Сколько весит куб древесины естественной влажности?

Пиломатериалы и дрова естественной влажности пользуются большим спросом благодаря доступной цене. В статье рассмотрим, как рассчитать их вес, и что нужно при этом учитывать.

Влажность – это отношение массы воды, находящейся в древесине, к массе древесины. Этот процент всегда больше нуля, так как вода – неотъемлемая часть дерева, она содержится в нем в определенном количестве. Чем больше влаги в древесине, тем больше она весит. От влажности зависят также такие важные характеристики, как плотность (удельный вес) и объем.

Наибольший вес и объем у дерева естественной влажности. Это понятие можно описать двумя способами.

• В узком смысле – влажность свежесрубленного леса от 40 до 110%. Ее называют также начальной. Она зависит от породы дерева, условий произрастания и сезона, когда оно срублено. Разные участки дерева имеют разную начальную влажность – за счет этого бревна из комлевой части будут тяжелее, чем из верхушки. Заболонь влажнее ядра. По мере сушки содержание воды в разных частях ствола (и материалов из них) выравнивается до одинакового (равновесного) состояния. В среднем дерево начальной влажности весит в 2-3 раза больше, чем сухое.
• В широком смысле – это дерево и пиломатериалы выше точки насыщения волокон, то есть такого, когда достигается баланс влажности с уличным воздухом, и вода из древесины перестает испаряться. Этот показатель разный для разных пород и обуславливается температурой и влажностью окружающей среды, уровнем атмосферного давления. Для удобства используют стандартный показатель, указанный в ГОСТе – 22%. То есть в отечественной практике все материалы с содержанием воды выше этого уровня принято относить к материалам естественной влажности. Дерево 22% влажности весит в 1,5-2 раза меньше по сравнению начальным весом.

Основная причина, по которой материал естественной влажности (23-80%) востребован для покупки – его низкая стоимость (на 20-50% ниже, чем сухого). Без предварительной сушки он применяется редко (в основном для создания стропильных систем, опалубок, обрешёток, настилов), так как дает усадку и подвержен деформации.

Для сушки применяют два способа.

• Атмосферный – позволяет получить древесину с содержанием влаги на уровне 18–22% (транспортная влажность), занимает от нескольких месяцев до года, не требует специального оборудования. Вес материала в ходе естественной сушки уменьшается на 25-35% по сравнению с начальным.
• Камерный – сушка производится в тепловой камере (конвективная, вакуумная, СВЧ) и занимает несколько дней, позволяя добиться влажности 8-12% (комнатно-сухая).

Наименьшим весом по сравнению с начальным обладает комнатно-сухая древесина, высушенная искусственным способом – ее масса на 30-50% меньше, чем при начальной влажности. При покупке стройматериалов важно учитывать, что при сушке меняется не только их вес, но и размеры. Причем усушка неравномерна в разных направлениях – по ширине древесина усыхает больше, чем по длине (усушка по ширине составляет иногда до 12%). Это связано с тем, что влага испаряется не всей поверхностью дерева, а стекает по волокнам – то есть испаряется в основном через торцевые поверхности бревна или доски.

Коэффициенты усадки зависят от способа сушки и породы дерева (они указаны в справочниках). Например, обрезная доска естественной влажности со стандартным сечением 150х50 мм (по ГОСТ 8486) после сушки и шлифовки будет иметь сечение около 145х45 мм. В зависимости от того, насколько сильно меняется вес и объем разных пород по сравнению с начальным, различают:

• сильноусыхающие – лиственница, береза, липа, бук;
• среднеусыхающие – большинство хвойных пород, осина, ясень;
• малоусыхающие – ольха, тополь, ива.

Основной метод предварительно расчета веса куба древесины – табличный. В справочниках приводятся значения плотности древесины различных пород (зная которую легко вычислить массу) или непосредственно значения массы.

Для примера с помощью справочных таблиц узнаем, насколько сильно отличается начальный вес свежесрубленной древесины от веса материала, высушенного до 20% влажности:

