梯度含水状态对木材物理力学性能的影响研究.docx

XXXX大学本科毕业（设计）论文（2013届)题 目： 梯度含水状态对木质材料物理力学性能影响的研究教学院系： 材料工程学院专 业： 木材科学与工程 学生姓名: 指导教师： 评阅人： 19梯度含水状态对木质材料物理力学性能影响的研究（西南林业大学材料工程学院 昆明 650224）摘 要：为考查环境湿度对木质材料物理力学性能的影响，本文以云南松（YunNan Pine,拉丁名Pinus Yunnanensis，简称：YPSW）、意杨（拉丁文：Populus euramevicana，简称：PSW）和意杨酚醛树脂单板层积材（PF-P-LVL）为研究对象，通过测试和分析不同含水状态下试材的外形尺寸、质量和静曲弹性模量（MOE），得如下结论：1）在吸湿过程中三种材料的厚度、宽度膨胀与名义含水率（Nominal moisture content,简称：NMC）增长成正相关关系，但膨胀率则相反；2）相同NMC下，三种材料梯度含水状态下的MOE均小于平衡含水状态下材料的MOE，但随材料水分梯度的减小，两者的差异也逐渐变小；3）尺寸膨胀对三种材料MOE的影响依次为P-PF-LVLYNPPSW，说明热压型人造板材料在吸湿过程中不但发生了原材料的尺寸膨胀，也发生了热压压缩的回复。建议我国相关标准关注环境湿度变化引发的木质材料由于含水不均而导致的力学性能降低问题。关键词：平衡含水状态,梯度含水状态,尺寸变化,弹性模量Study on the Physical and Mechanical Properties influence from Gradient Moisture Content（Faculty of Material Engineering，Southwest Forestry University,Kunming,650224）Abstract: In order to investigate the effects of environmental moisture on physical-mechanical properties of wood materials, the dimension, mass and modulus of elasticity (MOE) of YNP, PSW and PF-P-LVL under different moisture content distribution were measured and analyzed. Final results showed: 1) the width and thickness swelling of three materials were all positive with their Nominal moisture content (NMC), but the swelling ratios were contrary to NMC; 2) MOEs of three materials under moisture content gradient distribution (GMC) were all lower than they under equilibrium moisture distribution (EMC), but this difference was getting smaller and smaller with the GMC decreased;3) the ranges of effects of dimensions on MOEs were P-PF-LVLYNPPSW, this indicated that hot-pressing material not only occurred dimensional swelling caused by moisture absorption, but also occurred dimensional recovery caused hot-pressing.Meanwhile, this paper suggested that such effects on mechanical properties caused by GMC should be pay attention to in Chinese relative standards or specifications.Keywords：equilibrium moisture content, gradient moisture content, dimensional changes, modulus of elasticity梯度含水状态对木质材料物理力学性能影响的研究目 录1 绪 论11.1 引言11.2 水分的分布状态11.2.1 木材的水分分布状态11.3 问题的提出21.4 