1、第五章 木材的物理性質(zhì),木材的密度 木材的水分 木材的電學(xué)性質(zhì) 木材的熱學(xué)性質(zhì) 木材的聲學(xué)性質(zhì),第 一 節(jié) 木 材 的 密 度,一、密度與比重,密度(density)：有量綱，木材學(xué)中常用克/立方厘米(g/cm3)或千克/立方米( kg/m3 ) ； 比重(specific gravity)：是物質(zhì)的密度與4C的水分的密度的比值。在4C時(shí)，水分的密度為1 g/cm3或1000 kg/m3 ，所以在此條件下木材的密度與比重在數(shù)值上相等，且無(wú)量綱。,二、木材密度的種類(lèi),1、生材密度 生材(green wood)：樹(shù)木剛伐倒時(shí)的新鮮材。 2、氣干材密度 氣干材：自然干燥的木材。 3、全干材密度 全干

2、材：在干燥箱內(nèi)干燥至絕干的木材。 4、基本密度 木材的基本密度木材試樣絕干重 / 試樣飽和水分時(shí)體積 最常用的是氣干密度和基本密度。,三、木材的細(xì)胞壁密度、實(shí)質(zhì)密度和空隙度,1、木材的細(xì)胞壁密度： 木材細(xì)胞壁的密度，不包括細(xì)胞腔等。 2、木材的實(shí)質(zhì)比重： 即木材物質(zhì)或胞壁物質(zhì)的比重，不包括木材的胞腔等空隙。范圍：1.461.56，平均為1.50。 3、木材的空隙度： 單位體積的木材減去木材物質(zhì)所占的體積以及水所占的體積。 絕干材的空隙度(%)(1木材的絕干密度/木材的實(shí)質(zhì)密度)100% 。,以水作為置換介質(zhì)得到的細(xì)胞壁密度大于以甲苯和氦作為置換介質(zhì)得到的值。 這是由兩個(gè)方面的原因引起的： （1

3、）水屬于極性膨脹性介質(zhì)，水分子可以進(jìn)入細(xì)胞壁中更小的孔隙中； （2）與液態(tài)水相比，吸著水的表觀體積減小。,5.1.2 木材比重的測(cè)定,測(cè)定比重必須知道一定含水率時(shí)木材的體積以及木材的絕干重量。 在大多數(shù)情況下，絕干重量的測(cè)定與用絕干稱(chēng)重法測(cè)定含水率中所用的方法一致。 由于在干燥過(guò)程中抽提物可能和水蒸氣一起蒸發(fā)，所以有時(shí)采用蒸餾法來(lái)得到絕干重量。 木材的體積的測(cè)定可以采用以下方法： （1）對(duì)于形狀規(guī)則的試材，直接測(cè)量試材的三邊尺寸，計(jì)算出體積； （2）對(duì)于形狀不規(guī)則的試材，可以用排水法測(cè)量體積。 （3）快速測(cè)定法。,排水法 此法尤為適合測(cè)定不規(guī)則試樣的體積。當(dāng)測(cè)定氣干材或全干材體積時(shí)，需在試樣入

4、水前涂上石蠟薄層，防止試樣吸水而影響精度。 快速測(cè)定法 首先，在燒杯中加入適量液體，將金屬針浸入液體中，記錄天平的讀數(shù)。 然后用金屬針尖固定試材，將試材浸入液體中，再記錄平衡時(shí)天平的讀數(shù)。 兩次天平的讀數(shù)之差除以已知液體的密度，就可以得到試材的體積。,水銀測(cè)容器法 使用于測(cè)定不規(guī)則試樣的體積。利用水銀測(cè)容器，測(cè)定試樣的體積,木材密度的變異及水分對(duì)它的影響 （一）木材密度的變異（variation of wood density） 影響木材密度的本身因子有樹(shù)種、抽提物和取材部位等，外界因子有含水率。 1.樹(shù)種 不同樹(shù)種的木材其密度差異很大，如： 麻櫟密度較大：0.93 g/cm3 ； 巴塞木密度

