Puun kosteuspitoisuus viittaa määrään vettä läsnä neste tai höyry sisällä puutavaran jälkeen vapaa vesi on evakuoitu. Se ilmaistaan yleensä murto-osana tai yleisemmin prosentteina kuivan puun painosta. Puun kosteus mitataan myös kosteusmittarilla .
Vapaan veden - ts. Solujen onteloissa sekä solujenvälisissä tiloissa olevan veden, joka pysyy siellä vain kapillaarisuuden lisäksi - vettä voi olla puussa nesteenä tai höyrynä solun ontelossa . sitoutuneen veden muodossa soluseinien sisällä tapahtuvan molekulaarisen assosiaation avulla .
Kosteuspitoisuus puun, sen vaihtelu, joka samalla on välittömänä seurauksena vaihtelu on tiheys, sitä tiheys puun itse, samoin kuin vaihtelu tilavuuden , joka sekä vaihtelevuuden paino riippuu muutoksesta kosteuspitoisuus ovat tärkeitä tekijöitä puun arvon määrittämisessä.
Kun puu kaadetaan, sitä pidetään "vihreänä": vihreässä puussa on edelleen vapaata vettä, sen kosteuspitoisuuden sanotaan olevan kuitujen kyllästymispisteen yläpuolella . Amerikkalaisen insinööri Harry D. Tiemann kehitti kuidun kyllästymispisteen käsitteen vuonna 1906. Puu saavuttaa kuidun kyllästymispisteen vasta kun kaikki vapaa vesi on kadonnut . Tässä vaiheessa puu ei supistu tai muutu ulottuvuutta, koska kuidut ovat edelleen täysin kyllästettyjä vedellä. Tämä sitoutunut vesi tyhjennetään kuivumisen aikana, mikä aiheuttaa kutistumisilmiöitä ja aiheuttaa puun muodonmuutoksia.
Useat puun fysikaaliset tai tekniset ominaisuudet korreloivat sen vesipitoisuuden (ja siten sen tiheyden ja painon ) kanssa: kovuus , mekaaninen kestävyys , kutistuminen , akustiset ja lämpöominaisuudet ; kelluvuus puun . Sähkönjohtavuus on suoraan vaikuttaa kosteus. Puun tiheys vaikuttaa myös kuljetuskustannukset tukkien ja Sahatavaran osto hinta puun painosta, massan saanto ; puun tiheys on keskeinen tekijä metsäbiomassan ja bioenergian arvioinnissa . Kosteuden vaikutusta lämpöarvo on polttopuut , sekä kuivaa puuta, sitä enemmän lämpöä. Puun käyttäytymisen ymmärtäminen suhteessa kosteuteen kiinnostaa suuresti puuta hyödyntäviä tai käyttäviä teollisuudenaloja.
Puun kosteus on yksi edellytys tiettyjen puuhun syövien sienien, hyönteisten tai bakteerien selviytymiselle. . Puu on hygroskooppista, toisin sanoen se saavuttaa tai menettää kosteutta ympäröivän ympäristön olosuhteista riippuen; saamalla tai menettämällä kosteutta puu laajenee tai supistuu, joka tunnetaan myös nimellä "puunjalostus", mikä kiinnostaa puutavarakauppaa .
Kosteus ilmaistaan prosentteina kahdella tavalla:
Suurimman osan ajasta ilmaistaan vedettömän massan kosteus.
Solut Puinen Juuri muodostunut osaksi elävä puu syntynyt vedellä kyllästetyssä ympäristössä, ja soluseinät itse luultavasti myös täysin kyllästetty vedellä. Puusolujen, joiden pääasiallisena tehtävänä on kuljettaa vettä juurista lehvistöön, on oltava kyllästettyjä vedellä, jotta muodostuvat jatkuvat ja keskeytymättömät vesipatsaat, jotka muodostavat pohjan kasvien vesikuljetuksille . Kun puu-solut eivät enää toimi ensisijaisesti keinona kuljettaa vettä, vesi kennotilassa voi olla osittain tai täysin täytetty kaasuja, kuten vesihöyryä . Kuitenkin soluseinän itse pysyy täysin tyydyttynyt.
