Влага в древесине. Усушка и набухание

Различают два вида влаги, содержащейся в древесине: связанную  (гигроскопическую) и свободную (капиллярную). Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Кроме свободной и связанной влаги различают влагу, входящую в химический состав веществ, которые образуют древесину  (химически связанная влага). Эта влага имеет значение только при химической переработке древесины.

Максимальное количество связанной влаги называется пределом гигроскопичности или пределом насыщения клеточных стенок и составляет 30 %. Устойчивая гигроскопическая влажность древесины, соответствующая определенному сочетанию температуры и влажности воздуха, называется равновесной влажностью древесины. Изменение влажности древесины от предела гигроскопичности и выше может произойти только по мере заполнения свободной влагой полостей клеток. При изменении влажности древесины от 0 % до предела насыщения клеточных стенок объем древесины увеличивается (разбухает), а снижение влажности в этих пределах уменьшает размеры (усушка). Чем плотнее древесина, тем больше ее разбухание и усушка. Соответственно различны разбухание и усушка у поздней, более плотной, и у ранней древесины.

Установлено, что линейная усушка вдоль волокон, в радиальном и тангенциальном направлениях существенно различается. Усушка вдоль волокон древесины Δ l обычно так мала, что ею пренебрегают, усушка в радиальном направлении Δ r колеблется в пределах 2... 8, 5 %, а в тангенциальном направлении Δ t = 2, 2... 14 %. Следствием такой неравномерности усушки является коробление досок при высыхании (рис. 1).

Рис. 1. Коробление древесины при усушке

При увеличении влажности  свыше точки насыщения клеточных стенок, когда влага занимает полоски  клеток древесины, дальнейшего разбухания не происходит.

Процесс высыхания древесины состоит из испарения влаги с поверхности и перемещения ее из внутренних, более влажных слоев, к наружным. Испарение влаги с поверхности древесины происходит быстрее, чем  продвижение влаги изнутри к периферии, что обуславливает неравномерность распределения влажности; в тонких пиломатериалах эта неравномерность обычно невелика и быстро уменьшается; в толстых элементах влажность выравнивается медленно и неравномерность ее распределения в начале высыхания может быть значительной. Чем выше плотность древесины, тем меньше скорость высыхания.

Влагопроводность в радиальном направлении несколько больше, чем в тангенциальном, что объясняется влиянием сердцевинных лучей. Установлено, что в хвойных породах между радиальной и тангенциальной усушкой древесины поздней зоны годичных слоев существует небольшое различие, а тангенциальная усушка ранней зоны в 2-3  раза превосходит радиальную.

Свежесрубленная древесина содержит 80... 100 % влаги, причем влажность заболони хвойных пород в 2-3 раза больше влажности ядра. Влажность сплавной древесины доходит до 200 %.  

Конечная влажность древесины при изготовлении клееных конструкций должна соответствовать ее равновесной влажности в условиях их эксплуатации во избежание появления высоких дополнительных напряжений в клеевых швах при значительной усушке или набухании.

Рис. 2 Диаграмма равновесной влажности древесины