CURS 17

Influena umiditii asupra densitii lemnului

Umiditatea lemnului constituie unul din factorii cei mai importani care influeneaz densitatea lemnului, att n domeniul apei libere, ct i n domeniul apei legate. Umiditatea lemnului, aa cum s-a artat, poate ajunge la valori apreciabile, ceea ce duce la creterea semnificativ a densitii acestuia. n domeniul apei libere, odat cu creterea coninutului de ap din lemn, masa acestuia se majoreaz, volumul rmnnd constant, ceea ce duce la creterea accentuat a densitii. n domeniul apei legate, modificarea cantitii de ap legat din lemn, influeneaz pe lng masa acestuia i dimensiunile, respectiv volumul lemnului.

Aceast stare particular a relaiei dintre lemn i ap determin cteva aspecte deosebite privind densitatea sa.

Nomograma reprezentat n figura (1) permite determinarea densitii la orice umiditate a lemnului pornind de la densitatea n stare anhidr.

Fig. 1 Nomogram pentru aflarea densitii lemnului funcie de umiditate

Urmrind nomograma din figur se constat c:

odat cu creterea umiditii, lemnul cu o densitate absolut mai mic de 1200 kg/m3 nregistreaz o cretere continu a densitii.

n domeniul apei legate, densitatea nregistreaz o variaie mult mai mic, odat cu modificarea umiditii n comparaie cu variaia corespunztoare n domeniul apei libere.

la umiditi mici ale lemnului, curbele de variaie a densitii au o nclinare mult mai mic dect la umiditi mari.

n cazul lemnului cu valori ale densitii absolute de peste 1200 kg/m3, densitatea lemnului umed crete numai la valori ale umiditii ce depesc punctul de saturaie a fibrei.

Avnd n vedere aceste aspecte, analiza influenei umiditii asupra densitii, trebuie fcut n corelaie, fie cu umflarea lemnului, fie cu contragerea acestuia.

A. Influena umiditii i umflrii lemnului asupra densitii, U = f(U, (v)

Relaia de calcul a densitii aparente a lemnului umed, funcie de umiditate i umflare se determin pornind de la relaiile generale cunoscute ale umiditii absolute, umflrii i densitii, respectiv:

, [g/g]; , [cm3/ cm3]; , [g/ cm3]

Din primele dou relaii se deduce:

mU = m0(1+U) i VU = V0(1+v)

nlocuind n relaia densitii, rezult:

dar: , de unde:

Aceast relaie poate fi discutat pentru urmtoarele situaii:

1). Cnd umiditatea lemnului este egal cu umiditatea de saturaie a fibrei (U = Usf = 0,30 g/g), umflarea este total, astfel c putem scrie:

nlocuind relaia umflrii totale cu produsul dintre coeficientul unitar de umflare i umiditatea de saturaie a fibrei obinem:

; respectiv

dar:

de unde:

2). Cnd umiditatea lemnului este mai mic dect umiditatea de saturaie a fibrei: U = U((Usf, umflarea este parial n domeniul de variaie a umiditii, 0 ( U(.

n mod analog cu cazul precedent i innd seama de notaiile cunoscute, se poate scrie:

se tie c:

nlocuind, obinem:

EMBED Equation.3 Dac particularizm relaia pentru densitatea la umiditatea de echilibru higroscopic: U( = Uech = 12% = 0,12 g/g, obinem:

n cazul n care se cunoate densitatea lemnului la o umiditate U1( din domeniul higroscopic se poate determina densitatea lemnului pentru o alt umiditate U2( situat n acelai domeniu, astfel:

Se scriu relaiile densitilor i n mod analog cu relaia iniial , rezultnd:

; de unde:

i

; de unde:

Egalnd cele dou relaii obinem:

n practic se utilizeaz o relaie simplificat recomandat de STAS 84/1987 i anume:

Relaia este valabil pentru o diferen de 5% ntre cele dou umiditi

EMBED Equation.3 .

