Zawartość wilgoci w drewnie odnosi się do ilości wody obecnej w postaci cieczy lub pary w drewnie po usunięciu wolnej wody . Zwykle wyraża się ją jako ułamek lub częściej jako procent masy suchego drewna. Wilgotność drewna jest również mierzona za pomocą miernika wilgotności .
Oprócz wody wolnej, czyli zawartej zarówno w jamach komórkowych, jak i przestrzeniach międzykomórkowych, która jest tam zatrzymywana jedynie przez kapilarność, woda może występować w drewnie w postaci cieczy lub pary w świetle komórki. forma związanej wody , przez połączenie molekularne wewnątrz ścian komórkowych .
Wilgotność drewna, jego zmienności, które w tym samym czasie, który jako bezpośrednią konsekwencją zróżnicowanie gęstości, o gęstości drewna samą, jak i zmienności w objętości , która, jak zmienność waga uzależniona od zmiany wilgotności są ważnymi czynnikami określającymi wartość drewna.
Kiedy drzewo jest ścinane, uważa się je za „zielone”: zielone drewno wciąż zawiera wolną wodę, mówi się, że ma wilgotność powyżej punktu nasycenia włókien . Koncepcja punktu nasycenia włókien została opracowana przez amerykańskiego inżyniera Harry'ego D. Tiemanna w 1906 r. Dopiero po utracie całej wolnej wody drewno osiąga punkt nasycenia włókien . W tym momencie drewno nie kurczy się ani nie zmienia wymiarów, ponieważ włókna są nadal całkowicie nasycone wodą. Ta związana woda jest odprowadzana podczas suszenia, co powoduje zjawisko skurczu , powodując deformację drewna.
Kilka cech fizycznych lub technologicznych drewna jest skorelowanych z jego zawartością wody (a co za tym idzie z jego gęstością i wagą ): twardość , wytrzymałość mechaniczna , skurcz , właściwości akustyczne i termiczne ; pływalności drewna . Na przewodnictwo elektryczne ma bezpośredni wpływ wilgoć. Gęstość drewna wpływa również na koszt transportu kłód i tarcicy, cenę zakupu drewna na wagę, uzysk masy celulozowej ; gęstość drewna jest kluczowym czynnikiem oceny biomasy leśnej i bioenergii . Wpływ wilgoci na wartość kaloryczną tego opałowego , a także suche drewno, tym więcej ciepła. Zrozumienie zachowania drewna w odniesieniu do wilgotności jest bardzo interesujące dla sektorów przemysłu, które eksploatują lub wykorzystują drewno.
Wilgotność drewna jest jednym z warunków przetrwania niektórych grzybów, owadów czy bakterii, które żerują na drewnie. . Drewno jest higroskopijne, to znaczy zyskuje lub traci wilgotność w zależności od warunków otoczenia; nabierając lub tracąc wilgoć, drewno rozszerza się lub kurczy, co jest również przedmiotem zainteresowania branży drzewnej .
Wilgotność wyraża się procentowo na dwa sposoby:
W większości przypadków wyrażana jest wilgotność na bezwodnej masie.
Te komórki drewna nowo utworzony w urodzonego żywego drzewa w środowisku nasyconym wodą, a same ściany komórkowe są prawdopodobnie całkowicie nasycona wodą. Komórki drewna, których głównym zadaniem jest przenoszenie wody z korzeni do listowia, muszą być nasycone wodą, aby stanowiły ciągłe i nieprzerwane słupy wodne stanowiące podstawę transportu wody w roślinie . Kiedy komórki drewna nie pełnią już funkcji głównie jako środek transportu wody, woda we wnęce komórki może być częściowo lub całkowicie wypełniona gazami, w tym parą wodną . Jednak sama ściana komórkowa pozostaje w pełni nasycona.
