در خصوص رابطه آب با چوب، آب یکی از اجزاء اصلی درخت است. آب بیش از نصف وزن بافت چوبی تنه را تشکیل می‌دهد. وزن آب در چوب تر مساوی یا بیش از وزن چوب خشک است. وقتی درخت خشک میشود یا گرده بینه‌ای تبدیل به الوار، روکش و غیره میشود. چوب بلافاصله شروع به از دست دادن بخشی از رطوبت خود می‌کند. با ادامه خشک شدن چوب، تغییر ابعاد و خواص فیزیکی آن آغاز می‌گردد. اما بخشی از آب حتی پس از تبدیل چوب به الوار و سایر محصولات، در ساختار دیواره سلولی آن باقی می‌ماند.
خواص فیزیکی و شیمیایی، مقاومت به تخریب زیستی و ثبات ابعاد هر محصولی از چوب، متأثر از آب موجود در آن می‌باشد. آب تقریباً روی همه خواص چوب و فرآورده‌های آن تأثیرگذار است. لذا شناخت از ماهیت آب در چوب و ارتباط آن با ریزساخت و خواص چوب مهم است.
شکل زیر محل قرار گرفتن آب را در یک سلول چوب نشان می‌دهد. تا وقتی که آب در حفره سلول وجود داشته باشد، دیواره سلول از آب اشباع خواهد بود، یعنی دیواره سلول تا حد ممکن از نظر فیزیکی آب جذب خواهد کرد. بیشتر خواص فیزیکی چوب (غیر از وزن) متأثر از مقدار آب در حفره سلول نیستند.
- در قسمت الف سلول چوب تر را نشان می‌دهد. در هنگام آغار به خشک شدن چوب، نخست آب داخل حفره سلولی خارج میشود. وقتی چوب تا مرحله‌ای خشک شود که آب حفره سلول آن خارج شده باشد، آب شروع به ترک دیواره سلول می‌نماید.
- قسمت ب، رطوبت چوب مورد استفاده در ساختمان یا جایی که با خاک مرطوب تماس ندارد را نشان می‌دهد.
خرید چوب راش و خرید چوب روسی یولکا و ساسنا، خرید فینگر جوینت راش
حالات مختلف آب در چوب به طور کلی، آب به سه حالت در چوب وجود دارد:
-
آب آزاد:
آب آزاد به آبی گفته میشود که به صورت مایع یا بخار در داخل حفره سلولهای چوبی یافت میشود. با توجه به اینکه این آب توسط نیروی «کاپیلاریته » نگهداری میشود و در حالت گرم و خشک به سهولت از چوب خارج میشود. یا به عبارت دیگر، در فرآیند خشک کردن چوب، در مراحل اولیه این آب از چوب خارج میشود، از این رو، به آن اصطلاحاً «آب آزاد» گفته میشود.
-
آب آغشتگی:
این نوع آب در داخل دیواره سلولهای چوبی، به کمک نیروهای جذب سطحی به حالت چسبیده با مولکول‌های زنجیر سلولز قرار دارد و در مقایسه با آب آزاد، جدا کردن آن از چوب به انرژی بیشتری نیاز دارد. از این رو، چوب هنگام خشک شدن، ابتدا آب آزاد و بعد آب آغشتگی را از دست می‌دهد.
-
آب نهادی یا ساختمانی:
آب نهادی عبارت از آبی است که در ساختمان مولکولی غشای سلولی وجود دارد و جدا کردن آن از چوب ساده نبوده و مستلزم تجزیه چوب است. این آب در اندازه‌گیری مقدار رطوبت چوب تأثیری ندارد.
مقدار رطوبت چوب در حالت‌های مختلف در رابطه آب و چوب
-
چوب تر و یا چوب سبز:
هنگامی که آب آزاد و آب آغشتگی در چوب وجود دارند. (برای مثال در چوب‌های تازه قطع شده) در اصطلاح به آن چوب، «چوب تر» و یا «چوب سبز» گفته میشود. در این حالت، مقدار رطوبت چوب زیاد بوده و مقدار آن به عوامل مختلفی نظیر گونه درخت، قسمت‌های مختلف درخت (ساقه، شاخه، چوب درون و چوب برون و غیره)، سن درخت، جرم مخصوص، میزان مواد (استخراجی)، نوع خاک و برخی دیگر از عوامل متغیر بستگی دارد.
-
نقطه اشباع الیاف: (fiber saturation point)
نقطه‌ای که در آن همه آب موجود در حفره سلول خارج شده باشد ولی دیواره سلول اشباع از آب باشد، نقطه اشباع الیاف (FSP) نام دارد. این نقطه‌ای است بحرانی، چون پایین‌تر از آن تغییر رطوبت چوب، سبب تغییر در خواص آن می‌گردد. مقدار رطوبت چوب در این نقطه حدود ۳۰ درصد است. اما مقدار واقعی آن در چوب‌های مختلف بین ۲۵ تا ۳۰ درصد میزان رطوبت بر اساس وزن خشک متغیر است. که این تغییر به گونه چوب بستگی دارد. اگر چوب خشک در جایی مصرف شود که تماس با آب نداشته باشد، مقدار رطوبت آن همیشه کمتر از FSP خواهد بود. به طور مثال، معمولاً رطوبت چوب‌های مصرفی در خارج ساختمان، بین ۱۰ تا ۱۲ درصد و در داخل ساختمان بین ۶ تا ۷ درصد است.
