Skurcz drewna. Zsychanie się i pęcznienie.

Drewno zmienia swoje wymiary wraz ze zmianą wilgotności. Niestety wartość skurczu liniowego jest różna dla trzech kierunków anatomicznych, czyli wzdłuż włókien, w kierunku promieniowym i w kierunku stycznym. Nas, stolarzy interesuje jednostkowy współczynnik skurczu w kierunku stycznym i promieniowym. Wartość skurczu w kierunku wzdłużnym jest tak mała, iż się ją w normalnej praktyce pomija. W większości publikacji tak książkowych jak i internetowych, podawana jest wartość skurczu całkowitego lub objętościowego. Niestety ten parametr jest złudny. Sosna i świerk mają prawie taki sam skurcz całkowity ale skurcz jednostkowy jest wyraźnie mniejszy w przypadku świerku niż sosny.
Żeby nie zanudzać teorią, przechodzę do meritum.
Po co nam skurcz jednostkowy ? Ano po to, aby móc obliczyć zmianę kształtu drewna pod wpływem zmian jego wilgotności.
ΔL = ( L  x  δ  x  Δ% ) / 100   [ mm ]

ΔL - skurcz lub spęcznienie w mm
L - szerokość elementu w mm
δ - jednostkowy współczynnik skurczu
Δ% - zmiana wilgotności w %

Przykład : Deskę jesionową o szerokości 435 mm i wilgotności 12 % suszymy do 7 %.
Przekrój styczny ( deska krajna / flader czy jak tam jeszcze ją się potocznie nazywa )

ΔL = ( 435 x 0,30 x 5 % ) / 100 = 6,5 mm

Deska w kierunku stycznym zeschnie się o około 6,5 mm.

Podam średnie współczynniki jednostkowe dla podstawowych gatunków drewna :
S - styczny ;  P -  promieniowy

dąb  S= 0,28 , P= 0,18
sosna S= 0,31 , P= 0,17
buk S= 0,31 , P= 0,14
brzoza S = 0,31 , P= 0,27
olcha S= 0,23 , P= 0,16
klon S= 0,34 , P= 0,21
jesion S= 0,30 , P= 0,19
modrzew S= 0,40 , P=0,21
świerk  S = 0,24 , P= 0,14
wiąz S= 0,32 , P= 0,15
jodła S = 0,31 , P=0,13

Karol Kopeć

Współczynnik skurczu drewna - prawdy i mity .

W wielu miejscach sieci podawane są informacje na temat współczynnika skurczu drewna. Niestety większość źródeł bazuje na skurczu całkowitym wyrażanym w procentach. I tu zaczynają się schody.
 Drewno pęcznieje na wskutek wzrostu wilgotności.  Jednakże proces ten jest ograniczony tzn  punktem nasycenia włókien. Dla różnych gatunków drewna, poziom wilgotności punktu nasycenia włókien wynosi od 22 do 35 %. Jeżeli dla dwóch gatunków drewna współczynnik skurczu objętościowego będzie podobny, ale ich punkt nasycenia włókien będzie na różnych poziomach, to współczynnik skurczu dla zmiany o jeden procent wilgotności będzie dla obu gatunków różny.  Tak więc podanie wyłącznie wartości skurczu objętościowego nie jest miarodajnym wskaźnikiem porównawczym.
Aby obliczyć spęcznienie lub skurcz drewna, należy znać jego gatunek, rodzaj przekroju oraz wilgotność i wymiary.
Zmianę wymiaru drewna obliczymy z dużą dokładnością za pomocą wzoru :

A1 ( mm ) = A (mm)  x K x Z

Gdzie
A - wymiar elementu przy danej wilgotności
K - współczynnik skurczu na jeden procent zmiany wilgotności
Z - różnica wilgotności w %

Współczynnik K zmienia się w zależności od rodzaju przekroju. Dla przekroju promieniowego jest wyraźnie mniejszy niż dla przekroju stycznego.

Wartości współczynnika K dla podstawowych gatunków drewna : P = promieniowy , S = styczny , O = całkowity objętościowy (%)

sosna -  P = 0,17  ;  S = 0,31 ; O = 12,4
dąb - P = 0,18  ;  S = 0,28 ; O = 12,6
świerk  - P = 0,14 ; S = 0,24 ; O = 12,0
buk - P = 0,14  ;  S = 0,31 ; O = 17,6

Doskonale widać to na przykładzie porównania sosny i świerku.
Oba gatunki mają podobny skurcz całkowity , ale współczynnik skurczu przy zmianie wilgotności o jeden procent jest wyraźnie inny. Tak wiec przy identycznej zmianie poziomu wilgotności, świerk będzie bardziej stabilny niż sosna.

Połączenie uciosowe. Problemy z wilgotnością drewna.

Połączenia uciosowe są powszechnie stosowanym złączem stolarskim. Spotykamy je w ramkach obrazów i luster, opaskach ościeżnic drzwiowych, listewkach przypodłogowych czy w meblach z litego drewna.
Niestety złącze uciosowe jest wrażliwe na zmiany wilgotności drewna. Nie zawsze zmiana wilgotności drewna powoduje zniszczenie połączenia, jednakże zawsze psuje widok estetyczny.