Veden osuus kasvin koostumuksesta on 70-90% ja aineenvaihdunnan aikana kasvi sisältää yli 50% liikkuvaa vettä: ravinteita sisältävää nousevaa tai raakaa mehua ja valmistettua mehua pieninä määrinä ensimmäiseen verrattuna . Raakamehun virtaus ksylemissä on jatkuva ja nouseva: akseli käyttäytyy kuin pumppu , jonka voimakas moottori sijaitsee vihreässä osassaan ja joka hajottaa suuria määriä vettä ilmakehään kemiallisen hajoamisen , räystäskohdan ja erityisesti hikoilun seurauksena. . Vihannesten henkäys on huomattavan merkittävä ilmiö (esimerkiksi yksi aikuinen 14,50 m hopea vaahtera voi menettää jopa 225 litraa vettä tunnissa). Yöllä virtaus on vähäistä, tärkeinä päivinä, huippu keskipäivällä , hengitys vähentää puun vesipitoisuutta. Talvella toisaalta ainakin koppisiemenisistä vuonna pohjoisen maissa , puu menee lepotilamuotoja , SAP on hidastunut. Metsänhoitajat käyttivät lämpötilaa määritellessään kasvukauden loppua ja alkua eli puun kasvuaikaa: on kynnys, jonka alapuolella puu ei voi käyttää vettä, jossa pumppu on deaktivoitu tai ei käynnisty: leutoilla alueilla välillä 6 ja 8 ° C.
Vaihtelu kosteuden eri puu lajien riippuen kausi on tiedossa, koska se on tärkeä tekijä ottaa huomioon myös kauppiaita, jotka säännöllisesti myydä puuta painosta. On myös otettu huomioon suhteessa kelluvuus puun yhteydessä liikenteen kellua., mutta myös metsien ajelehtiminen jokilla ( suuret puiset roskat ).
Kokemus on osoittanut, että, lajista riippuen, kosteuspitoisuus vaihdella puun ytimestä ja kuoresta ja runko on kruunu , ja että se myös vaihtelee vuodenajan mukaan (in amerikanhaapa , paperikoivu esimerkiksi, mutta ei Pohjois havupuut) . Kausivaihtelut ovat pääasiassa paikallisia tasolla ja pintapuu ; sydänpuun kosteus näyttää suhteellisen vakiona koko vuoden. Kosteuspitoisuus nousee rungon pohjasta kohti kruunua . Suuri vaihtelu hiekkapuun kosteuspitoisuudessa kruunualueella liittyy ilmeisesti transpiraatioprosessien voimakkuuden vaihteluun . Joidenkin puulajikkeiden kosteuspitoisuus voi vaihdella niiden iän mukaan; tammelle tämä keskinäinen riippuvuus selittyy iän aiheuttamilla muutoksilla puun anatomisessa rakenteessa.
Puun tyyppi | Vesipitoisuus | |
---|---|---|
Pintapuu | Duramen | |
Havupuu | 150-200% | 40-80% |
Kovapuuta | 80-120% | 60-100% |
Vuonna amerikanhaapa ja paperikoivu vesipitoisuus on suurin keväällä juuri ennen alkuunsa taukoa ; se vähenee kesän aikana, kunnes lehdet putoavat , sitten kasvavat joulukuuhun asti . Tammikuussa laskua on vähän, mutta ei niin paljon kuin kesällä . Suurin osa kosteuspitoisuuden vaihteluista havaittiin kuorta lähinnä olevassa puussa. In amerikanhaapa , kosteuspitoisuus on yleensä pienenee korkeuden. Yleensä paino kuormitus amerikanhaapa tai paperikoivu , leikkaus kesällä ( päivänä kesäkuuta - päivänä heinäkuuta ) voidaan arvioida olettamalla, että puoli paino on vettä. Tammikuussa tai helmikuussa leikattu puu sisältää enemmän vettä ja voi olla 6% painavampi kuin kesällä sama leikattu tilavuus. Kosteuspitoisuus vaihtelee vuosittain. Tämä pätee vapisevassa haapassa , puu sisältää enemmän kosteutta lepotilassa ( kuivuuden aikana puun runko kutistuu halkaisijaltaan).
