книги из ГПНТБ / Гашкова, А. К. Влияние влажности на качество столярно-строительных изделий из древесины
.pdfА. К. ГАШКОВА
ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ НА КАЧЕСТВО СТОЛЯРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
f i i j i n
Издательство «ЛЕСНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ» М о с к в а 1974
УДК 674.2:667.657.233 + 634.0.85
Влияние влажности на качество столярно-строительных изделий из древесины. Г а ш к о в а А. К. «Лесная промышленность», 1974, 80.
В книге рассматриваются вопросы изменения влажности древе сины в столярно-строительных изделиях и деталях в процессе эксплу атации, производства, при транспортировании, а также влияния влажности на качество изделий. Даются рекомендации по нормам влажности древесины в зависимости от условий работы изделий. Приводятся краткие сведения о состоянии техники и технологии суш ки древесины, о правильной организации сушки пиломатериалов строительного назначения и современных типах сушильных камер, используемых для этих целей.
Таблиц 20, иллюстраций 48, библиография — 48 названий.
Гос публичная
.г^хчичаска*
бчЕгу-; 4,'ч OCOi*
экн/Дк+ляг’
I ■читлл;-и-юг+ зада
W - ' / a e z
Гашкова Ариадна Константиновна
ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ НА КАЧЕСТВО СТОЛЯРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
Редактор издательства И. Д. Л е б е д е в а
Технический редактор Ю. И. И в а н о в
Корректор И. Б. Ш е к а н с к а я
Художественный редактор Н. Н. Щ е р б а к о в а
Обложка художника Н. Д. В а с и л ь е в а
Сдано в набор |
16/TV |
1974 г. |
Подписано в печать 22/XI |
1974 г. |
Т-19071. |
||
Формат 60x90l/ieБумага типографская № 3. |
Уел. печ. л. |
5,0. Уч.-изд. л. 5,74. |
|||||
Тираж 5500 |
экз. |
Зак. № 621. |
Издат. |
№ 279/73. |
Цена 30 ко.п. |
Издательство «Лесная промышленность», 101000, Москва, ул. Кирова, 40а.
Полиграфическое объединение «Полиграфист» Управления издательств, полигра фии и книжной торговли Мосгорисполкома. Москва, ул. Макаренко, 5/16.
г 31501—197
БЗ—10—20—74
1 037(0!)—74
© Издательство «Лесная промышленность», 1974 г.
ВВЕДЕНИЕ
Огромный размах жилищного строительства в нашей стране требует большого количества столярно-строительных изделий и ме бели, отвечающих все возрастающим эксплуатационным требова ниям.
Древесина — гигроскопический материал, изменяющий свою влажность, размеры и форму под влиянием окружающей среды. Это может приводить к снижению качества изделий. Изменения размеров и формы оконных и дверных блоков в процессе эксплуата ции приводят к их повышенной воздухопроницаемости, что затруд няет их эксплуатацию и нарушает нормальные температурно-влаж ностные режимы помещения.
Изменение влажности погонажных деталей (например, досок пола) способствует образованию зазоров и трещин при высыхании или вспучиванию при увлажнении и ухудшает их внешний вид. Из менение размеров и формы мебели также ухудшает ее эксплуатаци онные свойства и внешний вид.
Важное значение имеет правильный выбор влажности деталей и заготовок из древесины перед транспортированием. Колебания влажности древесины в больших пределах могут вызывать значи тельные деформации деталей, что приводит к браку и раскомплек тованию транспортируемой партии.
Древесина в строительстве используется не только в цельном виде, но и в виде таких материалов, как древесностружечные и дре весноволокнистые плиты, фанера, фибролит и др., которые тоже относятся к гигроскопическим материалам.
В строительстве используется свыше половины всей ежегодно заготавливаемой древесины [1]. Половина ее идет на собственно конструкции (стены, перекрытия, перегородки, крыши, окна, двери, полы) и половина на производство различных работ (на земляные работы и возведение фундаментов, бетонные и железобетонные ра боты, монтаж металлоконструкций, на леса и эстакады, инвентарь, временные сооружения).
