Wytrzymałość drewna a wilgotność – kluczowe aspekty

Szczegóły: Opublikowano: 13. December 2025

Drewno budowlane jest jednym z najważniejszych materiałów wykorzystywanych w budownictwie, zarówno w konstrukcjach dachowych, jak i w ścianach czy podłogach. Jego jakość ma bezpośredni wpływ na trwałość, bezpieczeństwo oraz wytrzymałość całej budowli. Aby zapewnić odpowiednie parametry techniczne, drewno musi spełniać określone normy, które regulują jego właściwości fizyczne i mechaniczne. Zrozumienie tych norm jest kluczowe dla każdego inwestora oraz wykonawcy, aby uniknąć problemów konstrukcyjnych w przyszłości.

Wpływ wilgotności na drewno budowlane

Jednym z najważniejszych parametrów, które musi spełniać drewno budowlane, jest jego wilgotność. Wilgotność drewna wpływa na jego wytrzymałość, stabilność wymiarową oraz odporność na odkształcenia i pęknięcia. Zbyt wilgotne drewno może prowadzić do deformacji konstrukcji, a także sprzyjać rozwojowi pleśni i grzybów.

Wilgotność drewna jest kluczowym czynnikiem, który ma bezpośredni wpływ na jego obróbkę oraz trwałość. Drewno to materiał, który charakteryzuje się higroskopijnością. Oznacza to, że jego unikalna struktura komórkowa pozwala na wchłanianie i oddawanie wilgoci. Wewnątrz drewna znajdują się mikropory, które działają niczym gąbka, umożliwiając mu absorbowanie pary wodnej z atmosfery. Higroskopijność ma znaczący wpływ na fizyczne oraz mechaniczne właściwości drewna. Gdy materiał chłonie wilgoć, jego objętość zwiększa się - ten proces znany jest jako pęcznienie. Natomiast w momencie oddawania wilgoci dochodzi do kurczenia się drewna.

Umiejętność wymiany wilgoci sprawia, że drewno może harmonijnie współdziałać z otoczeniem. Jest to istotne nie tylko przy budowie różnych konstrukcji, ale także podczas produkcji mebli. Poziom wilgotności wpływa na stabilność wymiarową oraz wytrzymałość mechaniczną wyrobów drewnianych.

Rodzaje wilgotności drewna

Zrozumienie rodzajów wilgotności jest niezbędne dla prawidłowej obróbki oraz użytkowania drewna.

Przeczytaj także: Wytrzymałość materiałów i wilgotność

Wilgotność techniczna - to ważny wskaźnik podczas obróbki drewna, ponieważ wpływa na jego właściwości mechaniczne oraz łatwość przetwarzania.
Wilgotność użytkowa - dotyczy poziomu wilgoci dostosowanego do warunków, w jakich dany produkt drewniany będzie eksploatowany.

Wpływ wilgotności na właściwości drewna

Wilgotność drewna odgrywa kluczową rolę w jego właściwościach fizycznych oraz trwałości. Zmiany w poziomie wilgoci prowadzą do pęcznienia i kurczenia materiału, co z kolei wpływa na jego objętość. Pęcznienie następuje, gdy drewno wchłania wodę z otoczenia, a kurczenie ma miejsce, kiedy wilgoć jest wydobywana. Wysoka wilgotność stwarza ryzyko degradacji drewna, sprzyjając rozwojowi pleśni i grzybów, które osłabiają jego strukturę. Z kolei zbyt niska wilgotność może prowadzić do pęknięć na powierzchni oraz obniżenia wytrzymałości mechanicznej materiału. Utrzymanie optymalnego poziomu wilgotności zapewnia stabilność wymiarową oraz długowieczność materiału.

Zbyt wysoka wilgotność drewna sprzyja rozwojowi grzybów i pleśni, co może osłabić jego strukturę. Te niepożądane organizmy przyczyniają się do degradacji materiału, a co za tym idzie - zmniejszenia jego wytrzymałości mechanicznej. Drewno narażone na nadmiar wilgoci staje się także mniej odporne na fizyczne uszkodzenia. Z drugiej strony drewno o zbyt niskiej wilgotności ma tendencję do pękania. Pęknięcia pojawiają się wskutek kurczenia się włókien podczas utraty wody, co czyni je bardziej kruchym i podatnym na uszkodzenia. Taki stan rzeczy wpływa negatywnie zarówno na trwałość drewna, jak i jego walory estetyczne. Zrozumienie skutków związanych z niewłaściwym poziomem wilgotności jest niezwykle ważne.

