Puun kosteuskäyttäytyminen

Transkriptio

1 1.0 KOSTEUDEN VAIKUTUS PUUHUN Puu on hygroskooppinen materiaali eli puulla on kyky sitoa ja luovuttaa kosteutta ilman suhteellisen kosteuden vaihteluiden mukaan. Puu asettuu aina tasapainokosteuteen ympäristönsä kanssa. Kosteuden vaihteluiden seurauksena puu kutistuu tai turpoaa ja muuttaa muotoaan. Anisotrooppisena (ominaisuudet erilaiset eri suunnissa) materiaalina puun pitkittäissuuntainen kosteuseläminen on vähäistä, mutta poikittaissuuntainen kosteuseläminen on merkittävää ja se on huomioitava rakenteita sekä yksityiskohtia suunniteltaessa. Kuva 1. Suomalaisen havupuun kutistumisprosentit puun kuivuessa 30 % :n kosteuspitoisuudesta absoluuttisen kuivaksi sekä kuivumisen vaikutus sahatavarakappaleen muotoon. Puun alkaessa kuivua, soluonteloissa oleva vapaa vesi poistuu ensimmäisenä. Puun kosteustilaa, jossa vapaa vesi on poistunut soluonteloista, mutta soluseinämät sisältävät enimmäismäärän vettä, kutsutaan puun syiden kyllästymispisteeksi. Puun kosteuspitoisuus on tällöin noin 30 %. Soluonteloissa olevan vapaan veden poistumisen jälkeen alkaa soluseinämiin sitoutunut vesi poistua, jonka seurauksena puu alkaa kutistua. Kutistuminen aiheuttaa puuhun muodonmuutoksia, jotka taas aiheuttava puuhun sisäisiä jännityksiä. Sisäiset jännitykset aiheuttavat puuhun halkeamia ja sahatavarakappaleissa sisäisten jännitysten vaikutus näkyy myös mm. kieroutumisena. 1

2 Puun kosteuspitoisuus > 30 % Soluonteloissa vapaata vettä Puun kosteuspitoisuus ~ 30 % Soluseinämissä enimmäismäärä vettä Puun syiden kyllästymispiste Puun kosteuspitoisuus < 30 % Vesi alkaa poistua soluseinämistä Veden poistuminen soluseinämistä jatkuu Puu alkaa kutistua Kuva 2. Veden poistuminen puun solukosta. Puun kosteuspitoisuuden ollessa alle 20 %, on se yleensä turvassa lahottajasieniltä, homeilta ja muilta biologisilta tuholaisilta. Lisäksi kuivan puun lujuus- ja jäykkyysominaisuudet ovat märkää puuta paremmat. Lujuusominaisuuksien paraneminen puun kuivuessa perustuu soluseinämien liikkumiseen lähemmäksi toisiaan ja toisiinsa kiinnittymiseen. Lujuus- ja jäykkyysominaisuuksiltaan kuusi ja mänty ovat samankaltaisia, mutta niiden kosteuskäyttäytymisessä on eroja. Kuusi reagoi sen ympärillä olevan kosteuden vaihteluihin hitaammin kuin mänty. Tämä johtuu siitä, että soluseinämien huokosten läpät (torukset) jäävät puun kuivuessa kuusella kauttaaltaan kiinni -asentoon ja männyllä pintapuussa auki -asentoon. Männyn sydänpuussa huokoset ovat tukkeutuneet pihkalla. Soluseinämien huokosten ominaisuudet aiheuttavat myös sen, että kuusi on vaikea painekyllästää ja männyssä kyllästysaineet voivat tunkeutua vain pintapuuhun. 2

3 2.0 PUUN KOSTEUSPITOISUUS Puun kosteuspitoisuus ilmoitetaan prosentteina ja sillä tarkoitetaan puussa olevan veden painon suhdetta puun absoluuttiseen kuivapainoon. Tuoreen havupuun kosteuspitoisuus on noin 30 % (syiden kyllästymispiste), josta erilaisilla kuivausmenetelmillä kosteuspitoisuus voidaan muuttaa haluttuun suuruusluokkaan käyttökohteesta riippuen. Kosteuspitoisuus ei ole absoluuttinen arvo vaan se muuttuu ilman suhteellisen kosteuden mukaan (tasapainokosteus). Tämän takia on erityisen tärkeää huolehtia, että puutavaran kosteuspitoisuus ei pääse suuresti vaihtelemaan käyttökohteeseen suositellusta arvosta varastoinnin, kuljetuksen ja asennuksen aikana. TASAPAINOKOSTEUS ( suositus ) Runkotavara 24 % Ulkoverhous 18 % Sisäverhous 16 % Lattiaverhous 10 % Kuva 3. Puutavaran tasapainokosteuden riippuvuus lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta. ESIMERKKI Lähtötiedot: sisäilman lämpötila + 22 C sisäilman suhteellinen kosteus RH 50 % Kuvasta 3 nähdään, että lähtötietojen mukaisessa tapauksessa puun tasapainokosteus on noin 9,5 %. Esimerkiksi lattialautojen kosteuspitoisuus saisi olla enintään 10 %, jotta lautojen kosteusmuodonmuutokset voitaisiin minimoida. 3