5、較?。?.12 g/cm3 。 不同樹(shù)種木材密度的差異原因主要是取決于木材中所含胞壁實(shí)質(zhì)物質(zhì)的多少。 木材密度大 空隙度?。ò谖镔|(zhì)多或壁厚）； 木材密度小 空隙度大（胞壁物質(zhì)少或壁?。?。 2.抽提物含量 一般，木材在胞壁率相同的條件下，浸提物愈多則密度愈大。,對(duì)于同一樹(shù)種木材而言： 心材抽提物含量邊材 心材密度 邊材密度 枝梢材抽提物含量干材 枝梢材密度 干材密度 3.木材在樹(shù)干中的部位 同一樹(shù)種木材，因在樹(shù)干上的部位不同，木材密度也有較大的差異。 （1）沿樹(shù)干高度的變化規(guī)律：通常在樹(shù)干基部木材的密度最大，自樹(shù)基向上逐漸減小，在樹(shù)冠部位則略有增大。 （2）沿半徑方向的變化規(guī)律： 針葉材：髓心

6、最小，向外隨樹(shù)齡增大木材密度逐漸增大，半徑方向至距樹(shù)皮1/2處，密度達(dá)最大值，此后又逐漸下降。,闊葉材： 1）具心材的環(huán)孔材：心材密度大，年輪寬度與密度成正相關(guān)關(guān)系，但靠近髓部及靠近樹(shù)皮的部分，木材密度則較小。 2）散孔材：自髓心向樹(shù)皮方向木材密度逐漸增大。 （二）水分對(duì)木材密度的影響 1.含水率在纖維飽和點(diǎn)以上變化時(shí)： 含水率變化 僅影響木材重量，而其體積不變 濕材密度與含水率呈正相關(guān)。 2.含水率在纖維飽和點(diǎn)以下變化時(shí)： 含水率變化 重量和體積同時(shí)變化，但重量變化率大于體積脹縮率 氣干材密度隨含水率的增減變化比濕材慢。,年輪寬度與比重的關(guān)系,不同海拔范圍的花旗松的密度與樹(shù)齡之間的關(guān)系(US

7、DA,1965),第二節(jié) 木材和水分,生材與氣干材中的水分,一、木材中水分的分類(lèi),（1）化學(xué)水(chemically combined water) 存在于木材的化學(xué)成分中，與組成木材的化學(xué)成分呈牢固的化學(xué)結(jié)合。但數(shù)量甚微（ 0.5%），只在對(duì)木材進(jìn)行化學(xué)加工時(shí)起作用，故可忽 略不計(jì)。 （2）自由水(free water) 存在于細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙（即大毛細(xì)管系統(tǒng)）中的水分。 其與木材的結(jié)合方式為物理結(jié)合，結(jié)合并不緊密，故易于從木材中逸出，也容易吸入。 自由水的范圍：6070%至200250% 。 自由水的增減對(duì)木材的力學(xué)性質(zhì)幾乎無(wú)影響，僅影響木材的重量、燃燒值和傳熱值。 （3）吸著水(boun

8、d water) 由吸附水和微毛細(xì)管水兩 部分組成。 吸附水（adsorbed water） 被吸附在微晶表面和無(wú)定形區(qū)域內(nèi)纖維素分子游離羥基（OH）上的水分。 由于不同樹(shù)種木材內(nèi)表面大小和游離羥基數(shù)量（影響吸附水?dāng)?shù)量的因素）變化不大，因而其吸附水,含量基本相同，平均為24% 。 吸附水與木材化學(xué)組分的結(jié)合為物理化學(xué)結(jié)合（氫鍵結(jié)合和分子力結(jié)合），結(jié)合較牢，故難以從木材中排盡。 微毛細(xì)管水 存在于組成細(xì)胞壁的微纖絲、大纖絲之間所構(gòu)成的微毛細(xì)管內(nèi)的水分。 它依靠液體水的表面張力與木材呈物理機(jī)械結(jié)合，其含量約為6% 。由于微毛細(xì)管中的水的飽和蒸汽壓比周?chē)諝庵兴娘柡驼羝麎旱?，因而這部分水只能在一定

