Определитель влажности древесины

Методы определения влажности древесины

Дерево – натуральный материал, достаточно сильно восприимчивый к влажности. Оно способно выделять и поглощать влагу в зависимости от окружающих условий. При неизменном состоянии микроклимата влажность древесины стремится к постоянным показателям.

Определение влажности древесины во многом зависит от породы дерева. Наиболее гигроскопичными являются груша, бук, кемпас. Самыми стойкими считаются дуб, бамбук, мербау.

Использование древесины для строительства и ремонта предполагает соблюдение норм влажности. Под термином «влажность» подразумевается процентное отношение воды к сухой древесине.

Типы влажности

Выделяют два вида влажности древесного сырья: относительная и абсолютная.

Абсолютная

Такое понятие характеризуется отношением массовой доли влаги определенного объема древесины к весу абсолютно сухого сырья этого же размера. На этот показатель существуют установленные государственные стандарты. Согласно им показатели измерителя абсолютной влажности доски должна быть в границах 9%.

Относительная

Это процентное отношение влаги, которая содержится в дереве, к массе влажной древесине. В древесном сырье вода находится в двух формах: свободной и связанной. Они указывают на общее число влаги в сырье. Объем связанной влаги зависит от микроклимата, так как впитывается из воздуха. Находится она в клеточной структуре дерева. Именно из-за этого, в зависимости от влажности окружающей среды, происходит разбухание или усушка материала. Удалить связанную воду можно только при помощи сушки.

Помимо этого, вид древесного сырья зависит от степени его влажности.

Существует несколько типов влажности древесины:

Мокрая. К этому разряду относят дерево, которое долгое время подвергалось воздействию воды. В таком случае показатель измерителя влажности составляет более 100%.

Свежесрубленная. Влажность недавно сваленного дерева находится в пределах 50–100%.

Комнатно-сухая. Этот вид материала, который долгое время находился в отапливаемом здании. Поэтому его число находится в пределах 9–13%.

Воздушно-сухая. К такому типу относится древесина, которая длительное время хранилась на свежем воздухе. В зависимости от условий окружающей среды, ее показатель находится в пределах 15–20%.

Абсолютно сухая. Таких показателей можно добиться только при помощи сушки в специальном приборе. Количество воды в этом случае равняется 0.

Как узнать влажность древесины?

Существует несколько методов, как определить влажность древесины. Но сначала надо выяснить вид растения и влагу воздуха, так как для разных деревьев существуют свои стандарты.

Для того чтобы измерить влагу древесного сырья, как правило, используют два метода: весовой либо при помощи электрического прибора. Их показатели могут несколько отличаться, но незначительно.

Весовой

Для этого метода потребуется:

очень точные весы;

Процесс измерения:

Для начала из середины доски нужно своими руками отпилить кусок шириной 10–15 миллиметров. Он будет служить контрольной пробой. Главное, в этом этапе – взять брусок именно с центра доски. С торцевой части отрезать не стоит, так как она имеет намного меньшую влажность.

Далее, выпиленный своими руками фрагмент, нужно очистить и взвесить на весах. Полученная цифра записывается. Например, обозначим ее «Ph». Это будет начальная масса пробы.

После взвешивания этот кусок нужно отправить в специальную сушку, прибор с температурой около 100С°.

Первое взвешивание производится своими руками через пять часов. Все последующие показатели записываются с интервалом 1–2 часа.

Высушивание проводится до тех пор, пока весовой показатель не начнет повторяться. Это означает, что материал стал абсолютно сухим. Обозначим числовой показатель последней пробы как «Pc».

Далее, влажность можно определить, используя формулу:

Электрический

Чтобы провести весовое измерение древесины требуется очень много времени. В среднем на такую работу уходит около девяти часов. Но есть способ, который позволяет намного быстрее и более точно определить процентное число воды в дереве.

Установить показатель влажности древесного сырья намного проще при помощи электрического влагомера.

Принцип работы влагомера основан на изменении удельного электрического сопротивления материала зависимо от его влажности. Иглы-электроды этого прибора вводятся в древесину так, чтобы они находились друг против друга. По ним пускается ток, и влагомер показывает количество воды в этом участке дерева. Но так как влагомер измеряет влагу только локально, то лучше повторить замер в нескольких местах.

Как определить влажность дерева без технических средств?

Сегодня количество воды в древесном сырье выясняют при помощи сложных расчетов и новейших приборов. Но ведь строительством люди занимались всегда. И как-то они обходились без прогрессивных методов и влагомеров.

Несколько простых рекомендаций, как определить влажность дерева:

По свежеспиленному фрагменту необходимо провести черту карандашом. Когда древесина влажная, линия через некоторое время посинеет, если сухая – нет.