Woda stanowi od 70% do 90% w składzie rośliny, a podczas metabolizmu roślina zawiera ponad 50% wody poruszającej się: sok rosnący lub surowy zawierający składniki odżywcze i sok opracowany , w niewielkiej ilości w porównaniu z pierwszym . Przepływ surowych soków w ksylemie jest ciągły i wznoszący: wał zachowuje się jak pompa , której potężny silnik znajduje się w jego zielonej części i która rozprasza duże ilości wody do atmosfery poprzez rozkład chemiczny , gutowanie, a zwłaszcza pocenie się. . Transpiracja roślinna jest zjawiskiem o dużym znaczeniu (np. pojedynczy dorosły klon srebrny o wysokości 14,50 m może stracić do 225 litrów wody na godzinę). W nocy przepływ jest niewielki, w ważne dni, ze szczytem w południe , transpiracja powoduje zmniejszenie zawartości wody w drzewie. Natomiast zimą, przynajmniej dla okrytozalążkowych w krajach północnych , drzewo przechodzi w stan uśpienia , sok jest spowolniony. Leśnicy polegali na temperaturze, aby określić koniec i początek okresu wegetacyjnego, okresu wzrostu drzewa: istnieje próg, poniżej którego drzewo nie nadaje się do użytku, gdy pompa jest wyłączona lub nie uruchamia się: w regionach o umiarkowanym klimacie między 6 i 8°C.
Zmienność w zawartości wilgoci różnych drzew gatunków w zależności od sezonu jest znana, ponieważ jest ważnym czynnikiem branym pod uwagę przez przedsiębiorców, którzy regularnie sprzedają drewno wagowych. Rozważano to również w odniesieniu do wyporu drewna w kontekście transportu spławikiem., ale także dryfowanie lasów na rzekach ( duże szczątki drzewne ).
Doświadczenie wykazało, że w zależności od gatunku zawartość wilgoci w drzewie była zróżnicowana, od rdzenia do kory i pnia do korony , a także zmieniała się w zależności od pory roku (np. u Populus tremuloides , Betula papyrifera , ale nie w północnych drzewach iglastych). . Wahania sezonowe zlokalizowane są głównie na poziomie drewna bielu ; Wilgotność twardzieli wydaje się być względnie stała przez cały rok. Zawartość wilgoci wzrasta od podstawy pnia w kierunku korony . Duża zmienność zawartości wilgoci w bielu w rejonie korony jest najwyraźniej związana ze zmiennością intensywności procesów transpiracji . Zawartość wilgoci w niektórych odmianach drzew może się różnić w zależności od ich wieku; w przypadku dębu tę współzależność wyjaśniają zmiany w budowie anatomicznej drewna spowodowane wiekiem.
Rodzaj drewna | Zawartość wody | |
---|---|---|
Biel | Twardziel | |
Drewno iglaste | 150 do 200% | 40 do 80% |
Drewno liściaste | 80 do 120% | 60 do 100% |
U Populus tremuloides i Betula papyrifera zawartość wody jest najwyższa na wiosnę tuż przed pęknięciem pąków ; zmniejsza się latem, aż do opadnięcia liści , a następnie wzrasta do grudnia . W styczniu jest niewielki spadek, ale nie tak duży jak latem . Większość zmian wilgotności zaobserwowano w drewnie najbliżej kory. U Populus tremuloides zawartość wilgoci na ogół spada wraz ze wzrostem. Ogólnie rzecz biorąc, masę ładunku Populus tremuloides lub Betula papyrifera , ściętego latem ( czerwiec - lipiec ) można oszacować przyjmując, że połowę masy stanowi woda. Drewno ścięte w styczniu lub lutym zawiera więcej wody i może być o 6% cięższe niż ta sama objętość ścinana latem. Zawartość wilgoci zmienia się z roku na rok. Tak jest w przypadku osiki drżącej , drzewo zawiera więcej wilgoci podczas spoczynku (podczas suszy pień drzewa kurczy się).
Zawartość wody w brzozach nowobrunszwickich (Clarks, 1957;)
Dlatego też, zielone drewno zazwyczaj zawiera wodę w trzech postaciach: woda w stanie ciekłym, częściowo lub całkowicie wypełniająca wnęki komórkowe (czasami nazywana „ wodą wolną ”, aby odróżnić ją od wody uwięzionej w ścianie komórkowej); z parą wodną w przestrzeni wewnętrznej ogniwa ( świetlnego ); oraz woda w ścianie komórki zwana „ wodą związaną ”, utrzymywaną w drewnie z siłami znacznie większymi niż te, które utrzymują wodę wolną. Terminy „wolny” i „związany” są względne, o ile woda w zagłębieniach komórkowych jest poddawana siłom kapilarnym , a zatem nie jest w tym samym stanie termodynamicznym, co zwykła woda ciekła w dużym pojemniku . „Ponadto woda w świetle komórki może również zawierać materiały rozpuszczalne w wodzie, które zmniejszają jej stan termodynamiczny i sprawiają, że jest mniej wolna niż zwykła woda w stanie ciekłym bez substancji rozpuszczonych. ” .