国内外研究现状和发展趋势21.3.1水分对木质材料物理力学性能的影响21.3.2 发展趋势41.5 本研究的主要内容41.6 本研究的目的与意义42 材料与方法52.1 材料52.2.1 原材料52.2.2 试件规格及数量52.2.3 试件编号52.2 试验变量和水平设置52.2.1 试验常量设计52.2.2 试验变量及水平设置62.3 衡量指标62.4 测试方法和依据62.4.1 弯曲弹性模量测试方法62.4.2 尺寸测试方法72.4.3 剖面密度测试方法82.5试验设备82.6 试验操作方法93 结果与分析103.1 梯度含水状态对木质材料截面尺寸的影响103.1.1 不同水分分布状态对木质材料厚度膨胀的影响103.1.2 梯度含水状态对木质材料宽度膨胀的影响113.2 梯度含水状态对木质材料静曲MOE的影响123.2.1 吸湿过程中木质材料MOE的变化123.2.2 不同水分分布状态对木质材料MOE的影响133.3不同水分分布状态对木质梁截面尺寸及致MOE的影响144 结论17参考文献18指导老师简介19致 谢201 绪论1 绪 论1.1 引言木材，是三大基本材料中唯一可以再生循环利用的绿色资源，被广泛用于建筑、室内装饰等方面。木材是属于毛细管多空有限膨胀型有机生物质材料，具有吸湿、吸水等特性，在使用过程中其物理力学性能容易受水分变化的影响1。木材内部水分的变化不仅包括含水量的变化，还有其分布状态的变化。在与周围环境含水率平衡前，木材内部含水率处于动态的变化状态，因而其水分分布状态不断变化（如含水率内高外低或外高内低）使内部处在一种复杂的含水状态，对其的性能造成了一定影响。我国现有木质材料标准多以常规的静曲强度（Modulus of rupture of bending，简称：MOR）和静曲弹性模量（Modulus of elasticity of bending，简称：MOE）为分级标准，并且MOE是木质工程材料最终的设计和应用指标之一，因此，本文研究木质材料的MOE受水分的影响。本文研究了含水量和水分分布状态对木质材料物理力学性能影响，着重分析了水分分布状态对材料物理力学性能的影响。1.2 水分的分布状态1.2.1 木材的水分分布状态1）平衡含水状态平衡含水状态指的是木质试件在某一恒定温度和湿度环境中其含水量不再变化时所处的状态，常用平衡含水率（Equilibrium moisture content；简称：EMC）来表达，即木质试件在某一恒定温度和湿度环境中其质量达到恒定不变时所对应的含水率2。2）梯度含水状态木材内部各层含水量不均等、必与其所处环境和在其内部不断发生水分交换时的含水状态，可以用名义含水率（Nominal moisture content；简称：NMC）来表示动态梯度含水状态的木材的平均含水率。处于大气中的木材或变温变湿箱中的木材试件均处梯度含水状态（由表及里吸湿或由里及表解吸）3。1.3 问题的提出1）梯度含水状态对木质材料的物理力学性能有何影响？2）梯度含水状态和平衡含水状态对木质材料物理力学性能的影响有何不同？3）梯度含水状态下木质材料工程应用性能如何评价？1.4 国内外研究现状和发展趋势1.3.1水分对木质材料物理力学性能的影响 水分对木质材料外形尺寸的影响木材及木质材料都是吸湿性材料，水分的变化会引起其干缩湿涨，在宏观上表现为尺寸的变化。根据材料力学的知识知，木材截面尺寸的变化会引起截面惯性矩、弹性模量的变化，进而会影响其刚度等性能，因此需要引起注意。LVL在加工过程中经压缩、涂胶、加压等工艺的影响，在水分的作用下其尺寸稳定性与木材还有所差别5。木质材料在水分的作用下存在可恢复膨胀和不可恢复膨胀。前者是由木材的天然吸湿性引起的，不受加工工艺的影响；后者是由压缩木材的回弹和木材单元胶点的破坏造成的6。NMCatt（1982年）研究循环湿度对刨花板强度和尺寸的影响实验，发现在从30%90%循环湿度下，循环2个月，试件的含水量及厚度和长度比循环2周增加的多56；Laura等（2009年）在研究循环湿度对OSB厚度膨胀的影响中发现，经过一个90%-30%RH循环后尺寸(厚度)没有恢复到原先的尺寸，且随循环次数的增多，厚度膨胀增加。这与前面一些学者的结论相同。在水分的影响下,结构板材存在可逆和不可逆膨胀7。Gressel（1980年）报告得出在20条件下刨花板从45%到80%RH下每24小时循环一次，含水率每增加23%厚度膨胀增加0.4%。同样的试件从25%95%RH条件下，每24小时循环一次含水率每增加3.55%，厚度膨胀增加1.52%。随着循环含水率范围的扩大，材料内部水分含量变化大,且对尺寸的影响也增大8。由上述学者的研究分析,无论是含水率还是含水状态对木质材料的厚度膨胀都有很大的影响。应予以考虑在吸湿、解吸过程中，尺寸有怎样的变化规律。 水分对木质材料力学性能的影响木材学中介绍木材含水率影响木材的力学性质。当含水率处在纤维饱和点时，结合水吸着于木材内部表面上，随着含水率的下降，木材发生干缩，胶束之间的内聚力增大，内摩擦系数增高，密度增大，因而木材力学强度急剧增加。