木材学-第六章

木材学课程负责人吴义强教授湖南省精品课程木材科学与技术国家重点学科第六章木材的物理性质木材和水分木材的电、热、声学性质3木材密度12木材的密度木材分类木材密度分类木材密度的测定全干材密度气干材密度生材密度直线量测法6.1木材的密度水银测容器法密度的影响因素实质密度和空隙度排水法树种年轮宽度与晚材率含水率树干不同部位基本密度自然界中,凡能与水结合并为水湿润的材料,可以归纳为三类胶体毛细管多孔胶体毛细管多孔体这类物质所含水分的数量发生变化时,其尺寸和体积也随之变化,但不会发生性质的变化吸水时,水分的增减不改变或极少改变其原有的尺寸和体积，只影响重量，性质变脆、强度降低综合了前两种物质，具有前两种物质的特性，如纸板、布匹木材是一种毛细管多孔有限膨胀胶体原因大毛细管系统+微毛细管系统6.2木材和水分6.2.1木材中的水分水分的存在位置和分类吸着水boundwater自由水freewater微毛细管水吸附水化合水存在于微毛细管系统内，依靠表面张力而与木材呈物理机械的结合，约6%吸附在结晶区表面和无定形区域内纤维素分子游离羟基上分，24%左右饱和水蒸气吸附水液态水生材与气干材中的水分绝对含水率通常用木材所含水分的重量占其全干材重量的百分率表示相对含水率用木材所含水分的重量占木材原重量的百分率表示6.2.2木材的含水率及其测定测定方法干燥法蒸馏法电测法6.2.3木材的纤维饱和点纤维饱和点(fibersaturationpoint)——木材中不包含自由水，且吸着水达到最大状态时的含水率，叫木材的纤维饱和点。其变异范围为23--33%,平均值为30%木材纤维饱和点示意图中图：木材含水率在纤维饱和点状态左图：木材含水率大于纤维饱和点右图：木材的含水率低于纤维饱和点6.2.3.1纤维饱和点的测定：木材强度随含水率的变化思考：为什么纤维饱和点是木材性质的转折点？木材体积(干缩率或膨胀率随含水率的变化木材导电性随含水率的变化定义6.2.3.2平衡含水率(equilibriummoisturecontent)当木材在一定的相对湿度和温度的空气中，吸收水分和散失水分的速度相等，即吸湿速度等于解吸速度平衡含水率的影响因素—环境的相对湿度和温度在木材加工利用上的意义木材在制成木制品前,必须干燥到所在地区空气温、湿度相适应的木材平衡含水率6.2.4木材的吸湿性吸湿性吸湿吸附吸收解吸蒸汽压力差使木材自外吸收水分蒸汽压力差使木材向外蒸发水分毛细管表面张力作用对液体进行机械地吸收多孔性的材料或溶胀的凝胶体物质对气态液体或气体紧密地吸收现象吸着滞后木材的吸着滞后定义在一定的大气条件下，吸湿时的平衡含水率总比解吸时要低原因木材的微毛细管系统内的空隙一部分被空气占据干燥收缩后的木材，其羟基价键非常坚固木材的塑性木材的胀缩性木材含水率↓(变干)——尺寸缩小——干缩性木材含水率↑(变湿)——尺寸膨胀——湿胀性木材干缩率的计算木材为什么干缩湿胀？线干缩、体积干缩方向、树种、密度、晚材率木材干缩湿胀的影响因素纵向干缩远小横向6.2.5木材的胀缩性干缩系数干缩湿胀各向异性的原因径向和弦向差异干缩干缩应力和干燥缺陷右图木材的湿胀示意图见图减小木材干缩湿胀的方法减小细胞壁的膨胀减小膨胀量a.取代-OH或其它方法降低-OH量b用憎水物覆盖自由表面，堵塞水的通道c.浸入某种物质充胀细胞壁1.减小传递给外部尺寸的膨胀量－胶合板的交错结构6.2.6木材中水分的移动水分在木材内移动的通道木材中水分移动的机理驱动力与形式驱动力形式含水率梯度大毛细管液态水移动水蒸气压力差大毛细管水蒸气移动微毛细管张力差微毛细管液态水移动木材中水分移动的动力有三种：毛细管作用、蒸气压力、含水率梯度分为含水率在纤维饱和点以下及以上两种情况移动途径有三种：直接联通的细胞腔细胞间隙通过纹孔膜的通道胞壁水的移动a.以蒸汽形式通过细胞腔然后又进入细胞壁b.以蒸汽形式通过细胞腔然后通过纹孔图7-21木材细胞壁中吸附水的移动含水率梯度树种密度心、边材方向温度移动的途径通过连续的细胞壁通过断续的细胞腔－细胞壁影响木材中水分移动速度的因素木材的导电机理木材的导电性是由电离现象引起的6.3木材的电学、热学和声学性质导电的影响因素(1)含水率(2)温度(3)方向：顺纹理最大(4)木材密度：影响较小(直流电传导中)(5)木材中电解质含量热学性质声学性质木材的传声性声波的阻力(木材的透音性)木材共振性热膨胀热容和比热容木材的热导率热扩散率热分解过程