PĘCZNIENIE I SKURCZ DREWNA (cz.2)

Każdy, kto ma do czynienia z parkieciarstwem, spotkał się z problemami skurczu i pęcznienia drewna. Jest to podstawowy problem technologiczny oraz częsta przyczyna reklamacji, ale czy aby prawdziwa? Wielu pyta mnie, dlaczego drewno pracuje i czy możliwe jest przewidzenie wielkości skurczu lub spęcznienia w zależności od zakładanych warunków w danym pomieszczeniu. Odpowiedź nie jest prosta i jednoznaczna. Nie ma możliwości przewidzenia ze 100% pewnością wielkości skurczu lub spęcznienia. Związane jest to z naturą drewna, czyli różnicami gęstości, składu chemicznego, układu usłojenia oraz wynika z wielu innych przyczyn. Nie ma sensu omawiać szczegółowo całego problemu, jakim jest budowa drewna i jak wpływa ona na własności techniczne drewna. Moim zdaniem dla parkieciarzy najważniejsze jest poznanie zasady ruchu drewna oraz istoty procesu jakim jest skurcz i pęcznienie. Ale po kolei.

Jak wiemy, elementy drewniane kurczą się i pęcznieją na wskutek zmian wilgotności. Głównym czynnikiem wpływającym na wilgotność posadzek drewnianych jest powietrze. Jest to czynnik, na który jako parkieciarze nie mamy wpływu, tak jak ma to miejsce w przypadku podkładu, gdzie istnieje możliwość uzyskania bezpiecznych poziomów wilgotności i gdzie w szczególnych przypadkach możemy zastosować np. membranę , która zamknie nam dopływ niechcianej wilgoci. A powietrze? A powietrze jest niestabilne i trudne do okiełznania, co w połączeniu z nieświadomym lub lekkomyślnym inwestorem daje niekiedy tragiczne efekty. Pierwszym czynnikiem destrukcyjnym powietrza jest roczna amplituda wilgotności średniej powietrza na zewnątrz. W zimie wilgotność powietrza na zewnątrz często wynosi 98%, a w lecie 65%. I tu jest pierwszy paradoks związany z wilgotnością powietrza w pomieszczeniach ogrzewanych. Zimne i wilgotne powietrze zasysane przez system wentylacyjny itp. jest ogrzewane do temperatury wnętrza. Proces ogrzewania powie-trza zimnego powoduje spadek jego wilgotności do poziomu 30%, a czasami i niżej. I co to oznacza ? Ano zwykle oznacza to reklamację. Długo utrzymująca się niska wilgotność powie-trza powoduje wyrównanie wilgotności drewna do poziomu nawet poniżej 6%. Dlatego ważne jest edukowanie inwestorów odnośnie nawilżania powietrza w zimie z uwagi na trzy aspekty. Po pierwsze niska wilgotność powietrza powoduje ujemne skutki zdrowotne dla osób stale tam przebywających. Po drugie wzrasta ryzyko uszkodzenia posadzki w postaci szczelin i deformacji. Po trzecie zaś niska wilgotność powie-trza wywołuje spadek odczuwalności temperatury, w związku z tym użytkownicy ustawiają ogrzewanie na poziomie 22-24°C zamiast na 18°C, a to wpływa bezpośrednio na ponoszone koszty ogrzewania. Reasumując – czym wilgotność powietrza jest wyższa, tym jest nam „cieplej”. Jeżeli w okresie zimowym nastąpi zeschnięcie się klepek, to w okresie letnim nastąpi ich spęcznienie do poziomu nawet 14%. Jest to proces naturalny. Ciekawostką jest fakt, iż procesy zachodzące w pomieszczeniach ogrzewanych są odwrotne do procesów zachodzących w pomieszczeniach otwartych typu wiata. Pod wiatą wilgotność drewna w lecie często spada do poziomu 12%, ale za to w zimie rośnie do poziomu 20 — 22%. W celu przeciwdziałania skutkom skurczu i pęcznienia posadzek stosuje się szczeliny dylatacyjne. I tu występuje pierwszy problem techniczny. Jak obliczyć szerokość dylatacji? Można spróbować zastosować tabele współczynników skurczu i pęcznienia drewna z tym, że współczynniki skurczu to wartości po pierwsze średnie, a po drugie przedstawiają parametry pęcznienia elementów niezależnych. W przypadku posadzek nie mamy do czynienia ze zwykłym pęcznieniem swobodnym, ale

pecznienie i skurcz drewna_schemat

z pęcznieniem ograniczonym. Co więcej, przy wzroście wilgotności następuje zwiększenie sił ściskających klepkę z uwagi na pęcznienie klepek sąsiadujących. Do tego dochodzi opór spoiny klejowej itd. Dlatego też wyliczenie skurczu lub spęcznienia tafli posadzki drewnianej wg współczynników stosowanych w meblarstwie mija się z celem i jest nieadekwatne do realnych parametrów drewna. W związku z tym podawanie wartości współczynnika skurczu może mieć jedynie charakter edukacyjny i pomocniczy. Na podstawie analizy współczynników skurczu można zauważyć różnicę w skurczu w zależności od gatunku drewna, jak i od kierunku anatomicznego przekroju (przekrój promieniowy i styczny – popularnie mówiąc słój stojący, słój leżący, flader i inne potoczne określenia). W tabeli nr 1 podano przykładowe średnie wartości współczynnika skurczu i pęcznienia.