О количестве воды в древесном сырье могут «рассказать» стружки. Если они эластичные, мягкие, при сминании не ломаются – дерево влажное. Стружки сухого сырья в руке будут ломаться, крошиться.

Можно своими руками провести по древесине острым металлическим предметом. По оставленному следу определяется состояние материала. У влажного дерева след будет влажный.

Определить количество влаги в древесном сырье можно ударив по нему каким-нибудь деревянным предметом. Если звук глухой – дерево влажное, тонкий и звонкий – сухое.

О сухости древесины свидетельствуют также трещины на ее торцах. У влажного материала их меньше.

Когда при распиливании доски своими руками в отверстие проступает влага, дерево содержит большое количество воды и непригодно к работе. Слишком пересохшее сырье при подобной обработке крошится.

Влажность древесины играет огромную роль при строительстве и ремонте. Сырое дерево в процессе высыхания будет деформироваться. Чтобы этого избежать работать следует только с сухим материалом.

Как самостоятельно определить влажность древесины?

Существует несколько способов, как определить влажность древесины. Они разнятся по своим подходам, но результат имеют примерно одинаковый. Перед тем как задаваться вопросом, каким методом определения лучше воспользоваться, вы должны знать, какая у вас древесина и какова влажность окружающего вас воздуха. Для каждой породы дерева существуют свои отдельные стандарты качества.

Если не учитывать влажность материала, то впоследствии готовое изделие может деформироваться.

Определение влажности древесины – крайне важный момент, соблюсти который необходимо перед началом строительства.

Дерево зачастую сплавляют по реке, в момент доставки оно может впитать в себя большое количество воды. Влага проникает в структуру дерева и расширяет его, со временем она испарится, для этого древесину сушат. Конечно же, сделать из влажного дерева доски можно, но в будущем они потрескаются, рассохнутся и потеряют свой первоначальный вид. Именно поэтому следует подвергать тщательной проверке каждую вновь прибывшую партию древесины.

Итак, определить влажность древесины можно двумя наиболее распространенными способами. Первый подразумевает использование точных весов, а для второго необходимо наличие специального приспособления, называемого электровлагомер.

Весовой способ определения влажности

Вырезка секций влажности из доски.

Для его проведения необходимо наличие:

• сверхточных весов (вплоть до мг);
• доски;
• пилы;
• линейки.

Он заключается в следующем:

1. Из доски выпиливается небольшой брусок, который должен стать контрольной пробой. Его еще принято называть секцией влажности. Очень важно взять контрольную пробу в середине доски или спустя 30-50 см от торца. Торцевой отрезок вам не понадобится, показания его влажности неактуальны, так как эта часть имеет меньшую влажность, чем остальные части пиломатериала.
2. Ширина секции влажности должна составлять 10-15 мм. После выпиливания ее тщательно очищают от опилок и заусенцев и взвешивают на специальных технических весах. Такие весы способны показать максимально точную цифру, вплоть до одной сотой грамма.
3. Полученные данные следует записать. Условно эту цифру можно обозначить как Ph – начальная масса пробы.
4. После того как брусок пройдет процедуру взвешивания, его отправляют в специальный сушильный шкаф. Температура в таком шкафу поддерживается на уровне 100-105 С°.
5. На протяжении нескольких часов пробу вынимают из шкафа и заново взвешивают, записывая показания. Первое контрольное взвешивание осуществляют спустя 5 часов после закладки бруска в сушильный шкаф. Все последующие взвешивания делают каждые 1-2 часа.
6. Когда показатели взвешивания начнут повторяться, вы получите абсолютно сухую древесину. Этот показатель следует зафиксировать и обозначить как Pc – последняя масса пробы.
7. Определить влажность древесины в процентном выражении можно, использовав следующую формулу:

Физико-механические свойства древесины.

W = (Ph-Pc) / (Pc * 100%),

Где W – это изначальный показатель влажности в процентах;

Ph – начальная масса пробы;

Pc – последняя масса пробы.

Специалисты советуют: для получения более точных результатов желательно использовать не один контрольный образец, а два.

Измерение влажности при помощи электроприбора

Бесконтактный влагомер позволяет измерить влажность древесины толщиной до 4 см.

Использование первого метода занимает очень много времени. У вас уйдет около 8-9 часов на измерение влажности древесины таким способом. Да и сушильный шкаф есть не у всех. Куда проще воспользоваться специальным инструментом, который позволит быстро и точно измерить влажность дерева.

Принцип действия электровлагомера основан на законах физики, определяется косвенным путем. А полученные данные опираются на показатели омического сопротивления, которое, в свою очередь, напрямую будет зависеть от значения гигроскопической влажности в волокнах древесины.

За пределами показателей гигроскопической влажности прямая зависимость величины влажности и электрического сопротивления разительно отличается. Поэтому в данном случае измерять влажность древесины путем использования электровлагомера можно, но вероятная погрешность значительно вырастет.