Условия работы деревянных деталей в строительных конструк циях можно подразделить на три группы: комнатные (внутренние), наружные и промежуточные. В комнатных условиях эксплуатиру ются межкомнатные двери, встроенная мебель, перегородки и полы. В наружных условиях эксплуатируются крыши и все детали неотап ливаемых зданий (склады, сараи и т. д.). Все остальные детали и изделия (окна, входные двери, стены, перекрытия) эксплуатиру ются в промежуточных условиях, для которых характерно влияние как микроклимата помещений, так и наружного воздуха.
К древесине, идущей на производство строительных работ, высо ких требований обычно не предъявляется (в том числе и к ее влаж ности).
В соответствии с условиями эксплуатации влажность древесины строительных деталей и изделий регламентируется строительными нормами и правилами [2] в следующих пределах:
3
|
|
Влажность, %, древесины строительных деталей и изделий |
||||
Пиломатериалы: |
конструкций |
25 |
|
|||
для |
несущих |
|
||||
для клееных конструкций....................................... |
15 |
|
||||
Заготовки |
п и л е н ы е ....................................................... |
18—22 |
||||
Заготовки |
клееные и калиброванны е.................... |
Соответственно |
||||
|
|
|
|
|
влажности |
готовых |
Столярные п л и т ы |
изделий |
|||||
8 ± 2 |
||||||
Детали строганые погонажные: |
12 |
|
||||
для |
досок чистого п о л а ........................................ |
|
||||
для наличников, раскладок, плинтусов, галтелей, |
|
|
||||
поручней, проступей, подоконных досок и на |
|
|||||
ружной |
о б ш и в к и ....................................................... |
15 |
|
|||
Материалы для полов: |
6—10 |
|||||
для |
паркета |
и |
паркетных д о с о к ......................... |
|||
для |
шашки |
т о р ц о в о й .................... .... |
25 |
|
||
Фанера: |
|
|
|
15 |
|
|
для марок ФБА и Д Б ............................................ |
|
|||||
для марок ФСФ и Ф К ............................................ |
12 |
.2 |
||||
для |
бакелизированной ф а н е р ы .............................. |
8± |
||||
для |
декоративной ф а н е р ы ................................... |
10 |
|
Столярные изделия: |
|
|
|
|
окна и балконные двери (ГОСТ 475—70): |
: |
6—12 |
||
п ереп леты ........................................................... |
|
|||
к о р о б к и .......................................................... |
|
: : |
6—18 |
|
двери для жилых и гражданских зданий: |
|
Не более 10 |
||
реечные щиты, щитовые д в е р и ......................... |
. . |
|||
коробки |
внутреннихдверей |
и фрамуг . |
12 |
|
коробки наружныхд в е р е й .................................... |
|
|
18 |
|
шканты |
и н а г е л и .................................................. |
|
|
7 |
перегородки и панели: |
|
|
12 |
|
филенки д о щ а т ы е .................................................. |
|
|
||
прочие изделия ....................................................... |
зданий . |
. . . |
12—15 |
|
ворота |
для промышленных |
Не более 15 |
||
В процессе |
эксплуатации |
даже при |
соблюдении требований |
к начальной влажности влажность строительных деталей изменя ется в широких пределах. Кроме того, требования к влажности строительных деталей и изделий не остаются постоянными.
Например, требования к влажности древесины столярно-строи тельных изделий (окон, дверей) сформулированы еще в 30-х годах, когда большой удельный вес занимали дома с печным отоплением и совсем не было крупнопанельных многоэтажных домов. Микро климат помещений в современных домах отличается от микрокли мата в домах старых конструкций.
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ
ПОНЯТИЕ О ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ
Влага, содержащаяся в древесине, находится с древесиной
вопределенной связи. Различают химическую, физико-химическую
ифизико-механическую связи влаги с твердыми телами.