9、的空氣條件下才逸出。 木材中吸著水含量在樹(shù)種間差別較小，一般為23%31%，平均為30% 。吸著水不易自木材中逸出，只有當(dāng)自由水蒸發(fā)殆盡，且木材中水蒸氣壓力大于周?chē)諝庵兴魵鈮毫r(shí)，方可由木材中蒸發(fā)。吸著水?dāng)?shù)量的變化對(duì)木材性質(zhì)的影響甚大，如木材的力學(xué)性質(zhì)、尺寸脹縮、導(dǎo)電性和傳導(dǎo)性等。,1.濕潤(rùn)性材料的分類(lèi) 根據(jù)材料與水分的關(guān)系，可分為三類(lèi)： （1）膠體該類(lèi)物質(zhì)所含水分的數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，其 尺寸和體積也隨之變化，如膠、生面團(tuán)等。 （2）毛細(xì)管多孔體 當(dāng)吸水時(shí)，水分的增減并不改變 或極少改變其原有的尺寸和體積，如木炭、磚等。 （3）毛細(xì)管多孔膠體 能吸收有限的水分，在吸水和 失水時(shí)，不喪失幾何形

10、狀，但尺寸發(fā)生有限變化， 如木材。,水分子在木材細(xì)胞壁中的位置(Bowyer 等 2003),（二）木材的含水率及其測(cè)定 （moisture content of wood and determination） 1.木材含水率(moisture content of wood or M.C.) 水分重量占木材重量的百分率。 由于木材重量的基數(shù)不同，分為絕對(duì)含水率和相對(duì)含水率。 （1）絕對(duì)含水率（W）(absolute moisture content)水分重量占絕干材重量的百分?jǐn)?shù)。 （2）相對(duì)含水率（W1）(relative moisture content)水分重量占濕材重量的百分?jǐn)?shù)。 式中

11、：m1濕材重量（g）； m0絕干材重量（g）。,2.木材含水率的測(cè)定方法 （1）烘干法（爐干法）(oven-drying method) 操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確，但較費(fèi)時(shí)，而且必須鋸解成小的試件才能進(jìn)行（國(guó)標(biāo)222cm）。 方法：試樣鋸解后立即稱(chēng)重，然后置于1032的烘箱內(nèi)烘至恒重（重量不在改變?yōu)橹梗?（2）儀表法 木材含水率測(cè)定儀 利用木材的電學(xué)性質(zhì)如直流電導(dǎo)率、介電常數(shù)、高頻功率等因素與木材含水率的關(guān)系研制而成。 特點(diǎn)：使用方便，操作迅速，尤其適合于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。,三、木材含水率的變化,生材 (1) 生材：樹(shù)木剛伐倒時(shí)的新鮮材。 (2) 生材含水率的影響因素： 樹(shù)種 樹(shù)木不同部位 砍伐季節(jié)

12、其它如樹(shù)齡、生長(zhǎng)地 等。 濕材 、氣干材 、窯干材、 絕干材,四、木材的纖維飽和點(diǎn),木材的纖維飽和點(diǎn),木材中水分的存在狀態(tài)和存在位置,1、概念(fiber saturation point)：木材中不包含自由水，且吸著水達(dá)到最大狀態(tài)時(shí)的含水率，叫木材的纖維飽和點(diǎn)。,纖維飽和點(diǎn)是木材性質(zhì)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。木材含水率在纖維飽和點(diǎn)以上變化時(shí)，木材的形體、強(qiáng)度、電、熱性質(zhì)等都幾乎不受影響。反之，當(dāng)木材含水率在纖維飽和點(diǎn)以下變化時(shí)，上述木材性質(zhì)就會(huì)因含水率的增減產(chǎn)生顯著而有規(guī)律的變化。,2、纖維飽和點(diǎn)的測(cè)定：,(1)木材強(qiáng)度隨含水率的變化： (2)木材體積(干縮率或膨脹率)隨含水率的變化： (3)木 材導(dǎo)電