Po wysuszeniu zielonego drewna najpierw traci wolną wodę. Komórka, która utraciła całą swoją wolną wodę, a zatem zawiera tylko parę wodną w swoim świetle, dla w pełni nasyconych ścian komórkowych, została po raz pierwszy scharakteryzowana przez „ punkt nasycenia włókien ” przez Harry'ego D. Tiemanna w 1906 roku.
Zawartość wilgoci (TH) jest zwykle wyrażana w procentach i może być obliczona ze wzoru:
gdzie jest masą wody w drewnie i jest masą bezwodnego drewna. Operacyjnie zawartość wilgoci w danym kawałku drewna można obliczyć ze wzoru
gdzie jest masą próbki przy danej wilgotności i jest masą bezwodnego drewna.
Aby obliczyć zawartość wilgoci w kłodzie, z centralnej części kłody pobierana jest próbka reprezentatywna (część pnia lub rdzeń pobrana za pomocą świdra Presslera ) ; zielona próbka jest ważona; próbka jest suszona w piecu w 105 ° C przez 16-18 godzin; umieścić w pojemniku na desykant na 30 minut i zważyć w temperaturze pokojowej; próbkę ponownie umieszcza się w piecu na 2 godziny, a następnie umieszcza w pojemniku nad środkiem osuszającym i ponownie waży w temperaturze pokojowej, aby upewnić się, że waga się ustabilizowała. Wzór stosujemy do powyższego wzoru gdzie jest początkową masą próbki (ciężar zielony), a jest masą wysuszonej próbki (TH w%). Formuła może dawać zawartość wilgoci większą niż 100 procent, ponieważ czasami waga wody w próbce przekracza wagę samego drewna.
Zielone drewno jest często określona jako świeżo ściętym drewnie, przy czym ściany komórkowe są całkowicie nasyconego wodą i dodatkową ilość wody może znajdować się w świetle . Wilgotność zielonego drewna może wynosić od około 35% do 120% (200% dla topoli). W zielonym drewnie iglastym zawartość wilgoci w drewnie bielu jest na ogół wyższa niż w drewnie twardzieli ; w zielonym drewnie liściastym różnica wilgotności między drewnem twardzielowym a bielem zależy od gatunku.
Według wilgotności drewna mówi się:
Gęstość drewna, będącego w zależności od jego wilgotności, jest możliwe do określenia pojęcia bezwodnego gęstości, o gęstości w stanie suchym w powietrzu; gęstości w stanie zielonym. Te pomiary zagęszczenia są wykorzystywane głównie przez leśników w celu ułatwienia porównań między gatunkami. Dla gęstości w stanie powietrzno suchym (SG) należy podać zawartość wilgoci: 8, 12 i 15%, zróżnicowaną według zwyczaju w zależności od regionu geograficznego, różnice spowodowane faktem, że leśnicy historycznie wymagali wartości dla pracy drewna suchego na powietrzu do użytku lokalnego oraz o wilgotności równowagowej (EMC, do wilgotności równowagowej ) określonej lokalną temperaturą i wilgotnością powietrza.
Gęstości (gęstość absolutna) drewna jest również podane w odniesieniu do zawartości wilgoci.
Właściwości fizyczne takie jak twardość drewna (metoda Chalais-Meudona ), ściskanie i zginanie podano dla określonej wilgotności drewna (12%).
