в древесину. Схема прибора простая, включает: источник питания, заостренные электроды, величина тока в цепи измеряется микроамперметром. Иглы-электроды имеют размер от 15 до 25 мм, изготавливаются из твердого металла, в нерабочем положении закрыты защитной крышкой. Расстояние между электродами определяют разработчики приборов.
Прибор определяет содержание влаги в процентном отношении, результат отражается на дисплее и не требует пересчета. Продолжительность одного изменения не превышает 5 секунд. Особенностью контактных моделей является ограниченный диапазон применения: максимальная точность достигается при влажности от 7 до 30%, при больших значениях погрешность значительно возрастает. На точность измерений с использованием игольчатых влагомеров оказывает влияние порода дерева. Рекомендуется использовать для проведения измерений на древесине, не подвергавшейся химической обработки.
«СЕМ DT-125H»
Правила определения влажности пилопродукции с применением кондуктометрических влагомеров установлены ГОСТ 16588-91 и согласованы с системой международных стандартов ISO. Замеры проводятся в разных местах заготовки: первое – на расстоянии 0.5 м от торца, последующие – через каждый погонный метр. Иглы вводятся вертикально на всю длину, линия, соединяющая иглы, должна быть параллельна или перпендикулярна волокнам древесины. Устройство широко применяется при работе с пиломатериалом: доской, брусом, блок-хаусом, не теряющим товарный вид после прокалывания.
- «МЕГЕОН 20502», Россия,
- «ADA ZHT 125», Гонконг,
- «СЕМ DT-125H», Китай.
«Condtrol Hydro-Tec»
Принцип действия бесконтактных приборов основан на измерении среднего значения диэлектрической проницаемости (коэффициента изоляции) микроволновым способом. Вода обладает высокими токопроводящими свойствами. При помещении исследуемого образца в наведенное электромагнитное поле, образуется высокочастотный ток. Величина тока пропорциональна влажности среды. В бесконтактных влагомерах используют генераторы 3-30 МГц. В высокочастотную цепь включен конденсатор, скорость разряда конденсатора зависит от диэлектрической проницаемости среды. Прибор производит достаточно сложные вычисления, имеет встроенный микропроцессор. По сложности устройства бесконтактный влагомер превосходит игольчатые влагомеры.
«МЕГЕОН 20610»
Микроволновой способ универсален, может использоваться для определения влаги в различных материалах. Это может быть дерево, фанера, гипсокартон, бетон, кирпич, штукатурка или цементная стяжка. Результаты измерений зависят от породы древесины и свойств измеряемого материала. Современные бесконтактные влагомеры имеют в меню опцию по выбору породы древесины и типа материала.
Для проведения измерений датчик прибора прижимается к поверхности с усилием 1.0-1.5 кг, измерение производится в течение 10-15 секунд. Диапазон измерения влажности от 4 до 85%, глубина сканирования – 20-30 мм.
В ТОП-3 популярных моделей входят:
- «Condtrol Hydro-Tec», Россия,
- «МЕГЕОН 20610», Россия,
- «Testo 635-2», Германия.
Психрометр и влагомер для древесины своими руками
При оборудовании столярной мастерской необходимо знать влажность воздуха в помещении и иметь возможность контролировать качество сырья. Сделать приборы для контроля этих параметров можно своими руками.
Простейший психрометр – прибор для определения влажности воздуха, можно изготовить в течение 30 минут. Для этого необходимо два обыкновенных комнатных спиртовых градусника. Термометры можно разместить на стене или на специальной подставке. Основное условие – у одного градусника расширительная колба со спиртом должна быть обернута влажной тканью. Показания термометров будут разные: чем суше окружающий воздух, тем меньшую температуру будет показывать «влажный» градусник. При повышении влажности воздуха, разница в показаниях будет меньше. Более точно влажность в мастерской можно определить с использованием специальной таблицы, доступной в интернете.
Интернет предлагает множество схем для изготовления влагомеров своими руками. Если посчитать стоимость комплектующих, стоимость самоделок будет сравнима со стоимостью самых простых промышленных образцов. Опытные мастера обходятся без влагомеров, определяют влажность древесины по косвенным признакам: по цвету и эластичности стружки, по звуку – при ударе столярной киянкой сухая древесины издает характерный звонкий звук, и другим признакам.
Основные параметры выбора
Влагомеры древесины доступны массовому потребителю, различные модели имеют свои достоинства и недостатки. Для работы с пиломатериалами можно ограничиться игольчатым влагомером, при изготовлении мебели, работе с фанерой, МДФ и ДСП лучше выбрать бесконтактную модель. Современные модели компактны, имеют ЖК-дисплей, интуитивно понятный интерфейс и оснащены дополнительными опциями: измерение температуры, запоминание результатов, автоматическое отключение и др.
Особенностями различных типов влагомеров являются:
- Игольчатые влагомеры самые дешевые, отличаются простотой и компактностью, позволяют оперативно производить измерения. Этот тип измерителей имеет значительную погрешность при влажности образца, превышающей 30%. При проведении измерений нарушается целостность поверхности. Приборы предназначены для работы с химически необработанными пиломатериалами.
- Бесконтактные влагомеры более дорогие, оснащены генератором электромагнитного поля и процессором, потребляют больше энергии. На точность измерения влияет шероховатость поверхности, на неровных поверхностях прибор дает значительные ошибки. Бесконтактные влагомеры многофункциональны, приборы позволяют работать с древесиной и другими материалами: опилками, ДСП, бетоном, МДФ, гипсокартоном.
Какой влагомер выбрать решает потребитель в зависимости от решаемых задач.