Большинство конструкций, которые выпускаются на серийном производстве, имеет аккумуляторное питание и может быть использовано в измерении древесины влажностью от 7% до 60%. Аналогичные устройства построены по мостовой схеме.

Через испытуемый брусок дерева проходит поток тока, постепенно усиливается и измеряется прибором, микроамперметром. Его шкала уже отградуирована и показывает, каков процент влажности у испытуемого дерева.

Шкала прибора имеет два основных диапазона с различной степенью погрешности. Первый диапазон рассчитан на влажность древесины от 7% до 24%, погрешность в данном случае составляет 1-2%. А второй диапазон измеряет древесину с повышенной влажностью от 22% до 60%, здесь возможное расхождение в вычислении может достигать 10%. Погрешность может отображаться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.

Благодаря использованию аккумуляторных батарей с возможностью подзарядки от бытовой электросети прибор мобилен и компактен.

Игольчатый и бесконтактный влагомер

Для домашней мастерской оптимален игольчатый влагомер.

Существует два типа влагомеров – контактные (игольчатые) и бесконтактные.

Для того чтобы измерить влажность древесины игольчатым влагомером, вам понадобится:

• игольчатый электровлагомер;
• образец испытуемой древесины.

Порядок измерения заключается в следующих действиях:

1. Иглы влагомера заглубляются в тестируемую древесину таким образом, чтобы они находились напротив друг друга. Нужно, чтобы ток от одной иглы шел напрямую к другой, преодолевая барьер в виде волокон древесины.
2. Нажимаем кнопку замера и замыкаем, таким образом, цепь.
3. Стрелка на градуированной шкале прибора покажет процент влажности. Если стрелка выйдет за пределы первого диапазона, то опираться необходимо на показатели, отображенные во втором диапазоне.

Так как игольчатые устройства показывают и измеряют влажность локально, то для большей достоверности необходимо повторить данную процедуру сразу в нескольких местах испытываемого дерева.

Бесконтактные приборы учета влажности работают по той же схеме, что и игольчатые, с той лишь разницей, что вместо тока и игл они используют высокочастотный индуктивный метод измерения. Эти приборы незаменимы для измерения влажности у уже готовых изделий и определяют древесину, не повреждая ее структуры, так как не предусматривают использование игл.

Как определить влажность пиломатериала?

Жить в домах и коттеджах из натуральной древесины в последние годы стало престижно. И не только из-за чудодейственных свойств этого стройматериала. Такие дома – сравнительно недорогой и самый быстрый способ обзавестись загородной недвижимостью. Но из-за способности древесины давать естественную усадку, впоследствии которой материал коробится, трескается и в нем появляются щели, многие отказываются от идеи возводить деревянное жилье и отдают предпочтение менее капризным стройматериалам.

Избежать проблем, сопряженных с неизбежной усадкой дерева, можно, используя в строительстве сухой материал. Допустимые проценты влажности пиломатериалов подробно расписаны в соответствующих строительных нормативных документах.

На этапе покупки влажность пиломатериала невооруженным глазом определить практически нереально. Даже матерому специалисту это не под силу. Сухая древесина или сырая станет понятно только во время обработки. Если стружка крошится – материал полностью высушен и пригоден для строительства. Если же гнется – дерево сырое.

Точный процент влажности можно измерить несколькими способами – с помощью специального прибора для замера влажности и рассчитав его по массе.

Как определить влажность пиломатериала по массе – три способа

Масса древесины зависит от нескольких фактов. У разных пород дерева, а также в зависимости от условий произрастания, плотность варьируется. Кроме плотности, массу пиломатериала также определяет количество влаги в нем. Следовательно, чем суше дерево, тем меньше оно весит.

1. Самый простой способ узнать влажность древесины – воспользоваться специальной таблицей-шпаргалкой. Зная объем и массу, получаем показатель плотности. А дальше – дело техники: находим соответствующий породе дерева и ее плотности показатель процента влажности. Важно!Полученный результат не может быть точным на 100 процентов, так как плотность одной и той же породы древесины может быть разной в зависимости от климатических условий в месте произрастания. Поэтому допустима незначительная погрешность.
2. Более точный процент влажности пиломатериала получают опытным путем. Выглядит это примерно так: от деревянной доски сечением 2 на 2 на 3 сантиметра отпиливают небольшой брусок (до 50 сантиметров от торца). После этого его взвешивают на весах с высокой чувствительностью. Зафиксировав показатели, брусок кладут в сушилку, разогретую до 100-101 градуса С примерно на 6 часов. После этого образец повторно взвешивают и помещают обратно в сушку. Далее процедуру повторяют с двухчасовым интервалом. Материал считается сухим, если погрешность в показателях после двух взвешиваний составляет не более одной десятой грамма.
3. Самым высокоточным будет показатель влажности, рассчитанный по формуле.