13、性隨含水率的變化：,五、木材的吸濕性,1、木材的吸濕性 木材的吸濕和解吸統(tǒng)稱(chēng)為木材的吸濕性。 (1)吸濕(adsorption)：當(dāng)空氣中的蒸汽壓力大于木材表面水分的蒸汽壓力時(shí)，木材自外吸收水分，這種現(xiàn)象叫吸濕； (2)解吸(desorption)：當(dāng)空氣中的蒸汽壓力小于木材表面水分的蒸汽壓力時(shí)，木材向外蒸發(fā)水分，這種現(xiàn)象叫解吸； (3)吸濕性吸水性：吸濕性(水分存在于木材的細(xì)胞壁)；吸水性(水分還包括自由水)。,2、木材的吸濕機(jī)理,（1）組成木材細(xì)胞壁物質(zhì) 纖維素和半纖維素等化學(xué)成分結(jié)構(gòu)中有許多游離羥基（OH），在一定溫度和濕度條件下具有很強(qiáng)的吸濕能力。微晶表面借助分子間力和氫鍵力吸引空氣中

14、的水蒸氣分子而形成多分子層吸附水。 （2）木材為毛細(xì)管多孔膠體，存在大毛細(xì)管系統(tǒng)和微毛細(xì)管系統(tǒng)，具有很高的空隙率和巨大的內(nèi)表面。當(dāng)木材胞壁微毛細(xì)管內(nèi)水表面上的飽和蒸汽壓小于周?chē)諝庵械娘柡驼羝麎簳r(shí)，開(kāi)始在較小的微毛細(xì)管內(nèi)形成凹形彎月面，產(chǎn)生毛細(xì)管的凝結(jié)現(xiàn)象而形成毛細(xì)管凝結(jié)水。隨著空氣相對(duì)濕度的增大，就會(huì)在直徑較大的微毛細(xì)管中發(fā)生水蒸氣凝結(jié)，直至空氣濕度為100%時(shí)，全部微毛細(xì)管內(nèi)充滿(mǎn)了毛細(xì)管凝結(jié)水，即達(dá)到纖維飽和點(diǎn)為止。,3、吸收和吸附,(1)吸收： 多孔性固體在其較粗的毛細(xì)管中，由于表面張力作用對(duì)液體進(jìn)行機(jī)械地吸收。如干材浸于水中，由于胞腔毛細(xì)管作用可以吸滿(mǎn)水分，并將胞壁潤(rùn)濕。 (2)吸附：

15、 細(xì)粉末狀的物體，多孔性的材料或溶脹的凝膠體物質(zhì)對(duì)氣態(tài)液體或氣體緊密地吸收現(xiàn)象，在多數(shù)情況下，這種吸收只有一層分子的厚度(單分子層)或多分子層。吸附總是伴隨著熱的釋放。 分為化學(xué)吸附或物理吸附。,4、平衡含水率,(1)平衡含水率概念(equilibrium moisture content)： 當(dāng)木材在一定的相對(duì)濕度和溫度的空氣中，吸收水分和散失水分的速度相等，即吸濕速度等于解吸速度，這時(shí)的含水率稱(chēng)為木材的平衡含水率。 (2) )平衡含水率的影響因素: 如環(huán)境的相對(duì)濕度和溫度、樹(shù)種、機(jī)械應(yīng)力、木材的干燥史等。,平衡是相對(duì)的，吸濕和解吸過(guò)程是絕對(duì)的。 木材的平衡含水率受空氣的溫度和濕度的影響：當(dāng)

16、溫度一定而相對(duì)濕度不同時(shí)，木材的平衡含水率隨著空氣濕度的升高而增大；當(dāng)相對(duì)濕度一定而溫度不同時(shí)，木材的平衡含水率則隨著溫度的升高而減小。,5、等溫吸附,等溫吸附(isotherm adsorption)：指在一定的溫度下，木材在不同的相對(duì)濕度下所能達(dá)到的平衡含水率，體現(xiàn)的是溫度一定的條件下平衡含水率和相對(duì)濕度之間的關(guān)系。為“ S”型曲線。,木材的等溫吸附曲線,溫度對(duì)木材等溫吸濕曲線的影響：,6、吸著滯后,(1)現(xiàn)象(sorption hysteresis)：在一定的大氣條件下，吸濕時(shí)的平衡含水率總比解吸時(shí)要低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為吸濕滯后。,木材的吸著滯后,木材吸著滯后的原因？,吸濕滯后的原因： （1

