Fuktkvot
Fukt och vatten har inverkan på trämaterialets egenskaper både vid bearbetning och användning. Fuktinnehållet påverkar hyvling, limning och ytbehandling. Dimensioner, hållfasthet och beständighet mot nedbrytning är viktiga egenskaper som påverkas av träets fuktinnehåll. Det är därför viktigt både att känna till hur trä påverkas av fukt och att kunna kontrollera träets fuktighet.
Fukten (vattnet) i trä anges som fuktkvot vilket är förhållandet mellan fuktinnehåll i kg och mängden torrt material i kg. Fuktkvoten, u, definieras som kvoten mellan vattnets vikt i det fuktiga materialet och vikten av torrt trä efter torkning i 103 °C.
Jämviktsfuktkvot
Trä är ett hygroskopiskt byggmaterial vilket innebär att materialet kan ta upp och avge vattenånga från den omgivande luften. Träets fuktinnehåll anpassas hela tiden till omgivningens klimat, fuktigt virke i torr miljö krymper och torrt virke i fuktig sväller. När träets fuktinnehåll efter lång tid helt anpassats till det omgivande klimatet säger man att det nått sin jämviktsfuktkvot. Jämviktsfuktkvoten styrs av den relativa luftfuktigheten, RF, och temperaturen, där den relativa luftfuktigheten har störst inverkan i temperaturintervallet 0 – 20 °C.
Då klimatet varierar under året kommer också träets fuktinnehåll förändras. Inomhus kommer trä att torka och krympa under vintermånaderna för att sedan ta upp fukt och svälla igen under sommaren.
Relativ luftfuktighet och ånghalt
Hur mycket vattenånga som luften kan innehålla beror på temperaturen. Varm luft kan bära mer vattenånga än kall luft, mättnadsånghalten stiger med ökande temperatur. Om mer fukt tillförs luften än som motsvarar mättnadsånghalten, eller om temperaturen sänks tillräckligt lågt kondenserar överskottsångan till vatten.
Augustidimmorna över ängar och myrar, bilrutor som immar igen och fukten under en rostad brödskiva är exempel i vardagen av att fuktig luft kylts ner så att vattenånga kondenserat. När temperaturen faller efter en varm sommardag känns också luften fuktigare, fastän den egentligen innehåller lika mycket eller mindre vattenånga än tidigare under dagen. Orsaken är att den relativa luftfuktigheten ökat.
Relativ luftfuktighet, RF, är kvoten mellan hur mycket vattenånga luften innehåller och hur mycket den maximalt kan bära vid den aktuella temperaturen. Relativa luftfuktigheten beräknas från ångans partialtryck, det tryck som vattenångan skulle ha om den ensam fyllde rummet.
Inverkan av temperaturen gör att även om ånghalten utomhus är högst på sommaren och lägst på vintern blir relativa luftfuktigheten och därmed träets jämviktsfuktkvot utomhus ändå lägre på sommaren än vintern.
Omvänt blir relativa luftfuktigheten och träets jämviktsfuktkvot inomhus högre på sommaren än på vintern när kall uteluft värms upp så relativa luftfuktigheten sjunker. Relativa luftfuktigheten i luften inomhus i uppvärmda rum är därför högst på sommaren (45 – 60 %) och lägst på vintern (10 – 25 %). Ju kallare det är utomhus, desto torrare blir luften inomhus.
Fuktkvoten i trä, såväl inomhus som utomhus, anpassar sig till omgivningens relativa luftfuktighet och temperatur. I uppvärmda svenska bostäder i Mellansverige är fuktkvoten i virke under hela året i medeltal 7,5 % och den är högst sommartid (7 – 12 %) och lägst vintertid (2 – 6 %). I genomsnitt är det torrare i norra än i södra Sverige, se figur 45.