W=(m-m0)/m0×100(%),

где W – показатель влажности, m – первоначальная масса пробника, m0– масса пробника после пребывания в сушке

Например, изначально пробник весит 98,76 грамма. После пребывания в сушилке его вес составляет 65,81 грамма. Подставляем полученные показатели под формулу и получаем W=(98,76-65,81)/65,81х100=50,1%. То есть, влажность пиломатериала превышает 50 процентов.

Важно! Чтобы получить более достоверные результаты, рекомендуется проводить замеры двух разных образцов пиломатериала. Древесину хвойных пород, содержащую смолу в больших количествах, не стоит держать в сушильном шкафу более двадцати часов.

Влагомер в помощь: определяем влажность пиломатериала при помощи прибора

Все перечисленные выше способы определения влажности по массе, конечно, точны, но можно получить требуемый показатель гораздо проще. Высокие технологии подарили строительной отрасли просто незаменимую вещь – портативный прибор для измерения показателя влажности пиломатериала, именуемый влагомером.

Стоимость прибора вполне демократична, хотя, конечно, зависит от производителя и набора функций. Но зато проверка влажности стройматериала превращается в минутное дело.

Процент влажности влагомер определяет путем замера сопротивления при пропускании тока через волокна древесины. Датчики прибора – две иглы – помещают в древесину. Делают это по направлению расположения волокон. Результат выводится на небольшой монитор, расположенный на фронтальной стороне.

Важно! Стоит отметить, что прибор не дает абсолютно точную величину влажности. Погрешность может составлять до полутора процентов. Кроме того, показатель будет точным только для той точки, в которую были внедрены игольчатые датчики прибора. Чтобы получить общую картину, придется повторять процедуру по всей длине пиломатериала.

В линейке влагомеров есть приборы, в комплектации которых имеется специальный проводник-удлинитель. Он нужен для того, чтобы проводить замеры влажности пиломатериала во время его пребывания в сушильной камере. Это удобно с точки зрения контроля за процессом сушки древесины, но есть и свои минусы. Дело в том, что под воздействием температуры, датчики влагомера нагреваются и передают эту температуру древесине. Кроме того, в процессе усушки соприкосновение игл с волокнами материала получаются неплотными. Впоследствии, показатели могут сильно грешить.

Влагомер с игольчатыми датчиками невозможно применять в тех случаях, когда порча целостности материала недопустима. Например, если речь идет о пиломатериале, который предназначен для изготовления мебели. Для определения его влажности используют бесконтактный прибор. У него нет игольчатых индикаторов. Такой влагомер замеряет не сопротивление материала, а длину излучаемых электромагнитных волн. Показатели будут варьироваться в зависимости от процента влажности и породы дерева.

Как производят сушку пиломатериала

Даже если влажность пиломатериала, который собираетесь приобрести, выше допустимого показателя – это не повод отказываться от покупки. Ситуацию можно исправить. При этом даже не обязательно прибегать к камерной сушке. Тем более, что сушка древесины в естественных условиях иногда более предпочтительна. Главное правило – соблюдать все правила хранения пиломатериала.

Доводить бревна до желаемой кондиции необходимо в специально обустроенном для этого месте. Обязательно на сквозняке или в хорошо проветриваемом помещении. Дерево должно быть надежно защищено от атмосферных осадков и агрессивных солнечных лучей. Последнее крайне важно, так как под солнцем одна сторона бревен (бруса) будет сохнуть быстрее, вторая же будет оставаться более влажной. В результате такого хранения древесина просто пойдет трещинами и потеряет форму.

Доски для правильной просушки нужно класть на специально оборудованную платформу. На деревянные балки, толщиной в 50 сантиметров, поперек укладываем черновые доски. Дистанция между балками должна быть не меньше полутора метра, иначе пиломатериал будет прогибаться. Черновые доски лучше брать из ели, например. Толщина – примерно 4 сантиметра.

Важно! Ни в коем случае не следует складывать сухой и влажный пиломатериал в одну кучу. Древесина обладает свойством впитывать влагу из окружающей среды, так что в результате уже сухие доски просто отсыреют.

В зависимости от погоды, времени года, толщины досок и изначального процента влажности, на атмосферную сушку может уйти в среднем сорок дней.

Измерение влажности древесины и древесных материалов

Методы и средства

Информация о влажности древесины очень важна для правильного построения технологических процессов деревообработки. Слишком высокая влажность древесных материалов чревата опасностью биологического поражения древесины, а также последующей усушки деревянных деталей и их коробления при эксплуатации в условиях повышенных температур и низкой влажности воздуха. Слишком сухая древесина становится довольно хрупкой, трудно деформируется и гнется, плохо поддается обработке резанием.

