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    木材的密度、含水率、吸湿性及湿胀干缩与变形

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    1.密度与表观密度
    各物种木材的密度相差不大,一般为1.48~1.56g/cm3,平均约为1.55g/cm3。木材的表观密度则差别很大,随着孔隙率、含水量等因素的变化而不同。小的能到280kg/m3,如泡桐,大的能达到1128kg/m3,如蚬木。大多数木材的表观密度都在400~600kg/m3,平均约为500kg/m3。

    2.含水率与吸湿性
    木材的含水率是指木材所含水的质量占干燥木材质量的百分数。木材中的水分包括三个部分,一个是细胞壁内的吸附水,一个是细胞腔中的自由水,另一个则是木材中的化学结合水。
    细胞壁内的吸附水存在于木纤维中,木材的干湿变形以及力学强度均受其影响。当干燥的木材从大气中吸收水分时,通常先由细胞壁吸收成为吸附水;达到饱和后,水分进入细胞腔和细胞间隙,成为自由水。自由水是存在于细胞腔和细胞间隙中的水分,对木材细胞的吸附能力很弱。自由水含量的多少,会影响到木材的表观密度、导热性、抗腐朽能力和燃烧性等,而对木材的变形和强度几乎无影响。化学结合水是木纤维中有机高分子形成过程中所吸收的水分,是构成木材不可或缺的成分,正常状态下木材的结合水应该是饱和的,常温下对木材的性质影响不大。
    木材干燥时首先是自由水蒸发,而后是吸附水蒸发;木材吸潮时,先是细胞壁吸水,细胞壁中的水分达到饱和后,自由水才开始吸入。通常我们把细胞腔和细胞壁中无自由水,而细胞壁吸附水饱和时含水率,叫做木材的纤维饱和点,其值介于25%到35%之间。均值约为30%。纤维饱和点是木材物理力学性质变化的转折点。
    木材的含水率受温湿度的影响较大。当长时间处于一定温度和湿度的空气中时,木材的含水率就会趋于稳定,即水分的蒸发和吸收趋于平衡,此时木材的含水率称为平衡含水率。新伐木材的含水率一般在35%以上,风干木材的含水率为15%~25%,室内干燥木材的含水率通常是8%~15%。

    3.湿胀干缩与变形
    湿胀干缩是指材料在含水率增加时体积膨胀,减小时体积收缩的现象。木材的湿胀干缩性质呈现一定的规律性:当含水率在纤维饱和点以下变化时,含水率增大,木材体积会由于木材内部构造并不均匀,其各方向的胀缩也有不同。木材品种相同时,其弦向胀缩最大,径向次之,而顺纤维的纵向最小。如木材干燥时,弦向干缩6%~12%,径向干缩3%~6%,纵向干缩则是0.1%~0.35%,木材弦向的胀缩变形最大,是因髓线与周围连接较差所致;木材树种不同时,其胀缩也不同,一般情况下,木材的表观密度越大、夏材含量越多,其胀缩变形也就越大。木材的湿胀干缩变形,对其应用方面有很大的影响,干缩会造成木结构接缝不严、接榫松弛、翘曲开裂,湿胀会使木材结构产生凸起变形。针对这种不利影响,可提前对木材进行干燥处理,尽可能地使木材含水率达到与工作环境相适应的平衡含水率。

    4.其他物理性质
    木材的导热系数受其表观密度的影响,随其增大而增大,且顺纹方向的导热系数要大于横纹方向。木材干燥时,其电阻很大。但随着木材含水量的提高,木材的电阻会相对降低;另外,当温度升高时,木材的电阻也会减小。木材的吸声性能较好,故常用软木板、木丝板、穿孔板等作为吸声材料,应用相当广泛。发生膨胀,含水率减小,木材的体积会发生收缩;而当木材的含水率在纤维饱和点以上变化时,只是自由水的增减,木材的体积没有变化。
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