Relaiile prezentate nu in cont ns de dinamica umflrii lemnului n domeniul higroscopic, astfel nct Kollmann propune modificarea relaiei dup cum urmeaz:

3). Cnd umiditatea lemnului este superioar punctului de saturaie a fibrei (U = U > Usf).

i n acest caz umflarea va fi total.

n cazul general, relaia este asemntoare cu relaiile anterioare (cazul 1) respectiv :

Un caz particular l reprezint situaia n care umiditatea este egal cu umiditatea maxim , caz n care densitatea devine maxim. Putem scrie astfel:

dar:

nlocuind n relaia de mai sus, obinem:

; calculnd, rezult:

B. Influena umiditii i a contragerii asupra densitii lemnului

Pentru stabilirea relaiilor de dependen ntre densitate, umiditate i contragere se pornete de la relaiile generale de calcul ale umiditii absolute, contragerii pariale i densitii n situaia n care umiditatea este mai mic dect umiditatea de saturaie a fibrei (U = U( ( Usf); (U( 0).

, [g/g]; , [cm3/cm3]; , [g/cm3]

Din primele dou relaii, se deduce:

i

nlocuind n relaia densitii, rezult:

dar: , iar

nlocuind n relaia densitii, obinem:

Dezvoltnd relaia obinem:

dar:

nlocuind, rezult:

Pentru situaia n care U( = 0, relaia devine:

dar:

nlocuind, rezult:

n situaia n care umiditatea este mai mare dect umiditatea de saturaie a fibrei U = U(( ( Usf, putem scrie:

i , de unde

Dar, n situaia dat: VU(( = Vmax, astfel c putem scrie:

Dac umiditatea lemnului devine egal cu umiditatea maxim (U((=Umax), densitatea va fi egal cu densitatea maxim (U(( = max), iar relaia devine:

dar:

nlocuind, obinem:

Dezvoltnd relaia, rezult:

Influena densitii asupra proprietilor lemnului

ntruct n expresia densitii se concentreaz mai multe elemente comune structurii lemnului i strii sale de umiditate, putem afirma c densitatea lemnului influeneaz toate proprietile fizice, proprietile termice, electrice, acustice, proprietile tehnologice i mai ales rezistenele mecanice ale lemnului.

Astfel:

cu creterea densitii lemnului, se majoreaz umflarea i contragerea lemnului dup o funcie liniar (fig. 1).

cu creterea densitii lemnului, conductivitatea termic a lemnului crete. Cu alte cuvinte, lemnul mai greu conduce mai uor cldura dect cel uor, ndeosebi la temperaturi mari.

O importan deosebit trebuie acordat influenei pe care o are densitatea asupra rezistenelor mecanice. Astfel:

indiferent de tipul solicitrii, rezistenele mecanice cresc cu creterea densitii, diferit funcie de specie. n figurile (2) i (3) sunt prezentate variaiile rezistenelor la ncovoiere, respectiv, la traciuneparalel cu fibrele.

Avnd n vedere aceste aspecte putem aprecia c lemnul cu densitate mare este mai valoros din punct de vedere al proprietilor mecanice, astfel c densitatea poate constitui un indicator de calitate foarte important al materialului lemnos.

Fig. 1. Influena densitii asupra contragerii lemnului

Fig. 2. Variaia rezistenei la ncovoiere static funcie de densitatea lemnuluiFig. 3. Variaia rezistenei la traciune paralel cu fibrele funcie de densitate

_1314718409.unknown

_1314720109.unknown

_1314722404.unknown

_1314722852.unknown

_1314723361.unknown

_1387636795.unknown

_1387636913.unknown

_1387637118.unknown

_1387637637.unknown

_1387636849.unknown

_1314723543.unknown

_1314723628.unknown

_1314723739.unknown

_1314723441.unknown

_1314723080.unknown

_1314723164.unknown

_1314723012.unknown

_1314722639.unknown

_1314722774.unknown

_1314722558.unknown

_1314720884.unknown

_1314722207.unknown

_1314722333.unknown

_1314720952.unknown

_1314720496.unknown

_1314720530.unknown

_1314720469.unknown

_1314719111.unknown

_1314719841.unknown

_1314719957.unknown

_1314719438.unknown

_1314718689.unknown

_1314718887.unknown

_1314718632.unknown

_1314717106.unknown

_1314717726.unknown

_1314718295.unknown

_1314718303.unknown

_1314718082.unknown

_1314717633.unknown

_1314717651.unknown

_1314717447.unknown

_1314715349.unknown

_1314715674.unknown

_1314715949.unknown

_1314715821.unknown

_1314715484.unknown

_1314715539.unknown

_1314715427.unknown

_1314714899.unknown

_1314715065.unknown

_1314715208.unknown

_1314714980.unknown

_1314714748.unknown

_1314714820.unknown

_1314714692.unknown