محاسبه مقدار رطوبت چوب
رطوبت یک قطعه چوب معمولاً نسبت به وزن خشک آن سنجیده میشود؛ بنابراین:
با توجه به اینکه:
می‌توان فرمول محاسبه درصد رطوبت در رابطه آب با چوب را به شکل زیر نوشت:
باید توجه داشت که مقدار رطوبتی که بدین ترتیب به دست می‌آید، با درصد رطوبتی که نسبت به وزن خشک سنجیده میشود فرق دارد.
پیشنهاد مطالعه: علت تاب برداشتن چوب و راه‌های چلوگیری از آن
روش‌های اندازه گیری رطوبت چوب برای درک بهتر رابطه آب با چوب
به طور کلی برای تعیین رطوبت چوب در رابطه آب با چوب، روش‌هایی چون خشک کردن. خشک کردن به وسیله اجسام رطوبت گیر، خشک کردن در خلأ، روش تقطیر برای محاسبه‌ی حجم آب، روش استیلن (اثر آب بر روی کاربیت کلسیم). روش رطوبت سنج چوب (تماسی)، استفاده از معرف‌های شیمیایی و روش رطوبت‌سنج الکتریکی است. که با بررسی‌های انجام شده بر روی این روش‌ها، مشخص شد برای اندازه‌گیری رطوبت فقط روش‌های خشک کردن چوب در آون، خشک کردن در خلأ، روش تقطیر، روش الکتریکی و بعضی روش‌های شیمیایی و رطوبت‌سنج قابل اجراست.
پیشنهاد مطالعه: الوار کلید پایداری
رابطه رطوبت چوب با محیط
چوب ماده‌ای است «هیگروسکوپیک» و به رطوبت در حالت‌های مایع و بخار کاملاً حساس است؛ بدین معنی که وقتی قطعه چوب خشک در محیط مرطوب قرار گیرد، رطوبت را جذب می‌کند و اگر چوب مرطوب در محیط خشک قرار گیرد، رطوبت خود را از دست می‌دهد. مقدار رطوبتی که چوب و فرآورده‌ای از آن در محیطی با دما، رطوبت نسبی و فشار هوای ثابت، بدان میرسند. میزان رطوبت تعادل (EMC) نام دارد. قطعات بزرگتر چوب به زمان زیادی نیاز دارند تا به رطوبت تعادل با محیط برسند. دو عامل دما و رطوبت نسبی محیط تعیین کننده‌ی رطوبت متعادل در چوب هستند. که در رابطه آب و چوب تاثیرگذارند.
رطوبت نسبی (RH)
مقدار بخار آب موجود در هوا به رطوبت نسبی (RH) معروف است. که به درصد بیان میشود. این درصد نسبت مقدار واقعی بخار آب در هوا به مقدار حداکثر آن است که هوا می‌تواند در دمای معین و فشار جو، در برداشته باشد. برای مثال، هوا با رطوبت نسبی ۵۰ درصد، حاوی نصف حداکثر مقدار بخار آبی است که در آن دما و فشار جو می‌تواند در بر داشته باشد. هوا با رطوبت نسبی ۱۰۰ درصد، حداکثر بخار آب را در بردارد که به چنین هوایی «اشباع» می‌گوییم.
گرادیان رطوبت
موضوع مهم دیگر در رابطه آب با چوب، گرادیان رطوبت است. وقتی قطعه‌ای از چوب در رطوبت نسبی کمتر یا بیشتر قرار گیرد، رطوبت دفع یا جذب می‌کند تا به تعادل جدیدی برسد. واضح است که جداره سلولهای سطح چوب، سریع‌تر به وضعیت جدید مشرف می‌شوند و پاسخ گذاری سریع‌تر نسبت به قسمت‌های درونی قطعه چوب خواهند داشت. وضعیتی پیش می‌آید که در آن قسمت سطحی نزدیک به تعادل جدید است. در حالی که قسمت میانی قطعه، هنوز تعادل قبلی را دارد یا نزدیک به آن است. پس ناحیه‌ی بین این دو قسمت حداکثر و حداقل، رطوبت متغیر دارد. این تغییر رطوبت تابع فاصله از سطح، به گرادیان رطوبت معروف است. اگر وضعیت جدید به مدت طولانی حفظ شود، با به تعادل رسیدن چوب، گرادیان رطوبت رفع میشود.
اختلاف بین رطوبت تعادل چوب در حالت رطوبت دهی و رطوبت گیری (در دما و رطوبت نسبی معین) در اصطلاح هیسترزیس نامیده میشود. مقدار این تفاوت در نقطه‌ای از دو منحنی حداکثر فاصله را از یکدیگر نشان می‌دهند. که برابر با رطوبتی بین ۲-۱ درصد است.