Målfuktkvot
Begreppet målfuktkvot beskriver den önskade medelfuktkvoten för ett virkesparti samt den tillåtna variationen i fuktkvot mellan enskilda virkesstycken. Målfuktkvoterna definieras i standarden SS-EN 14298 Sågat virke – Bedömning av torkningskvalitet.
Sågverken torkar virket till olika målfuktkvoter beroende på vad virket ska användas till. Typiska målfuktkvoter vid leverans av olika produkter visas i tabell 10, sidan 41. Fuktkvoten ska vid leverans från sågverket vara anpassad antingen till den fortsatta vidareförädlingen eller till den miljö produkten slutligen ska användas i. Är virket för fuktigt vid leverans kan det leda till deformationer och kassation i senare led. Om virket torkas för mycket leder det till kapacitetsförluster och ökade kostnader för energi och kan påverka kvaliteten och eventuella deformationer vid sågverket.
Torkningsprocessen påverkas både av egenskapsvariationer mellan olika virkesstycken och skillnader i klimat mellan olika delar av virkesstapeln i torken. Densitet, kärnvedsandel, årsringsorientering, kvistar, årstid och lagringstid före sågning och torkning är egenskaper som alla påverkar torkresultatet. Detta innebär att det alltid kommer att vara en viss spridning i fuktkvot mellan enskilda virkesstycken i ett parti. Medelfuktkvoten för ett parti liksom fuktkvoten för enskilda virkesstycken vid olika målfuktkvoter tillåts därför ha en viss spridning enligt tabell 9 som ingår i standarden SS-EN 14298.
Tabell 9 Målfuktskvot
Tillåten variation för medelfuktskvoten enligt SS-EN 14298
| Beställd fuktkvot (målfuktkvot) | Tillåten variation av virkespartiets medelfuktkvot | Tillåtet spridningsområde av fuktkvoten i 93,5 procent av virkesstyckena inom virkespartiet | ||
| % | Undre gräns (%) | Övre gräns (%) | Undre gräns (%) | Övre gräns (%) |
| 8 | 7 | 9 | 5,6 | 10,4 |
| 12 | 10,5 | 13,5 | 8,4 | 15,6 |
| 16 | 13,5 | 18 | 11,2 | 20,8 |
Vid mätning av fuktkvoten i samtliga virkesstycken i ett parti med målfuktskvoten 16 % tillåts det genomsnittliga värdet på hela partiets fuktkvot (partiets medelfuktkvot) att hamna mellan 13,5 och 18 % för att vara godkänt. För de enskilda virkesstyckena i ett parti ska fuktkvoten hos 93,5 procent av dessa hamna mellan 11,2 och 20,8 %.
Vid mätning av fuktkvoten i samtliga virkesstycken i ett parti med målfuktskvoten 16 % tillåts det genomsnittliga värdet på hela partiets fuktkvot (partiets medelfuktkvot) att ligga mellan 13,5 och 18 % för att vara godkänt. För de enskilda virkesstyckena i ett parti ska fuktkvoten hos 93,5 procent av dessa hamna mellan 11,2 och 20,8 %.
Vid köp av ett parti virke är det alltså viktigt både att medelfuktkvoten ligger nära målfuktkvoten och att fuktkvotsspridningen är låg för att alla virkesstycken ska ligga inom det tillåtna intervallet.
Fuktkvotens variation i virkets tvärsnitt
Torkningsprocessen leder till att fuktkvoten efter torkning varierar i ett virkesstyckes tvärsnitt. Virkestorkarna värmer virket och torkar virkets yta. Fukttransporten från det inre av virket och ut till ytan drivs sedan av skillnaden i fuktkvot mellan det inre av virket och ytan. Det innebär att ytan alltid kommer att vara torrare än de inre delarna när torkningsfasen avslutas. Skillnaden i fuktkvot i virkestvärsnittet kallas för fuktkvotsgradient.
