木材中水分的移動
更新時間:2022-12-06 11:21:15閱讀: 13來源: 真木網
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處于空氣中的木材,其含水量變化是一個動態平衡,木材中水分不斷地與空氣中水分處于交換狀態,最終達到平衡含水率。
木材內部水分傳導擴散移動的主要通道。木材內部,其水分傳導擴散移動的主要通道有三種:相互連通的細胞腔(導管腔)、細胞間隙和細胞壁紋孔膜上的小孔。闊葉樹材導管間液態水或水蒸氣是沿著導腔移動的,未被侵填體或樹膠之類內含物堵塞的導管,水和水蒸氣可以自由地由一個導管分子移向另一個導管分子。針葉樹材沒有導管,也就沒有細胞腔間的水分移動通道。針葉材和闊葉材各類細胞的胞壁上均具紋孔,紋孔膜上有許多極微細的小孔,水和水蒸氣可通過紋孔膜上極微細的小孔移動。如針葉材管胞紋孔產生閉塞,這部分途徑就受堵塞。水蒸氣和液態水各自遵循不同的規律,借助于擴散和毛細管張力,通過木材內的各種空隙而移動。但是,通過細胞壁和紋孔膜上的微細空隙通道的水分移動,則僅限于吸著水的擴散。

木材中水分移動的原因有毛細管作用、液體或蒸汽的不同壓力差和不均衡的水層或氣體厚度的影響。因此,在木材中產生水位梯度,水位高的向水位低的移動。不同含水率狀態下木材中水分的移動。木材中水分的移動,可分為含水率在纖維飽和點以下以及在纖維飽和點以上兩種情況。
①含水率低于纖維飽和點時木材中水分的移動:此種狀態下,木材內部不含自由水,所有細胞腔內皆為空氣所充滿。由于木材表面水分的蒸發,其內部就會形成含水率梯度,出現相應的水蒸氣分壓梯度。在這種梯度的作用下,水蒸氣開始沿著細胞腔并通過紋孔及紋孔膜上的小孔,由內向外擴散。水蒸氣移動的速度主要取決于紋孔膜上小孔的數量和直徑,因為細胞腔和紋孔腔的直徑遠遠大于紋孔膜上小孔的直徑,水蒸氣不會在通過前兩者時形成多大的阻力。因此,如果紋孔膜上的小孔極小或者被堵塞時,木材內水分呈蒸汽狀態的移動,則是十分緩慢的。木材中水分的移動,在其含水率低于纖維飽和點時,除了上述呈蒸汽狀態移動以外,還會因毛細管的作用,吸著水沿著細胞壁內微毛細管系統的移動。由于木材表面水分的蒸發,使表面部位毛細管的張力變大,水層變薄,張力差異促使吸著水從含水率高的部位向含水率低的部位移動。
在含水率低于纖維飽和點時,木材內水分的移動還會有第三種傳導方式,即蒸汽狀態與液體狀態不斷地相互交替,亦即沿著鄰近的細胞壁內的微毛細管與細胞腔形成的大毛細管之間,呈水蒸氣或液態水相互交替式的移動。上述水分的移動方式,對于一切樹種的木材都是適用的。但是,具體到各種水分傳導途徑的相對效率,會因樹種、密度以及木材的構造特征、含水率變化、溫度高低等而有較大的變動。

②含水率高于纖維飽和點時木材中水分的移動:此種狀態下,水分在木材細胞腔內主要呈液體狀態,水蒸氣也以飽和狀態存在于細胞腔內。由于各個部位的水蒸氣壓力是一致的,此種情況下,理論上是沒有蒸汽狀態的水分在木材內部移動,只有因毛細管張力差引起的液態水——自由水沿著細胞腔與紋孔的移動。如果木材內所有細胞腔都充滿了水分,水分由一個細胞腔移動到另一個細胞腔的情況幾乎不會發生。當木材外表面有一部分含水率因干燥降至纖維飽和點含水率以下時,木材內部就會發生水分由內向外的移動現象。開始僅為木材表層幾排細胞向外蒸發水分,其細胞腔內水膜厚度逐漸變小,使得毛細管內新月形液面的彎曲度急劇地增大,蒸發面與木材內部形成了毛細管張力差,促使自由水由內部幾排細胞移向蒸發面。這一過程的不斷進行,使蒸發面逐漸移向木材內部,構成了上述三種水分傳導方式擴散移動的機構,木材才得以逐漸干燥。
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