Вопрос № 12. Формы воды в древесине. Предел гигроскопичности и предел насы- щения клеточных стенок. Равновесная влажность древесины. Степени влажности.

                     Определить начальную влажность образца W _н и влажность после подсушивания W , если его начальная масса m _н , масса после досушивания m_w и в абсолютно сухом состоянии m _о соответственно равны: 6,28 г, 5,23 г и 4,24 г.

     В растущем дереве древесина содержит значительное количество воды, необходимой для жизнедеятельности. Различают две формы воды, содержащейся в древесине, - связанную (или гигроскопическую) и свободную. Связанная (адсорбционная и микрокапиллярная) вода находится в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Связанная вода прочно удерживается в основном физико-химическими связями; удаление этой воды, особенно ей адсорбционной фракции, затруднено и существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая силами капиллярного взаимодействия, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на свойства древесины. Принято называть древесину влажной, если она содержит только связанную воду, или сырой, если она содержит кроме связанной и свободную воду.

     Максимальное количество связанной воды в клеточных стенках соответствует пределу их насыщения или пределу гигроскопичности. Раньше в древесиноведческой литературе эти понятия отождествляли. Однако, как показали исследования, проведенные П.С. Серговским и Я.Н. Станко (МЛТИ) между ними есть существенная разница.

   Предел гигроскопичности – это максимальная влажность клеточных стенок, достигаемая при сорбции паров воды из воздуха; характеризуется отсутствием воды в полостях клеток и равновесием влажности клеточных стенок с воздухом, приближающимся к насыщенному состоянию. Этот показатель может быть определен прямым экспериментом.

    Предел насыщения клеточных стенок – это максимальная влажность клеточных стенок, достигаемая при увлажнении древесины в воде. Прямое экспериментальное определение этого показателя затруднительно, поскольку при увлажнении древесины в воде или в растущем дереве при полном насыщении клеточных стенок связанной водой в полостях клеток и в межклеточных пространствах находится свободная вода. Однако, этот показатель можно определить по формуле.

      При выдерживании древесины в воздухе определенного состояния её влажность становится устойчивой. Состояние воздуха характеризуется температурой и относительной влажностью, которая может изменяться от 0 до 100%. Величина устойчивой влажности древесины, длительно выдержанной при определенных температуре и относительной влажности практически одинакова для всех пород. При поглощении влаги она (сорбции) она меньше, чем при удалении влаги (десорбции). Эту разницу между устойчивыми влажностями принято называть гистерезисом сорбции. Следует иметь ввиду, что при сорбции и десорбции происходит изменение содержания связанной влаги. Измельченная древесина (опилки, стружки) с большой удельной поверхностью имеет очень малый гистерезис сорбции её устойчивую влажность называют равновесной. У сортиментов из древесины толщиной более 15 мм и шириной более 100 мм гистерезис сорбции составляет около 2,5%. Таким образом, равновесная влажность досок и других крупных сортиментов меньше устойчивой влажности десорбции, но больше устойчивой влажности сорбции примерно на 1,3%.

      В практике различают пять степеней влажности древесины:

     Определить начальную влажность образца W_н и влажность после подсушивания W, если его начальная масса m_н, масса после досушивания m_w и в абсолютно сухом состоянии m_о соответственно равны: 6,28 г, 5,23 г и 4,24 г.

Начальную влажность находим по формуле: m_о = 100 * m_н / W_н + 100, отсюда  

                    W_н = 100 * m_н / m_о - 100 = 100 * 6,28 / 4,24 – 100 = 48,1 %   

Влажность после досушивания находим по формуле:

                     W = m_w - m_о / m_н = 5,23 – 4,24 / 6,28 = 15,8 %