Liiri(1961年)、Bryan and Schniewind (1965年)、Dinwoodie（1978年）等在研究过程中得出相类似的结论，在一定时间里经不同湿度下循环变化，人造板的弹性模量、强度、内结合强度均比平衡含水率下低，且循环周期的不同对人造板的内结合强度、刚度和强度的影响不同9-13。不同湿度交替变化，木材及木质材料内水分处在非均衡状态，因此对材料的影响不同于平衡含水状态。Ishimaru.et.al（2001年ab）研究了在四种不同湿度环境下，吸湿或解吸过程中E的变化。在吸湿过程中，随着NMC的增加E逐渐减小，但吸湿到第9周（试件基本达到均衡含水状态）后，测得的E几乎等于第1周（试件从绝干经过第一周的吸湿，内干外湿，水分分布处在梯度状态）测得的E；在解吸过程中，随着时间的增加E也逐渐的增加，直到平衡达到最大。该研究也验证了前人的结论，随着名义含水率的提高直至达平衡含水率（即梯度的消失），E呈线性下降之势14-15。Takahashi et.al（2005年）在研究中得出低湿的吸湿过程中，随着名义含水率的增加MOE先降低后增加，但均低于平衡含水状态下的MOE；在高湿的吸湿过程中，随着含水率的增加，MOE不断下降直至不变，基本等于平衡状态下的MOE；在解吸过程中，随着含水率的降低，MOE逐渐增大，但均低于平衡含水状态下的MOE 16,17。木材处在由水分状态引起的不稳定状态时，无论吸湿还是解吸过程，其MOE、MOR都低于平衡含水状态下 16,17。虽然Ishimaru.et.al、Takahashi都观察到了这种现象，但没有获得梯度差（含水状态变化过程）与材料E、强度变化之间的关系。综合前人研究，我们可以概括为：在纤维饱和点以下，经过吸湿解吸一个回合后力学性能及材料尺寸的变化；材料内的水分分布状态不同对材料的MOE影响不同1.3.2 发展趋势结构用木质材料受水影响后性能变化直接决定着其承载能力的设计和应用，关系着木质结构用材的安全与稳定。水分尤其是其中水分的梯度分布状态对其的影响将会继续受到人们的关注。发展趋势将会集中于：水分对木质材料物理力学性能影响的定量化分析及在此基础上构建数理模型以解决实际问题，获得科学或工程相关的实用计算方法计算结果，为工程应用服务。1.5 本研究的主要内容根据以上分析，本文的研究内容如下：1）梯度含水状态对木质材料截面尺寸的影响2）梯度含水状态对木质材料静曲MOE的影响3）梯度含水状态下水分和截面尺寸对静曲MOE的综合影响1.6 本研究的目的与意义外界环境的多变造成木材中水分的动态变化，以至于木材总是处于一种梯度含水状态，这种状态可能会使木材的力学性能发生不小的变化，影响正常的使用。因此，本文通过试验和理论物理力学分析梯度含水状态和平衡含水状态下木质材料的性能的差异，并在此基础上分析其诱因，为木质工程材料的设计、制造和应用提供理论依据。2 材料与方法2 材料与方法2.1 材料2.2.1 原材料意杨酚醛树脂单板层积材（简称：P-PF-LVL）：气干密度为470kg/m3，气干含水率为10.90%，顺纹抗拉弹性模量为9,244MPa，山东寿光富士木业有限公司生产；云南松实木（简称：YPSW）：拉丁名：Pinus yunnanensis，气干密度600kg/m3，气干含水率为10.57%，顺纹拉伸弹性模量15,651MPa；意杨实木（简称：PSW）：拉丁名：Populus euramevicana，气干密度473.07kg/m3，气干含水率为11.24%，顺纹拉伸弹性模量11,299MPa。2.2.2 试件规格及数量表2.1 三种试件的规格及数量Tab.2-1 The size and number of three kinds of materials材料 测量指标表层处理试件尺寸试件数量（条）预检数量（条）长（mm）宽（mm）厚（mm）YPSW弯曲MOE封边480202063剖面密度封边50502063PSW弯曲MOE封边480202063剖面密度封边50502063P-PF-LVL弯曲MOE封边480202063剖面密度封边505020632.2.3 试件编号实验材料的编号规则：“测试指标-材质号-梯度号-样本号”，梯度号“2”为大梯度组，如：E-L-2-1，表示测试弯曲E的P-PF-LVL试件大梯度的1号试件。2.2 试验变量和水平设置2.2.1 试验常量设计基本性能（取材）的一致性：选材时试件的密度和弹性模量应相近，增湿、干缩环境一致，测试方法及操作规程均需一致。2.2.2 试验变量及水平设置1）均恒含水率对木质材料静曲MOE的影响试验取单因素试验法。变量为均恒含水率（UMC）；UMC通过取得对应的EMC试件和对EMC试件进行封裹获得，因此以相应的EMC为替代指标，取四个水平：EMCRH42%、EMCRH65%、EMCRH75%、EMCRH85%；相应的操作指标为恒温恒湿箱的相对湿度（简称：RH）控制指标：RH42%、RH65%、RH75%、RH85%，其20下对应的空气中的含水量分别为8.0%、12.0%、14.5%、18.2%。