Определение влажности древесины

Способы определения влажности древесины

На данный момент широко применяется два основных способа измерения влажности древесины – прямой и косвенный. Прямой – по методике ГОСТ 17231-78 (ГОСТ 16483.7-71), косвенный – при помощи электрических влагомеров. Первый способ – точный, второй способ – быстрый.

Определение влажности древесины по ГОСТ 17231-78 (ГОСТ 16483.7-71)

Способ первый – прямой (стандартный, дедовской, проверенный временем)

На данный момент, на территории России действуют два стандарта, оба регламентирующие одну и ту же методику определения влажности древесины:

ГОСТ 17231-78 Лесоматериалы колотые и круглые.
Методы определения влажности
Скачать GOST-17231-78.pdf [260.68 Kb] (cкачиваний: 1470)
ГОСТ 16483.7-71 Древесина.
Методы определения влажности
Скачать GOST-16483.7-71.pdf [318.5 Kb] (cкачиваний: 1105)

Аналоги данных стандартов легко отыщутся в метрологии любой постсоветской страны. Оба документа (ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71) регламентируют порядок отбора образцов, методы испытаний и анализа для объективного определения влажности деревоматериалов, лесоматериалов и дров (всего того, откуда можно вырезать или отпилить образец для исследований). Методика определения влажности по ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71 предельно проста и заключается в систематическом отборе и последующем высушивании образцов испытуемого материала. При этом, исследуемый образец находится в сушильном шкафу до полного своего высыхания. После чего, производится взвешивание и сравнение веса исследуемой древесины до, и после высушивания.

Прим. Согласно ГОСТ 17231-78 и ГОСТ 16483.7-71, сухим считается такой образец, масса которого не изменилась более чем на 1% после выдерживания в сушильном шкафу в течение 24-х часов при температуре 101...103°С

Плюсы и минусы

ГОСТ-овские методы определения влажности древесины очень объективны, но имеют один большой недостаток – они громоздки и медлительны. Анализ древесины на влажность может растянуться до 3-х дней, пока сохнут образцы. Кроме того, для анализа на влажность требуется вырезать образец из массы исследуемого материала, что абсолютно неприемлемо для определения влажности древесины у готовых изделий

Определение влажности древесины влагомером

Способ второй – косвенный (быстрый и современный)

Чтобы не заморачиваться с утомительным отбором и просушкой образцов, гораздо проще и удобнее «ткнуть» в древесину влагомером. Влагомер – это специальный электрический прибор для определения влажности древесины. Действие влагомера основано на принципе изменения удельного электрического сопротивления древесины в зависимости от её влажности. У влагомера есть специальные иглы-электроды, которые нужно ввести в контакт с исследуемой древесиной и просто нажать на кнопку. Результат измерения тут же высветится на экране (или будет указан отклонением стрелки на нужную величину, если у прибора шкала рычажного типа).

Плюсы и минусы

Определение влажности древесины влагомером невероятно быстро и удобно, относится к неразрушающему методу контроля и, поэтому – идеально подходит для готовых изделий. Увы, электрические влагомеры дают большую погрешность

Погрешности измерений при определении влажности древесины

Погрешность при измерения влажности древесины составляют

По методике ГОСТ 17231-78 (ГОСТ 16483.7-71), не более 1%
При использовании электрического влагомера, в пределах 2...10%

Почему такая большая погрешность при использовании влагомеров:

Иглы-электроды проникают локально, только на глубину 5...15мм. Из-за этого получается поверхностное и местное изучение древесного материала. Как результат – большой процент погрешности, по сравнению со стандартными ГОСТ-овскими методами, где высушивание образцов происходит по всему объёму

Использование принципа изменения удельного электрического сопротивления древесины в зависимости от её влажности даёт дополнительную погрешность. Потому что, величина удельного электрического сопротивления древесины зависит не только от её влажности, но и от её плотности и смолистости (для хвойных пород). А поскольку, плотность древесины – очень переменчивая величина, то увеличивается вероятность погрешности при измерении древесины разных по плотности пород деревьев.
Поэтому, для древесины каждой породы дерева имеется собственная шкала влажности. Электрические влагомеры настраиваются на среднюю плотность древесины какой-то одной породы, как правило – сосны. Для остальных пород дерева, производители влагомеров прикладывают таблицы или встраивают калькуляторы для пересчёта влажности.
Но, даже такие ухищрения не позволяют снизить погрешность измерения меньше 2...3%, поскольку удельное электрическое сопротивление древесины напрямую зависит от плотности древесины, которая может сильно изменяться даже в пределах одной породы дерева
см. «Таблица плотности (удельного веса) древесины»

