20.8.2018 

 

  1

   

TEKNINEN TIEDOTE Puun kosteuskäyttäytyminen     

SISÄLTÖ 

1.0 YLEISTÄ .......................................................... 2 

2.0 TASAPAINOKOSTEUS ..................................... 3 

3.0 PUUTAVARAN KUIVAAMINEN ....................... 5 

4.0 SUUNNITTELUKOSTEUSTILA .......................... 5 

5.0 SAHATAVARAN KUIVUMINEN ....................... 5 

6.0 CLT JA LVL ...................................................... 7 

7.0 KUIVUMISEN AIHEUTTAMA HALKEILU .......... 8 

8.0  KOSTEUDENHALLINTA .................................. 9 

9.0 VARASTOINTI TYÖMAALLA .......................... 11 

        

               

 

         20.8.2018 

 

  2

  

1.0 YLEISTÄ 

Puu on hygroskooppinen materiaali eli puulla on kyky sitoa ja luovuttaa kosteutta ilman suhteellisen kosteuden vaihteluiden mukaan. Kosteuden vaihteluiden seurauksena puu kutistuu tai turpoaa sekä muuttaa muotoaan.  Puun kosteus ilmoitetaan prosentteina ja sillä tarkoitetaan puussa olevan veden painon suhdetta puun absoluutti‐seen kuivapainoon.      Puu on anisotrooppinen materiaali eli puun ominaisuudet ovat erilaiset eri suunnissa. Tämä näkyy myös puun kosteuskäyttäytymisessä. Puun syiden suuntainen kutistuminen/turpoaminen eli kosteuseläminen on hyvin vä‐häistä verrattuna syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa tapahtuvaan kosteuselämiseen.    

  

   

Kuva 1. Kuivumisen vaikutus sahatavarakappaleen muotoon, kun kappale on sahattu tukin eri kohdista. 

      Puun kuivuessa soluonteloissa oleva vapaa vesi poistuu ensimmäisenä. Puun kosteustilaa, jossa vapaa vesi on poistunut soluonteloista, mutta soluseinämät sisältävät enimmäismäärän vettä, kutsutaan puun syiden kyllästy‐mispisteeksi. Puun kosteus on tällöin noin 30 % (tuore havupuu). Soluonteloissa olevan vapaan veden poistumi‐sen jälkeen alkaa soluseinämiin sitoutunut vesi poistua, jonka seurauksena puu alkaa kutistua. Kutistuminen ai‐heuttaa puuhun muodonmuutoksia, jotka taas aiheuttavat puuhun sisäisiä jännityksiä. Sisäiset jännitykset aiheut‐tavat puuhun halkeamia ja sahatavarakappaleissa sisäisten jännitysten vaikutus saattaa näkyä esimerkiksi kierou‐tumisena, kuperoitumisena ja syrjä‐/lapevääryytenä. Puun kosteuden ollessa ≤ 20 %, on se yleensä turvassa lahot‐tajasieniltä, homeilta ja muilta biologisilta tuholaisilta.      Kuusi reagoi sitä ympäröivän kosteuden vaihteluihin hitaammin kuin mänty. Tämä johtuu siitä, että kuusen so‐luseinämien huokosten läpät (torukset) jäävät puun kuivuessa kauttaaltaan kiinni –asentoon, kun taas männyn pintapuussa ne jäävät auki ‐asentoon. Männyn sydänpuussa huokoset ovat tukkeutuneet pihkalla. Soluseinämien huokosten ominaisuudet vaikuttavat myös siihen, että kuusi on vaikea painekyllästää ja männyssä kyllästysaineet voivat tunkeutua vain pintapuuhun.     Kuivan puun lujuus‐ ja jäykkyysominaisuudet ovat märkää puuta paremmat. Lujuusominaisuuksien paranemi‐nen puun kuivuessa perustuu soluseinämien liikkumiseen lähemmäksi toisiaan ja toisiinsa kiinnittymiseen. Lujuus‐ ja jäykkyysominaisuuksiltaan kuusi ja mänty ovat samankaltaisia.   

         20.8.2018 

 

  3

  

     

     

Kuva 2. Veden poistuminen puun solukosta. 