2）含水状态对木质材料静曲MOE的影响试验（1）均恒含水状态的均恒含水率UMC（以平衡含水率EMC替代），取两个水平：EMCRH65%，EMCRH75%（来自于均恒含水率对IB关键静曲性能的影响试验）。（2）外湿里干（吸湿）型梯度含水状态，取两个水平：大梯度状态，小梯度状态，分别以与EMCRH65%、EMCRH75%含水量相当的NMC1（=EMCRH65%）、NMC2（=EMC RH75.1%）所对应的计算质量为操作、控制指标。具体取值如表2-2。表2-2 木质材料NMC的水平设计Tab2-2 Setup levels of wood materials NMC指标YPSWPSWP-PF-LVL初始EMC（%）8.218.097.52吸湿过程环境RH（%）90.5490.590.54NMC1(=RH65%时)EMC（%）10.5711.39.56预期质量（g）441.61381379.68NMC2(=RH75.3%时)EMC（%）12.7713.211.96预期质量（g）450.393883883）吸着方向：吸湿。2.3 衡量指标1）翼缘材料的尺寸：厚度hf和宽度bf2）静曲MOE；2.4 测试方法和依据2.4.1 弯曲弹性模量测试方法弯曲弹性模量采用美国标准ASTM D 4761-02a“Standard Test Methods for Mechanical Properties of Lumber and Wood-Base StructuralMaterial1”执行，采用三点弯曲加载，加载速度为4mm/min，分别测试每一试件（达各水平EMC平衡含水率时）的静曲MOE，操作如图2.2所示：图2-3 木质梁静曲E测试方法示意图Fig.2-3 Testing of E of wood beams 图2.2 木质梁静曲E测试方法示意图 Figure 2.2 The testing of E of wood beams2.4.2 尺寸测试方法1）试件尺寸测量点的标记在图2.3中，在厚度方向上与试件轮廓线相交成45角的斜线为试件宽度测量位置，在宽度方向上的45线为试件厚度测量位置，尺寸测量后备点预设在固定点靠近试件中心一侧10mm处（考虑到第一测量点位置可能会发生明显的鼓包、变形等破坏，以免影响到测量精度）。图2.3 试件宽度和厚度测量点Figure 2.3 The Measuring points of specimensFig2-5 Measuring points of the thickness and width of the specimen20mm厚度宽度2）试件尺寸的测量方法测试方法按GB/T 17657-1999人造板及饰面人造板理化性能试验方法执行，尺寸精确在0.01mm以内，每次测量严格按同一操作规程，同一操作手法执行。如图2.4所示图2.4 试件厚度和宽度测量方法Figure 2.4 Test method of samples thickness and width图2.5试件尺寸和扫描方向Figure 2.5 Size and scan direction of sample X射线入射方向试件厚度扫描方向20mm50mm50mm2.4.3 剖面密度测试方法试件剖面密度的测试过程严格按照剖面密度仪的测试要求进行。扫描前应首先打开射线管，预热1h左右，已达到最佳扫描效果，试件尺寸及扫描方向如图2.5。2.5试验设备1）岛津AG-1型5吨万能力学试验机和三思CMT5504型5吨万能力学试验机各一台，精度1N；2）BinderKMF720型恒温恒湿箱一台，主要技术指标：温控精度0.5，湿控精度2%；3）格雷康DAX300型剖面密度仪一台，主要技术指标：X射线强度30eKV；4）上海产DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱一台，温度精度2；5）DJ-500J型小量程电子天平一台，量程500g，精度0.1g；6）尺寸量具：5m卷尺一把；电子数显游标卡尺0-300mm两把；角尺一把；7）箱内环境温、湿度监控设备：带存储功能的温湿度监控仪一台，型号为Testo174H，主要技术指标：温控精度1，湿控精度3%；不带存储功能的箱内环境监控仪一台，型号为testo608-H2，主要技术指标：温控精度1，湿控精度3%；2.6 试验操作方法1）首先挑选试件，用锡箔纸封堵翼缘材料端头和两个侧面（使水分仅从试件的厚度方向迁移），确保水分从表面层深入到芯层（或芯层到表层），根据图2.3在试件上划定点测量线；图2.6 试件摆放图Figure 2.6 The locating place of the test-pieceFig3-1 The picture of materials2）将恒温恒湿箱调制20、RH42%，将挑选的试件放入箱内（如图2.6）摆放均匀，每天检测试件重量变化，直至试件达到恒重；3）调制恒温恒湿箱至20、RH90.5%，用称重法严密监测试件重量的变化，当试件达到设计NMC所对应的预期重量时取出，迅速用塑料纸封裹，测其剖面密度和力学性能；4）收集并导出试验数据，进行试验数据的统计分析。