4 3.0 PUUTAVARAN KUIVAAMINEN Ulkona ilmakuivatun puutavaran kosteuspitoisuus vaihtelee välillä % riippuen ulkoilman suhteellisen kosteuden vaihteluista. Mikäli puutavaran kosteuspitoisuus halutaan alle 15 %:iin, tulee se keinokuivata. Puutavaran keinokuivaamiseen on olemassa erilaisia menetelmiä, joista jatkuvatoiminen kanavakuivaus on yleisin ja tehokkain. Muita kuivausmenetelmiä ovat kamarikuivaus, kuumakuivaus, lauhdekuivaus ja alipainekuivaus. Mikään edellä mainituista menetelmistä ei ole yleisesti paras kuivausmenetelmä vaan käytettävä menetelmä valitaan puutavaran käyttökohteen ja sen asettamien laatuvaatimusten mukaan. Kuivausmenetelmän valinnalla voidaan oleellisesti vaikuttaa lopputuotteen laatuun (halkeilu, kieroutuminen yms). 4.0 KUIVAAMISEN VAIKUTUS OMINAISUUKSIIN Kuivuessaan sahatavarakappale kutistuu, muuttaa muotoaan ja siihen saattaa tulla pintahalkeamia. Lisäksi puulle ominaiseen tapaan lujuus- ja jäykkyysominaisuudet kasvavat puun kuivuessa. Sahatavarakappaleen kosteusmuodonmuutosten suuruus voidaan määrittää likimäärin taulukossa 1 esitetyillä arvoilla. Kosteusmuodonmuutokset tulee huomioida esimerkiksi ponttilaudoituksen ja liitoksien yhteydessä, koska sahatavarakappaleen poikkileikkauksen mittamuutokset saattavat olla useita millimetrejä. Taulukko 1. Ohjeelliset arvot havupuusahatavaran kosteusmuodonmuutosten määrittämiseen. KOSTEUSPITOISUUDEN MUUTOS POIKKILEIKKAUKSEN MITTAMUUTOKSET PITUUDEN MITTAMUUTOS 1 % - yksikkö 0,25 % 0,02 % Sydänhalkaistu sahatavarakappale kuperoituu Vinokvarttisahattu sahatavarakappale kutistuu, mutta säilyttää paremmin muotonsa Ydinkeskeinen sahatavarakappale halkeilee keskeltä ja ohenee syrjistä Kuva 4. Esimerkkejä sahatavarakappaleen kuivumisen aiheuttamista poikkileikkauksen muodonmuutoksista. 4

5 POIKKISUUNTA PITUUSSUUNTA Kosteus 30 % Kosteus 25 % Kosteus 20 % Kosteus 15 % Kosteus 10 % Kuva 5. Esimerkkejä sahatavarakappaleen mittamuutoksista puun kosteuspitoisuuden muuttuessa (mitat mm). 5.0 PUUTAVARAN VARASTOINTI TYÖMAALLA Työmaalla puutavara tulee varastoida aina kuivalla, tukevalla ja tasaisella alustalla siten, että puutavara on irti maasta ja puutavaraan ei pääse syntymään haitallisia muodonmuutoksia ja ulkonäköä heikentäviä virheitä. Ulkona varastoitava puutavara suojataan säätä vastaan ja varastoinnin aikana tulee huolehtia, että puutavara pääsee tuulettumaan suojauksesta huolimatta. Puutavaran varastointi tulee aina tehdä siten, että kosteusolosuhteet varastoinnin aikana vastaavat mahdollisimman hyvin puutavaran lopullisia kosteusolosuhteita käyttökohteessaan (tasapainokosteus). Sisäverhousrakenteiden puutavaran varastoinnissa, suojamuovien poistamisajankohdassa ja tuotteen ilmastoinnissa tulee noudattaa tuotteen valmistajan antamia ohjeita. Esimerkiksi lattialaudat kuivataan nykyisin niin kuiviksi, että ne hieman turpoavat asennuksen jälkeen. Tämän takia on erityisen tärkeää, että laudat säilytetään suojamuoveissaan aina asennushetkeen saakka etteivät laudat pääse sitomaan kosteutta ympäröivästä ilmasta ja turpoamaan ennen asennusta. Lähteet /1/ Rakennustietosäätiö, RT-kortti RT Puutavara Sahattu, höylätty ja jatkojalosteet,