Optymalna wilgotność drewna

Optymalne poziomy wilgotności drewna są zróżnicowane w zależności od jego zastosowania. W przypadku materiałów przeznaczonych do wnętrz, takich jak podłogi czy meble, idealny zakres wynosi od 6 do 10%. Drewno wykorzystywane na zewnątrz powinno być bardziej wilgotne, osiągając wartości między 15 a 18%. Wilgotność powietrzno-sucha dotyczy drewna składowanego na świeżym powietrzu, które ma około 15% zawartości wody. Z kolei drewno użytkowo-suche, stosowane w ogrzewanych pomieszczeniach, charakteryzuje się niższymi wartościami.

Pomiar wilgotności drewna

Pomiar wilgotności drewna odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu jego stabilności i trwałości. Metoda suszarkowo-wagowa polega na zważeniu próbki drewna przed i po jej wysuszeniu. Dzięki temu uzyskujemy dokładne informacje na temat zawartości wody w drewnie. Wilgotnościomierz elektryczny ocenia przewodność elektryczną drewna, która zmienia się w zależności od jego wilgotności. Ta metoda charakteryzuje się szybkością oraz wygodą użytkowania, choć może być mniej dokładna od metody suszarkowo-wagowej. Decyzja o wyborze odpowiedniej metody pomiaru zależy przede wszystkim od konkretnego zastosowania oraz dostępnych narzędzi. W praktyce często łączy się obie techniki, co pozwala uzyskać najbardziej wiarygodne wyniki.

Istnieje kilka sposobów pomiary wilgotności drewna. Metoda suszarkowo-wagowa polega na pobraniu próbki o wymiarach 2x2x2 cm ze środka badanej deski czy elementu w odległości 15-25 cm od czoła, zważeniu jej i umieszczeniu w suszarce elektrycznej-laboratoryjnej, wyposażonej w termoregulację (która utrzymuje temperaturę na żądanym poziomie z dokładnością do +/- 5 °C). Proces suszenia próbek odbywa się w granicach 100 °C i do chwili kiedy próbki osiągną stały ciężar, tj. jaki był między przedostatnim a ostatnim ważeniem i nie przekracza 0,3%. Metoda elektrometryczna nie wymaga pobrania próbek drewna i polega na pomiarze oporu elektrycznego, który jest zmienny w zależności od poziomu wilgotności drewna.

Przeczytaj także: Właściwości drewna na drzwi wewnętrzne

Do pomiarów wilgotności metodą elektromagnetyczną służą wilgotnościomierze. Wśród nich najczęściej spotykany typ wilgotnościomierza do drewna to model oporowy. Działa na zasadzie pomiaru oporu elektrycznego między dwoma metalowymi elektrodami (igłami) wbitymi w drewno. Drewno, które zawiera więcej wilgoci, przewodzi prąd elektryczny lepiej niż drewno suche. Ten rodzaj pomiaru wilgotności drewna jest bardzo dokładny. Alternatywą jest wilgotnościomierz pojemnościowy. Ten typ wilgotnościomierza działa bez konieczności wbijania elektrod w drewno. Zamiast tego mierzy zmianę pojemności elektrycznej na powierzchni drewna. Urządzenie emituje pole elektromagnetyczne. Zawartość wilgoci w drewnie wpływa na zmianę pojemności elektrycznej tego pola. Jego wadą jest to, że urządzenie jest mniej dokładne niż wilgotnościomierz oporowy, szczególnie w głębszych warstwach materiału.

Właściwości mechaniczne drewna a wilgotność

Właściwości wytrzymałościowe drewna zależą przede wszystkim od rozkładu polimerów celulozy w ścianie komórkowej, która tworzy szkielet nośny drewna i od amorficznej (bezpostaciowej ) ligniny wypełniającej wolne przestrzenie szkieletu. Celuloza wpływa na właściwości sprężyste , lignina zaś na plastyczne. Łącznie z woda kapilarną wypełniająca porowate włókna drewna skomplikowana budowa drewna decyduje o jego właściwościach mechanicznych i fizycznych.

