Чем вызываются явления усушки разбухания растрескивания и коробления древесины

Распространенные проблемы древесины: как их избежать?

Чтобы любые изделия из древесины долгие годы сохраняли достойный внешний вид, нужно их правильно обрабатывать, начиная с заготовки. Для борьбы с различными недостатками материалов из дерева есть правила и приемы, а также специальные средства.

Недостатки древесины – природные особенности

Все изменения (коробление, растрескивание, усушка, усадка, разбухание), происходящие с деревом в процессе обработки и дальнейшей эксплуатации, основываются на химическом составе и физических свойствах.
Химический состав разный у всех пород, так же, как и физические параметры, однако именно последние и определяют принадлежность древесины к ценным породам, а также они влияют на «капризность» во время изготовления изделий.
К физическим свойствам относятся следующие.
• Плотность основана на строении волокон и прилегании их друг к другу. Чем меньше внутри пустот, тем плотнее древесина и тем она больше весит. Самую большую плотность имеют лиственница, дуб, бук, ясень, поэтому готовый пиломатериал из этих пород отличается большой твердостью. Это, например, обрезная доска из дуба, обрезная доска из ясеня или обрезная доска из лиственницы.

• Пористость хвойных пород и лиственных разная и зависит от влажности. У свежесрубленного дерева она выше.

• Влажность, которая бывает первоначальной у только что срубленного дерева и остаточной, когда древесина подверглась сушке. Колебания влажности могут быть от 120% (у свежесрубленного дерева) до 8% после сушки.

Причины растрескивания древесины, и как с этим бороться

Растрескивание бревен, бруса, досок и другого пиломатериала происходит из-за неравномерной сушки. Верхние слои древесных волокон просыхают быстрее, а внутри дерево остается влажным.

Трещины могут образовываться по всей длине и больше всего на торцах, потому что влага там испаряется быстрее. Трещины чаще всего проходят между годичными кольцами.
Глубина расслоения влияет на внешний вид и прочность пиломатериала, оно опасно тем, что в трещины попадают споры грибков и влага, в результате чего древесина начинает гнить и разрушаться.
Борьба с растрескиванием начинается еще на стадии заготовки древесины. Заготавливают ее зимой, как раз тогда, когда она имеет самую низкую влажность. После ошкуривания бревна обрабатывают специальными защитными составами, препятствующими испарению влаги.
Большой вред несут температурные перепады. Чтобы на материале не было трещин, сушат его профессиональным способом в сушильных камерах, доводя влажность до 10-12%. При этом вероятность растрескивания сводится к минимуму.
Правильно обработанный и хорошо просушенный деревянный материал не теряет внешнего вида. Поэтому грамотно просушенное оцилиндрованное бревно из лиственницы и оцилиндрованное бревно из сосны не растрескивается на протяжении всего срока эксплуатации.

Разбухание древесины: что делать?

Разбухание или увеличение объема возникает тогда, когда древесина оказывается во влажной среде. Различают полное и частичное разбухание. Водопоглощение у всех пород различное, поэтому и степень деформации различается. Самое большое поглощение влаги происходит в области торцов, именно там она проникает внутрь волокон.

По-разному воздействует влага и на ядро дерева и на заболонь. Давление набухания снижается при повышении температуры. Кроме воды, и другие жидкости способны вызвать набухание древесины, например, спирт, керосин, ацетон, скипидар.
Различается тангенциальное и радиальное разбухание (по типу распила). Уменьшить и совсем прекратить разбухание можно несколькими способами. Первый – это пропаривание древесины, оно несколько снижает водопоглощение. Второй – это пропитка изделий разными веществами.
Одни из них снижают поглощение влаги в 2 раза, другие в 3 раза, а тангенциальное разбухание в 5 раз. Особенно большое внимание уделяют защите от разбухания пиломатериалам и изделиям, которым предстоит эксплуатация под открытым небом – уличная мебель, садовая мебель, столы уличные, качели, перголы, шезлонги и лежаки.
Уличную мебель изготавливают из таких пород дерева, которые менее подвержены разбуханию, например, скамейка из дуба или лиственницы. Изделия из мягких пород древесины (скамейка из сосны, беседки из сосны), кроме пропитки для защиты от влаги, еще покрываются лакокрасочной продукцией.

Коробление древесины: как предотвратить?

Любая древесина в той или иной степени подвержена деформации, ее ведет и коробит. Коробление, то есть изменение формы, происходит в процессе хранения пиломатериала, его сушки и изготовления изделий. Когда древесина сохнет, то влажность на поверхности и внутри разная, из-за неоднородного изменения дерево ведет.

Коробление распределяется по изделию неравномерно. Самое большое сжатие происходит в направлении годовых колец, наименьшее – параллельно волокнам. Изменение геометрии пиломатериала зависит от типа распиловки бревна. Ядровые доски подвергаются минимальному короблению, боковые доски ведет больше всего.
Коробление возникает и в процессе обработки древесины. Трещины появляются из-за слишком быстрой смены влажности. При естественной сушке дерево сохнет медленно.
Для того чтобы усушка проходила равномерно, дерево не вело и не коробило, нужно правильное выравнивание влажности. Это возможно только в промышленных условиях в специальных сушильных камерах. Именно из такой древесины изготавливают столярные изделия, лестничные элементы, напольные покрытия.