Dlaczego tak się dzieje? Wszystkiemu winna geometria. Dlaczego?  Proszę, oto odpowiedź.

Oto rysunek typowego złącza uciosowego, niech to będą dwie listewki maskujące.
Przyjmijmy, iż listewki w chwili montażu miały wilgotność 12 %, co zresztą często się zdarza. Na wskutek nadmiernego ogrzewania pomieszczenia, wilgotność drewna spadła do poziomu 6 %.
Niech to będzie drewno jesionu,  przekrój styczny. Współczynnik skurczu 0,3. Wymiar a = 50 mm.

Obliczamy wymiar b.

skurcz lub spęcznienie ( mm ) =  szerokość początkowa elementu ( mm ) x współczynnik skurczu zależny od przekroju drewna  x  zmiana wilgotności ( % )

b = 50 - ( (  50 mm x 0,3 x 6 % ) / 100 ) = 49,1 mm

Czyli elementy zeschną się prawie o milimetr.

Jaka więc będzie szczelina w okolicy punktu D ? Obliczymy ją z dużym przybliżeniem stosując wzór na trójkąt prostokątny.

     Wzór znany i często stosowany w wielu dziedzinach.
w tym wypadku  pod a i b podstawiamy wartość skurczu , czyli różnicę pomiędzy 50 a 49,1 mm.

Tak więc teoretyczna szerokość szczeliny wyniesie 1,27 mm.

Szerokość szczeliny można obliczać także na zasadzie mnożenia b przez pierwiastek z dwóch ( 1,414214).

W przypadku spęcznienia , szczelina pojawi się w okolicy punktu A, czyli odwrotnie, jak przy zeschnięciu.

W przypadku wystąpienia dwóch różnych przekrojów anatomicznych drewna , należy obliczyć skurcz dla jednej listewki i osobno dla drugiej.  Szerokość szczeliny obliczamy ze wzoru Pitagorasa . Nie stosujemy jednak mnożenia przez pierwiastek z dwóch z przyczyn oczywistych .


Karol Kopeć

Dlaczego w zimie drewno schnie w ogrzewanych pomieszczeniach ?

Zadano mi pytanie , dlaczego drewno w pomieszczeniach ogrzewanych centralnie zsycha się ponad normę.
Odpowiedź jest prosta, aczkolwiek nijak się nie ma do powszechnego pojmowania zjawisk wilgotności powietrza w zimie.
Przyjmijmy typowe parametry powietrza "zimowego" = temperatura -10'C, wilgotność 98%, zawartość wilgoci około 1,8 g/m3.

Pierwszy przypadek - pomieszczenie nieogrzewane z otwartymi oknami . Zamykamy okna i zaczynamy ogrzewać pomieszczenie.
Takie powietrze po ogrzaniu do temperatury 18'C zmienia swoje parametry na = temperatura 18'C, wilgotność 12%. Wilgotność równoważna drewna dla takich parametrów to max 3,5%
Jak widać spadek wilgotności jest zasadniczy. Wilgotność równoważna

Przypadek drugi. Pomieszczenie ogrzewane - temperatura 18'C, wilgotność 60%. Warunki idealne.
Zaczynamy wentylować pomieszczenie. wpuszczamy poprzez uchylone okienko trochę powietrza z zewnątrz.
Mieszanina może mieć parametry : temperatura 10'C, wilgotność 82%. Wilgotne i zimne powietrze z zewnątrz nawilżyło i oziębiło powietrze z pomieszczenia. Nie na długo. Mieszanina ta, po ogrzaniu do temperatury 18'C ma już parametry :temperatura 18'C, wilgotność 50 %.
Wpuszczenie do pomieszczenia zimnego i wilgotnego powietrza początkowo spowodowało krótkotrwały wzrost wilgotności ale po ogrzaniu, końcowa wilgotność mieszaniny jest mniejsza od wyjściowej. Mieliśmy 65% a mamy 50%. Po kilku takich cyklach wilgotność powietrza w pomieszczeniu może osiągnąć parametry  temperatura 18'C, wilgotność 30%. Co to znaczy dla prawidłowej pracy drewna nie trzeba wyjaśniać.
Tak więc w warunkach zimowych niechcący możemy  w pomieszczeniach ogrzewanych centralnie wysuszyć  drewno do poziomu poniżej 6% a to już są poważne kłopoty.
Tak więc odkręcone zawory grzejników i uchylone lekko okna to idealny sposób na drastyczne obniżenie wilgotności powietrza , a co za tym idzie i drewna. Dlatego tak ważne jest stosowanie w okresie zimowym nawilżaczy w celu utrzymania  wilgotności powietrza na prawidłowym poziomie.

Karol Kopeć

Popękana szpachla w parkiecie. Czy zgodna z Polską Normą?