• кубометр дуба черешчатого начальной влажности (около 70%) весит 990 кг, а при уровне влажности 20% вес уменьшается в 1,4 раза – до 720 кг;
• кубический метр свежесрубленной березы пушистой весит 930 кг (влажность 78%), а после высушивания до 20% вес материала снижается примерно на 30% – до 650 кг;
• масса куба еловой древесины при начальной влажности 91% составляет 710 кг – это на 36% больше, чем при влажности в 20% (460 кг);
• вес куба свежей древесины лиственницы – 1000 кг (влажность 82%), а воздушно-сухой (при влажности 20%) на 31% меньше – 690 кг;
• при начальной влажности (82%) куб осины имеет массу 760 кг, а при 20% влажности материал становится легче на 33% (510 кг);
• куб свежеспиленной (88% влажности) сосны весит 800 кг, при сушке до 20% масса снижается в 1,5 раза – до 520 кг;
• при сушке с начального уровня (78%) до 20% влажности вес кубометра ясеня маньчжурского уменьшается на 300 кг – с 980 кг до 680 кг;
• масса куба пихты сибирской естественной влажности (101%) – 630 кг, а при влажности в 20% в 1,6 раза меньше – 390 кг;
• вес куба липовой древесины при снижении влажности с начального (60%) до воздушно-сухого уровня уменьшается на 23% – с 660 кг до 510 кг;
• кубометр свежей древесины бука (64% влажности) весит 910 кг, а при 20% влажности – на 24% меньше (690 кг);
• кубический метр свежеспиленной ольхи (84% влажности) после сушки становится легче в 1,5 раза – с 810 кг до 540 кг.

Приведенные данные наглядно показывают, что различие веса свежесрубленной древесины и воздушно-сухой существенны – примерно на 30% или в 1,5 раза. При работе со справочниками важно учитывать, что значения приводятся для плотного куба (если бы весь объем м3 был равномерно, без зазоров заполнен материалом). Но фактически даже при самой плотной укладке остаются зазоры между досками или бревнами. Поэтому фактический вес складочного куба может отличаться от табличного, и отличие тем значительнее, чем больше геометрия материала отличается от прямых линий.

Рассмотрим особенности расчета для наиболее востребованных типов материалов. Для расчета веса пиломатериалов прямоугольного или квадратного сечения (обрезной, профилированной, строганой доски, бруса) применяется формула: объем*плотность, где объем вычисляется по формуле длина * ширина * высота. Таким способом вычисляется вес одной доски, затем умножается на число досок в кубометре. Например, рассчитаем, сколько будет весить свежераспиленная сосновая доска 50х150х6000 мм при влажности 40% (плотность сосны при данной влажности берем из справочника – 590 кг/м3).

• (6 м * 0,05 м * 0,15 м) *590 кг/м3 = 26,6 кг – вес одной доски.
• 26,6 х 22 = 585,2 кг – вес кубометра.

Для сравнения при влажности 20%:

• (6 м * 0,05 м * 0,15 м) *520 кг/м3 = 23,4 кг – вес одной доски;
• 23,4 х 22 = 514,8 кг – вес кубометра.

По такому алгоритму легко рассчитать вес кубометра доски или бруса нужных размеров – 50х200х6000 мм, 40х150х6000 мм, 50х100х6000 мм, 150х50х6000 мм, 50х50х6000 мм и других.

Необрезную доску нельзя уложить в штабеля так же плотно, как доску прямоугольного сечения, кроме того, материалы в партии могут различаться по размерам. Для того чтобы рассчитать вес куба данных материалов, нужно:

• выборочно измерить габариты материалов в партии;
• вычислить средний арифметический объем бревна или доски;
• вычислить вес одной доски;
• умножить средний вес на число досок в партии.

Если партия слишком большая, и нет возможности подсчитать число досок или бревен, используют пакетный метод определения веса – определяют объем упаковки, в которую помещены пиломатериалы, затем используют понижающие коэффициенты для расчета веса (указаны в ОСТ 13-24-86).

Для расчета веса куба дров также применяют пакетный метод, но нужно учитывать, что правила их укладки жестко стандартизированы. Если дрова уложены навалом, при расчетах нужно:

• перевести объем насыпного куба в складочный;
• вычислить вес, применяя понижающий коэффициент из ГОСТ 3243-88.

Например, для перевода в складочный куб объема колотых дров лиственных пород длиной 25 см, обычно применяется коэффициент 0,7. Если они, например, насыпаны в стандартный кузов ЗИЛ-130 с низкими бортами, то, чтобы узнать объем, нужно объем кузова 5,98 м3 умножить на этот коэффициент. Полученное значение 4,1 м3 – объем дров, аккуратно уложенных в поленницу. Вес таких дров из березы при 40% влажности – 2274,6 кг (4,1 м3 х 730 кг/м3 х 0,76), где 0,76 – поправочный коэффициент), а вес кубометра – 554,8 кг.

Для круглых пиломатериалов правила расчета определены ГОСТ 2292-88 и ГОСТ 2708-75.

• Для расчета объема одного оцилиндрованного бревна применяют кубатурник ГОСТ 2708-75.
• Для необработанных бревен выборочно замеряют габариты определенного числа из партии, определяя диаметр по верхнему (тонкому) краю без учета коры. На основе усредненного показателя делают дальнейшие расчеты.