17、）經(jīng)解吸干燥后的木材，其微毛細(xì)管 系統(tǒng)內(nèi)的空隙部分被透進(jìn)來(lái)的空氣 所占據(jù)，從而妨礙了木材對(duì)水分的 吸收。 （2）木材在解吸干燥后，由于干縮，使 相鄰的纖維素分子鏈上用以吸取水分的羥基間形成氫鍵，從而使大部分羥基相互飽和而減少了對(duì)水 分的吸著。簡(jiǎn)言之，就是在原先被水飽和的木材，其被吸附水所滿(mǎn)足的羥基數(shù)量 要比解吸后，開(kāi)始能吸附水的羥基數(shù)量多。 （3）木材的塑性。,六 木材的干縮濕脹,(一)木材的干縮濕脹,1、現(xiàn)象：在絕干狀態(tài)和纖維飽和點(diǎn)含水率范圍內(nèi)，由于水分進(jìn)出木材細(xì)胞壁的非結(jié)晶領(lǐng)域，引起的非結(jié)晶領(lǐng)域的收縮(shrinkage)或濕脹(swelling)，導(dǎo)致細(xì)胞壁尺寸變化，最終木材整體尺寸變化

18、的現(xiàn)象。,圖6-10 木材的濕脹示意圖,木材的干縮和濕脹發(fā)生在纖維飽和點(diǎn)以下。,2、木材干縮濕脹的成因：,(1)木材是一種多孔性毛細(xì)管膠體，具有粘彈性； (2)木材分子上具有羥基等極性基團(tuán)，能與水分子之間形成氫鍵，吸濕和解吸過(guò)程伴隨著能量的變化。,(二)木材干縮率的計(jì)算,1、木材的幾種干縮率： (1)線干縮：順紋干縮(0.1%0.3%) 橫紋干縮：徑向干縮(3%6%) 弦向干縮(6%12%) (2)體積干縮：,干縮系數(shù)(coefficient of shrinkage) 用干縮率除以造成此干縮量的試樣含水率的商值來(lái)表示。 它分為徑向干縮系數(shù)、弦向干縮系數(shù)和體積干縮系數(shù)。利用干縮系數(shù)可計(jì)算出由濕

19、材或生材干燥到纖維飽和點(diǎn)以下任一含水率時(shí)的木材干縮值，以便留出木材的干縮余量。,2、干縮率的計(jì)算：,(1)徑向和弦向的全干縮率: max=(LmaxL0)100/Lmax (2)徑向和弦向的氣干干縮率: w=(LmaxLw)100/Lmax (3)體積的全干縮率：vmax=(VmaxV0)100/Vmax (4)體積的氣干干縮率：vw=(VmaxVw)100/Vmax,2.木材干縮性的測(cè)定 2.1.線干縮性的測(cè)定（方法詳見(jiàn)127頁(yè)） （1）徑向和弦向的全干縮率 式中：max試樣徑向或弦向全干縮率（%）； Lmax濕材徑向或弦向的尺寸（mm）； L0全干時(shí)徑向或弦向的尺寸（mm）。 （2）徑向和

20、弦向的氣干干縮率 式中：w試樣徑向或弦向氣干干縮率（%）； Lmax濕材徑向或弦向的尺寸（mm）； Lw 氣干時(shí)徑向或弦向的尺寸（mm）。,2.2體積干縮率的測(cè)定 （1）試樣尺寸：20 2020 （2）測(cè)弦向、徑向和順紋方向尺寸，并計(jì)算濕材、 氣干材和全干材的體積。 （3） 全干的體積收縮率： 式中： vmax試樣體積干縮率（%）； Vmax試樣濕材體積（mm3）； V0 試樣全干體積（mm3）。 （4）氣干時(shí)的體積收縮率： 式中： vw試樣氣干時(shí)的體積干縮率（%）； Vmax試樣濕材體積（mm3）； Vw 試樣氣干體積（mm3）。,3、干縮系數(shù),表示含水率每減少1時(shí)的干縮率的變化。 K=/W