Контроль процесса сушки пиломатериалов неразрывно связан с необходимостью текущего контроля влажности древесины. Существуют разные методы измерения содержания влаги в древесине и древесных материалах: весовой, кондуктометрический, индукционный, микроволновый, инфракрасный.

Весовой метод является самым точным из перечисленных. Он предназначен для оценки влажности древесины в лабораторных условиях и требует пять-восемь часов для получения результата. От тестируемого материала (доски) на расстоянии 300-500 мм от торца отпиливают пробу толщиной 10-12 мм (вдоль волокон древесины), которую тщательно очищают от заусенцев и тут же взвешивают на лабораторных весах с точностью до 0,001 г. Затем пробу помещают в электрический сушильный шкаф и сушат при температуре 100-105°С. В процессе сушки пробу периодически вынимают из сушильного шкафа и взвешивают. Первое взвешивание выполняют через пять часов после закладки пробы в шкаф, остальные – через каждые один-два часа. Древесина достигает абсолютно сухого состояния, когда масса пробы перестает изменяться. Разница в массе влажного и сухого образца (пробы), отнесенная к массе абсолютно сухого образца, показывает влажность древесины в момент первого взвешивания.

Ускоренный сушильно-весовой метод предусматривает сушку образцов при температуре 120±2°С в сушильных шкафах с принудительной циркуляцией. Продолжительность сушки в этом случае составляет 2-2,5 ч. Конечную массу образцов определяют после их охлаждения в комнатных условиях в течение 2-5 мин.

Известен также экспресс-метод определения влажности древесины весовым способом. С пиломатериала или заготовки острой стамеской снимают тонкую стружку, которую тотчас же взвешивают с высокой точностью и помещают в сушильный шкаф. После полного высушивания стружки в течение нескольких минут ее охлаждают и снова взвешивают. При высокой точности взвешивания достигается высокая точность определения влажности. В одном агрегате размещаются точные аналитические весы, нагреватель и вентилятор, а также электронный узел для фиксации результатов измерений и расчета влажности. Для получения максимально объективного результата пробу следует сначала расколоть, а потом снять стружку с поверхности внутренней части образца.

Некоторую информацию о влажности древесины можно получить без использования приборов, изучая тонкую стружку, снятую острой стамеской. У древесины высокой влажности стружка при сминании легко деформируется. Сухая же стружка будет крошиться и ломаться. Слишком влажная древесина режется очень легко, а на образце можно заметить влажный след от пореза стамеской.

Остальные методы измерения влажности древесины предполагают использование специальных приборов – влагомеров. Наиболее распространены влагомеры, измеряющие электрическое сопротивление между иголками, внедряемыми в древесину (кондуктометрический способ). Ток, проходящий через тестируемую древесину, усиливается и затем измеряется микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах влажности древесины. Сопротивление зависит от влажности древесины, а также от плотности и температуры материала. Электровлагомеры довольно надежно определяют влажность древесины в диапазоне от 7 до 30%, а вот результаты измерений влажности выше 30% страдают большой погрешностью.

Электровлагомер может быть использован для дистанционного измерения влажности древесины, находящейся в сушильной камере. Для достоверного суждения о влажности целой доски необходимо выполнить замеры в большом числе точек по длине и ширине доски и взять среднее полученных значений. Контрольные образцы с заглубленными в них иглами датчика укладываются внутрь штабеля, а измерительный прибор находится вне камеры. При таких замерах обязательно делают поправку на фактическую температуру древесины. Однако опыт показывает, что дистанционный метод замера не дает точных результатов, в частности, из-за того, что иглы датчика доставляют лишнее тепло к древесине в местах заглубления. Из-за подсушки древесины в этих местах контакт между датчиком и материалом нарушается, и показания прибора искажаются.

Погрешность измерений современными электровлагомерами, которые оснащены шкалами для тестирования разных пород древесины: бука, ели, клена, лиственницы, дуба, сосны и др., – составляет 1-2% абс. в диапазоне от 0 до 30%.

В качестве примечания: абсолютная погрешность определяется в самих измеряемых величинах, а относительная – в долях измеряемой величины. Например, при абсолютной погрешности ±2% для влажности 18% можно считать, что реальная влажность 16-20%. При этих условиях относительная погрешность составит 2 х 100/18 = 11,1%.

Индукционный (диэлькометрический) способ измерения основан на использовании электромагнитных волн и определении диэлектрической проницаемости древесины, которая зависит от содержания в ней влаги. Диэлектрической проницаемостью какого-либо материала называется величина, показывающая, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если воздушную прослойку между пластинами заменить такой же толщины прокладкой из этого материала. Показатель диэлектрической проницаемости зависит от частоты тока и влажности древесины. С увеличением влажности древесины диэлектрическая проницаемость вдоль волокон увеличивается, что особенно заметно при частоте тока до 100 Гц.

