Impact of Wood Moisture Content on Structural Integrity of Wood Under Dynamic Loads

The majority of mechanical wood properties are negatively affected by wood moisture within the hygroscopic range, disregarding the stress relaxation of wood at very low moisture contents (MC). In contrast, the structural integrity and thus the brittleness of wood appears to be positively affected by moisture. This study aimed at examining the effect of wood MC on the structural integrity of wood between the oven-dry state and MC well above cell wall saturation (CWS), i.e., at approx. 100 %. For both softwood (Picea abies) and hardwoods (Fagus sylvatica and Quercus robur), the structural integrity was assessed on the basis of the Resistance to Impact Milling (RIM) originating from High-Energy Multiple Impact (HEMI) tests. RIM increased with increasing MC in the hygroscopic range, which might be explained by stress relaxation and ‘gluing effects’ inside the cell wall polymer structure, resulting from a growing network of hydrogen bonds on cell wall level. Increasing MC above CWS caused a slight decrease of RIM in the selected hardwood species, whereas no significant change in RIM was observed when MC varied in the range from CWS to approx. 100 % for the softwood species Norway spruce.
Sadržaj vode u drvu unutar higroskopskog područja negativno utječe na većinu mehaničkih svojstava drva, bez obzira na popuštanje naprezanja pri vrlo niskom sadržaju vode. Nasuprot tome, čini se da voda u drvu pozitivno utječe na strukturnu cjelovitost, a time i na krtost drva. Cilj ovog istraživanja bio je ispitati utjecaj sadržaja vode u drvu na njegovu strukturnu cjelovitost u području između apsolutno suhog stanja i sadržaja vode znatno većeg od točke zasićenosti vlakanaca, oko 100 %. Strukturna cjelovitost za četinjače (Picea abies) i listače (Fagus sylvatica i Quercus robur) procijenjena je na temelju otpornosti na mljevenje udarcima (RIM), određene primjenom testova višestrukih udaraca visoke energije (HEMI test). S povećanjem sadržaja vode u drvu u higroskopskom se području povećao i RIM, što se može objasniti popuštanjem naprezanja i „efektom lijepljenja” unutar polimerne strukture stanične stijenke zbog povećanja broja vodikovih veza. Povećanje sadržaja vode iznad točke zasićenosti vlakanaca uzrokovalo je blago smanjenje RIM-a odabranih listača, dok je primijećena značajna promjena RIM-a u smrekovine kada je sadržaj vode varirao u rasponu od točke zasićenosti vlakanaca do približno 100 %.