21、,4、計(jì)算舉例：,木材從含水率為30干燥到絕干，其體積從1cm3變化為0.85cm3，求這個(gè)過(guò)程中的體積全干縮率和干縮系數(shù)。,5、濕脹率,(三)干縮濕脹各向異性的原因,1、縱向和橫向 由細(xì)胞壁壁層的構(gòu)造決定。 木材細(xì)胞壁中次生壁占的比重最大，而次生壁中又以中層（ S2層）厚度最大。因此，木材的干縮濕脹主要取決于次生壁中層（ S2層）微纖絲排列方向。由于S2層的微纖絲排列方向幾乎與細(xì)胞主軸相平行而與樹(shù)軸近于平行?？s、脹過(guò)程中主要改變了微纖絲之間的距離，而長(zhǎng)度基本不變。 纖維素大分子鏈的長(zhǎng)寬比5002000,2、徑向和弦向 （1）木射線組織的影響對(duì)徑向收縮的抑制作用。 木射線長(zhǎng)軸方向與徑向相一致，

22、因其縱向收縮小于橫向收縮，從而牽制了徑向收縮，使得徑向收縮小于弦向收縮。 （2）早、晚材收縮量差異的影響晚材的干縮與濕脹量大于早材。 弦向早、晚材并聯(lián)，晚材的脹縮促使早材的脹縮率加大； 徑向早、晚材串聯(lián)，早、晚材間沒(méi)有相互的牽制作用。,（3）胞壁徑面紋孔數(shù)量對(duì)徑向收縮的影響。 由于管胞和纖維的徑面上的紋孔數(shù)量較弦面壁為多，致使紋孔周?chē)⒗w絲的排列方向與細(xì)胞主軸的夾角變大，因而在徑向收縮時(shí)會(huì)受到比較大的限制，使得徑向收縮小于弦向收縮。 (4) 單位尺寸的徑面壁上胞間層物質(zhì)和胞壁物質(zhì)相對(duì)于弦面壁上的要少。 3、差異干縮 相同條件下，木材的弦向和徑向收縮的比值。,(四)木材干縮濕脹的影響因素,1、方

23、向 2、樹(shù)種 3、密度 4、晚材率 5、應(yīng)力木 6、應(yīng)力,(五)木材的干縮濕脹對(duì)木材加工和使用的影響,1、干縮應(yīng)力 干燥過(guò)程中，由于內(nèi)、外含水率梯度不同，形成內(nèi)、外干縮的不均勻性，從而導(dǎo)致木材產(chǎn)生干縮應(yīng)力。干縮應(yīng)力可產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象. 2、木材的各種變形,圖6-12木材中不同位置木材的不同變形,(1)翹彎 (2)順彎 (3)橫彎 (4)扭曲,圖6-13 木材的典型變形,（1）表面裂形成原因：木材干燥時(shí)，表層含水率先行下降到纖維飽和點(diǎn)以下而收縮，但表層內(nèi)的木材含水率尚未降至纖維飽和點(diǎn)以下，并未收縮，從而限制表層不能充分收縮，使它受到拉伸力，而內(nèi)層則受到壓縮力，此即干燥內(nèi)應(yīng)力的第一階段。如果木材表面、

24、內(nèi)層含水率梯度懸殊，必然造成內(nèi)應(yīng)力加大，當(dāng)表層的拉伸應(yīng)力超過(guò)木材在該含水率時(shí)垂直紋理的拉伸強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)表面裂。,（2）內(nèi)裂或蜂窩裂形成原因：如果木材表、內(nèi)層的含水率梯度并不十分顯著，盡管表層產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力已經(jīng)超過(guò)了它的彈性極限，木材并不出現(xiàn)破壞，然而因其受到內(nèi)層的牽制不能充分收縮而處于拉伸狀態(tài)。在這種情況下，木材產(chǎn)生一種固著，即它不能再如正常狀況隨含水率變化而有脹縮。隨著整體木材的含水率繼續(xù)下降，內(nèi)層已開(kāi)始收縮，但此時(shí)反而要受到固著表層的牽制。于是原先表層所受的拉力轉(zhuǎn)化為壓力，而表層內(nèi)的部分就會(huì)因表層的制約，由受壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾?，此即干燥?yīng)力的第二階段 。當(dāng)內(nèi)部拉力超過(guò)了它的橫紋抗拉強(qiáng)度時(shí)