Напряжение от датчика индуктивного типа, который представляет собой плоский излучательный контур, установленный внутри корпуса влагомера под цифровым табло, подается на цифровой вольтметр, расположенный на передней плате прибора.

Бесконтактные индукционные влагомеры малочувствительны к температуре древесины, что позволяет работать без таблиц температурной коррекции. Подобные влагомеры работают в диапазоне 5-45% влажности древесины с точностью до 1-1,5% абс. и учитывают плотность измеряемой древесины. Большим достоинством индукционного способа является то, что длительность измерения не превышает 5 с. При выходе результата измерения за верхнюю границу требуемого диапазона влажности прибор подает звуковой сигнал.

Индукционные влагомеры, принцип измерения которых основан на взаимосвязи диэлектрических свойств влажного материала с количеством содержащейся в нем влаги, выпускают многие фирмы, в т. ч. российские «Интерприбор» и MetronX.

В отечественной практике широко использовался портативный цифровой измеритель влажности ВСКМ-12У, предназначенный для оценки влажности разных строительных материалов, в т. ч. древесины. Теперь ему на смену выпускается экспресс-измеритель теплопроводности и влажности строительных материалов ИВТП-12 (рис. 1). В основу действия прибора положены корреляционные связи между диэлектрическими и физическими свойствами капиллярно-пористых тел.

Диапазон измерения влажности этим прибором – от 0,3 до 60% с погрешностью 1,5-2,5% абс. Глубина зоны контроля – не менее 50 мм, длительность одного измерения – не более 10 с.

Помимо задачи оперативного определения влажности пиломатериалов и заготовок (т. е. массивной древесины), в деревообработке не менее актуальна задача определения влажности измельченной древесины и древесных плит. Для текущего и выходного контроля продукции в плитном производстве применяются специальные электровлагомеры. Прибор ДИ-2М комплектуется двумя датчиками – для определения влажности стружки и плит, а также электронным измерительным блоком с автономным питанием. Датчик для измерения влажности измельченной древесины представляет собой разъемный стакан, в котором между двумя дисковыми электродами с помощью пресса уплотняется навеска материала. С помощью этих электродов измеряется электрическое сопротивление уплотненного материала – стружки или волокна. Датчиком для измерения влажности древесно-стружечных плит служит зонд с четырьмя иглами, укрепленный на ручке. Электровлагомер позволяет измерять влажность стружки в диапазоне от 5 до 25%, а влажность древесно-стружечных плит в диапазоне от 6 до 22%. Погрешность измерения ±1-2% абс.

Принцип действия сверхвысокочастотных (СВЧ) влагомеров для сыпучих материалов основан на значительном (в десятки раз) различии электрических свойств воды и сухого материала. Концентрацию влаги определяют по ослаблению СВЧ-излучения, проходящего через слой анализируемого материала. В таких влагомерах лента материала проходит между передающей и приемной антеннами. Передающая антенна соединена с СВЧ-генератором, приемная – с измерительным устройством. Чем выше влажность анализируемого материала, тем слабее сигнал, попадающий в измерительное устройство. СВЧ-влагомеры позволяют измерять влажность в широком диапазоне (0-100%) с высокой точностью. На рис. 2 представлена схема влагомера M-Sens 2 (производитель – SWR Engineering, Германия).

Метод измерения влажности, применяемый в M-Sens 2, основан на принципе поглощения микроволнового излучения материалом. Чем выше влажность материала, тем больше энергии микроволн поглощается им и превращается в тепло и тем меньше возвращается на сенсор датчика измерения влажности. Отраженные высокочастотные волны преобразуются и подвергаются цифровой обработке, что обеспечивает высокую разрешающую способность измерителя влажности. Структура материала и равномерность увлажнения оказывают влияние на результаты измерения, поэтому показатель измеренной влажности приводится к среднему значению через объемную плотность контролируемого материала. Для этого проводится предварительная калибровка прибора, в ходе которой в датчик вводятся опорные данные влажности сырья. Случайные изменения влажности, вызванные неоднородностью материала и его насыпной плотностью, отсеиваются программными инструментами. Датчик влажности сыпучих материалов снабжен функцией автоматической компенсации изменения температуры окружающей среды.

Для измерения влажности сыпучего материала прямо на конвейерной ленте разработаны влагомеры проходного типа, например влагомер Moistscan MA-500 (рис. 3).