Jak widać różnice są spore. Pamiętajmy jednak, że są to wartości średnie i obliczone przy swobodnym ruchu drewna . W literaturze fachowej spotyka się często wykres histerezy skurczu i pęcznienia drewna (rys. nr 1). Ten na pozór prosty wykres w postaci soczewkowatego odwróconego „S” jest jednym z najważniejszych wykresów obrazujących realne ruchy drewna w procesach rzeczywistych. Na osi dolnej zaznaczona jest wilgotność powietrza w %. Na osi pionowej zaznaczone są wartości wilgotności drewna w %. Zakres 30% w odniesieniu do wilgotności drewna to standardowa teoretyczna wartość wilgotności punktu nasycenia włókien PNW, po przekroczeniu której drewno nie pęcznieje ani się nie kurczy. Wszystkie ruchy drewna zawierają się w zakresie 0% — PNW. Każdy gatunek drewna ma inny poziom PNW , ale do niniejszych rozważań przyjęto granice 30%. Ale wróćmy do wykresu. Dolna linia histerezy to linia pęcznienia. Według tej linii możemy znaleźć na wykresie parametry drewna przy stałym pęcznieniu od 0% do PNW. Górna linia histerezy to linia skurczu drewna od PNW do 0%. Oczywiście są to wartości średnie. Jak widzimy, wartości są różne dla skurczu i pęcznienia. Weźmy na ten przykład wilgotność drewna na poziomie 10%. Przy pęcznieniu wilgotność równoważna powietrza to około 45%, a przy skurczu jedynie 28%. Ale nie w ten sposób należy czytać wykres. Najważniejsze w tym temacie jest określenie początkowego punktu ruchu co jest bardzo trudne, a niejednokrotnie nawet niemożliwe. O co chodzi ? Przyjrzyjmy się jeszcze raz naszemu wykresowi. Mamy dwa kawałki drewna, które będziemy klimatyzować w stałych warunkach powietrza na poziomie 40%. Pierwszy kawałek, zupełnie mokry, zacznie nam schnąć i zgodnie z górną linią histerezy znajdzie się na poziomie około 12 % wilgotności drewna. Drugi kawałek, suszony wcześniej do poziomu dajmy na to 5%, zacznie pęcznieć i osiągnie wg dolnej linii histerezy poziom wilgotności drewna w okolicy 9%. Przy tych samych, starych parametrach powietrza jeden kawałek będzie miał 12% a drugi 9% . Dołóżcie do tego błąd miernika elektrycznego, zmianę gęstości poszczególnych klepek i nagle zaczynamy widzieć, co jest przyczyną rozrzutu wyników pomiarów klepek posadzki drewnianej na poziomie ±3%. Taka jest natura drewna. A co się dzieje dalej z naszymi próbkami? To jest jeszcze ciekawsze niż pierwsza część doświadczenia. Nasze próbki pomimo początkowych różnic, zaczynają ze sobą „ współpracować”. Zwiększmy więc wilgotność powietrza z 40% do 70%. Mamy lato, okna otwarte. Obie próbki będą dążyć od osiągnięcia punktu przecięcia poziomu 70% wilgotności powie-trza z dolną linia histerezy. Dlaczego z dolną? Bo oba kawałki będą pęcznieć, a co za tym idzie, będą dążyć do poruszania się po dolnej linii histerezy aż do osiągnięcia wartości 16%. Lato minęło i zaczynamy okres grzewczy. Wilgotność powie-trza w pomieszczeniu ponownie spada do poziomu 40%. Nasze próbki zaczynają schnąć i powoli przemieszczają się z dolnej linii histerezy na górną linię, kierując się ku dołowi wykresu aż do osiągnięcia poziomu wilgotności drewna w okolicy 12%. Zgodnie z tym klepka, która miała po pierwszym cyklu 9% teraz przy tych samych parametrach powietrza ma 12%. A teraz najciekawsze. Jeżeli mamy wykonane dwie klepki z drewna o rożnych wartościach początkowych wilgotności „fabrycznej”, dajmy na to 7% i 11%, to wszystko niby jest OK i zgodne z normą, ale przy zmianach wilgotności powietrza klepki te będą się zachowywać inaczej. W czym jest problem? Po pierwszym i drugim cyklu skurczu i pęcznienia posadzki, klepki zaczynają „współpracować” i osiągają teoretycznie tą samą wilgotność równoważną drewna w zależności od długotrwałej średniej wilgotności powietrza. Dobrze, mają tą samą wilgotność, ale co z wymiarami? Niestety wymiary mają różne z uwagi na różnice we współczynniku skurczu, tak z uwagi na zmianę wilgotności, jak i z uwagi na przekrój anatomiczny klepki. Tak jak już wspominałem, podane wartości są wartościami poglądowymi i uśrednionymi. W warunkach rzeczywistych proces ten zachodzi bardziej burzliwie i można się spotkać z odchyłkami od obliczonych wartości w granicach nawet ± 5%. Do tego dochodzą różne inne czynniki, jak niewłaściwa pielęgnacja, wilgoć z podłoża, wilgoć ze ścian itd. W związku z tym część obserwowanych szczelin w posadzkach to nie jest wina wykonawcy (różna szerokość klepek pomimo równej wilgotności), ani wina parkieciarza (z uwagi na możliwość zastosowania „mokrego” materiału). Nie każda szczelinka w posadzce jest wadą „wykonawczą”. Dlatego przy ocenie posadzek drewnianych ważne jest nie tylko sztywne trzymanie się tabel i norm, ale także zrozumienie kierunku przebiegu procesu, jak i natury samego drewna.

Tabela nr 1. Współczynniki skurczu wg GOST-4631-59

tabela współczynnika skurczu drewna