Beroende på vad virket ska användas till avslutas torkningsprocessen antingen direkt efter torkningsfasen eller också så konditioneras virket innan det tas ut ur torken. Konditioneringen innebär att ytan återfuktas så att fuktkvoten i tvärsnittet jämnas ut. Konditioneringsfasen innebär även att inre spänningar som byggts upp i virket under torkningen löses ut.
Hur stor fuktkvotsgradienten blir styrs av virkets egenskaper och torkningsprocessen. Omedelbart efter det att virket har torkats ned till exempelvis 16 % medelfuktkvot i en virkestork är virkesytan mycket torr, ofta under 10 % i fuktkvot. Samtidigt kan fuktkvoten mitt i virket fortfarande ligga över 20 %. Fuktkvotsgradienten kommer successivt att jämnas ut efter torkningen genom diffusion, men framför allt vid låga temperaturer kan processen ta lång tid. Samtidigt kan virkesytorna fuktas upp utifrån om virket lagras strölagt utomhus med minskad gradient som resultat.
Okonditionerat virke med kraftig fuktkvotsgradient kan leda till deformationer om virket klyvs eller tvärsnittet ändras avsevärt genom exempelvis profilering. Om virket däremot ska användas med motsvarande tvärsnitt som vid torkningen, exempelvis som väggreglar, kan en kraftig gradient med åtföljande låg ytfuktkvot vara ett bra skydd mot mikrobiell påväxt. Se avsnittet Mikroorganismer.
Att mäta fuktkvotsgradienten eller virkets ytfuktkvot noggrant är svårt. Både gradient och ytfuktkvot kan dock uppskattas med hjälp av en elektrisk resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder, Se avsnittet Mätning av medelfuktkvot och ytfuktkvot.
Sågverkskonditionerat virke
Konditioneringen av virket görs för att reducera fuktkvotsgradienten och reducera inre spänningar efter torkningen. Vatten eller ånga tillförs virkestorken så att virkets yta fuktas upp. Genom att virket samtidigt värms och fuktas upp löser man upp inre spänningar.
Virke som senare ska klyvas bör vara spännings- och fuktkvotsutjämnat i tvärsnittet. Om virke som klyvs eller profileras har inre spänningar leder det till deformationer omedelbart i samband med bearbetningen. Om virke med hög fuktkvotsgradient klyvs uppstår deformationerna senare i samband med att fuktkvoten i virket jämnas ut. För snickeriindustrin är konditionerade trävaror nödvändiga för att få ett högt utbyte och hög kvalitet på snickeriprodukterna.
Konditioneringen kan även ge en minskad fuktkvotsvariation genom att fuktigare virkesstycken i torksatsen tar upp mindre fukt än de torrare eller till och med fortsätter att torka något under konditioneringen.
Konditioneringen förbättrar virkets formstabilitet och minskar risken för att en färdig träprodukt ändrar form efter torkningsprocessen. Förutom att ha rätt målfuktkvot förbättras även byggvirke om ovanstående kvalitetsparametrar används. Exempelvis blir golvbjälkar och regelvirke formstabilare om man använder spänningsutjämnat virke.
Inre spänningar bedöms enligt klyvmetoden som beskrivs i standarden SS-ENV 14464.
Mätning av medelfuktkvot och ytfuktkvot
När ett virkesstyckes fuktkvot mäts är det egentligen ett värde på tvärsnittets medelfuktkvot som fås. Virkesstyckets medelfuktkvot kan då bestämmas med torrviktsmetoden eller uppskattas med en elektrisk resistansfuktkvotsmätare. Resistansfuktkvotsmätare bör ha hammarelektroder med isolerade mätstift. Med isolerade mätstift som kan slås djupt in i virket går det att noggrant bestämma var i virket man mäter fuktkvoten, vilket exempelvis möjliggör att bedöma fuktkvotsgradienten i virket. Andra typer av elektriska fuktkvotsmätare har betydligt sämre mätnoggrannhet. Fuktkvotsmätare med korta oisolerade stift kan bara ge en indikation på ytans fuktkvot, vilken kan skilja avsevärt från bitens medelfuktkvot. Sådana givare bör därför bara användas för kontroll av ytfuktkvot, exempelvis före målning. Kapacitiva fuktkvotsmätare som man lägger an mot virkets yta påverkas inte bara främst av ytans fuktighet utan mätresultatet kan också störas av elektriskt ledande material i närheten av träbiten, som en stålregel under virket.