Принцип его действия основан на измерении фазового сдвига и ослабления сигналов микроволн, проходящих через материал и конвейерную ленту. Качество измерения не зависит от размеров кусков материала и скорости движения конвейерной ленты. Влагомер автоматически компенсирует влияние изменения скорости подачи продукта при использовании измерителя веса ленты либо интегрального монитора толщины слоя материала. Толщина слоя исследуемого материала может колебаться от 20 до 500 мм, измеряемый диапазон содержания влаги – 0-90%, основная погрешность 0,1-0,5%.

Немецкая компания GreCon выпускает прибор Moisture Analyser MWF 3000 LD, работа которого основана на принципе измерения микроволнового резонанса. Для измерений используются свойства дипольного характера молекул воды. Электромагнитное поле генерируется посредством планарного сенсора и обеспечивает проникновение микроволн в материал на глубину от 30 до 100 мм (в зависимости от типа сенсора). Изменения в резонансном поле регистрируются сенсором и передаются на процессор. Резонансная частота микроволнового поля изменяется в зависимости от содержания влаги в материале (увеличивается ширина резонансной кривой). Измерение параметров поля позволяет отдельно оценивать влажность и плотность материала. Облучение не вызывает нагрева или каких-либо химических реакций в древесине. Измерения эффективны независимо от плотности, структуры поверхности и цвета материала. Благодаря большой глубине проникновения сигнала можно регистрировать как связанную, так и свободную влагу в древесине. При использовании прибора для тестирования разных материалов следует предварительно установить калибровочные кривые. Прибор применяется в производстве древесных плит на участках сушки стружки или волокна, на участке смешивания компонентов и формирования ковра, при контроле качества готовой продукции. Точность измерения ±2%.

Еще один принцип измерения влажности разных материалов реализован в инфракрасном влагомере Spectra Quad (рис. 4). Бесконтактная измерительная система, работающая в режиме online, оборудована оптическим устройством сбора измеряемых параметров. Рабочим инструментом является ИК-излучение, абсорбируемое влажным материалом: чем суше материал, тем больше инфракрасных лучей он отразит.

Интенсивность поглощения излучения определенной длины волны пропорциональна содержанию влаги в материале. Кварцево-галогенный источник испускает свет в определенном диапазоне длин волн. Свет от источника проходит через вращающиеся фильтры. Оптические ИК-фильтры разделяют световой поток на измерительные и опорные лучи, которые поглощаются и не поглощаются анализируемым компонентом. Отраженная энергия лучей преобразуется в электрические сигналы, соотношение уровня которых пропорционально величине контролируемого параметра. Дополнительные оптические каналы (внутренние лучи) компенсируют любую нестабильность оптических и электронных компонентов. Свет, прошедший через фильтр, направляется на образец и частично поглощается и частично отражается. Отраженный свет собирается и фокусируется на датчик, сигнал с которого пропорционален содержанию влаги в материале.

Показатели влажности древесины: Как измерить самостоятельно?

Дерево – востребованный материал, который используется для строительства и отделки. Несмотря на ряд положительных характеристик, дерево достаточно капризно по отношению к влаге. При избыточном воздействии материал может покрыться плесенью, грибком. Вот почему так важно знать показатели влажности дерева, уметь измерять их подручными средствами.

Разновидности влажности

Любой эксперт скажет вам, что влажность древесины является самой главной ее характеристикой. Так называют соотношение жидкости к сухой массе.

Бывает относительная, абсолютная влажность древесины – последняя является разной для каждой породы, регулируется ГОСТ 8486-86. Относительная бывает 3 типов:

• Естественная с показателем 27-81%. Пиломатериал пригоден для опалубки. Планируете делать стропильную систему? Строительный материал с таким показателем влажности вполне подойдет.
• Транспортная. Для нее норма влаги равна 18-22%. Подходит для производства блок-хауса или шпунта.
• И третий вид – влажность древесины для мебели. В материалах, которые используются для производства шкафов, столов и прочей мебели, количество влаги должно быть минимальным.

Существуют разнообразные виды влаги в древесине, но далеко не всегда процент жидкости 10% является оптимальным. Например, для строительства беседок, бани и других деревянных конструкций лучшим вариантом будет транспортная влажность. Дерево, содержащее примерно 20% жидкости, проще в обработке. Его приятно строгать и пилить, изделия не начинает коробить, вероятность заражения грибком ниже.

Возьмите брус с показателем 10% и попробуйте с ним поработать. Вы будете разочарованы, так как материал легко деформируется.

И еще 5 интересных фактов о влажности древесины:

1. Если дерево было срублено недавно, большинство пород обладают показателем 50% и выше.
2. Если строительный материал находился в воде, показатель влаги может вырасти до 100%.
3. Длительное хранение на свежем воздухе позволяет снизить процентное содержание жидкости до 15-20%. Многое зависит от климатической зоны, породы.
4. Пиломатериал с данными 8-10% является комнатно-сухим.
5. Встречаются и полностью сухие заготовки 0%.

