Формы воды, содержащейся в древесине

Древесина состоит из разнообразных растительных клеток,  преимущественно удлиненной формы – волокон. Основными типамиклеток являются у хвойных пород трахеиды, у лиственных – волокна либриформа и сосуды. Кроме того, в древесине содержатся клетки сердцевинных лучей и в небольшом количестве клетки древесной паренхимы.

Клеточные стенки имеют слоистую структуру из микрофибрилл, переплетенных под разными углами наклона. В слоях выделяются более крупные структурные образования –  макрофибриллы, имеющие поперечные размеры 300 – 500 нм.

Междумакрофибриллами и внутри них имеются в небольшом количестве пространства, заполненные водой (а в сухой древесине частично воздухом). Они вместе с межмикрофибрильными прослойками воды формируют в клеточных стенках свою капиллярную систему, более тонкую, чем система клеточных полостей.

Из двух капиллярных систем в древесине система полостей клеток является макрокапиллярной, а система сообщающихся пространств в стенках клеток – микрокапиллярной.

Адсорбционной называют воду, сорбированную поверхностью элементарных фибрилл и микрофибрилл, образующую межмикрофибрильные прослойки и связанную с веществом древесины физико-химическими силами поверхностного взаимодействия.

Микрокапиллярная вода, связанная с древесиной силами капиллярного взаимодействия, находится частично в свободных от древесинного вещества пространствах стенок клеток, а в основном заполняет микронеровности и углубления на поверхности их полостей.

Древесинное вещество является ограниченно набухающим. Поэтому содержание связанной воды, т. е. влажность собственно клеточных стенок, не может превышать некоторого максимума.

Максимальное количество связанной воды, которое могут поглотить стенки древесных клеток при длительном контакте древесины с жидкой водой, называется пределом насыщения клеточных стенок Wп.н.

Величина Wп.н характеризует равновесную со свободной водой влажность стенок клеток сырой (свежесрубленной или увлажненной в воде) древесины.

Этот показатель, %, можно определить по формуле

где ρб и ρо – соответственно базисная плотность древесины и плотность абсолютно сухой древесины;

ρв – плотность связанной воды.

Предел насыщения клеточных стенок древесины разных пород различен. Для мягких пород он несколько выше (за счет большего содержания микрокапиллярной воды), чем для твердых.

Однако для отечественных древесных пород, применяемых в промышленности, колебания Wп.н сравнительно невелики. В практических расчетах их можно не учитывать и пользоваться средним, установленным экспериментально значением предела насыщения клеточных стенок Wп.н = 30%.

Когда общая влажность древесины выше предела насыщения клеточных стенок, в ней, кроме связанной, содержится и свободная вода.

Влажность ее изменяется в довольно широких пределах в зависимости от породы, времени года, местоположения в стволе (таблица 2.1).

Максимальное содержание свободной воды, зависящее от объема полостей клеток и межклеточных пространств, для древесины разных пород колеблется от 60 – 70 до 200 – 250 % по отношению к массе сухого вещества. В растущем и свежесрубленном дереве древесина всегда сырая.