Water en hout
Het hout van een boom bevat een enorme hoeveelheid water. Populier bijvoorbeeld kan meer dan 200% water bevatten! Dat wil zeggen dat als de volumieke massa bij volledig droge toestand 400 kg bedraagt, het hout in natte toestand bijna 1200 kg weegt! Bij de overgang van natte naar droge toestand kan een grote hoeveelheid water worden onttrokken aan het hout.
Net zoals een spons zal hout trachten in evenwicht te zijn met de relatieve luchtvochtigheid van de omgeving. Als de luchtvochtigheid binnen bepaalde grenzen wordt gehouden (gebruikstoepassing), worden grote problemen met maatveranderingen vermeden. Daarom moet het vochtgehalte van het toegepaste hout zo dicht mogelijk bij het gemiddelde evenwichtsvochtgehalte van de omgeving liggen.
Niet alleen het vochtgehalte van het hout maar ook het gewicht, de afmetingen, de mechanische eigenschappen en de duurzaamheid variëren door de relatieve luchtvochtigheid.
Het houtvochtgehalte, hygroscopisch of vochtpercentage wordt uitgedrukt in % :
Houtvochtgehalte = ((mh – m0) / m0) x 100
mh is de massa van het natte hout,
m0 is de massa van het droge hout.
De evolutiecurves van de volumeverandering (ΔV) in functie van het vochtgehalte is relatief lineair tot 30% houtvochtgehalte. Dit is een gemiddeld percentage, het varieert eigenlijk naargelang de houtsoort maar schommelt rond deze waarde. Boven een houtvochtgehalte van 30% is er geen maatverandering meer van het hout. Het vochtgehalte waarboven het hout niet meer zwelt of waaronder het krimpt noemt men het vezelverzadigingspunt.
De maatveranderingen van het hout zijn dus hoofdzakelijk te wijten aan het verlies (krimp) of de opname (zwelling) van water bij een houtvochtgehalte dat lager ligt dan het vezelverzadigingspunt.
Het is belangrijk om weten dat afmetingen van handelshout gegeven worden voor nat hout, zelfs indien het hout gedroogd werd en dus al aan krimp onderhevig was. De gebruiker moet dus steeds overdimensioneren om enerzijds het verlies door krimp en anderzijds een eventueel verlies door schaven te compenseren.
Natuurlijk droging
De bedoeling van een natuurlijke droging is water aan het hout onttrekken op een zo energiezuinig mogelijke manier. Deze manier van drogen is eerder traag, minder goed te controleren en in zeer droge periodes bestaat het risico op scheuren en vervormingen.
Meestal is het mogelijk om hout op deze manier van natte toestand naar een houtvochtpercentage tussen 15 en 20% te brengen, minder is zeldzaam. Als men een lager vochtpercentage wil, moet men beroep doen op artificiële droging.
De ideale gemidddelde evenwichtvochtgehaltes van hout voor toepassingen in de bouw
Structuurhout ≤ 20%
Gevelbetimmering ± 14%
Buitenterras 14 tot 18%
Meubilair – Parket – Vloerplanken – trappen7 tot 11%
Om het evenwichtsvochtgehalte van het hout in functie van de temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid te bepalen, stellen we de volgende rekenmodule voor:
Werking van hout
Hout heeft anisotropische eigenschappen, dit wil zeggen dat de materiaaleigenschappen niet in alle richtingen dezelfde zijn.
Hout zal 10 tot 15 maal sneller drogen in lengterichting dan in radiale of tangentiële richting. De radiale droging is op zijn beurt dan weer wat sneller dan de tangentiële droging. Dit betekent dat op dosse gezaagd hout sneller zal drogen dan kwartiers gezaagd hout.
Spinthout droogt ook sneller dan het kernhout. In het kernhout zitten specifieke chemische bestanddelen die de vochtverplaatsing vertragen.
De krimp in de longitudinale richting, m.a.w. in de richting van de vezels, is verwaarloosbaar. De dikte van de celwanden varieert volgens het vochtgehalte maar de lengte van de vezels blijft relatief stabiel. De krimp in radiale en tangentiële richting is daarentegen wel significant. De radiale krimp Kr is altijd kleiner dan de tangentiële krimp Kt. De gemiddelde verhouding tussen de longitudinale, de radiale en de tangentiële krimp bedraagt bij benadering 1 :10 :20.
De werking van hout is het resultaat van de maatveranderingen die te wijten zijn aan een veranderd vochtgehalte.
De volgende formule laat toe om de maatverandering, die op een verandering van het vochtgehalte volgt, te berekenen:
ΔL= (α ×Δh ×L)/100
ΔL = toename of afname van de lengte door een verandering in het vochtgehalte
α = Krimp- zwelcoëfficient (waarde voor een verandering met 1% van het vochtgehalte onder het vezelverzadigingspunt)
Δh = verandering van het vochtgehalte in %
L = afmeting van het hout in de beschouwde richting vóór de maatverandering te wijten aan de verandering van het vochtgehalte w
Het begrip ‘werking’ van hout mag niet verward worden met de ‘nervositeit’ van hout. Dit laatste begrip slaat op een complex fenomeen dat nog niet kwantificeerbaar is. Hoe nerveus hout is hangt af van meerdere factoren:
- de omvang en de verhouding van de krimp (radiaal et tangentieel). Hoe verder de verhouding van de eenheid ligt, hoe nerveuzer het hout zal zijn;
- de snelheid van het vochttransport in het hout. Hoe sneller het vochttransport, hoe meer spanningen dit in het hout zal veroorzaken omdat de vochtgradiënten groot zullen zijn;
- de regelmatigheid van de textuur. Bij een regelmatige textuur zal het hout minder nerveus zijn;
- de richting en de rechtheid van de draad. Bij een rechte draad zal het hout minder nerveus zijn;
- de hoeveelheid reactiehout. Hoe groter het aandeel reactiehout, hoe groter de krimp/nervositeit zal zijn;
- interne spanningen (groei en droging). Hoe hoger deze zijn, hoe minder stabiel het hout zal zijn.
We stellen dus vast dat, afgezien van de omvang van de krimp, een stuk hout nerveuzer kan zijn dan een ander en wel om bovenvermelde redenen.
Schatting van de maatverandering
Het rekenprogramma hieronder laat u toe om de krimp of de zwelling van een stuk hout onder invloed van de afgifte of opname van vocht te schatten. Voor u begint moet u op het dwarsvlak nagaan wat de orientatie van de jaarringen is.
In het programma zijn 2 mogelijkheden voorzien:
tangentieel (meest voorkomend):
radiaal :
Meestal ligt de realiteit ergens tussen de 2 waarden bekomen bij beide gevallen aangezien de groeiringen van een plank nooit perfect radiaal of tangentieel georiënteerd zijn.
Bovendien wordt de berekening gemaakt op basis van gemiddelde krimp- of zwelcoëfficiënten.
Het resulaat geeft wel een idee van de mate van werking van het hout.