Torrviktsmetoden innebär att man först väger en virkesbit, torkar den i ugn i 103 ± 2 °C till dess vikten inte förändras mer än maximalt 0,1 procent på två timmar, och därefter väger den helt torra virkesbiten igen. Fuktkvoten beräknas sedan enligt formeln ovan, se sidan 36. Metoden som beskrivs i standarden SS-EN 13183-1 Trävaror – Fuktkvotsmätning – Del 1: Bestämning av fuktkvoten hos ett stycke sågat virke (Torrviktsmetoden – Ugnstorkning) är på samma gång själva definitionen på fuktkvot och den enda praktiskt tillgängliga metoden att exakt bestämma fuktkvot. Nackdelen är förstås att metoden förstör provet och tar relativt lång tid.
Ett enklare, snabbare och oförstörande sätt att mäta fuktkvot är att använda en elektrisk resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder. Handhållna elektriska resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder bygger vanligtvis på resistansmätning mellan två isolerade stift som slås in i materialet. Nackdelen med resistiv fuktkvotsmätning är att noggrannheten är låg då mätningen påverkas både av virkets densitet och andra virkesegenskaper. Dessutom påverkas resultatet av handhavandet, bland annat gör fuktkvotsgradienten att även en liten skillnad i islagsdjup kan få stor inverkan på resultatet. Sammantaget innebär det att elektrisk resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder bara kan förväntas ge ett mätresultat som ligger inom ungefär ± 2 % från den sanna fuktkvoten för ett enskilt virkesstycke. Elektriska resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder fungerar därför bäst för att ge en skattning av ett partis fuktkvot snarare än värden för enskilda bitar. Resistansfuktkvotsmätning görs enligt standarden SS-EN 13183-2 Trävaror – Fuktkvotsmätning – Del 2: Skattning av fuktkvoten hos ett stycke sågat virke (Resistansmetoden).
Ett alternativ till resistiva fuktkvotsmätare bygger på mätning av kapacitansen under en sändare och mottagare i instrumentet. Kapacitansfuktkvotsmätning görs enligt standarden SS-EN 13183-3 Trävaror – Fuktmätning – Del 3: Skattning av fuktkvoten hos ett stycke sågat virke (Kapacitansmetoden). En stor fördel med dessa är att de inte orsakar någon skada på virkesbiten då de inte har mätstift som slås in i virkesbiten. Noggrannheten för en handhållen kapacitiv mätare är dock betydligt sämre än för resistiva mätare på grund av flera faktorer; det elektriska fältet vid kapacitansmätning påverkas mest av materialet närmast instrumentet vilket gör att ytfukt får större inverkan än virkets inre delar, resultatet påverkas av hur hårt givaren trycks mot virket, omkringliggande virkesstycken och metallföremål i närheten. Handhållna kapacitiva fuktkvotsmätare bör därför bara användas för undersökning och inte för bestämning av fuktkvoten i virke.
Fast monterade kapacitiva fuktkvotsmätare används med framgång i sågverkens justerverk och i hyvlerier för att övervaka produktionen. Utrustningen gör att allt virke kan övervakas och störningar i produktionsprocessen tidigt upptäckas. Vissa fuktkvotsmätare som ligger i produktionslinjen har kompensation för virkets totaldensitet vilket förbättrar mätnoggrannheten, men precisionen är fortfarande inte tillräcklig för mätning på enskilda virkesstycken.
