木材干與濕主要取決于其水分含量的多少,一棵活樹生長時,其根部不間斷地從土壤中吸取水分,由樹干的木質部將水分送到樹木的各個器官, 同時又將葉子光合作用所制造的養料由樹干的韌皮部輸送到樹木的各個部分。水分是樹木生長必不可少的物質,木材中水分是木材檢驗的重要內容。可見,對木材中所含水分特征進行論述是非常必要的。
一、木材中水分存在的狀態
1.自由水 自由水是指以游離狀態存在于木材細胞的胞腔、細胞間隙和紋孔腔這類大毛細管中的水分。自由水主要影響到木材重量、燃燒性、滲透性和耐久性,對木材體積穩定性、力學、電學等性質無影響。
2.吸著水 吸著水是指以吸附狀態存在于細胞壁中微毛細管的水,即細胞壁微纖絲之間的水分。吸著水多少對木材物理力學性質和木材加工利用有著重要的影響。木材生產和使用過程中,應充分關注吸著水的變化與控制。
3.化合水 化合水是指與木材細胞壁物質組成呈牢固的化學結合狀態的水。這部分水分含量極少,而且相對穩定,是木材的組成成分之一。化合水對木材物理性質沒有影響。
二、木材含水率種類與測定方法
1.木材含水率種類 木材干與濕主要取決于其水分含量的多少,通常用含水率來表示。木材中水分的重量和木材自身重量之百分比稱為木材的含水率。木材含水率分為絕對含水率和相對含水率兩種。以全干木材的重量為基準計算含水率稱為絕對含水率,以濕木材的重量為基準計算的含水率稱為相對含水率。
2.木材含水率測定方法 木材含水率的測定有干燥法、蒸餾法及導電法三種,以干燥法和導電法應用最為廣泛。
①干燥法 干燥法又名重量法,是將欲測含水率的木材稱其初重(Gw)后放入烘箱,先在60℃低溫下烘干2小時,之后將溫度調至(103±2)℃,連續烘干8~10小時后至重量(G0)不變。其間,每隔2小時試稱一次,至最后兩次稱重之差極小(不超過0.3%),即可認為達到全干。按公式計算出木材的含水率。此法時間較長,對樹脂等揮發性物質含量高的樹種木材,測定出來的結果稍微偏大。但此法操作簡便,結果準確,廣泛應用。
②蒸餾法 對于樹脂含量較高的樹種木材或經油劑浸注處理后的木材,使用烘干法測定含水率,樹脂或油類會因溫度升高而隨水分一起蒸發,導致出現水分量增大的假象而使結果誤差較大。為了較準確地測定此類木材的含水率,可以利用蒸餾法。
③導電法 導電法是利用木材電學性質如電阻率、介電常數和功率因素等與木材含水率間有規律的關系設計出一種測濕儀。測濕儀上有刻度表或電子顯示數據,通電后即可直接讀出木材的含水率。
電表測濕儀測定木材含水率,簡便而迅速,可立即測出木材含水率,無須破壞樣木,并免去需制作含水率試樣,特別適合于生產現場使用。生產上,木材及其制品含水率在7%~23%范圍內,導電法測定較準確。
三、不同含水量狀態下木材的分類
1.生材 樹木新伐倒的木材稱為生材,含水率多在50%以上,在伐木運材及人工干燥中對檢定很有必要。
2.濕材 長期浸泡在水中的木材。濕材含水率高于生材,含水率多在100%~200%,如貯木場內木材。
3.氣干材 生材或濕材放置于大氣中,水分逐漸蒸出,最后與大氣濕度平衡時的木材稱為氣干材。氣干材含水率隨大氣的溫度和濕度而變化,我國地域遼闊,氣干材含水率多在12%~18%之間。我國氣干材標準含水率為12%(過去是15%)。
4.爐干材(窯干材) 經過人工干燥的木材稱窯干材,含水率4%~12%。爐干材可縮短木材在大氣中干燥時間,及時利用木材,減少木材變形。
5.絕干材 絕干材是將木材放在(103±2)℃的溫度下干燥,幾乎可以逐出木材的全部水分,使木材含水率接近于零。絕干材暴露于空氣中,將從空氣中吸收水分。
四、木材的纖維飽和點及其意義
