Hygroskopisk Materiale

2.2.2.3 vann sorpsjon og permeabilitet

Tre Er et hygroskopisk materiale; Det kan adsorbere og / eller desorb vann fra omgivelsene, tenderer til å nå en likevekt tilstand når atmosfærisk relativ fuktighet (RH) er stabil. Derfor er fuktighetsinnholdet (MC) av tre det relative innholdet av vann som er tilstede i trevevet, som skyldes naturlig tilstand (i levende tre) eller er et resultat av virkningen av atmosfæriske eller utnyttelsesfaktorer som påvirker materialet i en lengre periode. Forholdet mellom likevektsfuktighet og RH ved konstant temperatur er kjent som en sorbsjonsisoterm. Sorpsjonsisolmen er en egenskap for materialet, men påvirkes av temperaturen og tidligere sorpsjonshistorie av prøven som undersøkes. Under ustabile miljømessige RH-forhold endres trefuktigheten kontinuerlig, og likevekt oppnås sjelden (Popescu og Hill, 2013; Engelund et al., 2013).

i et levende tre varierer fuktighetsinnholdet mellom treslag, innenfor treet, for eksempel mellom yteved og kjerneved; mellom årstider; og muligens også med tidspunktet på dagen. For bartre er fuktighetsinnholdet i kjerneved vanligvis betydelig lavere enn for yteved (Pallardy og Kozlowski, 2008; Engelund et al., 2013). Dette er ikke alltid tilfelle for hardtre, hvor forholdet mellom fuktighetsinnhold i kjerneved og yteved avhenger av arter og kan også avhenge av sesong (Pallardy og Kozlowski, 2008; Engelund et al., 2013).det har blitt nevnt at vannet i tre kan være til stede i tre forskjellige tilstander (fritt vann, frysebundet vann og ikke-frysebundet vann; Nakamura et al., 1981; Berthold et al., 1996). Fritt vann anses å være kapillærvannet i cellelumenene, mens det bundne vannet interagerer med de mer eller mindre hydrofile trepolymerer. Frysebundet vann antas å være moderat bundet til celleveggen, mens ikke-frysende er sterkt bundet vann.

Tatt i Betraktning at hydroksylgruppene av trepolymerer er de viktigste sorpsjonsstedene, ved lavt fuktighetsinnhold, foreslås det at vannmolekyler kan binde seg til to nabohydroksylgrupper samtidig (Joly et al.( 1996) danner monolaget eller sterkt bundet vann til polare grupper i celleveggen. Dette skjer med et fuktighetsinnhold på opptil ~ 4%. Videre foregår polymolekylær adsorpsjon i området med et fuktighetsinnhold fra ~ 4% til 12%, og danner flerlags eller svakt bundet vann til substratet eller i de større vannklyngene. Fenomenet kapillær sorpsjon omfatter tre fuktighetsinnhold fra 12% til ~ 30% (celleveggsmetningspunkt). Fuktmetningspunktet oppnås av tre når det holdes lenge nok i et miljø med maksimal RH-prosentandel og er en mengde uavhengig av treslagene.

Fig. 2.5. Sorption isotherm plottet som en funksjon av prøve relativ fuktighet for bjørk (Betula sp.) tre.

Fuktighetsinnhold uttrykkes vanligvis som en prosentandel av tremassen. Derfor, med samme fuktighetsinnhold, er massen av vann inneholdt i tre en annen verdi for enkelte trearter. Tre med høyere tetthet inneholder mer vann enn tre med lavere tetthet ved samme fuktighetsinnhold.

Adsorpsjon og desorpsjon av vann er ledsaget av endringer i tre lineære dimensjoner (hevelse og krymping, henholdsvis). På grunn av den anisotrope anatomien til tre, er dens fuktighetsinnholdsrelaterte deformasjoner forskjellige for langsgående, radiale og tangentielle retninger. Den største størrelsesendringen foregår i retning av de årlige vekstringene (tangentielt), mindre krysset til ringene og lite i retning av stammen. I tillegg svulmer forskjellige tresorter annerledes (Rowell, 2005; Hohne og Tauer, 2016).

tre absorberbarhet er evnen til tre nedsenket i vann (eller andre væsker) for å absorbere det. Absorpsjon er definert av tre parametere, absorpsjonshastighet, maksimal vannkapasitet og grad (koeffisient) av metning. Deres numeriske verdier avhenger av treslagene (dens tetthet og porøsitet), stammen sone (sapwood eller kjerneved), det opprinnelige fuktighetsinnholdet i trevev, typen væske, prøvens størrelse og den anatomiske retningen av tre.