Wilgotność drewna zależy od wilgotności względnej oraz temperatury powietrza, w którym się ono znajduje. Jeśli drewno pozostanie wystarczająco długo w atmosferze, w której wilgotność względna i temperatura pozostają stałe, zawartość wilgoci również stanie się stała przy wartości znanej jako bilans wilgotności (HME). Tak więc każda kombinacja wilgotności względnej i temperatury ma przypisaną kompatybilność elektromagnetyczną. EMC wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności względnej i ze spadkiem temperatury. Słabe EMC przyspieszają suszenie powietrzem, co często jest korzystne, ale może być również szkodliwe dla gatunków, takich jak dąb, które są podatne na pękanie powierzchniowe na początku procesu suszenia, gdy schnięcie następuje zbyt szybko. Gdy znana jest kompatybilność elektromagnetyczna potencjalnej lokalizacji gotowego produktu drewnianego, teoretycznie możliwe jest suszenie przy tej wilgotności.
Świeżo ścięte drewno ze względu na wysoką wilgotność (95% w stosunku do suchej masy w przypadku drewna twardego i 150% w przypadku drzew iglastych) jest chronione przed atakiem grzybów. Aby mogły się rozwijać, wilgotność drewna nie może być ani zbyt wysoka (nasycona wodą, a zatem uboga w tlen), ani zbyt niska (wilgotność poniżej 20%). Bardzo wysoka lub bardzo niska wilgotność stanowi zatem najlepszą ochronę przed atakiem grzybów.
Objętość drewna zmienia się w zależności od poziomu wilgotności: drewno kurczy się podczas wysychania, co nazywa się skurczem . Skurcz od stanu zielonego do stanu bezwodnego waha się od około 4% (teak, Tectona grandis ) do 20% ( heban afrykański , Diospyros spp .).
W korniki i Platypes tunel do drewna lub świeżo ubite, aby złożyć jaja. Ich działanie zostaje definitywnie zatrzymane, gdy tylko wilgotność drewna spadnie poniżej 30-35%. Atak jest zatem zakończony, gdy drewno jest używane.
Zawsze istnieje zainteresowanie cięciem kłód tak zielonych, jak to możliwe; lub kłody z mokrego składowania : współczynnik tarcia drewno-stal jest niższy na surowym drewnie niż na suchym, co powoduje zmniejszenie zużycia zębów piły poprzez tarcie i ogrzewanie ; wilgoć w kłodach pomaga również schłodzić ostrze. Najprostszym rozwiązaniem jest przećwiczenie piłowania zaraz po ścięciu . Drewno jest również przechowywane w wodzie ( staw z bali ) ; Stałe podlewanie praktykuje się również na przyległych do tartaku kłodach.
W arsenałach marynarki drewno było często używane bezpośrednio po opuszczeniu enklaw : po nasyceniu wodą. Do badania archeologiczne na meble i zestawy ramek tych średniowiecza , drugi show-ręka, że lasy były w większości pracowali razem i umieszczone zielony lub ressuyé.
W dużych zakładach stałych budowniczowie byli zmuszeni z dużym wyprzedzeniem zaopatrywać się w różne gatunki drewna, aby zawsze mieć szeroki asortyment części we wszystkich konfiguracjach i rozmiarach, które spełniają wszystkie przewidywane potrzeby i nieprzewidziane zdarzenia. Ćwiczyliśmy suche składowanie pod hangarem, zamulenie, ale przede wszystkim enklawowanie .
Enklawacja, czyli metoda mokrego składowania kłód, praktykowana jest w dużych basenach, zwanych masztami. Z drugiej strony stan podmokły jest zwykłym stanem znacznej części lasów morskich , przynajmniej martwych dzieł ; budowniczowie statków znać (choć mechanizmy rozpadu, szczególnie suchej zgnilizny nich są nieznane XIX th wieku), strony te są mniej narażone na gnicie niektóre elementy pojawiły. Statki składowane przy burcie są balastowane tak, że kadłub zanurza się w wodzie, zapewniając w ten sposób jego zachowanie. Jednak żywotność statku rzadko przekraczała 15 lat, a zgnilizna prawie zawsze była ostateczną diagnozą prowadzącą do rozbiórki statku.
Enklawa chroniła lasy przed owadami, które roiły się w szopach magazynowych.