Источник

Усушка и разбухание древесины.Коробление.

Уже на стадии заготовки пиломатериалов мы заведомо получаем доски, которые при сушке покоробятся. Это происходит из-за неравномерности высыхания слоёв древесины.Слои, более удалённые от сердцевины высыхают быстрее. Поэтому коробление происходит «лодочкой», а у срединных досок коробления почти нет, но зато к краям доски становятся заметно тоньше. Устраняется этот дефект методом фугования и протягивания деталей на нужную толщину, а также склеиванием щитов из узких полос древесины. (Существует ещё много различных видов коробления древесины, но принципы их устранения практически одинаковы.)

При усушке изменяются размеры деталей. Средняя величина этих изменений приблизительно равна:

Но эти значения справедливы только для усушки от точки насыщения волокон до абсолютно сухого состояния, т.е. для полной усушки.

Но Вы ведь замечали, что на Ваших дверях по краям филёнок летом появляются светлые полоски, а осенью они исчезают. Это говорит о том, что древесина даже покрытая лаком, или краской всё равно реагирует на изменение влажности в окружающей среде. Дерево «играет». И играть оно будет всю жизнь.

Как избежать появления этих полосок мы поговорим, когда будем рассказывать об изготовлении дверей.

Конечно, столяру нет необходимости знать точные цифры, на сколько уменьшается ширина той, или иной детали? Но при изготовлении мебели из массива дерева нужно понимать смысл усыхания и коробления. Нужно понимать, что полагаться на современные клеи и шурупы, как это делают многие столяра, не стоит. Как никакой асфальт не остановит корни растущего дерева, так никакой намертво прикрученный к нижней части столешницы брусок не спасёт её от выгибания. Ведь уменьшение размеров в поперечном направлении, как мы писали выше, в 10-12 раз больше,чем в продольном. Вот и использовали старые мастера «ласточкин хвост» для вставки брусков в столешницы, а также «плавающий» способ их крепления к царгам стола.

Да и рамовые конструкции менее подвержены короблению и деформациям, чем большие клеенные щиты.

Приходилось мне видеть и разорванные двери и другие филёнчатые конструкции. Это был как раз результат разбухания филёнок. Неумелый, или неопытный мастер забывал дать «волю» филёнкам при сборке дверей, а то и вовсе, думая, что укрепит тем самым конструкцию, давал их наклей.

Но обо всём этом я расскажу позже, в рубрике » Изготовление столярных изделий».На фото,взятом с сайта forest.geoman.ru показаны различные виды коробления пиломатериалов.

Источник

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

Свойства древесины

Очень важную роль в строительстве играет качество материалов. Как и другие строительные материалы, древесина (любые пиломатериалы) различается по свойствам и характеристикам. Зависят эти характеристики от породы дерева, применяемого в качестве используемого материала. Для тех или иных задач и назначений подбирают соответствующие породы древесины, способные выполнять поставленные перед ними задачи.

Свойства относящиеся к древесине:

Плотность древесины

Что такое плотность древесины

Плотность древесины зависит от её влажности. Как и все остальные показатели физико-механических свойств древесины, она определяется при влажности 12 %. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. При определении плотности древесинного вещества его массу определяют взвешиванием, а объем рассчитывают по разнице объема образца древесины и объема жидкости, заполнившей пустоты в этом образце.

По плотности древесины при влажности 12 % все породы делят на три группы:

Необходимо отметить, что почти вся древесина у хвойных пород деревьев, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.

Твёрдость древесины

Суть метода Бринелля заключается в способности древесины сопротивляться внедрению (вдавливанию) в неё более твёрдого тела (индентора). При измерениях по Бринеллю используются инденторы в виде шариков из закалённой стали. Первоначально индентор устанавливают на проверяемом образце древесины, следом прилагается основная нагрузка. Спустя определенное время после приложения, нагрузку снимают и измеряют глубину оставшегося на дереве отпечатка. Рассчитывают твёрдость древесины по Бринеллю таким образом: приложенную нагрузку делят на площадь поверхности отпечатка, при этом соответствующими нормативными документами определены диаметры индентора и время экспозиции.

При методе Янка также используется индентор в виде металлического шарика, однако оценивается не глубина вдавливания, а сила, которую надо приложить, чтобы вдавить шарик в древесину на половину диаметра.

Все древесные породы по твёрдости делят на три группы:

Влажность древесины

Влажность это соотношение массы влаги (воды), находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах ( % ). В древесине вода пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной.

Различают следующие степени влажности древесины:

Абсолютно сухая влажность 0 %, древесина высушена при температуре t = 103°C.