tre permeabilitet er følsomheten av materialet til fuktighet og dets evne til å la væsken passere gjennom den. Denne egenskapen er blant annet viktig for impregneringsprosesser (i trebeskyttelse) og konstruksjon. De viktigste faktorene som bestemmer følsomheten for permeasjon inkluderer treanatomien, stammen tverrsnittssonen (sapwood, kjerneved), den anatomiske retningen og trykket av væsken.penetrasjonen av vann, når tre er utsatt for fuktighet, og frigjøringshastigheten, når tre får tørke, har en betydelig innflytelse på å bestemme ytelsen og forventet levetid. Fordi permeabilitet til vann er en av de viktigste faktorene som påvirker ytelsen til en trekomponent, da den styrer muligheten for soppforfall, forventes treslag som er mindre permeable for vann å utføre bedre enn permeable arter i bruksklasser der tre er utsatt for intermitterende fukting. Tid for fuktighet er også en nøkkelfaktor for sopputvikling, og det påvirkes av miljøparametere, inkludert design, bygningsfysikk og eksponering og vedlikehold, som har en bemerkelsesverdig effekt på ytelsen Og varierer sterkt over Hele Europa (Kutnik et al., 2014).

Treets Termiske egenskaper karakteriserer treets oppførsel under termisk belastning når temperaturen øker eller avtar. Temperaturen er en viktig parameter, som påvirker ulike teknologiske prosesser og spesifikke egenskaper av tre. Blant mange termiske egenskaper av strukturelle materialer er følgende de viktigste innen treteknologisektoren, spesifikk varme, termisk ledningsevne og termisk ekspansjon (Czajkowski et al., 2016).

Spesifikk varme (spesifikk varmekapasitet) av et materiale er definert som mengden varme per masseenhet av materialet som kreves for å øke temperaturen med 1°C og karakteriserer materialet med hensyn til dets evne til å akkumulere varme. Det antas at den spesifikke varmen av tre er høy; derfor, med samme mengde varme som tilbys, stiger temperaturen langsommere enn temperaturen på metall eller glass. Den spesifikke varmen av tre påvirker dens isolerende egenskaper og varmekapasitet (Czajkowski et al.(2016; Glass Og Zelinka, 2010).Spesifikk termisk ledningsevne av et gitt materiale er dets evne til å lede varme fra steder med høyere temperatur til steder med lavere temperatur ved å sende strømmen av strålende energi til tilstøtende molekyler. Denne materielle egenskapen er beskrevet av numerisk verdi av termisk ledningsevne koeffisienten og jo høyere dens verdi, jo mer varme utføres av materialet. Termisk ledningsevne av tre stiger med økende fuktighetsinnhold og tetthet. Det avhenger også av tretemperaturen og retningen av varmestrømmen i forhold til kornets retning. Målt langs kornet er termisk ledningsevne koeffisienten av tre dobbelt så høy som målt i retningen på tvers av kornet, det vil si henholdsvis 0,35 Og 0,15 w/mK (Czajkowski et al., 2016; Glass Og Zelinka (2010).Termisk diffusivitet Er et mål på hvor raskt et materiale kan absorbere varme fra omgivelsene. Det er definert som forholdet mellom termisk ledningsevne og produktet av tetthet og varmekapasitet. På grunn av lav varmeledningsevne og moderat tetthet og varmekapasitet av tre, er termisk diffusivitet av tre mye lavere enn for andre strukturelle materialer, som metall, murstein og stein(Glass Og Zelinka, 2010).

Termisk ekspansjon av tre er en egenskap som oppstår på grunn av temperaturøkning (oppvarming). Det er preget av koeffisienten av lineær og volumetrisk ekspansjon. Den første er forholdet mellom forlengelse av en gitt materialenhetslengde per materialtemperaturøkning til sin opprinnelige lengde, mens den andre beregnes analogt. Samtidig er den lineære ekspansjonen beregnet på lengderetningen mye lavere enn de radiale eller tangentielle. En lav langsgående ekspansjonskoeffisient er en fordel ved tre som brukes i bygningskonstruksjoner(Glass Og Zelinka, 2010).Akustiske egenskaper av tre Er en gruppe funksjoner knyttet til fenomenene som følger med reisen av ultralydbølger og deres innflytelse på andre fysiske parametere av tre. Treets anatomi gjør at lyden kan bevege seg i retninger parallelt og tverrgående til kornet. Derfor er bestemmelse av hver egenskap av tre utført i tre anatomiske plan (retninger) (Bucur, 2006). Ultralydbølgehastigheten i tre påvirkes også av ulike faktorer. Endringer i vekstringen, naturlige defekter, fuktighet og temperatur vil føre til demping av de akustiske ultralydsparametrene. For eksempel reduseres hastigheten når fuktighetsinnholdet er høyere i radial retning enn i tangentiell retning. Akustiske egenskaper påvirkes også av materialets tetthet (Chen et al., 2012; Jan et al., 2015).