木材学-第六章

,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,1,2,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,6.2.2木材的含水率及其测定,木材的含水率,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,为什么吸着水是2条“S”型曲线？,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,木材的各种变形,木材中不同位置木材的不同变形,木材的典型变形,返回,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,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