Drewno pod wpływem długotrwałego obciążenia wykazuje cechy reologiczne Zachodzą w nim zjawiska pełzania i relaksacji. Podczas rozciągania włókien drewna powstaje z upływem czasu również korozja naprężeniowa . Dlatego wyróżniamy w drewnie wytrzymałość doraźną i długotrwałą ( Długotrwała wytrzymałość drewna stanowi 0,5 do 0,6 wytrzymałości doraźnej. Ustalonej na próbkach znormalizowanych).

Wytrzymałość na ściskanie - Wytrzymałość drewna na ściskanie jest to opór , jaki stawia materiał drzewny poddany działaniu sił ściskających, powodujących jego odkształcenie lub zniszczenie. Miarą wytrzymałości drewna na ściskanie jest naprężenia w MPa przy, której następuje zniszczenie badanej próbki. Wytrzymałość ta w drewnie zależy od jego kierunku anatomicznego.

Wytrzymałość na rozciąganie - Wytrzymałość drewna na rozciąganie jest to opór , jaki stawia materiał drzewny poddany działaniu sił rozciągających, dążących do jego odkształcenia lub zerwania. Miarą wytrzymałości drewna na rozciąganie jest naprężenia w MPa , przy której następuje zniszczenie badanej próbki. Wytrzymałość ta w drewnie zależy od jego kierunku anatomicznego. Wytrzymałość drewna na rozciąganie wzdłuż włókien jest około 2,5 razy większa od wytrzymałości na ściskanie.

Przeczytaj także: Drewno: wilgotność i zastosowanie

Wytrzymałość na zginanie statyczne - Zginanie statyczne występuje podczas wzrastającego powoli obciążenia zginającego. Średnia wytrzymałość drewna na zginanie statyczne wynosi 75 do 98 MPa jest ona mniejsza niż wytrzymałość na rozciąganie lecz większa niż na ściskanie.

Wytrzymałość na ścinanie - Wytrzymałość drewna na ścinanie określa się wartością przyłożonej siły ścinającej działającej równolegle do włókien, która powoduje zniszczenie odniesionej do wielkości obciążanego przekroju. Przeciętna wytrzymałość drewna na ścinanie wynosi 1/8 do 1/6 wytrzymałości na ściskanie w kierunku równoległym do włókien. Ścinanie odgrywa dużą rolę w sklejce i drewnie warstwowym.

Wytrzymałość drewna na zmęczenie - Drewno poddane przez dłuższy czas naprężeniom zmiennym ulega zniszczeniu nawet wtedy gdy te obciążenia są mniejsze od wytrzymałości na obciążenia statyczne. Zjawisko to nazywa się zmęczeniem drewna.

Właściwości drewna wynikające z działania wody

W drewnie świeżo ściętym lub mokrym rozróżnia się wodę: wolną (kapilarną), związaną (higroskopijną) i konstytucyjną (chemiczną). Wilgotność drewna określa procentowy stosunek masy wody zawartej w drewnie do masy drewna. Rozróżnia się wilgotność techniczną drewna, związaną z wymaganiami obróbki oraz wilgotność użytkową zależną od jego zastosowania i warunków użytkowania. Higroskopijność drewna jest to zdolność do zmiany jego wilgotności zależnie od stanu temperatury i wilgotności otaczającego powietrza. Zdolność tę drewno ma tylko w przedziale 0 ÷ 30% wilgotności, tj. aż do osiągnięcia punktu nasycenia włókien.

Nasiąkliwość drewna jest to zdolność drewna zanurzonego w wodzie do wchłaniania tej wody. Przesiąkliwością drewna nazywa się zdolność przenikania cieczy przez drewno. Pęcznienie drewna jest to zwiększanie się jego wymiarów liniowych i objętości na skutek wzrostu zawartości wody związanej (higroskopijnej) w drewnie. Kurczenie się drewna jest zjawiskiem odwrotnym do pęcznienia, dolegającym na zmniejszeniu się wymiarów (liniowych i objętości) wskutek zmniejszania się zawartości wody związanej. Pękanie drewna jest to zjawisko występujące podczas nadmiernego wysychania drewna na wolnym powietrzu spowodowane m.in. dużym nasłonecznieniem.