Wiele razy spotyka się szczeliny pomiędzy klepkami parkietu, wypełnione szpachlą.
Niestety, przy zbyt dużych szczelinach, szpachla często pęka i wypada, tworząc nieprzyjemną optycznie i trudną do posprzątania posadzkę. Według norm wewnętrznych SPP szczelina wypełniona kitem nie może być szersza niż 1 mm. Norma EN 13226:2009 mówi o odchyłce wymiaru szerokości klepki +/- 0,5mm czyli w najgorszym przypadku mamy 1 mm szczeliny. A jak to się ma do praktyki?
Niestety spotyka się czasami posadzki ze szpachlowanymi szczelinami o szerokości 4 a nawet 5mm.
A oto kilka fotek zbyt szerokich szczelin.

Pamiętajmy, iż zgodnie z  art.5 ust.3 ustawy z dnia 12 września 2002 r. „O normalizacji”, w którym stwierdza się, że „stosowanie norm jest dobrowolne” *

Karol Kopeć

* z wyłączeniem kilku przypadków.

Przyczyny zeschnięć desek ? - ciekawe pytanie.

Często słyszę takie oto pytanie : "Jaka jest przyczyna zeschnięcia się tej podłogi ?"
Otóż,  sprawa jest prosta i pokrótce postaram się przybliżyć ten temat .
Oto tabela wilgotności równoważnej drewna - drewno w danej temperaturze i wilgotności powietrza uzyskuje po dłuższym czasie tz. wilgotność równoważną.
Kolorem czarnym oznaczono wilgotność równoważną drewna w %.
Kolorem czerwonym oznaczono temperaturą powietrza w 'C.
Kolorem zielonym oznaczono wilgotność powietrza w %.

		Wilgotność powietrza %
T e m p e r a t u r a p o w i e t r z a 'C		15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85	90	95
	0	3,9	4,7	5,4	6,3	7,2	8,2	8,8	9,6	10,2	11,3	12,3	13,6	15,3	17,5	19,2	21	24,6
	5	3,8	4,6	5,3	6,2	7	8,1	8,7	9,4	10,1	11	12,2	13,4	15,2	17,2	18,8	20,8	24,4
	10	3,7	4,5	5,2	6,1	6,9	8	8,6	9,2	10	10,8	12	13,2	15	17	18,5	20,6	24,2
	15	3,6	4,4	5,1	6	6,8	7,8	8,5	9,1	9,9	10,6	11,8	13,1	14,9	16,7	18,3	20,4	24
	20	3,5	4,3	5	5,9	6,7	7,6	8,3	9	9,8	10,5	11,6	13	14,7	16,3	18,1	20,2	23,8
	25	3,4	4,2	4,9	5,8	6,6	7,4	8,1	8,8	9,7	10,4	11,4	12,8	14,4	16	17,8	20	23,6
	30	3,3	4,1	4,8	5,7	6,5	7,2	7,9	8,6	9,5	10,3	11,2	12,6	14,1	15,7	17,5	19,7	23,6
	35	3,2	4	4,7	5,6	6,4	7	7,7	8,4	9,3	10,1	11	12,4	13,8	15,3	17,2	19,4	23,2
	40	3,1	3,9	4,6	5,4	6,2	6,8	7,5	8,2	9,1	10	10,8	12,1	13,6	15	16,8	19,1	23

F. Krzysik " Nauka o drewnie"

Wielu inwestorów, chcących zakamuflować realne przyczyny powstawania uszkodzeń posadzek, na czas oględzin rzeczoznawcy ogrzewa lub nawilża pomieszczenia, tak aby uzyskać prawidłowe wartości parametrów powietrza. Jest to dosyć łatwy zabieg, ale nic to nie daje. Wystarczy zmierzyć wilgotność drewna , szerokość szczelin oraz chwilowe parametry powietrza i wszystko jest jasne. 

Nie ma możliwości, aby drewno przy temperaturze powietrza  20 'C i wilgotności powietrza na poziomie 65% miało wilgotność około 6 do 7%.  Często jako rzeczoznawca obalam roszczenia inwestorów oparte na twierdzeniu, iż monitorują oni warunki cieplno-wilgotnościowe powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych , a powstałe wady są wynikiem błędów wykonania.

Tak więc , przyczyną zeschnięcia się desek jest albo zbyt duża wilgotność początkowa drewna ( deski były zbyt wilgotne i tu jest ewidentna wina wykonawcy) albo zbyt niska wilgotność powietrza w pomieszczeniu. 

Oczywiście należy uwzględnić dodatkowe czynniki, takie jak nadmierne zawilgocenie podczas sprzątania, nieszczelne pralki i lodówki, problemy z wilgotnością podłoża oraz brak izolacji poziomej ścian.
Świadczą o tym różnego rodzaju ślady i uszkodzenia posadzek. 

Ale to już temat na następnego posta.
Karol Kopeć

Typowe szczeliny powstałe po zamontowaniu w pomieszczeniu centralnego ogrzewania. Wcześniej pomieszczenie ogrzewano piecami kaflowymi.