New Brunswick -koivujen vesipitoisuus (Clarks, 1957;)
Siksi vihreä puu sisältää yleensä vettä kolmessa muodossa: nestemäinen vesi täyttää solut ontelot osittain tai kokonaan (joskus kutsutaan " vapaaksi vedeksi " sen erottamiseksi soluseinään loukkuun jääneestä vedestä); ja vesihöyryn luumeniin solun ( ontelo ); ja soluseinässä oleva vesi, nimeltään " sitoutunut vesi ", jota pidetään puussa voimilla, jotka ovat paljon voimakkaampia kuin vapaata vettä pitävät. Termit "vapaa" ja "sitoutunut" ovat suhteellisia, siltä osin kuin soluonteloissa olevaan veteen kohdistuu kapillaarivoimia , eikä se siksi ole samassa termodynaamisessa tilassa kuin tavallinen nestemäinen vesi suuressa astiassa . "Lisäksi kennon ontelossa oleva vesi voi sisältää myös vesiliukoisia materiaaleja, jotka vähentävät sen termodynaamista tilaa ja tekevät siitä vähemmän vapaata kuin tavallinen nestemäinen vesi ilman liuenneita aineita. " .
Kun vihreä puu kuivataan, se menettää ensin vapaan vedensa. Solulle, joka on menettänyt kaiken vapaan vedensa ja joka sen vuoksi on vain vesihöyryä ontelossaan, täysin tyydyttyneiden soluseinien kohdalla, karakterisoi ensimmäistä kertaa " kuidun kyllästymispiste ", jonka Harry D. Tiemann antoi vuonna 1906.
Kosteuspitoisuus (TH) ilmaistaan yleensä prosentteina ja se voidaan laskea kaavasta:
missä on veden massa puussa ja on vedettömän puun massa. Toiminnallisesti tietyn puunpalan kosteuspitoisuus voidaan laskea kaavalla
missä on näytteen massa tietyllä kosteuspitoisuudella ja vedettömän puun massa.
Laskea kosteuspitoisuus tukin, edustava näyte (osa runko tai ydin otettu Presslerin kaira ) otetaan keskeinen osa tukin ; vihreä näyte punnitaan; näytettä kuivataan uunissa 105 ° C: ssa 16-18 tuntia; pannaan astiaan kuivausaineelle 30 minuutiksi ja punnitaan huoneenlämpötilassa; näyte asetetaan jälleen uuniin 2 tunniksi, sitten se asetetaan astiaan kuivausaineen päälle ja punnitaan uudelleen huoneenlämpötilassa sen varmistamiseksi, että paino on vakiintunut. Sovellamme kaavaa yllä olevaan kaavaan, jossa on näytteen alkuperäinen massa (vihreä paino) ja kuivatun näytteen massa (TH prosentteina). Kaava voi antaa yli 100 prosentin kosteuspitoisuuden, koska joskus näytteen veden paino ylittää itse puun painon.
Vihreä puu on usein määritelty juuri leikattu puun jolloin soluseinät ovat täysin kyllästetty vedellä ja lisäveden voi sijaita valossa . Vihreän puun kosteuspitoisuus voi vaihdella noin 35-120% (poppelissa 200%). Vihreä havupuusta, kosteuspitoisuus pintapuu on yleensä korkeampi kuin sydänpuun ; vihreissä lehtipuissa kosteusero sydänpuun ja puun välillä riippuu lajista.
Kosteuspitoisuuden mukaan puu sanotaan:
Puun tiheys on riippuvainen sen kosteus, on mahdollista tunnistaa käsitteitä vedetöntä tiheys, ja tiheys kuivassa tilassa ilmassa; tiheys vihreässä tilassa. Metsänhoitajat käyttävät näitä tiheysmittauksia pääasiassa lajien vertailun helpottamiseksi. Ilmakuivassa tilassa (SG) kosteuspitoisuus on määriteltävä: 8, 12 ja 15%, vaihtelevat tavan mukaan maantieteellisen alueen mukaan, erot johtuen siitä, että metsänhoitajat olivat historiallisesti vaatineet arvoa työlle kuivaa puuta ilmassa paikalliseen käyttöön ja tasapainokosteuspitoisuus (EMC, tasapainokosteuteen ), joka määritetään ilman paikallisesta lämpötilasta ja kosteudesta.
Tiheys (absoluuttinen tiheys) puun annetaan myös suhteessa kosteuspitoisuuteen.
Fysikaaliset ominaisuudet, kuten puun kovuus ( Chalais-Meudon- menetelmä ), puristus ja taivutus annetaan määritellylle puun kosteudelle (12%).