Właściwości cieplne drewna

Przewodność cieplna drewna jest to zdolność przewodzenia ciepła, pozwalająca na wyrównanie różnic temperatury w całym materiale. Wartość tego współczynnika zależy od wilgotności drewna, temperatury, od kierunku przebiegu włókien oraz gęstości i wynosi 0,140=0,407 W/ (m K). Im większa jest gęstość drewna, tym większy jest jego współczynnik przewodzenia ciepła. Wzdłuż włókien przewodność cieplna jest około 1,8 razy większa niż w poprzek.

Trwałość drewna

Trwałość drewna jest to odporność na niszczące działanie czynników zewnętrznych, powodujących jego rozkład. Ocenia się ją na podstawie czasu, w którym drewno zachowuje swoje właściwości fizyczne i mechaniczne. Na trwałość drewna mają duży wpływ warunki, w jakich ono się znajduje oraz czynniki zewnętrzne. Trwałość drewna można wydatnie zwiększyć przez suszenie, nasycanie środkami przeciwgnilnymi, nasycanie suchego drewna impregnatami i pokrywanie powłokami ochronnymi.

Dlaczego wilgotność 18% uznaje się za budowlany standard?

Wilgotność drewna to jeden z najważniejszych parametrów technicznych wpływających na jego trwałość, stabilność i bezpieczeństwo w zastosowaniach budowlanych. Niewłaściwy poziom wilgoci może prowadzić do szeregu problemów konstrukcyjnych, w tym pękania, wypaczania, a nawet rozwoju grzybów i pleśni. Drewno to materiał higroskopijny, czyli wrażliwy na zmiany wilgotności powietrza. Pochłania i oddaje wodę w zależności od warunków środowiskowych, przez co jego właściwości fizyczne i mechaniczne mogą się znacząco zmieniać.

Drewno surowe, czyli niesuszone technicznie, może mieć wilgotność przekraczającą 25-30%, a w przypadku świeżo ściętego drewna nawet ponad 50%. Taki materiał jest niestabilny wymiarowo - pod wpływem zmian temperatury i wilgoci łatwo kurczy się, pęcznieje i wypacza. Co więcej, wysokie stężenie wilgoci w surowym drewnie stwarza idealne warunki do rozwoju grzybów domowych, sinizny oraz owadów technicznych, takich jak spuszczel pospolity czy kołatek.

Z kolei drewno suszone komorowo to materiał poddany kontrolowanemu procesowi suszenia w specjalnych komorach, który pozwala na równomierne obniżenie wilgotności do poziomu 15-18%, optymalnego dla zastosowań konstrukcyjnych. W nowoczesnym budownictwie drewno suszone komorowo jest uznawane za standard jakościowy, który gwarantuje bezpieczeństwo, trwałość i powtarzalność parametrów konstrukcyjnych.

Skutki użycia drewna o niewłaściwej wilgotności

Na etapie montażu drewno o wysokiej wilgotności często ulega wypaczeniom i deformacjom, co prowadzi do rozszczelnień oraz problemów z precyzyjnym dopasowaniem elementów. W miarę wysychania może również pękać, osłabiając strukturę i wpływając negatywnie na estetykę. Dodatkowym problemem jest osłabienie połączeń mechanicznych i klejonych - drewno pracujące pod wpływem zmian wilgotności może powodować rozluźnianie się śrub, odklejanie się warstw oraz powstawanie szczelin w miejscach łączenia. Dobór wilgotności drewna konstrukcyjnego nie może być przypadkowy - powinien być ściśle dostosowany do warunków, w jakich drewno będzie użytkowane. Wilgotność drewna wpływa bezpośrednio na jego trwałość, odporność biologiczną i stabilność wymiarową, a tym samym na jakość i bezpieczeństwo całej konstrukcji.

Zarówno zbyt wysoka, jak i zbyt niska wilgotność może powodować niepożądane zmiany fizyczne - takie jak pękanie, kurczenie, wypaczanie czy odkształcanie się elementów. Konstrukcje chronione przed wilgocią (np. dachy, ściany nośne): optymalna wilgotność to 15-18%. Wybierając drewno konstrukcyjne, należy kierować się nie tylko jego klasą wytrzymałości, ale również kontrolą wilgotności i jakością procesu suszenia.