Mäta fuktkvot med resistansmetoden
Rätt hanterade är elektriska resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder effektiva verktyg för att bedöma virkets fuktkvot. Utrustningen kan användas för att bedöma ett virkespartis medelfuktkvot och spridning, bedöma ytfuktkvot och fuktkvotsgradient, undersöka fuktförhållanden under byggande eller kontrollera fuktkvoten i befintliga konstruktioner.
Funktionen hos elektriska resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder bör kontrolleras regelbundet med ett så kallat kalibreringsblock.
Bedömning av ett virkesstyckes fuktkvot
För att minska inverkan av handhavandet anger standarden SS-EN 13183-2 hur de isolerade hammarelektroderna ska slås in i virket. Ett virkesstyckes medelfuktkvot mäts på följande sätt; mät 300 mm från änden. Slå in de isolerade hammarelektroderna på virkesstyckets flatsida längs fiberriktningen, och längs en tänkt linje belägen 0,3 × virkesbredden in från kanten. Mätdjupet ska vara 0,3 × virkestjockleken, se figur 50.
Medelfuktkvot
För att bestämma medelfuktkvot och fuktkvotsspridning i ett parti virke ska fuktkvot mätas på ett antal virkesstycken. Antalet prover och hur de ska tas beror på partiets storlek. Två standarder beskriver mottagningskontroll av virke: SS-EN 14298 Sågat virke – Bedömning av torkningskvalitet och SIS-CEN/TS 12169 Trävaror – Sågat virke i parti – Bedömning av överensstämmelse. Standarderna är mycket lika varandra. Provuttaget och analysförfarandet beskrivs mer detaljerat i den senare, men antal paket och prover som ska mätas är lika.
SS-EN 14298 är fokuserad på torkningskvalitet och anger kravgränser för medelfuktkvot och för enskilda värden, hur många prover som ska tas beroende på partiets storlek och hur många mätningar som tillåts ligga utanför kravgänserna. För att partiet ska godtas ska medelfuktkvoten ligga inom gränserna för den aktuella målfuktkvoten samtidigt som antalet mätvärden utanför fuktkvotsgränserna ska ligga under maxantalet. Standarden SS-EN 14298 kräver ett relativt stort antal mätningar, exempelvis i ett parti med 91 – 150 stycken plankor ska fuktkvoten mätas på 20 stycken, varav 3 får ligga utanför kravgränserna. Ythårdhet eller restspänningar i virket ska bestämmas enligt metod beskriven i SS-ENV 14464 Sågat virke – Metod för bedömning av inre spänningar. Metoden kallas också klyvprov, då ett tvärsnitt av virkesstycket klyvs och gapet mellan halvorna mäts.
SIS-CEN/TS 12169 beskriver generellt hur prover ska tas ur ett virkesparti för att man ska kunna kontrollera att partiet är enligt kontrakt eller byggnadsbeskrivning. Metoden går ut på att använda den för alla industrier vanligaste kontrollmetoden Acceptable Quality Level, AQL (acceptabel kvalitetsnivå). Vid en mottagningskontroll tar man slumpmässigt ut ett visst antal provbrädor eller plankor beroende på hur många brädor eller plankor som partiet innehåller. I standarden anges vilka avvikelser som accepteras beroende på vald kvalitetsnivå.
Observera Hela virkespaketes innehåll ska vara tillgängligt vid en reklamation.
Bedömning av fuktkvotsgradient
Genom de isolerade hammarelektroderna på elektriska resistansfuktkvotsmätare är det bara mätspetsarna på stiften som har elektrisk kontakt med virket. Det gör det enkelt att bedöma fuktkvotsgradienten i virket genom att först låta mätspetsarna mäta fuktkvoten i virkesytan och sedan slå in dem till 0,30 × tjockleken. Skillnaden i mätvärde ger ett mått på den totala fuktkvotsgradienten.
Ytfuktkvot
Ytfuktkvoten är viktig att kontrollera eftersom den har stor betydelse för ett färgskikts vidhäftning vid målning och är avgörande när det gäller risk för mikrobiell påväxt vid exempelvis inbyggnad.
