木材物理性质.ppt

第6章 木材的物理性质 目 录 6.1 木材密度 6.2 木材和水分 6.3 木材的电学性质 6.4 木材的热学性质 6.5 木材的声学性质 6.6 木材的光学性质 6.1 木材密度 6.1.1 木材密度的种类 6.1.2 木材比重的测定 6.1.3 细胞壁密度、实质密度和空隙度 6.1.4 木材密度的影响因素 6.1.1 木材密度的种类 木材是由木材细胞壁实质物质、水分及空气组成的多孔性材料，对应着木材的不同水分状态，木材密度可以分为生材密度、气干密度、绝干密度和基本密度。它们的定义如下： 最常用:气干密度和基本密度。在运输和建筑上，一般采用生材密度。而在比较不同树种的材性时，则使用基本密度。 6.1.2 木材比重的测定 测定比重必须知道一定含水率时木材的体积以及木材的绝干重量。 在大多数情况下，绝干重量的测定与用绝干称重法测定含水率中所用的方法一致。 由于在干燥过程中抽提物可能和水蒸气一起蒸发，所以有时采用蒸馏法来得到绝干重量。 木材的体积的测定可以采用以下方法： （1）对于形状规则的试材，直接测量试材的三边尺寸，计算出体积； （2）对于形状不规则的试材，可以用排水法测量体积。 （3）快速测定法。 （三）排水法 此法尤为适合测定不规则试样的体积。当测定气干材或全干材体积时，需在试样入水前涂上石蜡薄层，防止试样吸水而影响精度。 （四）快速测定发法 首先，在烧杯中加入适量液体，将金属针浸入液体中，记录天平的读数。 然后用金属针尖固定试材，将试材浸入液体中，再记录平衡时天平的读数。 两次天平的读数之差除以已知液体的密度，就可以得到试材的体积。 6.1.3 细胞壁密度、实质密度和空隙度 木材的绝干细胞壁的密度可以通过比重计或体积置换法来测量。置换介质种类的不同，测得的细胞壁密度的值也有差异。 以水作为置换介质得到的细胞壁密度大于以甲苯和氦作为置换介质得到的值。 这是由两个方面的原因引起的： （1）水属于极性膨胀性介质，水分子可以进入细胞壁中更小的孔隙中； （2）与液态水相比，吸着水的表观体积减小。 木材的实质密度即指木材细胞壁物质的密度。木材的空隙度可以用下式计算求得： 式中，P为木材空隙度（%），?0为木材的绝干密度（g/cm3）， ?0w为木材的实质密度（g/cm3）。 如果式中用木材的细胞壁密度代替，则得到的孔隙度中不包括非膨胀性溶剂所不能进入的细胞壁中的微小孔隙。 6.1.4 木材密度的影响因素 除了含水率以外，影响木材密度的因素还包括树种、抽提物含量、立地条件和树龄等。在同一棵树上，不同部位的木材密度也有较大的差异。 6.1.4.1 树种 6.1.4.2 抽提物含量 在不同的木材中，抽提物含量的范围从绝干重的3%至30%不等，因此对木材的密度有很大的影响。通常，在测定密度之前可以先用水和有机溶剂（如苯和乙醇等）对木材进行抽提处理，经过抽提处理后木材的密度更为均一。 6.1.4.3 立地条件 树木的立地条件，包括气候、地理位置等对木材密度也有很大影响。 6.2 木材和水分 6.2.1 木材中水分的存在状态 6.2.2 木材的含水率及测定 6.2.3 木材的水分吸着（adsorption） 和解吸（desorption） 6.2.4 木材中水分的移动 6.2.5 木材的干缩湿胀 6.2.1 木材中水分的存在状态 木材中存在的水分，可以分为自由水和结合水（或吸着水）两类。 自由水 存在于木材的细胞腔中，与液态水的性质接近。 结合水 存在于细胞壁中，与细胞壁无定形区（由纤维素非 结晶区、半纤维素和木素组成）中的羟基形成氢键 结合。 生材：细胞腔和细胞壁中都含有水分，其中自由水的水分量随着季节变化，而结合水的量基本保持不变。 纤维饱和点 假设把生材放在相对湿度为100%的环境中，细胞腔中的自由水慢慢蒸发，当细胞腔中没有自由水，而细胞壁中结合水的量处于饱和状态，这时含水率称为纤维饱和点。 气干状态 当把生材放在大气环境中自然干燥，最终达到的水分平衡态称为气干状态。气干状态的木材的细胞腔中不含自由水，细胞壁中含有的结合水的量与大气环境处于平衡状态。