Чем вызвано коробление древесины при сушке

Почему коробит и ведет дерево?

Содержание статьи:

Внутренние напряжения в древесине

Любая древесина подвержена деформациям. Дерево разбухает и усаживается, его ведет и коробит. Под короблением понимают изменение формы бревен, бруса, досок и других пиломатериалов в процессе сушки, распиловки и хранении.

Причиной коробления являются внутренние напряжения, возникающие в древесине в процессе высыхания. При сушке влажность в зонах, прилегающих к поверхностям лесоматериала, становится значительно меньше, чем во внутренних зонах. И как результат — возникновение внутренних напряжений, которые образуются без участия внешних нагрузок, а только вследствие неоднородного изменения объема и уравновешены в пределах данного образца древесины.

Полные же внутренние напряжения в древесине часто рассматривают как совокупность двух видов напряжений: влажностных и остаточных. Влажностные напряжения обусловлены неоднородной усушкой пиломатериала из-за неравномерного распределения в нем гигроскопической влаги. Эта часть полных напряжений исчезает при выравнивании влажности, когда каждый участок лесоматериала принимает объем, соответствующий его влажности.

Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения (в отличие от влажностных) не исчезают при выравнивании влажности в бревне, брусе или доске. Они присутствуют в древесине не только во время сушки, но и остаются в ней после ее полного высыхания.

Однако величина деформации и коробления древесины распределены по её объему неравномерно:

В результате характер изменения геометрических параметров деревянного строительного материала зависит от разреза древесины. На рисунке ниже наглядно показано как ведет деревянную доску из-за её усадки:

Как мы видим, ядровые доски, у которых годовые кольца расположены вертикально, практически не коробит, а боковые доски с горизонтальным расположение годовых колец принимают закругленную форму – их ведет.

В силу наличия внутренних напряжений, сохраняющихся в высушенном материале (остаточные напряжения), коробление может возникнуть и при механической обработке уже сухого пиломатериала вследствие нарушения равновесия остаточных напряжений. Например, при несимметричном строгании, ребровом делении.

Как и почему деформируется дерево?

Для того чтобы иметь представление о том, как поведет себя доска при деформациях, принято делить стороны доски на правую и левую:

Определение сторон досок поможет избежать образования щелей при сооружении наружной обшивки.

Сильные сокращения размеров древесины в направлении годовых колец приводят к растрескиванию цельнодеревянных балок, а также приствольного круга дерева. По этой причине, если по каким-то соображениям (например, эстетическим) трещины не допускаются, то вместо кругляка лучше использовать четвертины, которые дают значительно меньшие трещины.
Ниже на схеме изображен рисунок древесины в зависимости от разреза ствола.

Еще одна причина появления трещин – влажность древесины изменяется слишком быстро и из-за перепада влажности превышается прочность на поперечное растяжение. В результате древесина растрескивается. В естественных условиях дерево сохнет очень медленно. Так, в старину считали, что древесина для изготовления мебели (влажность 8-10%) должна сохнуть со скоростью 1 см толщины в год. Однако при такой скорости сушки требуются большие склады для заготовленного леса, а это дорого и экономически не выгодно. Поэтому современные производители лесоматериалов применяют искусственную сушку древесины в сушильных камерах, а при изготовлении мебели редко используется древесный массив.

Как пилят балки и бруски и где лучше их использовать?

Если деревянный элемент содержит сердцевину (рисунок а), то он подвержен выгибанию и образованию трещин. Его используют в невидимых местах с предъявлением низких эстетических требований.

При распиловке через сердцевину (рисунок б) деформации дерева и образование в нем трещин – сокращаются. Такой лесоматериал также используют в невидимых местах, но уже можно предъявлять средние эстетические требования.
Деревянные балки и бруски без сердцевины (рисунок в) практически не ведет и на них минимальные трещины. Их можно использовать в видимых местах.

Как происходит усадка массива дерева?

При распиловке через сердцевину и отсутствии при деформации деревянного элемента нагрузок от других строительных конструкций, массив слабо подвержен образованию трещин.
И наоборот, при распиловке через сердцевину и наличии при деформации нагрузок от других строительных конструкций, массив сильно подвержен образованию трещин.

В случае использования распиловки без сердцевины дерево при усадке не ведет, а образование трещин – минимальное.

В нижеприведенном видео эксперты дают советы как добиться минимальной деформации бревен, сложенных в сруб, чтобы их не повело:

Источник

Возникновение дефектов при сушке древесины

Большое многообразие использования древесины в различных отраслях народного хозяйства объясняется редким сочетанием ее положительных свойств. Вместе с тем положительные качества древесины проявляются и используются с должным эффектом лишь при удалении из нее значительного количества влаги, т.е. после проведения сушки древесины, которая также улучшает ее технологические свойства.