25、，木材就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部開(kāi)裂內(nèi)裂或蜂窩裂。 （3）端裂形成原因：木材端部水分蒸發(fā)的速度遠(yuǎn)較側(cè)面快。當(dāng)端部表面含水率迅速降至纖維飽和點(diǎn)以下，其內(nèi)的水分含量卻仍然保持較高時(shí)，這種含水率梯度在端部表面所產(chǎn)生的干燥拉應(yīng)力超過(guò)木材的橫紋強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)端面開(kāi)裂 端裂。,2.翹曲變形 翹曲變形有橫向和縱向兩種。 （1）橫向翹曲變形：形成的原因是在同一板材上徑、弦向差異干縮引起的，表現(xiàn)為板材橫斷面形狀的改變，改變的情況因與年輪之間的夾角大小而異。 凸形翹曲變形：含有髓心的徑切板，兩斷弦向收縮的程度大于中央，使兩材面呈凸形。 正常材：不含髓心的徑切板，其寬度方向?yàn)閺较蚴湛s，厚度方向?yàn)橄蚁蚴湛s，由于寬 度遠(yuǎn)大于厚度，

26、不會(huì)出現(xiàn)翹曲和變形。 瓦狀翹曲變形：寬板面與年輪呈45夾角的板材，干縮后產(chǎn)生不規(guī)則的瓦狀翹曲。 長(zhǎng)方形翹曲變形：正方形端面的方材，其年輪與方材兩個(gè)邊部平行者，收縮后變?yōu)殚L(zhǎng)方形。 菱形翹曲變形：原端面為正方形，但與年輪成對(duì)角線者，收縮后成菱形。,橢圓形翹曲變形：圓形斷面，收縮后呈橢圓形。 弦切板的瓦狀翹曲變形：弦切板由于板材上下表面弦向程度不同，干縮后呈瓦狀翹曲。 （2）縱向翹曲變形：是鋸材面或材邊形狀發(fā)生改變。 原因： 同一鋸材上含干縮不一致的兩部分木材（如正常材和應(yīng)力木）所致。 鋸材紋理有較大傾斜，前者可形成順彎或邊彎，后者則使材面不再平整而向四邊扭曲 扭彎。 不合理的鋸材堆放也可造成縱向翹

27、曲變形。,(六)減小木材干縮濕脹的方法,1、減小細(xì)胞壁的膨脹 (1)用極性較小或非極性基團(tuán)取代-OH或其它方法降低-OH量，如： 熱處理； 酯化：乙?；?，異氰酸酯化； 縮醛化； 醚化：丙烯腈，環(huán)氧化物等處理。 (2)用憎水物(疏水物)覆蓋自由表面，堵塞水的通道，阻止水分子進(jìn)入細(xì)胞壁；,(3)充脹細(xì)胞壁：將某種物質(zhì)浸入細(xì)胞壁內(nèi)部，使其體積充分膨脹，永久性地保持充脹狀態(tài)，而不受水分的影響。如： 浸入無(wú)機(jī)鹽和低分子有機(jī)物； 熱固性樹(shù)脂； 熱塑性樹(shù)脂； 乙?；?。 2、減小傳遞給外部尺寸的膨脹量，如： 膠合板；扒釘； 板材的貼面。,七、木材中水分的移動(dòng),（一）水分在木材內(nèi)移動(dòng)的通道 1.相互連通的細(xì)胞

28、腔（闊葉材的導(dǎo)管，如無(wú)浸填體和樹(shù)脂，則水和水蒸氣可自由通過(guò)）； 2.細(xì)胞間隙（針、闊葉材均有，特別是射線組織內(nèi)較多，對(duì)水分徑向移動(dòng)起很大作用）； 3.紋孔膜上的小孔； 4.細(xì)胞壁上的微毛細(xì)管。 （二）木材內(nèi)水分移動(dòng)的機(jī)理 1.木材中水分移動(dòng)的原因 毛細(xì)管作用； 液體或蒸汽不同壓力的結(jié)果； 不均衡的水層或氣體厚度 的影響。 因此，在木材中產(chǎn)生水位梯度，水位高的向水位低的移動(dòng)。后二者對(duì)于木材干燥具有極為重要的意義。,移動(dòng)動(dòng)力：,外界的加壓或加熱引起的蒸汽壓或壓力梯度，毛細(xì)管張力，木材表面水分的蒸發(fā)。,2.木材中水分的移動(dòng) （1）含水率低于纖維飽和點(diǎn)時(shí) 水蒸汽的擴(kuò)散移動(dòng) 靠擴(kuò)散移動(dòng)而進(jìn)行的水蒸汽 移