Observera
Det finns ingen svensk eller europeisk standard för mätning av ytfuktkvoten på virket. Följande metod är tagen från Handbok Fukt i trä för byggindustrin – Fuktegenskaper, krav, hantering och mätning.
Mät ytfuktkvoten med elektrisk resistansfuktkvotsmätare med isolerade hammarelektroder genom att tvärs fiberriktningen pressa de isolerade hammarelektrodsspetsarnas koniska mantelyta med handkraft ner i virkesytans vårved, så att mätspetsarnas halva mantelytor ger ett avtryck i träet tvärs fiberriktningen. Gör alltid tre mätningar tätt intill varandra på mätstället och beräkna sedan ett medelvärde. Medelvärdet stäms av mot aktuellt krav.
Virke som levererats torkat från sågverk har alltid en ytfuktkvot som ligger under riskabla nivåer, men virket kan ha fuktats upp genom exempelvis nederbörd, felaktig lagring eller att virket har placerats i kontakt med blöt betong och därmed fått en förhöjd ytfuktkvot. Fuktkvoten i trästyckets inre påverkas normalt inte om uppfuktningen är kortvarig. Inte heller påverkar fukten i virkets inre delar ytornas fuktkvot då fukttransporten ut genom virket är avsevärt långsammare än avdunstningen från ytan. Virke som utsatts för vatten måste torka ut. Beroende på fuktnivå kan det göras naturligt, med avfuktare eller med byggfläkt. Ytfuktkvoten får vara högst 18 % vid inbyggnad och högst 16 % vid ytbehandling.
Virke som ska målas på byggarbetsplatsen ska grundmålas så fort som möjligt för att skyddas mot UV-strålning och fukt, och ytfuktkvoten får vara högst 16 % vid målningstillfället. Synligt virke såsom utvändiga panelbrädor och inklädnader rekommenderas vara industriellt ytbehandlade enligt det tredjepartscertifierade kvalitetssäkringssystemet – Certifierad Målad Panel, CMP-systemet. Utvändiga panelbrädor som grundbehandlas på byggarbetsplatsen ska ha en skikttjocklek, det vill säga pålagd mängd färg per kvadratmeter, av i medelvärde minst 60 μm (mymeter) torrt skikt.
Rekommenderad målfuktkvot vid leverans av trävaror
Tabell 10 anger målfuktkvot vid leverans av trävaror för olika typer av användningsområden.
Tabell 10 Målfuktskvot vid leverans av trävaror för olika typer av användningsområden
| Målfuktkvot (%) | Användning |
| 8 | Golvbrädor inomhus i uppvärmda utrymmen |
| 12 | Synliga beklädnader, lister samt undergolv i uppvärmda utrymmen |
| 16 | Virke och limträ för inbyggnad samt utvändliga panelbrädor |
Fuktkvotsmätning i byggnader och befintliga konstruktioner
Kontroll av fuktkvot i trä sker genom att mäta fuktkvoten i olika mätpunkter i den aktuella konstruktionen. Mätpunkterna bestäms av förhållandena på platsen. Leta efter ställen där risken för uppfuktning är som störst och torkningsförutsättningarna som sämst. Ytfuktkvot och medelfuktkvot i virket vid mätstället bedöms.
Osäkerheterna vid fuktkvotsmätning med resistansmetoden gör att ett ensamt högt mätvärde kan ha orsakats av andra faktorer än fukt. Om en punkt med misstänkt hög fuktkvot hittas behöver därför orsaken undersökas närmare. Dels bör fler mätningar göras i virke omkring den misstänkta punkten, dels bör andra saker än själva fuktkvotsvärdet beaktas som synlig fukt, påväxt och lukt. En bedömning görs hur utsatt virkesdelen är och har varit för fukt liksom hur väl ventilerad konstruktionen är. Torrviktsprover tas ut vid behov.
Kostall i limträ.