3 结果与分析3 结果与分析3.1 梯度含水状态对木质材料截面尺寸的影响3.1.1 不同水分分布状态对木质材料厚度膨胀的影响表3-1 吸湿过程中三种材料厚度的变化Tab3-1 Change of thickness of three kinds of materials in adsorption processYPSW时间d00.61.749.316.928.342.8NMC%8.210.5712.7715.1316.6717.4517.7517.96厚度mm20.2820.3720.4720.5820.6220.6520.6820.69厚度膨胀率初始%0.440.941.481.681.821.972.02新增%0.440.490.550.05PSW时间d0.00.92.04.07.116.928.342.8NMC%8.0911.2613.215.0216.2817.2217.4317.47厚度mm20.0020.1020.1720.2720.3120.3520.3620.36厚度膨胀率初始%0.510.871.341.541.741.791.83新增%0.510.360.450.04P-PF-LVL时间d00.61.947.415.228.342.8NMC%7.529.5611.9614.1315.8317.1117.3917.4厚度mm20.220.3620.4420.5420.6220.6620.6920.69厚度膨胀率初始%0.791.191.682.082.272.432.43新增%0.790.390.490.30图3-1 吸湿过程中三种材料的厚度与NMC的关系Fig3-1 Relationship between thickness of three kinds of materials and NMC in adsorption process由表3.1及图3.1可以看出：1）随着NMC的不断增大，三种材料的厚度都不断增大，其膨胀率大小关系为：P-PF-LVL YPSWPSW，P-PF-LVL均大于两实木的膨胀率，这是因为在吸湿过程中，P-PF-LVL除了具有干缩湿胀的特性以外，还存在热压过程中造成的热压压缩的恢复；三种材料的厚度均与NMC成正相关的关系；2）在吸湿初期，三种材料的厚度膨胀率较大，之后随吸湿的进行，其膨胀率逐渐减小；3）在吸湿过程中P-PF-LVL随NMC变化的变化率均高于YPSW、PSW。3.1.2 梯度含水状态对木质材料宽度膨胀的影响表3-2 吸湿过程中三种材料宽度的变化Tab3-2 The change of width in three kinds of materials in adsorption processYPSW时间d0.09.316.928.342.8NMC%8.2110.5712.7715.1316.6717.4517.7517.96宽度mm20.4520.5520.6720.8020.8120.8520.8620.87宽度膨胀率初始%0.511.081.721.801.982.022.07新增%0.510.580.630.080.180.040.04PSW时间d0.00.92.04.07.116.928.342.8NMC%8.0911.2613.215.0216.2817.2217.4317.47宽度mm20.0820.2520.3920.5020.5820.6520.6720.68宽度膨胀率初始%0.821.522.082.482.812.912.96新增%0.820.700.550.380.330.090.05P-PF-LVL时间d0.07.415.228.342.8NMC%7.529.5611.9614.1315.8317.1117.3917.4宽度mm20.3820.4820.5820.6720.7520.7920.7920.81宽度膨胀率初始%0.520.981.441.832.022.042.13新增%0.520.460.460.390.190.010.09图3-2 吸湿过程中三种材料宽度的变化Tab3-2 The change of width in three kinds of materials in adsorption process结合表3-2及图3-2，在吸湿过程中宽度随NMC的变化规律与厚度相似，在吸湿前期宽度膨胀率较大，之后逐渐减小；宽度与NMC也成正相关关系。对比厚度和宽度的变化规律，三种材料厚度和宽度的膨胀率基本相当，两实木是由于与取材有关，P-PF-LVL则在吸湿过程中宽度和厚度存在热压压缩的恢复，说明在吸湿过程中并未发生胶点脱落而导致试件尺寸不可逆膨胀。