Еще раз акцентируем ваше внимание на том, что интенсивно сушить древесину в домашних условиях – весьма сомнительное мероприятие. Она начнет деформироваться, потеряет много положительных свойств.

От чего зависит?

У лиственных деревьев влажность варьируется от 30 до 80%. У хвойных пород процент выше. Это объясняется физиологией природного материала:

• Ель – 90%.
• Пихта – до 92% (еще выше).
• Дуб – всего 50%.

Как показывают исследования, летом этот показатель значительно выше. Это объясняется физиологическими процессами, которые происходят в структуре. Зимой дерево «спит», активные процессы роста и развития приходятся на весенние, летние месяцы.

Можно сделать вывод, что влажность – величина нестабильная. Она меняется в зависимости от породы, состояния окружающей среды. Например, после дождя пиломатериалы активно впитывают микроскопические капли из воздуха. А если он слишком сухой, начинают отдавать жидкость. Такое взаимодействие может повлечь ряд процессов. Структура меняется, происходит усушка и растрескивание.

Склонность к разбуханию считается негативным свойством древесины. Но в некоторых ситуациях оно становится полезным. При работе с различными видами деталей обеспечивается герметичность соединения.

Естественная, равновесная влажность

Проведем параллель между естественной, равновесной влажностью дерева. Важно не путать эти два понятия.

Естественная или начальная влажность пиломатериалов варьируется в пределах 27-81%. Процент влажности естественной зависит от времени года, породы, места заготовки. Деревья нуждается в регулярном поступлении влаги для нормального роста и жизнедеятельности. Сразу после спила процент влаги остается почти неизменным. Затем свежеспиленный ствол подсыхает, слегка уменьшаясь в объемах.

Объем сухой доски может уменьшиться так сильно, что сцепление между волокнами будет потеряно. Это приводит к появлению щелей. Вот почему так важно хорошенько подсушить дерево, и только потом начинать его обработку. При сушке оперируют понятием начальная и конечная влажность – результат, который хотел бы получить мастер после сушки.

С определением естественная влажность древесины разобрались – осталась равновесная. Так специалисты называют равномерное распределение, когда дерево больше не сохнет. Содержание жидкости почти такое же, как количество свободной влаги в окружающей среде.

Особенности сушки

Настоящий мастер должен разбираться в том, как узнать влажность древесины подручными способами. Влага непрерывно циркулирует по стволу живого дерева – это позволяет поддерживать развитие. В каждую клеточку древесины попадает сок, содержащий полезные вещества. У свежесрубленной древесины равновесная влажность меняется из-за прекращения циркуляции. Свободное пространство заполняется водой. Есть несколько способов снизить процент жидкости, но наиболее эффективный – испарение.

В процессе сушки влажной древесины потери влаги неравномерны. Сначала она уходит из верхних слоёв. Вслед за капиллярной водой испаряется гигроскопическая. Как вы думаете, сколько процентов влаги остается внутри сухого материала? Значительно больше, чем снаружи. Высушить полностью все слои – практически невыполнимая задача.

Как быстро узнать уровень влаги

Сколько именно жидкости содержится в дереве и как определить влажность любой древесины? Ответить на этот вопрос поможет компактное, но очень точное устройство – электровлагомер. Принцип работы оборудования основан на проводниковых свойствах материала. Если приходится сталкиваться с измерением влажности древесины каждый день, лучше обзавестись таким аппаратом. Есть карманные модели, которые не занимают много места. Они помещаются даже в небольшую сумочку. Имея под рукой измеритель влажности древесины, процесс определения влаги значительно упрощается.

Конечно, есть маститые специалисты, для которых определение влажности древесины – плёвое дело. Обладая нужным багажом знаний о плотности пиломатериала, породе дерева, они могут определить на глаз, сухое дерево или нет.

Какие еще способы существуют?

Отвечаем на вопрос, как еще можно проверить влажность древесины. Можно прибегнуть к весовому методу, выпилив небольшой кусочек шириной 2,5 см из середины. Его тщательно очищают от опилок, выполняют контрольное взвешивание на весах. Записывают полученные показания как НМП или начальную массу пробы.

Образец помещают в сушильный шкаф на 5 часов при температуре 100 градусов. Затем достают, фиксируют вес. Процедуру повторяют, пока вес не перестанет изменяться. Это и есть КМП или конечная масса пробы.

Чтобы определить влажность, разницу КМП/НМП делят на КМП. Результат умножают на 100. Метод является точным, погрешность 1%. Но он занимает много времени.

Итоги

Мы рассмотрели такой важный показатель пиломатериалов, как содержание влаги, научились определять ее несколькими способами, классифицировать различные типы влажности. Надеемся, данный материал оказался полезен и пригодится вам в повседневной деятельности.