纖維飽和點是指木材胞壁含水率處于飽和狀態而胞腔無自由水時的含水率。它具有非常重要的理論意義和實用價值。纖維飽和點的含水率因樹種、溫度以及測定方法的不同而存在差異,其變異范圍為23%~33%,但多種木材的纖維飽和點的含水率平均為30%。因此通常以30%作為各個樹種纖維飽和點含水率的平均值。
五、木材的吸濕性
1.木材的吸濕性 木材的吸濕性是指木材從空氣中吸收水分或向空氣中蒸發水分的性質。木材中水分含量多少與周圍空氣的相對濕度和溫度有很大的關系,當空氣中的水蒸氣壓力大于木材表面水蒸氣壓力時,木材從空氣中吸收水分,這種現象叫做吸濕;反之若空氣的水蒸氣壓力小于木材表面的水分蒸氣壓力時,木材中水分向空氣中蒸發叫解吸。
2.木材吸濕滯后現象 在相同的大氣溫度和相對濕度條件下,干燥木材的吸濕過程所能達到的最大的含水量總是低于潮濕木材解吸過程所能達到的最小含水量,它的平衡含水率曲線不相吻合的現象稱為木材吸濕滯后。
六、木材中水分的移動
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、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管腔移動的,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。
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。后兩種對于木材干燥具有極為重要的意義。
七、木材的吸水性
吸水性體現木材浸于水中吸收水分的能力。單位時間內木材吸水的數量可體現其吸水速度。木材吸水的最大數量占干材重量的百分率為水容量或最大含水率。
八、木材透水性
液體或水借其本身的吸力或外界的壓力滲入木材內部的能力稱為木材的透水性。木材的透水性又名木材的液體滲透性或液體貫透性。透水性與木材防腐、注入阻燃劑、油漆、著色、涂膠、樹脂的浸出和紙漿的蒸解等關系密切。木材透水性大,有利于木材防腐、油漆、著色、涂膠、樹脂的浸出和紙漿的蒸解等
一、木材中水分存在的狀態
1.自由水 自由水是指以游離狀態存在于木材細胞的胞腔、細胞間隙和紋孔腔這類大毛細管中的水分。自由水主要影響到木材重量、燃燒性、滲透性和耐久性,對木材體積穩定性、力學、電學等性質無影響。
2.吸著水 吸著水是指以吸附狀態存在于細胞壁中微毛細管的水,即細胞壁微纖絲之間的水分。吸著水多少對木材物理力學性質和木材加工利用有著重要的影響。木材生產和使用過程中,應充分關注吸著水的變化與控制。
3.化合水 化合水是指與木材細胞壁物質組成呈牢固的化學結合狀態的水。這部分水分含量極少,而且相對穩定,是木材的組成成分之一。化合水對木材物理性質沒有影響。
二、木材含水率種類與測定方法
1.木材含水率種類 木材干與濕主要取決于其水分含量的多少,通常用含水率來表示。木材中水分的重量和木材自身重量之百分比稱為木材的含水率。木材含水率分為絕對含水率和相對含水率兩種。以全干木材的重量為基準計算含水率稱為絕對含水率,以濕木材的重量為基準計算的含水率稱為相對含水率。
2.木材含水率測定方法 木材含水率的測定有干燥法、蒸餾法及導電法三種,以干燥法和導電法應用最為廣泛。
①干燥法 干燥法又名重量法,是將欲測含水率的木材稱其初重(Gw)后放入烘箱,先在60℃低溫下烘干2小時,之后將溫度調至(103±2)℃,連續烘干8~10小時后至重量(G0)不變。其間,每隔2小時試稱一次,至最后兩次稱重之差極小(不超過0.3%),即可認為達到全干。按公式計算出木材的含水率。此法時間較長,對樹脂等揮發性物質含量高的樹種木材,測定出來的結果稍微偏大。但此法操作簡便,結果準確,廣泛應用。