Вдревесине химически связанной влаги практически нет. Физи ко-химическая или адсорбционная связь основана на молекулярном взаимодействии материала с влагой. Адсорбционное поглощение влаги материалом сопровождается выделением тепла и контракци ей системы тело —жидкость. Наиболее прочно связан с внутренней поверхностью материала первый слой молекул жидкости (мономолекулярный адсорбционный слой). При поглощении его выделяется наибольшее количество теплоты набухания. В последующих моле кулярных слоях связь жидкости с материалом становится менее прочной и легко может нарушаться при изменении состояния окру жающей среды.
Физико-механическая связь обусловливается силами поверхност ного натяжения жидкости в капиллярах, которые принято делить по размерам на две группы: микрокапилляры (/"< 10—5 см) и макро капилляры (/•>10-5 см). Влага из микрокапилляров может испа ряться только при малой относительной влажности воздуха, а вла
га, содержащаяся |
в макрокапиллярах,— при любой относительной |
||
влажности воздуха, поэтому ее называют свободной . |
|
||
Адсорбционную |
и микрокапиллярную влагу, |
содержащуюся |
|
в стенках древесных клеток, обычно называют с в я з а н н о й |
или |
||
г и г р о с к о п и ч е с к о й , а влагу, содержащуюся |
в полостях |
кле |
ток (представляющих собой макрокапилляры), — с в ободной . Суммарное содержание в древесине влаги характеризуется
влажностью, под которой в древесиноведении и технологии дерево обработки понимают отношение массы влаги к массе собственно древесинного вещества в абсолютно сухом состоянии.
Влажность W исчисляют по формуле |
|
|
ЦТ = |
100%, |
(1) |
где g — начальная масса древесины (сортимента, образца, пробы); gс — масса абсолютно сухой древесины.
Состояние древесины, при котором свободной влаги нет, а свя занная влага содержится в максимально возможном количестве, называется т оч ко й н а с ы ще н и я в о л о к н а или п р е д е л о м г и г р о с к о п и ч н о с т и . В этом состоянии влажность древесины почти не зависит от породы и при комнатной температуре состав ляет около 30%. С повышением температуры влажность точки на
сыщения волокна уменьшается. При 100°С она составляет около
20% [3].
Если древесину длительное время выдерживать на воздухе с постоянной температурой и постоянной относительной влажностью, в ней устанавливается определенная равновесная влажность Wv. Практика показывает, что при очень длительной выдержке древеси на не всегда достигает равновесной влажности. В связи с этим был
принят термин у с т о й ч и в а я в л а ж н о с т ь Wy, т. е. |
влажность, |
к которой стремится образец древесины определенных |
размеров. |
В отличие от этого р а в н о в е с н о й стали называть влажность, к |
которой стремится на воздухе определенного состояния измельчен ная древесина.
Устойчивая влажность неодинакова при разных направлениях процесса (сорбция и десорбция). Устойчивая влажность сорбции
Wy.c всегда |
ниже устойчивой влажности десорбции WY,R. Таким |
||||
образом, сорбция и десорбция |
не |
являются |
вполне обратимыми |
||
процессами. |
Это явление носит |
название г и с т е р е з и с а |
с орб |
||
ции. Показателем гистерезиса считают разность |
|
||||
|
Д W - |
д — Wy . с . |
|
|
|
Полного |
и точного объяснения |
явления |
гистерезиса |
сорбции |
пока нет. Отмечается, что на величину гистерезиса оказывают влия ние размеры сортиментов, температура среды и начальная влаж ность сортиментов [3, 32, 33].
Для практики явление гистерезиса имеет существенное значе ние, так как оно определяет возможный диапазон изменения отно сительной влажности воздуха при практически стабильном влаж ностном состоянии древесины. Для постоянных температурно-влаж ностных условий устойчивая влажность при десорбции близка к равновесной влажности, а при сорбции — не доходит до нее на 2,5%.