Содержание влаги в стволе растущего дерева изменяется по высоте и радиусу ствола, а также в зависимости от времени года. Например, влажность заболони сосны в 3 раза выше влажности ядра. У лиственных пород изменение влажности по диаметру более равномерное. По высоте ствола влажность заболони у хвойных пород увеличивается вверх по стволу, а влажность ядра не изменяется. У лиственных пород влажность заболони не изменяется, а влажность ядра вверх по стволу снижается.

Влажность у молодых деревьев выше и её колебания в течение года больше, чем у старых деревьев. Наибольшее количество влаги содержится в зимний период (ноябрь-февраль), минимальное – в летние месяцы (июль-август).

КОЭФФИЦИЕНТЫ УСУШКИ ДРЕВЕСИНЫ, %

Усушка, разбухание и коробление древесины

Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

Наличие различных напряжений внутри древесины может привести к её короблению.

Раскалываемость древесины

Износостойкость и гибкость древесины

Наибольшей способностью к гнутью (загибу) обладают лиственные кольце-сосудистые породы деревьев (дуб, ясень) и рассеянно сосудистые (бук, берёза). У хвойных пород эта способность очень невысока.

Способность к гнутью широко используется при изготовлении мебели, предметов интерьера.

Тепловые свойства

К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.

Деформативность

Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жесткая древесина.

С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в «замороженные» остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.

Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.

Источник

Усушка, коробление, растрескивание, разбухание древесины, причина этих явлений и способы борьбы с их вредным проявлением.

Усушка. Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при удалении из нее связанной влаги (ГОСТ 16483.8—71).

Усушка по разным направлениям неодинакова. В тангенциальном направлении усушка в 1,5. 2 раза больше, чем в радиальном. Усушка вдоль волокон незначительна.

При высыхании сортимента древесина изменяет свою форму. Такое изменение формы называется короблением. Коробление может быть поперечным и продольным ( 13, а, в). Поперечное коробление выражается изменением формы сечения доски. Причина поперечного коробления — разница в усушке по радиальному и тангенциальному направлениям.

В пиломатериалах годовые кольца перерезаны, поэтому они трескаются под влиянием естественной сушки обычно меньше, чем бревна. Процесс образования сердцевинных продольных трещин в досках может быть объяснен неравномерной усушкой поперек волокон заболонной и ядровой частей досок. Крайние заболонные кромки доски усыхают сильнее, чем ядровая часть в направлении волокон. Это приводит к тому, что средняя, слабая часть доски стремится уменьшить свою длину. Возникающие при этом в обоих кромках доски в поперечном направлении растягивающие напряжения вызывают в наиболее опасном сечении доски со слабой древесиной, с сердцевинной трубкой, разрыв и появление продольной трещины. Торцовые трещины являются результатом того, что концы досок, брусьев и бревен высыхают раньше, чем средняя часть.

Разбухание древесины представляет собой явление, обратное усушке, и заключается в увеличении размеров древесины при поглощении ею влаги, пропитывающей оболочки клеток до точки насыщения волокон.

Гниение – это разрушение древесины простейшими растительными организмами (древоразрушающими грибами), для которых она является питательной средой.

Развитие процесса гниения начинается в древесине с влагосодержанием выше 20 % при свободном доступе воздуха и температуре 5. 45 °С. При отсутствии хотя бы одного из этих факторов развитие гниения невозможно. Основными мерами по защите дерева от гниения являются сушка лесоматериала и предохранение его от увлажнения.

Существуют два вида увлажнения: непосредственное и конденсационное. Процесс гниения может бурно развиваться без поступления дополнительной влаги извне, вследствие биологического увлажнения. При этом древесина окрашивается в бурый цвет, покрывается трещинами и распадается на кусочки.

Конденсационное увлажнение является самым опасным. В зависимости от температурных колебаний процесс конденсации может проходить систематически или периодически.

Основными конструктивными мерами против гниения древесины являются:
— применение здорового и сухого леса;
— правильное расположение тепло-, водо- и пароизоляционных материалов;
— отвод атмосферных вод;
— устройство продухов для вентиляции и т. п.

В деревянных покрытиях зданий следует уделять особое внимание организации фонарей и ендов, исключить устройство внутренних водостоков. Несущие конструкции из дерева нужно располагать внутри или вне теплых ограждающих конструкций.

Химическая защита (антисептическая обработка или антисептирование) древесины необходима в случаях, когда ее увлажнение в процессе эксплуатации неизбежно. Химические средства делятся на влагозащитные лаки и эмали, а также антисептические водные и маслянистые пропиточные составы и пасты.

Антисептиками являются вещества, отличающиеся наибольшей токсичностью по отношению к дереворазрушающим грибам, длительное время сохраняющие эти свойства и, по возможности, глубоко проникающие в толщу древесины. Антисептики разделяются на две основные группы: водорастворимые (неорганические) и маслянистые (органические).

Сделать древесину негорючей в современных условиях можно, но неэкономично, поэтому в строительстве ограничиваются обеспечением замедленного возгорания и горения. Поскольку для горения древесины необходимо большое количество кислорода, основными мероприятиями огнезащиты являются уменьшение притока кислорода или выделения из древесины горючего газа (последний, соединяясь с кислородом, дает пламя).

Источник