②蒸餾法 對于樹脂含量較高的樹種木材或經油劑浸注處理后的木材,使用烘干法測定含水率,樹脂或油類會因溫度升高而隨水分一起蒸發,導致出現水分量增大的假象而使結果誤差較大。為了較準確地測定此類木材的含水率,可以利用蒸餾法。
③導電法 導電法是利用木材電學性質如電阻率、介電常數和功率因素等與木材含水率間有規律的關系設計出一種測濕儀。測濕儀上有刻度表或電子顯示數據,通電后即可直接讀出木材的含水率。
電表測濕儀測定木材含水率,簡便而迅速,可立即測出木材含水率,無須破壞樣木,并免去需制作含水率試樣,特別適合于生產現場使用。生產上,木材及其制品含水率在7%~23%范圍內,導電法測定較準確。
三、不同含水量狀態下木材的分類
1.生材 樹木新伐倒的木材稱為生材,含水率多在50%以上,在伐木運材及人工干燥中對檢定很有必要。
2.濕材 長期浸泡在水中的木材。濕材含水率高于生材,含水率多在100%~200%,如貯木場內木材。
3.氣干材 生材或濕材放置于大氣中,水分逐漸蒸出,最后與大氣濕度平衡時的木材稱為氣干材。氣干材含水率隨大氣的溫度和濕度而變化,我國地域遼闊,氣干材含水率多在12%~18%之間。我國氣干材標準含水率為12%(過去是15%)。
4.爐干材(窯干材) 經過人工干燥的木材稱窯干材,含水率4%~12%。爐干材可縮短木材在大氣中干燥時間,及時利用木材,減少木材變形。
5.絕干材 絕干材是將木材放在(103±2)℃的溫度下干燥,幾乎可以逐出木材的全部水分,使木材含水率接近于零。絕干材暴露于空氣中,將從空氣中吸收水分。
四、木材的纖維飽和點及其意義
纖維飽和點是指木材胞壁含水率處于飽和狀態而胞腔無自由水時的含水率。它具有非常重要的理論意義和實用價值。纖維飽和點的含水率因樹種、溫度以及測定方法的不同而存在差異,其變異范圍為23%~33%,但多種木材的纖維飽和點的含水率平均為30%。因此通常以30%作為各個樹種纖維飽和點含水率的平均值。
五、木材的吸濕性
1.木材的吸濕性 木材的吸濕性是指木材從空氣中吸收水分或向空氣中蒸發水分的性質。木材中水分含量多少與周圍空氣的相對濕度和溫度有很大的關系,當空氣中的水蒸氣壓力大于木材表面水蒸氣壓力時,木材從空氣中吸收水分,這種現象叫做吸濕;反之若空氣的水蒸氣壓力小于木材表面的水分蒸氣壓力時,木材中水分向空氣中蒸發叫解吸。
2.木材吸濕滯后現象 在相同的大氣溫度和相對濕度條件下,干燥木材的吸濕過程所能達到的最大的含水量總是低于潮濕木材解吸過程所能達到的最小含水量,它的平衡含水率曲線不相吻合的現象稱為木材吸濕滯后。
六、木材中水分的移動
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、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管腔移動的,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。
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。后兩種對于木材干燥具有極為重要的意義。
七、木材的吸水性
吸水性體現木材浸于水中吸收水分的能力。單位時間內木材吸水的數量可體現其吸水速度。木材吸水的最大數量占干材重量的百分率為水容量或最大含水率。
八、木材透水性
液體或水借其本身的吸力或外界的壓力滲入木材內部的能力稱為木材的透水性。木材的透水性又名木材的液體滲透性或液體貫透性。透水性與木材防腐、注入阻燃劑、油漆、著色、涂膠、樹脂的浸出和紙漿的蒸解等關系密切。木材透水性大,有利于木材防腐、油漆、著色、涂膠、樹脂的浸出和紙漿的蒸解等