Wpływ wilgotności na konstrukcje dachowe

Wilgotna konstrukcja dachu będzie narażona na paczenie się i kurczenie podczas wysychania. Proces ten może spowodować luzowanie się połączeń ciesielskich, powstawanie szpar, pęknięć, zniszczenia lub osłabienia całej konstrukcji dachowej. Zastosowanie drewna mokrego niesie za sobą możliwość występowania w jego konstrukcji zarodników grzybów bądź larw czy jaj owadów. Gdy po wykonaniu konstrukcji dachowej zapanują odpowiednie warunki dla ich rozwoju, konstrukcja może zostać zainfekowana grzybem bądź zasiedlona przez owady uszkadzające drewno. Proces suszenia drewna nie tylko zabija zarodniki i larwy bądź jaja owadów, ale dodatkowo wpływa na zniszczenie ewentualnej ich pożywki znajdującej się w drewnie.

Najodpowiedniejsze warunki dla większości grzybów panują przy wilgotności 36-50%, zmniejszenie jej poniżej tych parametrów zapobiegnie możliwości swobodnego ich rozwijania się. Doprowadzenie drewna do wilgotności 20% i niższej, powoduje, że drewno osiąga tzw. suchy stan ochronny, który uniemożliwia rozwój grzybów.

Dodatkowe aspekty związane z wilgotnością drewna

Drewno mokre spowoduje konieczność wykorzystania droższych łączników, odpornych na korozję.
Stosowanie drewna mokrego wpływa negatywnie na narzędzia, którymi pracujemy - z pewnością drewno mokre bądź niedostatecznie wysuszone charakteryzuje się większymi oporami skrawania niż drewno suche, dlatego proces obróbki będzie trwał dłużej i pochłonie większe koszty związane ze zużywającymi się ostrzami narzędzi.
Woda zawarta w drewnie wilgotnym powoduje wzrost jego wagi, a co za tym idzie - wzrost wagi całej konstrukcji dachowej.

Zależność wilgotności drewna od temperatury i wilgotności powietrza

Zależność wilgotności drewna od temperatury i wilgotności otaczającego powietrza może być określona wg wykresu Czulickiego. Masę objętościową drewna Q (kg/m3) odnosimy do wilgotności 12-15%. Zwykle przyjmuje się masę objętościową drewna iglastego p = 600 kg/m3. Według danych doświadczalnych, bezwzględnie suche drewno może wchłonąć w ciągu doby 38,6% wody, drewno o wilgotności 5,5% chłonie 36%, drewno o wilgotności 62,7% chłonie 6%. Chłonność drewna zależy również od temperatury; w podwyższonych temperaturach chłonność drewna jest większa wzdłuż włókien niż w kierunku promienistym i stycznym. Biel chłonie znacznie lepiej od twardzieli. Chłonność zależy również od struktury drewna, ciężaru objętościowego, żywiczności itd.

Utrzymywanie odpowiedniej wilgotności drewna

Jeśli potrzebujemy zmierzyć wilgotność posiadanego drewna, nie musimy od razu kupować wilgotnościomierza czy oddawać próbek do laboratorium. Skutecznym sposobem jest impregnacja drewna. W przypadku drewna przed jego wykorzystaniem bardzo ważne jest też jego prawidłowe przechowywanie.

Wpływ wilgotności na jakość drewna iglastego

Wilgotność drewna to jeden z najkrytyczniejszych czynników wpływających na jakość i trwałość finalnych produktów. Drewno o zbyt wysokiej wilgotności wykazuje skłonność do pęcznienia, skręcania i pękania. Może również stanowić idealne środowisko dla rozwoju grzybów i pleśni, co drastycznie skraca żywotność produktu. Naturalna właściwość drewna do pochłaniania i oddawania wilgoci z otoczenia oznacza, że produkty finalne będą reagować na zmiany warunków środowiskowych.

Podsumowanie

Wilgotność drewna konstrukcyjnego bezpośrednio wpływa na trwałość, stabilność i bezpieczeństwo całej konstrukcji budowlanej. Dlatego w nowoczesnym budownictwie za standard uznaje się drewno suszone komorowo do wilgotności około 18%. Wybierając drewno konstrukcyjne, należy kierować się nie tylko jego klasą wytrzymałości, ale również kontrolą wilgotności i jakością procesu suszenia.

Rodzaj drewna	Zastosowanie	Optymalna wilgotność
Drewno do wnętrz	Meble, podłogi, schody	6-10%
Drewno na zewnątrz	Konstrukcje zewnętrzne	15-18%

tags: #wytrzymałość #drewna #a #wilgotność #wpływ