К сожалению, иногда в процессе сушки в древесине возникают дефекты. Это связано с тем, что удаление влаги из древесины сопряжено со значительными трудностями. Подобные трудности объясняются структурой древесины, относительно большой толщиной материала, а также изменением геометрических размеров при понижении ее влажности (усушка древесины). Изменение размеров высушиваемых пиломатериалов при неправильном проведении процесса сушки может привести к различным дефектам, таким как коробление, растрескивание.

Возможны изъяны

Дефекты, которые возникают в процессе сушки, можно разделить на явные, или видимые, и скрытые. Когда значения напряжений превышают предел прочности древесины, они приводят к видимым дефектам. К видимым дефектам можно отнести трещины, коробление материала (рис. 1), выпадение сучков, поражение грибками (плесень), сильное потемнение цвета древесины, большое количество смолы, выделяемой на поверхность древесины. Скрытыми дефектами сушки можно назвать наличие внутренних напряжений в древесине, повышенную и неравномерно распределенную влажность по сечению материала. Также скрытым дефектом можно считать неравномерность просыхания отдельных пиломатериалов в штабеле по окончании процесса сушки.

Поражение пиломатериалов дереворазрушающими грибами также может наблюдаться и в сушильных камерах. Это может быть связано с ошибками в проектировании сушильных камер, а также при неправильном проведении процесса сушки. Плесень на поверхности древесины может наблюдаться в том месте сушильной камеры, где присутствуют зоны застойной циркуляции, т.е. скорость агента сушки через данный участок приближается к 0 м/с и даже совсем отсутствует. Поражение древесины может наблюдаться в виде локальных грибковых пятен на поверхности (рис. 3), следов от прокладок, на которых рядами уложены пиломатериалы.

Виды трещин

Вследствие неравномерной усушки, а также внутренних напряжений может появиться растрескивание, коробление и сморщивание древесины. Результатом неправильного проведения процесса сушки может стать появление в материале торцовых, пластевых (поверхностных) и внутренних трещин.

Сначала образуются небольшие трещины, направленные вглубь материала на несколько миллиметров. Если процесс сушки продолжится без изменения режимных параметров, мелкие трещины могут углубиться, расшириться, пройти сквозь все сечение сортимента. Чтобы исключить большое количество торцевых трещин в высушиваемом материале, необходимо снизить интенсивность испарения влаги с торцов пиломатериалов.

Это можно произвести несколькими путями:

К сожалению, на практике вопросам защиты торцов уделяется мало внимания, что приводит к большим потерям древесины. Производители изделий закладывают дополнительную длину пиломатериала для дальнейшей оторцовки (вырезки торцовой части доски с трещинами) пиломатериалов после сушки.

Поверхностные трещины образуются в пиломатериалах в первый период сушки вследствие чрезмерного испарения влаги с поверхности. Поверхностные трещины могут появляться на пластях и кромках пиломатериалов. Из-за слишком жесткого режима сушки влага из центра сортимента (внутренняя влага) не успевает подойти к поверхности и поверхностные слои пересыхают. Внутренние напряжения в них превосходят предел прочности, и наружный слой древесины трескается. Направления поверхностных трещин совпадает с направлением волокон древесины (рис. 16). Поверхностные трещины также могут углубляться при продолжающемся неверном ведении процесса сушки.

Наиболее подвержены поверхностным трещинам сердцевинные доски. В них образуются так называемые радиальные трещины, которые появляются из-за неравномерности усушки древесины в радиальном и тангентальном направлениях. Избежать значительного количества поверхностных трещин возможно путем получения минимальных перепадов влажности по сечению материала. Достичь этого можно путем проведения сушки более влажным воздухом, а также проведением промежуточных влаготеплообработок пиломатериалов.

Внутренние трещины (рис. 1в) образуются в конечной стадии сушки, когда растягивающие напряжения внутри материала превосходят предел прочности. Внутренние трещины делают абсолютно непригодным высушенный материал, так как они существенно нарушают прочность. Появлению внутренних трещин особенно подвержены лиственные породы, например, дуб. Поэтому сушка таких пород древесины требует тщательного контроля за внутренними напряжениями.

Для предотвращения образования внутренних трещин рекомендуется во втором периоде процесса сушки проводить промежуточные влаготеплообработки агентом сушки повышенной влажности и температуры. Благодаря обработкам достигается снижение разницы влажности по сечению материала и уменьшение внутренних напряжений.