3.2 梯度含水状态对木质材料静曲MOE的影响3.2.1 吸湿过程中木质材料MOE的变化YPSW、PSW、P-PF-LVL在20、RH90.5%环境下进行吸湿，在该过程中E的变化如表3-3所示。表3-3吸湿过程中三种材料E的变化Tab3-3 Change of E of three kinds of materials in adsorption processYPSWPSWP-PF-LVL迁移时间NMCMOE迁移时间NMCMOE迁移时间NMCMOE（%）MPa（%）MPa（%）MPa0.08.2115,5000.08.0912,4160.07.529,3850.610.5714,5080.911.2611,0970.69.568,1481.712.7714,2882.013.210,8981.911.967,8874.015.1313,8864.015.0210,4434.014.137,4389.316.6713,6347.116.2810,4097.415.837,18516.917.4513,61316.917.2210,68215.217.117,37728.317.7513,87228.317.4310,71428.317.397,50242.817.9613,90842.817.5210,79342.817.407,464图3-3 吸湿过程中不同NMC下三种材料E的变化Fig3-3 Change of E of three kinds of materials of the different NMC in adsorption process由图3-3可以看出：三种材料在整个吸湿过程中的变化规律基本是相似的。在吸湿的初期，NMC大幅度增大，E几乎成线性下降。随着吸湿的进行，吸湿速率逐渐减小，E的下降率也减小。之后NMC继续增大，但E出现了略微增大的趋势（但基本相差不大）；根据图3-3分析得：NMC的“拐角”位置是低梯度差阶段，材料内的水分分布状态已在趋衡，该阶段后材料的NMC仍在在增大，但其内部水分均匀分布，基本不存在梯度差。3.2.2 不同水分分布状态对木质材料MOE的影响表3-4 相同NMC不同水分分布状态下，三种材料的E值Tab3-4 The E of three kinds of materials in same NMC in different distribution state of moisture content试件NMC平衡含水状态E梯度含水状态E差值差值率%MPaMPaMPa%YPSW10.5715,31314,5088055.2612.7714,69014,2884022.73PSW11.2412,01111,0979407.8213.211,37810,8985004.39P-PF-LVL9.569,0068,1488589.5211.968,4207,8875336.33由表中数据分析可以得出：在NMC相同时，三种材料平衡含水状态时的MOE都要大于梯度含水状态下的MOE，两种状态下的差值及差值率的大小分别为：P-PF-LVL最大，PSW次之，YPSW的差值最小，说明梯度含水状态对P-PF-LVL的影响最大。由表3-4可知，在各名义含水率下，梯度状态下材料的MOE均小于平衡状态下材料的MOE，且随名义含水率的增加，两者的差异逐渐变小。这是因为木质材料在增湿过程中，其表层最先接触环境中的水分而先吸湿导致其含水率要明显大于芯层，进而表层材料的MOE会小于芯层材料的MOE，从而使整个材料的静曲MOE小于平衡状态下材料的MOE；但随着材料的进一步吸湿，其内外含水率梯度将越来越小，故其内外材料的MOE差异也越来越小并越来越接近平衡状态下材料的MOE，所以随名义含水率的增加，两种状态下材料MOE的差异也将越来越小。由上可知，木质材料在实际的使用过程中会受环境湿度的影响（如雨季、旱季或短时泡水等）其静曲弹性模量与平衡含水率相比将发生较大的改变，因此在设计和使用时需予以关注，建议我国木质材料相关标准和规范考虑这一影响。3.3不同水分分布状态对木质梁截面尺寸及致MOE的影响表3-5吸湿过程中实测与初始尺寸计算的MOE值Tab3-5 MOE calculated by the measured size and initial size in adsorption