На процесс выравнивания влажности и его скорость влияют многочисленные, по-разному взаимосвязанные факторы: порода, объемная масса и структура древесины; соотношение между поверх ностью и объемом деталей; температура, влажность и скорость дви жения воздуха, а также направление потока воздуха относительно поверхностей детали (изделия); начальная влажность образца и перепад между равновесной и начальной влажностью.-Для каждой заданной начальной влажности одна и та же величина перепада Wp — ^нач может быть обусловлена различными комбинациями температуры и относительной влажности воздуха. Однако скорость процесса от.начальной до равновесной влажности WBSt4->-Wp может быть различной. При одной и той же величине перепада с увеличе нием температуры скорость изменения влажности увеличивается. На рис. 1 графически изображена зависимость скорости изменения Влажности сосновых образцов и образцов древесностружечных плит от перепада Wv— WBач между равновесной и начальной влаж ностью при температуре 20° С [34]. При высыхании (левая часть графика) скорость процесса у образцов из цельной древесины и у образцов из древесностружечных плит почти одинакова, а при
С
i'Wp-W)<0 |
“ и |
|
|
(Wp-W)>0 |
||
|
|
|
|
|
||
А |
|
|
|
|
|
|
:: L. |
|
■У |
|
|
|
|
А. |
|
|
|
|
||
А |
|
|
|
|
|
|
i . |
|
|
|
ои 4=91 |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
L |
|
- |
*К |
ппп v=r/i % |
Г |
|||
|
S |
т |
||||
|
Ч |
А |
|
|
||
|
У |
|
" Г |
|||
|
Зу |
|
|
|||
|
» |
|
"Г- 1 |
1 |
||
|
|
|
/L |
Г |
|
|
|
*4 |
|
"1f |
) |
> £ |
|
|
г |
|
1* * |
|||
гь гг w 181614 a 10 в в ь |
г « |
ю к к is is го гг гь |
||||
г |
в в |
|||||
Перепад междуравновесной и наоа/гьноа внажнас/пья, % |
||||||
Рис. |
I. Скорость изменения |
влажности |
(% в день) |
в древесине и древесностружечных плитах в зависимости от разности между равновесной и фактической влажностью
увлажнении сильно отличается. Образцы из древесностружечных плит увлажняются значительно быстрее. Кроме того, скорость из менения влажности при увлажнении зависит от величины относи тельной влажности воздуха.
ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫЕ УСЛОВИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ, ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАВНОВЕСНУЮ ВЛАЖНОСТЬ
Условия эксплуатации изделий и деталей из древесины на от крытом воздухе или в неотапливаемых помещениях целиком зави сят от климата данного района или даже данного географического пункта. Ввиду обширности территории нашей страны эти условия весьма разнообразны. На рис. 2 представлены кривые, характери зующие изменение температуры, относительной влажности воздуха и равновесной влажности древесины в течение года по среднеме сячным данным для шести географических пунктов страны с наи более отличающимся климатом [4, 5,.6]. Наибольшие перепады зна чений всех рассматриваемых параметров присущи Владивостоку, наименьшие — Сочи. Для Сочи 15,2% можно считать устойчивой влажностью в течение года, а 15,4% для Владивостока далеко не устойчивая влажность. Это имеет большое значение при знакомстве с динамикой изменения фактической влажности древесины.