  

2.0 TASAPAINOKOSTEUS 

Puu asettuu aina sitä ympäröivän ilman suhteellisesta kosteudesta ja lämpötilasta riippuvaan tasapainokosteu‐teen. Tämän takia on erityisen tärkeää huolehtia, että puutavaran kosteus ei pääse suuresti vaihtelemaan käyttö‐kohteeseen suositellusta arvosta varastoinnin, kuljetuksen ja asennuksen aikana. Tasapainokosteuteen johtava tasaantumisprosessi on suhteellisen hidas ja sen nopeuteen vaikuttavat kosteuden muutoksen suuruus, ilman lämpötila ja puutavaran koko. Esimerkiksi järeällä hirrellä tasaantumisprosessi saattaa kestää useita viikkoja. Tasaantumisprosessin nopeuteen voidaan vaikuttaa myös kosteuden siirtymistä hidastavalla puun pintakäsitte‐lyllä.   

Vaihe 1 Puun kosteus > 30 % 

Soluonteloissa vapaata vettä 

Vaihe 2 Puun kosteus ~ 30 % 

Soluseinämissä enimmäismäärä vettä Puun syiden kyllästymispiste 

Vaihe 3 Puun kosteus < 30 % 

Vesi alkaa poistua soluseinämistä 

Vaihe 4 Veden poistuminen soluseinämistä jatkuu 

Puu alkaa kutistua 

         20.8.2018 

 

  4

  

 

  

Kuva 3. Puun tasapainokosteuden riippuvuus ilman suhteellisesta kosteudesta ja lämpötilasta /1/. 

         

~ 8 % 

         20.8.2018 

 

  5

  

3.0 PUUTAVARAN KUIVAAMINEN 

Ulkona ilmakuivatun puutavaran kosteus vaihtelee välillä 15…25 % riippuen ulkoilman suhteellisen kosteuden vaihteluista. Teollisessa sahatavaratuotannossa puutavara keinokuivataan tavallisesti jatkuvatoimisella kanavakui‐vaamolla. Muita kuivaamotyyppejä ovat mm. kamarikuivaamo, kuumakuivaamo, lauhdekuivaamo, alipainekui‐vaamo ja puristuskuivaamo.      Puutavaran kuivaamiseen ei ole yleisesti yhtä parasta menetelmää, joten käytettävä menetelmä valitaan puuta‐varan käyttökohteen ja sen asettamien laatuvaatimusten mukaan. Kuivausmenetelmällä voidaan oleellisesti vai‐kuttaa lopputuotteen laatuun (halkeilu, kieroutuminen yms).   Suositusarvot puutavaran kosteudelle käyttökohteen mukaan 

runkopuutavara             ≤ 20 %  

ulkoverhous        ≤ 18 %   

sisäverhous       ≤ 16 %   

lattiaverhous       ≤ 10 %     Tyypillisiä puutuotteiden toimituskosteuksia 

vientikuiva perussahatavara     20 % (± 4 %) 

sahatavarasta valmistetut lattialaudat   6…10 % 

liimapuu, CLT       10…12 % (tehdastoimitettuna) 

vaneri, LVL       8…10 % (tehdastoimitettuna) 

liimapuu, vaneri, LVL, CLT    ≤ 20 % (varastotoimitettuna)   

4.0 SUUNNITTELUKOSTEUSTILA 

Puun lujuus‐ ja jäykkyysominaisuudet muuttuvat puun kosteuden mukaan. Tämän takia puurakenteiden mitoituk‐sessa käytetään kolmea käyttöluokkaa, jotka ovat seuraavat:  

Lämmitettyihin sisätiloihin tulevat puurakenteet suunnitellaan käyttöluokassa 1, jolloin keskimääräinen puun kosteus on alle 12 % (RH 65 %, 20 °C).  

Katetut puurakenteet lämmittämättömässä tilassa suunnitellaan käyttöluokassa 2, jolloin keskimääräinen puun kosteus on enintään 20 % (RH 85 %, 20 °C).  

Puurakenteet, jotka eivät kuulu käyttöluokkiin 1 tai 2, suunnitellaan käyttöluokassa 3. Esimerkiksi ulkona säälle alttiina, kosteassa tilassa tai veden välittömän vaikutuksen alaisena olevat puurakenteet kuuluvat käyttöluokkaan 3.  