Puun kosteuspitoisuus riippuu suhteellisesta kosteudesta ja sen ilman lämpötilasta, jossa se sijaitsee. Jos puu pysyy riittävän kauan atmosfäärissä, jonka suhteellinen kosteus ja lämpötila pysyy vakiona, kosteuspitoisuus tulee myös vakiona arvo tunnetaan kosteuden tasapaino (HME). Joten jokaisella suhteellisen kosteuden ja lämpötilan yhdistelmällä on siihen liittyvä EMC. EMC kasvaa suhteellisen kosteuden kasvaessa ja lämpötilan laskiessa. Heikot EMC: t nopeuttavat ilman kuivumista, mikä on usein hyödyllistä, mutta voi myös olla haitallista lajeille, kuten tammelle, jotka ovat alttiita pinnan halkeilulle kuivausprosessin alkaessa, kun kuivaus tapahtuu liian nopeasti. Kun valmiin puutuotteen potentiaalisen sijainnin EMC tunnetaan, on teoreettisesti mahdollista kuivua tällä kosteuspitoisuudella.
Juuri kaadettu puu johtuu korkeasta kosteudesta (95% suhteessa kuivapainoon lehtipuissa ja 150% havupuissa) säilyy sienten hyökkäyksiltä. Niiden kehittymiseksi puun kosteuspitoisuuden ei saa olla liian korkea (vedellä kyllästetty ja siksi huono happea) eikä liian matala (kosteus alle 20%). Erittäin korkea tai erittäin matala kosteus on siis paras suoja sieni-iskuja vastaan.
Tilavuus puun vaihtelee kosteuspitoisuutta: puu kutistuu kuivuessaan mitä kutsutaan kutistuminen . Kutistuminen vihreästä tilaan vedettömään vaihtelee noin 4 prosentista (teak, Tectona grandis ) 20 prosenttiin ( afrikkalainen ebony , Diospyros spp .).
Kaarnakuoriaisten ja Platypes tunneli puuhun tai juuri teurastetun munimaan. Niiden toiminta lopetetaan lopullisesti heti, kun puun kosteus laskee alle 30-35%. Hyökkäys on siis valmis, kun puuta käytetään.
Puun sahaus on aina kiinnostavaa mahdollisimman vihreänä; tai tukkeja märkävarastoon : puu-teräs kitkakerroin on alempi vihreä puu kuin kuivan puun, mikä vähentää sisään sahanterän kulumista , kautta kitkan ja lämmitys ; tukkien kosteus auttaa myös viilentämään terää. Yksinkertaisin ratkaisu on harjoittaa sahaus nopeasti kaatamisen jälkeen . Puuta varastoidaan myös veteen ( tukkilammikko ); Pysyvää kastelua harjoitetaan myös sahan vieressä olevilla hirsipihoilla.
Merivoimien Arsenals puu oli usein välittömästi poistumisen jälkeen enclavations : kun kyllästetty vedellä. Arkeologiset tutkimukset on huonekalujen ja asettaa kehykset ja keskiajalla , muut osoittavat käden että metsään käytti enimmäkseen työskennellyt ajan ja sijoitettiin vihreää tai ressuyé.
Suurissa pysyvissä rakennustyömaissa rakentajien oli pakko varastoida erilaisia puulajeja hyvissä ajoin, jotta heillä olisi aina laaja valikoima kaikkien kokoonpanojen ja kokoisia osia, jotka täyttävät kaikki ennakoidut tarpeet ja odottamattomat tapahtumat. Harjoitimme kuivavarastointia hallin alla, lietettä , mutta ennen kaikkea orjuutta .
Kaiverrusta, joka on menetelmä tukkien märkäsäilytykseen, harjoitetaan suurissa altaissa, joita kutsutaan mastokuopiksi. Vedenalainen tila on toisaalta tavallinen kunto hyvässä osassa merimetsää , ainakin kuolleista töistä ; laivanrakentajat tietää (vaikka mekanismeja rappeutuminen, erityisesti kuivalaho ne ovat tuntemattomia XIX : nnen vuosisadan), nämä osapuolet eivät todennäköisesti mätänemään joitakin osia syntynyt. Rinnalla varastoidut alukset painolastataan niin, että runko uppoaa veteen, mikä varmistaa sen säilymisen. Aluksen elämä ylitti kuitenkin harvoin 15 vuotta, ja mätäneminen oli melkein aina lopullinen diagnoosi, joka johti aluksen purkamiseen.
Enklaatio säilytti metsät varastoissa kuohuneilta hyönteisiltä.