Pływające drewno kiedyś powszechne, często przedłużony przez enclavation, realizacja techniczna na nasycony lub mokrego drewna rośnie w morskich arsenałów. Drewno jest używane natychmiast po opuszczeniu enklaw : gdy jest jeszcze nasycone wodą, jest bardziej miękkie i łatwiejsze w obróbce, a z drugiej strony jest mniej pracy. Kawałki akordów można nawet składać nasycone wodą, nie powodując żadnych niedogodności. Suszenie odbywa się wówczas swobodnie na ramie: po podniesieniu par mija rok przed założeniem poszycia .
Drewno jest higroskopijne, co oznacza, że zyskuje lub traci wilgoć w zależności od warunków otoczenia. Wymiana wilgoci między drewnem a powietrzem zależy od wilgotności względnej i temperatury powietrza oraz ilości wody w drewnie. W klimacie umiarkowanym wilgotność drewna waha się około 7% -8% zimą w ogrzewanych pomieszczeniach i 19% -20% na zewnątrz przy wilgotności względnej 80%. Nabierając lub tracąc wilgotność, drewno rozszerza się lub kurczy, co jest również nazywane obróbką drewna lub zabawą drewnem, co jest odpowiedzialne za ewentualne zaburzenia w wykonaniu drewna lub w zachowaniu obrabianego drewna . Drewno niezbyt suche i wystawione na działanie powietrza lub drewno zbyt suche i wystawione w wilgotnych miejscach, „męki, pęknięcia lub brzegi” .
Większość problemów związanych z drewnem używanym jako materiał budowlany to problemy z wilgocią. Odpryski farby, gnicie, wypaczenia, pęknięcia i ogólny skurcz są związane z wodą związaną z drewnem. Drewno kurczy się i pęcznieje poniżej punktu nasycenia włókien , który wynosi około 28% wilgotności (MC). Drewno kurczy się i pęcznieje w kontakcie z ciekłą wodą i wilgotnością względną.
Rondelet zmierzył zmiany wymiarów bardzo suchego dębu poddanego różnym stopniom wilgotności i suszy, w kierunku słojów od 1/6566 do 1/1377 i w kierunku prostopadłym do włókien od 1/412 do 1/ 83. Włókna drzewiaste pracują zasadniczo w płaszczyznach poprzecznych części, ze skurczem stycznym większym niż skurcz promieniowy, ograniczony przez promień; skurcz wzdłużny jest prawie zerowy. Ta zmienność zachowania drewna w zależności od kierunku nazywana jest anizotropią drewna .
Obecnie drewno jest użytkowane na poziomie wilgotności zbliżonej do wilgotności równowagowej miejsca przeznaczenia. Ten sposób robienia rzeczy jest stosunkowo nowy. Badania archeologiczne nad meblami i zestawami stelaży z okresu średniowiecza wskazują, że drewno najczęściej było obrabiane i umieszczane na zielono lub suszone.
Wytrzymałość mechaniczna drewna poprawia się suszeniu, w szczególności, gdy wilgotność powietrza spadnie poniżej punktu nasycenia włókna . Wytrzymałość drewna jest najwyższy przy zawartości wilgoci od 6 do 12%. W klejonki o konstrukcji drewnianych , zawartość wilgoci w drewnie jest więc brane pod uwagę.
Suszenia drewna jest zmniejszenie zawartości wilgoci drewna przed użyciem. Istnieją dwa główne powody suszenia drewna:
W niektórych celach drewno w ogóle nie jest sezonowane i używane „na zielono”.
Utwardzanie powierzchniowe opisuje tarcicę lub drewno, które zostało nieprawidłowo wysuszone w piecu. Drewno wysycha zbyt szybko i mocno kurczy się na powierzchni, dociskając jego jeszcze wilgotne wnętrze. Powoduje to nie łagodzony stres. Drewno nawęglane może się znacznie i potencjalnie niebezpiecznie odkształcić, gdy naprężenie zostanie zwolnione przez piłowanie.
Wilgotność drewna może być mierzona analizy grawimetrycznej , sposób przez destylację, pomiarów elektrycznych, metodą Karla Fischera przez miareczkowanie , jądrowego rezonansu magnetycznego .
Wilgotność względną drewna można mierzyć higrometrem ( wilgotność ), higrometrem kondensacyjnym, psychrometrem .