Таблица удельного электрического сопротивления древесины в зависимости от породы дерева (наглядное пособие к объяснению, зачем нужны таблицы для пересчёта влажности в зависимости от породы дерева при использовании электрических влагомеров)

Порода дерева	Удельное электрическое сопротивление (влажность 0%, 20°С, ОМ*см)
	поперёк волокон	вдоль волокон
Сосна	2,3*10¹⁵	1,8*10¹⁵
Ель	7,6*10¹⁶	3,8*10¹⁶
Ясень	3,3*10¹⁶	3,8*10¹⁵
Граб	8,0*10¹⁵	1,3*10¹⁵
Кедр	2,5*10¹⁶	1,9*10¹⁵
Лиственница	8,6*10¹⁵	3,3*10¹⁵
Прим. Данные таблицы найдены в Сети, их достоверность – неизвестна. Однако, даже поверхностного взгляда достаточно, чтобы понять, насколько может разниться величина удельного электрического сопротивления древесины, положенная в основу принципа работы электрического влагомера

Погрешность измерений в зависимости от породы дерева при определении влажности древесины влагомером уменьшается с ростом этой самой влажности и практически исчезает при показателе 100%. Это объясняется тем, что в напитанной водой древесине электрический ток идёт «напрямую» через воду, «игнорируя» при этом сопротивление древесинного вещества

Порода дерева	Удельное электрическое сопротивление (влажность 0%, 20°С, ОМ*см)
	влажность 0%	влажность 22%	влажность 100%
Кедр	2,5*10¹⁶	2,2*10⁶	1,9*10¹⁵
Лиственница	8,6*10¹⁵	6,5*10⁶	3,1*10¹⁵
Прим. Данные таблицы найдены в Сети и вызывают сильное сомнение. Тем не менее, они верно отображают суть сказанного – с ростом влажности, удельное электрическое сопротивление древесины стремится к нолю и перестаёт разниться для разных пород деревьев

Единицы измерения величины влажности древесины

Каким-бы способом не была измерена влажность древесины – величина её всегда выражается в процентах от общей массы. Влажность древесины – это количественный показатель процентного содержания влаги в ней. Само собой разумеется, что влажность древесины не зависит от породы дерева.

Свободная и связанная влага в древесине

Основная часть влаги (воды) содержится в древесине во внутриклеточных и околоклеточных полостях и пустотах, каналах, трещинах и т.д. Но, кроме этого, молекулы воды содержатся в химически-связанном состоянии непосредственно в толще древесинного вещества.

В зависимости от места расположения влаги в древесной массе, она (влага) разделяется на два вида – свободная влага и связанная влага

Свободная влага

Свободная влага – это влага, которая находится во внутриклеточном и междуклеточном пространстве, а также в полостях и пустотах древесины. Свободную влагу ещё называют «капиллярной». Свободная влага удерживается в древесной толще за счёт простых механических связей и легко удаляется из неё при обычной сушке. Свободная влага – это вода, которую древесина может впитывать в себя и затем отдавать при высушивании.

В обиходе, при определении влажности древесины, речь идёт именно об определении процентного содержания свободной влаги

Связанная влага

Связанная влага – это специфический термин. Связанная влага – это влага, которая находится внутри материала стенок клеток древесины, непосредственно в самом древесинном веществе. Связанную влагу ещё называют «гигроскопической». Связанная влага удерживается на уровне физико-химических связей. Удаление этого вида влаги из древесины весьма затруднительно, связано с большими затратами энергии и оказывает большое влияние на механические свойства самой древесины. В природных условиях, связанная влага может быть удалена во время горения или естественного старения (гниения) древесины, когда происходит разрушение материала стенок древесных клеток и физико-химических связей в их массе.

Как правило, связанная влага учитывается в расчётах химических процессов, разрушающих стенки древесных клеток (древесинное вещество). Например, при химической переработке (пиролизе или гидролизе) древесины. При этом, для определении полной рабочей влажности учитывается суммарный объем свободной и связанной влаги всей древесной массы.

При использовании древесины в бытовых, отопительных или строительных целях, связанная влага не принимается во внимание, поскольку в таких случаях – древесина никогда не сушится до состояния разрушения своих стенок древесных клеток

Способы определение влажности древесины на tehnopost.kiev.ua