Kelluva puun kerran laajalle levinnyt, usein pidentää enclavation, tekninen toteutus on tyydyttynyt tai kastelemalla puu kasvaa merivoimien asevarastojen. Puuta käytetään heti sen jälkeen, kun se on poistunut orjuudesta : kun se on vielä kyllästetty vedellä, puu on pehmeämpää ja helpompi työskennellä, ja toisaalta työtä on vähemmän. Sointuosat voidaan jopa koota kyllästettyinä vedellä aiheuttamatta mitään haittaa. Kuivaus annetaan sitten tapahtua vapaasti rungossa: parien nostamisen jälkeen kuluu vuosi ennen pinnoituksen asettamista paikalleen .
Puu on hygroskooppista, mikä tarkoittaa, että se saa tai menettää kosteutta ympäröivän ympäristön olosuhteista riippuen. Kosteuden vaihto puun ja ilman välillä riippuu ilman suhteellisesta kosteudesta ja lämpötilasta sekä puun vesimäärästä. Lauhkeassa ilmastossa puun kosteus vaihtelee talvisin lämmitetyissä tiloissa noin 7-8% ja ulkona 20-20% suhteellisen kosteuden ollessa 80%. Tulemalla tai menettää kosteutta, puu laajenee tai kutistuu, jota kutsutaan myös puunjalostus tai puuta leikki, joka on vastuussa mahdollisista häiriöistä täytäntöönpanossa puun tai käyttäytymistä. On työstetty puuta . Puu, joka ei ole kovin kuiva ja altistuu ilmalle, tai puu, joka on liian kuiva ja altistuu kosteille paikoille, "tuskissa, halkeissa tai rannikoilla" .
Suurin osa rakennusmateriaalina käytetyn puun ongelmista on kosteusongelmia. Maalipala, mätäneminen, vääntyminen, halkeamat ja yleinen kutistuminen liittyvät kaikki puuhun liittyvään veteen. Puu vain kutistuu ja turpoaa alle kuidun kyllästymispisteen , joka on noin 28% kosteutta (MC). Puu kutistuu ja turpoaa joutuessaan kosketuksiin nestemäisen veden ja suhteellisen kosteuden kanssa.
Rondelet oli mitannut vaihtelevan kosteuden ja kuivuuden omaavan hyvin kuivan tammen mitan vaihtelun viljan suunnassa 1/6566 - 1/1377 ja kuituihin kohtisuorassa 1/412 - 1 / 83. Puumaiset kuidut toimivat olennaisesti osan poikittaisissa tasoissa tangentiaalisen kutistumisen ollessa suurempi kuin säteittäinen kutistuminen, jota rajoittaa säde; pituussuuntainen kutistuminen on melkein nolla. Tätä vaihtelua puun käyttäytymisessä suunnasta riippuen kutsutaan puun anisotropiaksi .
Nykyään puuta käytetään kosteustasolla, joka on lähellä määränpäänsä tasapainokosteutta . Tämä tapa toimia on suhteellisen uusi. Arkeologiset tutkimukset on huonekalujen ja sarjaa kehysten ja keskiajalla , osoittavat, että metsät olivat suurimman osan aikaa työskennellyt ja sijoitettiin vihreää tai kuivattuja.
Mekaaninen lujuus puun paranee kuivaus, erityisesti kun kosteus laskee alle kuidun kyllästymispisteen . Vetolujuus puuta on korkeimmillaan, jonka kosteuspitoisuus on 6-12%. Kun mitoitus on puurakenteiden , kosteuspitoisuus puun siksi otettava huomioon.
Puun kuivuminen on vähentää puun kosteuspitoisuus ennen käyttöä. Puun kuivumiselle on kaksi pääasiallista syytä:
Joitakin tarkoituksia varten puuta ei mausteta lainkaan ja sitä käytetään "vihreänä".
Kotelon kovettuminen kuvaa puutavaraa tai puuta, joka on kuivattu väärin. Puu kuivuu liian nopeasti ja kutistuu voimakkaasti pinnalle puristaen vielä märän sisätilansa. Tämä johtaa lievittämättömään stressiin. Koteloitunut puu voi deformoitua huomattavasti ja mahdollisesti vaarallisesti, kun jännitys vapautuu sahaamalla.
Kosteus puun voidaan mitata gravimetrianalyysillä , menetelmä tislaamalla, sähköisesti mittaus, Karl Fischerin menetelmällä , jonka titraamalla , ydin- magneettinen resonanssi .
Puun suhteellinen kosteus voidaan mitata kosteusmittarilla ( kosteus ), kondensaatiohygrometrillä, psykrometrillä .