29、動(dòng)。 當(dāng)木材含水率低于纖維飽和點(diǎn)時(shí)，木材內(nèi)不含自由水，胞腔內(nèi)充滿(mǎn)了空氣。由于木材表面水分的蒸發(fā)，在木材內(nèi)形成了含水率梯度，并呈現(xiàn)出相應(yīng)的水蒸汽分壓梯度。在這種梯度作用下，水蒸汽開(kāi)始沿著細(xì)胞腔并通過(guò)紋孔及紋孔膜上的小孔，由內(nèi)向外擴(kuò)散。 依靠毛細(xì)管張力和毛細(xì)管水的移動(dòng) 由于木材表面水分的蒸發(fā)，使表面部分的毛細(xì)管張力變大，水層變薄，在毛細(xì)管內(nèi)形成彎液面，從而產(chǎn)生毛細(xì)管張力差，促使吸著水沿著細(xì)胞壁內(nèi)微毛細(xì)管系統(tǒng)從含水率高的部位向含水率低的部位移動(dòng)。 蒸汽狀態(tài)與液體狀態(tài)的不斷相互交替 鄰近的細(xì)胞壁內(nèi)的微毛細(xì)管與細(xì)胞腔形成的大毛細(xì)管之間，呈水蒸汽或液態(tài)水相互交替式移動(dòng)。,（2）含水率高于纖維飽和點(diǎn)時(shí) 細(xì)胞

30、腔內(nèi)的自由水呈液體狀態(tài)。由于各個(gè)部位細(xì)胞腔內(nèi)的水蒸汽壓力是一致的，故木材中沒(méi)有蒸汽狀態(tài)的水分移動(dòng)。此時(shí)，只可能有依靠毛細(xì)管張力差所引起的液態(tài)水 自由水沿著細(xì)胞腔與紋孔的移動(dòng)。 當(dāng)木材中有一部分已干燥到纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，剛開(kāi)始時(shí)木材表層細(xì)胞向外蒸發(fā)水分，使胞腔內(nèi)水膜厚度逐漸變小，使得毛細(xì)管內(nèi)新月形液面的彎曲度急劇地增大，蒸發(fā)面與木材內(nèi)部形成了毛細(xì)管張力差，促使自由水由內(nèi)部細(xì)胞移向蒸發(fā)面，使蒸發(fā)面逐漸移向木材內(nèi)部，通過(guò)上述三種水分傳導(dǎo)方式，木材得以干燥。,五、木材的吸水性(water-absorbing capacity of wood) 1.吸水性（water-absorbing capacit

31、y） 指木材浸于水 中吸收水分的能力。 吸收水分的數(shù)量與木材在水中停留的時(shí)間有關(guān)。 2.吸水速度 單位時(shí)間內(nèi)木材吸水的數(shù)量。 3.水容量或最大含水率（Wmax%） 木材吸水的最大 量占干材重量的百分率。 最大含水率與木材密度有密切關(guān)系。密度愈大，木材可能吸收的最大含水率愈小。此外，木材的吸水性還與木材構(gòu)造和內(nèi)含物有關(guān)。針葉材含有樹(shù)脂或闊葉材含有樹(shù)膠的樹(shù)種，都因此而減少其水容量。心材樹(shù)種的水容量，一般心材往往因存在數(shù)量較多的浸填體或其他內(nèi)含物，而使其水容量小于邊材。,就吸水速度而言，密度小的樹(shù)種快于密度大的樹(shù)種，木材原有含水率越高，其吸水顯然低于原有含水率低的狀況。此外，順紋方向的吸水速度也大于橫紋方向。 4.木材吸水性的測(cè)定：試樣尺寸為20 2020mm，放入烘箱內(nèi)烘干并稱(chēng)重，將烘干的試樣放入盛有蒸餾水的容器內(nèi)，用一金屬網(wǎng)上置以重物，使試樣全部壓入水面以下，水的溫度應(yīng)保持在20 2 范圍內(nèi)。浸入后6h稱(chēng)重，以后經(jīng)1、2、4、8、12、20晝夜各稱(chēng)重一次，次后每隔10晝夜進(jìn)行稱(chēng)重