木材的物理性质 含水率的科学分析与应用.docVIP

《木材的物理性质 含水率的科学分析和应用 《木材的物理性质(含水率的科学分析和应用)》6 2011年06月03日 　　 )]5.2.4 木材干缩和湿胀对木材加工和使用的影响 　　木材干缩和湿胀的各向异性是木材的固有性质，木材干燥不均匀引起的缺陷大致分为三类：即变形、开裂及干燥应力，这不仅直接影响到木材加工质量，而且影响到木材的有效使用。了解木材干燥缺陷产生的原因及其解决办法，对合理使用木材，避免浪费木材资源是极为重要。 　　5.2.4.1 变形 　　木材干燥后，因为各部分的不均匀干缩而使其形状改变，谓之变形。 　　（1）板方材横断面上的变形 生材或湿材干燥时，由于木材弦向干缩远大于径向干缩及二者干缩不一致的共同影响，促使原木解锯后的方材、板材、圆柱等的端面发生多种形变，如图5—12。 　　① 若为径切板(包含髓心)其两端干缩甚大，中间干缩较小，结果变为纺锤状，图5-12中1。 　　② 若为径切板(不包含髓心)干缩颇为均匀，其端面近似矩形，图5-12中2。 　　③ 若板材表面与年轮成45℃角，干缩后两端收缩甚大，长方形变为不规则形状，图5-12中3。 　　④ 原为正方形，年轮与上下两边平行，干缩后，因平行于年轮方向的干缩率较大，垂直于年轮的干缩率较小，变为矩形，图5-12中4。 　　⑤ 木材端面与年轮成对角线，干缩后，正方形变为菱形，图5-12中5。 　　⑥ 木材端面为圆形，干缩后，变为卵形或椭圆形，图5-12中6。 　　⑦ 若为弦切板端面，干缩后，两侧向上翘起，图5-12中7。 　　（2）板方材长度方向上纵切面的变形 原木锯成板材后，如不合理干燥，会导致其长度方向（纵切面）上发生很大的变形，表现形式主要为弯曲，其形状与其在木材横切面上的位置有很大的关系，主要有下列四种，如图5—14。 　　① 翘弯，板材干燥后，近似瓦状，两边翘起，原因在于板材干燥时，弦向干缩大，直径方向干缩小，距离髓心愈远的一面愈接近弦向，而愈近髓心的一面愈近径向。图5-12横切面上7的位置，原木解锯后板材会这种变形。 　　② 顺弯，板材干燥后，两端高起，如弓形，谓之顺弯，发生于木板的长向，由于木板过长，在堆积干燥时，受本身的重量下垂而成，或者是由于在于燥过程发生表面硬化，木板再锯开以后而成，或者是由于木材本身的缺陷，或者板材干燥时，一面通风好，相对的一面不通风，前者干燥快，因而弯曲。此外，应力木亦可能形成顺弯。 　　③ 扭弯 板材干燥后四角不在同一平面上，谓之扭弯，或扭曲。乃由于木板构造的不正常，例如，螺旋纹理与交错纹理的板材，其相对两面细胞排列的角度不同，干缩后，发生扭曲，或者如应压木密度不均匀的木材亦易造成扭曲。 　　④ 横弯 板材干燥后，板面仍保持平直，但其侧边弯曲，一边中央凹入，另一边中央凸起，板材侧边的端头所引直线偏弯，主要是应压本干燥时，产生此种缺陷。 　　5.2.4.2 开裂 　　木材因干燥的不均匀与各方干缩的差异，造成开裂，裂缝大多垂直于年轮而平行于木射线，此乃木材纵向分子与木射线相交之处的结合力弱所致。如图5—14，木材的开裂有以下几种。 　　（1）端裂 为木材干燥时最易发生的缺陷，因为木材水分沿顺纹蒸发的速度约为横纹的12—15倍，同时外表的水分比内部的蒸发快，所以木材两端的水分蒸发甚快，而侧面的水分则蒸发迟缓，故两端先行干燥而开裂。木材端裂自外面向髓心方向发展，起初很小，随干燥的继续进行而逐渐扩大，并沿顺纹方向而向内延展。图5-15中1和2。 　　（2）表面裂 木材干燥时，表面水分通常先行蒸发，而内部水分逐渐外移，以作补充。如木材干燥过急，内部水分的移动不能与干燥速度相适应，则木材内外含水率差异很大；表面水分已降至纤维饱和点以下，而木材内部含水率仍然在纤维饱和点以上，于是表面形成拉应力；如表面形成拉应力大于细胞问的结合力，则木材表面开裂，谓之表面裂。如图5-15中3。 　　（3）心裂 心裂如同端裂，裂缝横过年轮，但自髓心向外辐射，而端裂则由外面向髓心扩展，其原因主要是由于心材的干缩，心裂有时自髓心辐射出数条裂缝，谓之星状心裂。如图5-15中4。 　　（4）蜂窝裂 蜂窝裂为木材内部沿木射线的开裂，在木材外部不易看见。当木材锯开，能见到许多裂缝，称之为蜂窝裂。其成因为木材干燥的不均匀，致使内部产生的拉应力大于分子间的结合力，于是木材内部裂开，如图如图5-15中5。 　　（5）轮裂 原木断面上裂缝沿着年轮方向开裂，如榆木类木材，图5-15中6。轮裂发生的原因多种，主要是由于早晚材材性和干缩性上的差异，或树木生长风的影响，或树木伐倒摔震所致。 　　防止木材开裂的方法，主要是根据开裂发生的原因，分别采取不同的措施。例如：防止端裂，可在木材干燥前用石蜡或油漆，或桐油石灰或煤焦油等，涂刷于木材两端，或者以“S”形或“C”形铁器