  

5.0 SAHATAVARAN KUIVUMINEN 

Sahatavarakappaleen kosteuselämisen suuruus (mittamuutokset) voidaan määrittää likimäärin taulukossa 1 esite‐tyillä arvoilla. Kosteuseläminen tulee huomioida puurakenteiden suunnittelussa. Esimerkiksi sahatavarakappaleen kosteuden vaihtelusta johtuvat poikkileikkauksen mittamuutokset saattavat olla useita millimetrejä.       

         20.8.2018 

 

  6

  Taulukko 1. Ohjeelliset arvot havupuusahatavaran kosteusvaihtelun aiheuttamien mittamuutosten määrittämiseen. 

KOSTEUDEN MUUTOS  POIKKILEIKKAUKSEN MITTAMUUTOKSET  PITUUDEN MITTAMUUTOS 

1 % ‐ yksikkö  0,25 %  0,02 % 

  

 

     

  

Kuva 4. Esimerkkejä sahatavarakappaleen kuivumisen aiheuttamista poikkileikkauksen muodonmuutoksista. 

  

   

  

Kuva 5. Esimerkkejä sahatavarakappaleen mittamuutoksista kappaleen kosteuden muuttuessa (mitat mm). 

   

Sydänhalkaistu sahatavara‐kappale kuperoituu 

Radiaalisahattu sahatavara‐kappale kutistuu, mutta  säilyttää paremmin  

muotonsa 

Ydinkeskeinen sahatavara‐ kappale halkeilee keskeltä ja 

ohenee syrjistä 

Kosteus 30 % 

Kosteus 25 % 

Kosteus 20 % 

Kosteus 15 % 

Kosteus 10 % 

POIKKILEIKKAUS  PITUUSSUUNTA 

         20.8.2018 

 

  7

  

ESIMERKKI  Talvella sisäilman suhteellinen kosteus vaihtelee välillä 20...40 % ja kesällä välillä 50…70 %. Sisäilman lämpötila on tavallisesti 22 °C. Kuvasta 3 ja taulukosta 1 saadaan seuraavat tiedot:  

RH 20 %, lämpötila 22 °C → puun kosteus ~4,5 % 

RH 70 %, lämpötila 22 °C → puun kosteus ~13,5 % 

puun kosteuden muutos maksimissaan (13,5 %‐yksikköä ‐ 4,5 %‐yksikköä) = 9 %‐yksikköä 

poikkileikkauksen mittamuutos maksimissaan (9 %‐yksikköä ∙ 0,25 % ) = 2,3 %  

Edellä esityillä lähtötiedoilla esimerkiksi 140 mm leveän lattialaudan leveyden mittamuutos suhteellisen kosteu‐den vaihtelusta (RH 20…70 %) on kokokonaisuudessaan 3,2 mm. Mikäli lattialaudan kosteus on asennushetkellä  7 % (RH 36 %, 22 °C), turpoaa lattialauta kesällä 2,3 mm ja kutistuu talvella 0,9 mm.    

6.0 CLT JA LVL 

Valmistamalla puutuote ristikkäisistä kerroksista (lauta, viilu jne.), saadaan kosteusvaihtelun aiheuttamia tuotteen tasossa tapahtuvia mittamuutoksia pienennettyä. Tulee kuitenkin muistaa, että paksuussuunnassa tällaiset tuot‐teet kutistuvat ja turpoavat kosteuden vaihtelusta kuten sahatavara. Kyseisten tuotteiden tarkat ominaisuudet löytyvät aina tuotteen valmistajan dokumenteista.    Taulukko 2. Ohjeelliset arvot CLT:n ja LVL:n kosteusvaihtelun aiheuttamien mittamuutosten määrittämiseen. 