processYPSWPSWP-PF-LVLNMC实测尺寸（MOE）初始尺寸（E）尺寸影响率NMC实测尺寸（MOE）初始尺寸（E）尺寸影响率NMC实测尺寸（MOE）初始尺寸（E）尺寸影响率%MPaMPa%MPaMPa%MPaMPa%8.2115,50015,5000.008.0912,41612,4160.007.529,3859,3850.0010.6414,50814,8101.9511.311,09011,3111.789.568,1488,3832.5112.8314,28814,8923.9013.210,89411,2312.7211.967,8878,2593.9615.1313,88614,8196.031510,44310,9784.3114.137,4387,9395.3316.6713,63414,7126.9516.310,40911,0395.0815.837,1857,7866.4017.4513,61314,7207.1517.210,68211,4145.8917.117,3778,0907.5917.7513,87215,0737.7517.410,71411,4545.9617.397,5028,2377.8217.9613,90815,1187.8117.610,82411,5876.1417.457,4648,1957.84图3-4 YPSW吸湿过程中实测与初始尺寸的对比Figure3.5 The compare of the measured size and initial size of YPSW in adsorption process图3-5 PSW吸湿过程中实测与初始尺寸的对比Figure3.6 The compare of the measured size and initial size of PSW in adsorption process图3-6 P-PF-LVL吸湿过程中实测与初始尺寸的对比Figure3.6 The compare of the measured size and initial size of P-PF-LVL in adsorption process由上面三个图可以看出，P-PF-LVL的MOE远低于PSW和YPSW两种材料的MOE，YPSW几乎是P-PF-LVL的MOE的大小的两倍;同时三种材料在名义含水率为1516%左右时实测尺寸的MOE和计算的初始尺寸的E值均处在比较小的范围；由表3-3及三个图分析得：对比三种材料，P-PF-LVL尺寸膨胀对E的影响率略大于YNP、PSW。分析可知，在三种材料中，P-PF-LVL的厚度膨胀率最大，虽然其宽度膨胀率不是最大，但与其他两种材料基本相差不大，并且宽度膨胀对E的影响较厚度不显著，因此，在吸湿达到平衡后，P-PF-LVL尺寸膨胀对E影响略大于YPSW、PSW。参考文献4 结论1）在吸湿过程中三种材料的厚度、宽度膨胀与名义含水率（Nominal moisture content,简称：NMC）增长成正相关关系，但膨胀率则相反；2）相同NMC下，三种材料梯度含水状态下的MOE均小于平衡含水状态下材料的MOE，但随材料水分梯度的减小，两者的差异也逐渐变小；3）尺寸膨胀对三种材料MOE的影响依次为P-PF-LVLYPSWPSW，说明热压型人造板材料在吸湿过程中不但发生了原材料的尺寸膨胀，也发生了热压压缩的回复。建议我国相关标准关注环境湿度变化引发的木质材料由于含水不均而导致的力学性能降低问题。参考文献1华毓坤.人造板工艺学，中国林业出版社，2007.10，2刘一星 赵广杰等 木质资源材料学，中国林业出版社，2004.83 成俊卿.木材学M.北京:中国林业出版社,19854 中华人民共和国标准.单板层积材GB/T20241-2006.中国标准出版社.5周小燕. 国外结构人造板尺寸稳定性的研究技术J.木材工业,2000,27(6):6-106李坚,刘一星.木材的尺寸稳定化J.中国木材,1994(2):26-317J.Y.Liu and J.D.NMCatt,Thickness swelling and density variation in aspen flakeboardsJWood Science and Technology,1991,25(1):73-828Gressel P.Particleboard adhesive durability testing and assessmentJ.Journal of Wood Science,2006,60:4454499Dinwoodie,J.M.The properties and performance of particleboard adhesivesJWood Sci, 1978, 8(2): 59-6810Bryan.E.,A.P.Schniewind.Stength and rheologiacal properties of particaleboards as aggected by moisture content and sorptionJ.For.Prod, 1965,15(4):143-14811J.D.NMCatt.How cyclic humidity affects static bending and dimensional properties of some wood-base panel productsJ. 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