7
|
|
Экстремальные и сред |
|||||||
|
|
ние значения параметров |
|||||||
|
|
воздуха |
и |
равновесной |
|||||
|
|
влажности древесины при |
|||||||
|
|
ведены в табл. 1 |
|
изде |
|||||
|
|
Условия |
работы |
||||||
|
|
лий и деталей из древеси |
|||||||
|
|
ны в отапливаемых |
поме |
||||||
|
|
щениях могут |
быть |
и не |
|||||
|
|
столь |
разнообразны, как |
||||||
|
|
на открытом воздухе, |
но |
||||||
|
|
зато |
труднее |
поддаются |
|||||
|
|
определению. |
|
|
|
и |
|||
|
|
На |
|
температуру |
|||||
|
|
влажность |
воздуха |
в |
|||||
|
|
помещениях |
оказывают |
||||||
|
|
влияние |
|
внутренние |
и |
||||
|
|
внешние условия. К вну |
|||||||
|
|
тренним |
условиям |
отно |
|||||
|
|
сятся |
выделение |
тепла |
и |
||||
|
|
влаги людьми или произ |
|||||||
|
|
водственными |
и |
другими |
|||||
|
|
процессами, |
происходя |
||||||
|
|
щими в данном помеще |
|||||||
|
|
нии, |
а также |
отопитель |
|||||
|
|
ными |
или |
осветительны |
|||||
|
|
ми приборами. |
К |
внеш |
|||||
. . . . Ленинград |
- > — ■ / - Чукотка |
ним |
условиям |
|
относятся |
||||
° • ° Владидосток----------------Сочи |
температура и влажность |
||||||||
|
|
наружного воздуха, сол |
|||||||
Рис. й. Годичные изменения |
нечная радиация, направ |
||||||||
относительной |
влажности и температуры |
ление и скорость воздуха. |
|||||||
воздуха, равновесной влажности |
Соотношение между тем |
||||||||
древесины для некоторых |
пературой |
наружного |
и |
||||||
географических пунктов СССР |
внутреннего воздуха опре деляет направление теплообмена между помещением и внешней сре дой. От параметров наружного воздуха зависит количество тепла и влаги, вносимых в помещение с наружным воздухом при воздухо обмене. Солнечная радиация также увеличивает количество посту пающего в помещение тепла.
Оценка влияния внутренних и внешних условий на микрокли мат помещения, конечно, возможна, но делается обычно в тех слу чаях, когда решается вопрос о кондиционировании воздуха в поме щении или когда необходимо сравнить несколько вариантов проект ных решений здания. В большинстве случаев представление о тем пературе и влажности воздуха в помещениях (жилых, обществен ных и.производственных) получают не расчетным путем, а путем специальных наблюдений.
Некоторые авторы [7, 35], считая влияние внутренних условий
8
to
621 Заказ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
Экстремальные и средние значения параметров воздуха |
|
|
Таблица ! |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
и равновесной влажности древесины |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Температура воздуха, |
°С |
|
|
Относительная влаж |
|
Равновесная влажность |
|
|||||
Географические пункты |
|
|
|
^ср |
ность воздуха, |
к |
Тср |
древесины, |
% |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И7р.ср |
|||||
|
|
^мин |
^макс- |
М |
за |
гол |
'Рмакс |
Тмин |
Д<р |
за год |
И^р.макс |
tFp.MHIl |
ДН/р |
за год |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Архангельск |
..................... |
— 12,6 |
15,6 |
2 8 , 2 |
- 0 , 6 |
89 |
68 |
21 |
81 |
2 1 ,3 |
12,9 |
8 ,4 |
17,6 |
|
Ленинград .......................... |
|
- 7 , 9 |
17,7 |
2 5 ,6 |
, |
4 , 2 |
88 |
66 |
22 |
79 |
2 0 ,6 |
12,6 |
8 ,0 |
16,5 |
Владивосток .................... |
|
- 1 4 , 7 |
2 0 ,0 |
3 4 ,7 |
|
3 ,9 |
92 |
62 |
30 |
73 |
2 1 ,8 |
12,3 |
9 ,5 |
15,4 |
Чукотка . . |
. . . |
- 2 1 , 7 |
5 , 4 |
27,1 |
- 8 , 2 |
92 |
82 |
10 |
87 |
2 2 ,5 |
18,9 |
3 ,6 |
2 0 ,6 |
|
С о ч и ................................. |
|
4 ,7 |
2 2 ,6 |
1 7,9 |
13,3 |
79 |
73 |
6 |
76 |
15,9 |
14,7 |
1,2 |
15,2 |
|
А ш х а б а д .......................... |
|
0 ,6 |
3 0 ,4 |
2 9 ,8 |
15,9 |
77 |
32 |
45 |
54 |
15,3 |
6 ,0 |
9 ,3 |
10,3 |
to