木質建材手冊-木材的濕脹和干縮

更新時間:2022-11-07 16:03:29閱讀: 9來源: 真木網

導 讀

本篇真木網要介紹的是木材的濕脹和干縮。


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木材干縮濕脹現象是指木材在絕干狀態至纖維飽和點的含水率區域內,水分的解吸或吸著會使木材細胞壁產生干縮或濕脹的現象。若木材的含水率高于纖維飽和點,含水率的變化并不會使木材產生干縮和濕脹。當木材的含水率在纖維飽和點以下時,隨著木材含水率的降低,干縮量隨之增大,直至木材含水率降為零時,其干縮量達最大值。同樣,木材的濕脹由木材含水率為零時開始,隨著含水率的增高,濕脹量也隨之增大,直到含水率達到纖維飽和點時, 其濕脹量達到最大值。木材具有干縮性和濕脹性,是因為木材在失水或吸濕時,木材內所含水分向外蒸發,或干木材由空氣中吸收水分,使細胞壁內纖絲間、微纖絲間和微晶間水層變薄而靠攏或變厚而伸展,從而導致細胞壁乃至整個木材尺寸和體積發生變化。

木材干縮與濕脹的程度用干縮率和濕脹率來表示,在實際應用時,不必求得干縮率或濕脹率,而是應用含水率每降低一個百分點數所引起的單位尺寸或體積縮小的百分比值來表示,這一數值稱為干縮系數。

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木材干縮和濕脹在不同方向上的差異,稱為木材干縮和濕脹的各向異性。 對于大多數的樹種來說,軸向干縮率或濕脹率一般為0.1%?0.3%而徑向干縮率或濕脹率和弦向干縮率或濕脹率的范圍則分別為3%?6%和 6%?12% ?木材軸向、橫向干縮濕脹差異的原因木材主要細胞的細胞壁內微纖絲方向在次生壁外層(身)和內層(S3)與細胞主軸幾乎近于垂直,中層 (S2)則與主軸近似平行,而細胞壁中次生壁占的比例最大,次生壁中又以中層厚度最大。因此,木材的干縮或濕脹也就主要取決于次生壁中層(S2)微纖絲的排列方向。當木材濕脹與干縮時,使分子鏈間的間距明顯地增大或縮小,而使分子鏈的長度幾乎沒有什么變化。最終在宏觀上則體現了木材縱向尺寸變化很小,而橫向尺寸的變化卻很明顯。

木材徑向、弦向干縮濕脹差異的原因木射線對徑向收縮的抑制在木材細胞組成中,射線細胞是唯一橫向排列的細胞。當射線細胞收縮時,由于縱向收縮小于橫向收縮,因而射線細胞的縱向收縮抑制了木材徑向收縮,使得徑向收縮小于弦向收縮。

早材與晚材差異的影響木材的收縮量與其所含實質(細胞壁)量有關。晚材密度大于早材,其實質含量也多于早材,因此,晚材的收縮和膨脹量要大于早材。在木材的徑向,早材與晩材是串聯的,木材徑向收縮體現為收縮量大的晚材和收縮量小的早材按照各自體積比例加權平均的效果。而在弦向, 早材與晚材是并聯相接的,由于晚材的強度大于早材,因此收縮大的晚材就會強制收縮小的早材同它一起收縮,最終使木材弦向收縮大于徑向收縮。

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徑向壁和弦向壁中的木質素含量差別的影響由于一般木質部纖維的徑向壁比弦向壁的木質素含量高,因而吸濕變形性也小。同時,木材纖維的胞壁是微纖絲排列和化學組成明顯不同的多層結構,這兩者均是導致木材的徑向、弦向干縮濕脹差異的主要因素。

徑壁、弦壁紋孔數量的影響紋孔的存在使其周圍微纖絲的走向偏離了細胞長軸方向,產生了可達45°的夾角,因此對細胞壁的收縮產生了較大的限制作用,而針葉樹材管胞徑面壁上的紋孔數量遠較弦面壁的多,這使徑向收縮受到的限制作用很大,對弦向收縮產生的限制很小,最終導致木材弦向干縮濕脹比徑向大。

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