Другие дефекты

Причиной коробления пиломатериалов при камерной сушке является излишне жесткий режим сушки, особенно это касается лиственных пород древесины. Коробление возникает из-за неодинаковой усушки в тангентальном и радиальном направлениях, наличия существенных внутренних напряжений в материале, а также природных свойств древесины (косослой, крень). В процессе сушки пиломатериалов могут наблюдаться поперечное, продольное и винтообразное коробление (рис. 4). Все они могут наблюдаться одновременно на материале с ярко выраженным одним из трех видов. Сильнее всего поперечному короблению подвержены широкие пиломатериалы (200 мм и более), особенно пиломатериалы тангентальной и смешанной распиловки. Доски радиальной распиловки менее всего подвержены короблению. Косослой и крень древесины главным образом вызывают продольное коробление и скручивание пиломатериалов.

К такому дефекту сушки, как коробление, может привести нарушение технологического процесса сушки: недостаточное количество прокладок, разная толщина прокладок при формировании штабеля пиломатериалов, особенно это касается тонкого материала (25 мм и меньше), выгрузка неостывшего штабеля из камеры (особенно в зимний период) и даже отсутствие конечной влаготеплообработки.

Для предотвращения поперечного и продольного коробления пиломатериалов следует укладывать в штабель доски строго одной толщины и высушивать их в зажатом состоянии. Нижние ряды пиломатериалов фиксируются массой пиломатериалов верхних рядов. Для предотвращения коробления не зажатых верхних двух-трех рядов пиломатериалов рекомендуется применять пружинные или пневматические прижимы, в некоторых случаях на верхний ряд штабеля укладывают груз.

Сморщивание древесины (коллапс) (рис. 1г) происходит из-за разрушения клеток древесины (сплющивание клеток). Такой дефект может появиться при сушке некоторых пород древесины, таких как дуб, ясень, тополь, эвкалипт и др. Сплющивание клеток древесины образуется при длительном воздействии на сырую древесину воздухом высокой температуры и влажности. При этом она сильно пластифицируется. Внешне коллапс древесины выглядит как сечение материала неправильной формы (вид «стиральной доски»). Чтобы исключить сморщивание древесины, пиломатериалы повышенной влажности следует предварительно перед камерной сушкой подвергать сушке атмосферной, а также применять для таких пиломатериалов более низкую температуру и влажность воздуха.

Скрытые дефекты сушки

Кроме явных дефектов сушки могут появляться и скрытые дефекты, которые можно считать также браком сушки. Недосушка пиломатериалов происходит при нарушении технологического процесса, т. е. досрочной выгрузке материала из сушильной камеры. Недосушка материала может быть связана с неудовлетворительным контролем за процессом сушки древесины. Неравномерное просыхание пиломатериалов может явиться следствием неполной загрузки сушильного пространства камеры, неравномерной раздачи агента сушки по штабелю, при слабом движении агента сушки через материал, сушке в одной камере древесины разных пород и толщин.

Поскольку внутренние напряжения в древесине не вызываются внешними факторами, они уравновешены в пределах конкретного высушиваемого сортимента. И если в процессе проведения сушки не снизить значение напряжений, можно получить остаточные напряжения в древесине, которые в дальнейшем приведут к браку изделия вследствие нарушения его геометрии.

Источник

ДЕФЕКТЫ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

Дефекты, которые появляются в древесине при сушке, можно разделить на две группы. К первой группе следует отнести явные дефекты: коробление, растрескивание и выпадение сучков, ко вто­рой— скрытые дефекты: напряжения в древесине, повышенная и неравномерно распределенная влажность как по сечению каждой доски, так и во всей партии материала.

Коробление. Коробление древесины может быть обусловлено либо природными ее свойствами (неодинаковая усушка в танген­тальной и радиальном направле­ниях, дефекты строения — крень и косослой), либо возникшими в процессе сушки напряжениями.

Коробление может быть попе­речным (рис. 11, а), продольным по пласти (рис. 11, б), продоль­ным по кромке (рис. 11, в) и вин­тообразным (рис. 11, г).

Коробления древесины, вы­званного ее природными свойст­вами, можно избежать или в зна­чительной степени ослабить его, правильно укладывая доски в штабеля и равномерно зажимая дос­ки прокладками.

Рис. 11. Коробление досок:

А — поперечное, б — продольное по пласти, в — продольное по кромке, г — винтообразное

Растрескивание. Растрескивание происходит из-за неправиль­ного высушивания древесины. Различают торцовые (рис. 12, а), поверхностные (рис. 12, б) и внутренние (рис 12, в) трещины.

Древесины в слоях, прилегающих к торцовой поверхности, начи­нается раньше.

Торцовые трещины, вначале очень неглубокие, могут углублять» ся вдоль доски и даже привести к продольному ее разрыву, что иногда наблюдается в пиломатериалах твердых лиственных пород.

Поверхностные трещины возникают вследствие резко­го перепада влажности между поверхностными и внутренними слоями древесины, который получается при интенсивном испарении влаги с поверхности пиломатериалов в начале процесса сушки.

Для предотвращения поверхностных трещин удлиняют время прогрева материала во влажной среде при полном насыщении воз­духа паром. Об этом подробно рассказано в гл. IX.