TUOTE  KOSTEUDEN MUUTOS POIKKILEIKKAUKSEN MITTAMUUTOKSET 

B  L  H 

CLT  1 % ‐ yksikkö  0,02 %  0,02 %  0,24 % 

LVL (viilut samaan suuntaan)  1 % ‐ yksikkö  0,32 %  0,01 %  0,24 % 

LVL (osa viiluista ristikkäin)  1 % ‐ yksikkö  0,03 %  0,01 %  0,24 % 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         20.8.2018 

 

  8

  

7.0 KUIVUMISEN AIHEUTTAMA HALKEILU 

Puun kuivumisen aiheuttama kutistuminen luo puutuotteen sisään poikittaisia vetojännityksiä. Poikittaisen veto‐lujuuden ylittyessä puutuote halkeaa. Mitä nopeammin kuivumisprosessi tapahtuu ja mitä kuivemmaksi puutuote tulee sitä helpommin se halkeilee. Puun solurakenteesta johtuen kuivuminen on nopeinta syysuunnassa. Esimer‐kiksi laudan päässä tietyllä matkalla kosteus pääsee poistumaan syysuunnassa erittäin nopeasti, jolloin laudan pää halkeilee kuivuessaan. Tällaista kuivumisen aiheuttamaa halkeilua voidaan estää pintakäsittelyllä (eng. End Grain Sealer), joka sulkee puun syiden päät. Kyseinen pintakäsittelyaine estää myös kosteuden pääsyä puutuotteen si‐sään, jolloin se estää myös puun turpoamista. Markkinoilla on erilaisia tuotteita tähän tarkoitukseen. Myös CLT‐ ja LVL‐tuotteiden leikatut reunat suositellaan käsiteltäväksi tällaisella aineella.   

  

     

Kuva 6. Puun syiden päät suositellaan suljettavaksi tähän tarkoitetulla pintakäsittelyaineella. 

           

Kuivumisen aiheuttamaa halkeilua  

Kosteuden siirtymistä hidastava pintakäsittely 

         20.8.2018 

 

  9

  

8.0  KOSTEUDENHALLINTA 

Runkorakentamisessa noudatetaan kosteudenhallintasuunnitelmaa. Suomessa suhteellinen kosteus on korkealla ympäri vuoden. Tästä johtuen rakennusaikainen sääsuojaus on erityisen tärkeä. Kastuneella puutavaralla on mah‐dollisuus kuivua Suomen ilmastossa homehtumiselta turvalliseen kosteuteen (≤ 20 %) hyvin lyhyellä aikajaksolla. Esimerkiksi Itävallan ilmastossa tämä aikajakso on noin kaksinkertainen. Näin ollen rakenteita ja rakennuksen to‐teutusmenetelmiä ei voida suoraan kopioida maasta toiseen.      

  

Kuva 7. Helsingin vuotuiset ilmastotiedot /2/. 

   

RH max 80 %

         20.8.2018 

 

  10

  

  

Kuva 8. Wienin vuotuiset ilmastotiedot /2/. 

            

RH max 80 % 

         20.8.2018 

 

  11

  

9.0 VARASTOINTI TYÖMAALLA 

Työmaalla puutavara tulee varastoida aina kuivalla, tukevalla ja tasaisella alustalla siten, että puutavara on irti maasta eikä puutavaraan pääse syntymään haitallisia muodonmuutoksia ja ulkonäköä heikentäviä virheitä. Ul‐kona varastoitava puutavara suojataan säätä vastaan. Varastoinnin aikana tulee huolehtia, että puutavara pääsee tuulettumaan suojausten alla. Puutavaran varastointi tulee aina tehdä siten, että kosteusolosuhteet varastoinnin aikana vastaavat mahdollisimman hyvin puutavaran lopullisia kosteusolosuhteita käyttökohteessaan (tasapaino‐kosteus).      Sisäverhoustuotteiden varastoinnissa, suojamuovien poistamisajankohdassa ja tuotteen kosteuden tasaannut‐tamisessa tulee noudattaa valmistajan antamia ohjeita. Esimerkiksi lattialaudat kuivataan nykyisin niin kuiviksi, että ne hieman turpoavat asennuksen jälkeen. Tämän takia on erityisen tärkeää, että laudat säilytetään suoja‐muoveissaan aina asennushetkeen saakka etteivät laudat pääse sitomaan kosteutta ympäröivästä ilmasta ja tur‐poamaan ennen asennusta.                                      Lähteet 

/1/ Kärkkäinen M; Puun rakenne ja ominaisuudet, Metsäkustannus, 2007. /2/ www.weather‐and‐climate.com