Предотвратить появление поверхностных трещин очень важно, так как они могут заглубиться, а при дальнейшей сушке сузиться из-за усадки древесины. Такие трещины незаметны при внешнем осмотре высушенного пиломатериала, но они снижают его проч­ность. Образованию поверхностных трещин предшествует возник­новение напряженного состояния древесины (сильные временные напряжения), поэтому необходимо производить контроль напряже­ний в пиломатериале.

Торцовые трещины появляются в первую очередь, так как испарение влаги с поверхности торца пиломатериала в нес­колько раз интенсивнее, чем с пластей и кромок. Поэтому и усадка

Рис. 12. Трещины в древесине, возникающие при сушке:

А — торцовые, б — поверхностные, в — внутренние

Внутренние трещины образуются в древесине на конеч­ной стадии процесса сушки, если растягивающие напряжения во
внутренней ее зоне превосходят предел ее прочности. Поэтому не­обходимо следить за состоянием и развитием напряжений во вто­рой половине сушильного процесса, когда влажность древесины становится ниже предела гигроскопической влажности (точки на­сыщения волокна).

Остаточные напряжения. В предыдущих параграфах говори­лось о производственных потерях древесины при раскрое пилома­териалов, выпущенных из сушильной камеры с остаточными напря­жениями. Поэтому сушильщикам следует принять за правило тща­тельно контролировать состояние древесины в процессе сушки и ни в коем случае не выпускать из камеры материал с не полностью устраненными напряжениями.

Неоднородность влажности высушенного материала. Из су­шильных камер в производство часто поступают пиломатериалы с неоднородной влажностью. В одной и той же партии высушенного материала встречаются доски с повышенной и пониженной влаж­ностью против допустимой или доски с недопустимо большим пере­падом влажности по толщине. Причинами такого дефекта, сильно снижающего качество будущих изделий, могут быть:

Большое колебание начальной влажности у сырых пиломате­риалов, поступающих в сушку в одной и той же партии;

Преждевременная выгрузка из камеры недосушенных пиломате­риалов;

Плохая работа сушильных камер или их конструктивные недо­статки.

Поэтому рекомендуется сырые пиломатериалы подвергать предварительной атмосферной подсушке в штабелях в течение нес­кольких месяцев, тщательно контролировать ход процесса камер­ной сушки, следить за фактической убылью влаги из материала и за своевременным окончанием процесса.

Источник

Покоробленность

Виды и особенности порока

Коробление снижает качество пиломатериалов и деревянных изделий, усложняет обработку древесины и увеличивает объем отходов. Кроме того, такое дерево трудно красить, шлифовать и покрывать лаком. Покоробленность может быть трех видов:

Покоробленные изделия подвергают продолжительной дополнительной механической обработке. Чтобы уменьшить коробление, материалы сушат в зажатом состоянии при режимах, которые не вызывают большие внутренние напряжения. В завершении делают влаготепло-обработку. Это снимает остаточное напряжение сушки. Отметим, что при эксплуатации древесины во время и после сушки или при увлажнении степень покоробленности может измениться.

Чтобы избежать такого дефекта, важно отбирать качественную и прочную древесину с плотной структурой. Кроме того, нужно соблюдать технологию обработки дерева, правила хранения и перевозки. Хранят пиломатериалы в чистом, сухом и хорошо проветриваемом помещении. Правильное хранение предотвратит образование многих пороков и дефектов, в том числе покоробленности, гниения, появления плесени и грибка, червоточин.

Бревно и брус для строительства дома

Деревянные материалы для строительства дома или бани подбирают так, чтобы они не подвергались покоробленности. Для сруба важно подобрать качественные бревна и брус без больших сучков и червоточин, без гнили и плесени. Они должны обладать однородным светлым цветом, гладкими и ровными сторонами.

Каждое изделие проходит антисептирование и конденсационную сушку. Такая сушка безопасна для древесины. Она исключает появление дефектов, производственного брака и пороков, в том числе покоробленности. Кроме того, после конденсационных сушильных камер бревно и брус меньше трещат, дольше сохраняют первоначальный цвет, натуральность и физические свойства.

А обработка антисептиками защитит дерево от негативного влияния влаги и насекомых, ультрафиолета и перепадов температур, морозов и ветра. Пиломатериалы не покроются плесенью и не потемнеют, не деформируются и не загниют. Соблюдаем требования ГОСТ, нормы хранения и транспортировки, что исключает появление дефектов!

В “МариСруб” вы можете заказать строительство деревянного дома из бруса или бревна “под ключ”. Комплексное строительство включает создание индивидуального проекта или доработку уже готового варианта, установку сруба, фундамента и кровли, отделку внутри и снаружи дома, монтаж и введение в работу инженерных сетей. Гарантируем качественное строительство в срок!

Источник