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1、木材的物理性质本讲稿第一页，共一百三十二页第第5章章 木材的物理性质木材的物理性质目录目录5.6木材的声学性质木材的声学性质5.5木材的电学性质木材的电学性质5.4木材的热学性质木材的热学性质5.3木材的密度木材的密度5.2木材的干缩与湿胀木材的干缩与湿胀5.1木材中的水分木材中的水分5.7木材的环境学特性及其对人类居住的影响木材的环境学特性及其对人类居住的影响本讲稿第二页，共一百三十二页5.1 木材中的水分木材中的水分o本节重点与难点：木材纤维饱和点和木材的本节重点与难点：木材纤维饱和点和木材的吸湿性吸湿性o重点掌握：木材中的吸着水、纤维饱和点、重点掌握：木材中的吸着水、纤维饱和点、吸湿滞后

2、现象和平衡含水率慨念及其生产上吸湿滞后现象和平衡含水率慨念及其生产上指导意义指导意义。本讲稿第三页，共一百三十二页5.1.1木材含水率及其测定木材含水率及其测定5.1.2木材的纤维饱和点木材的纤维饱和点5.1.3木材的吸湿性木材的吸湿性5.1.4木材中水分的移动木材中水分的移动5.1.5木材的吸水性木材的吸水性5.1 木材中的水分木材中的水分目录目录5.1.6木材透水性木材透水性本讲稿第四页，共一百三十二页5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定o5.1.1.1 木材中水分存在的状态木材中水分存在的状态 o自由水自由水 指以游离态存在于木材细胞的胞腔、细胞间隙和纹孔腔指以游离态存在于木

3、材细胞的胞腔、细胞间隙和纹孔腔这类大毛细管中的水分，包括液态水和细胞腔内水蒸汽两部分。这类大毛细管中的水分，包括液态水和细胞腔内水蒸汽两部分。影响到木材重量、燃烧性、渗透性和耐久性，对木材体积影响到木材重量、燃烧性、渗透性和耐久性，对木材体积稳定性、力学、电学等性质无影响。稳定性、力学、电学等性质无影响。o吸着水吸着水 是指以吸附状态存在于细胞壁中微毛细管的水，即是指以吸附状态存在于细胞壁中微毛细管的水，即细胞壁微纤丝之间的水分。细胞壁微纤丝之间的水分。吸着水多少对木材物理力学性质和吸着水多少对木材物理力学性质和木材加工利用有着重要的影响。木材加工利用有着重要的影响。o化合水化合水 是指与木材

4、细胞壁物质组成呈牢固的化学结合状态的是指与木材细胞壁物质组成呈牢固的化学结合状态的水。水。这部分水分含量极少，而且相对稳定，是木材的组成成份之这部分水分含量极少，而且相对稳定，是木材的组成成份之一。一。本讲稿第五页，共一百三十二页5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定o5.1.1.2 木材含水率种类与测定方法木材含水率种类与测定方法o1）木材含水率定义）木材含水率定义o绝对含水率绝对含水率 o相对含水率相对含水率W 绝绝 绝对含水率，绝对含水率，%;W相相 相对含水率，相对含水率，%；G0 全干木材的重量，全干木材的重量，g;Gw 测定时木材重量，测定时木材重量，g本讲稿第六页，共一

5、百三十二页o2）木材含水率的测定方法o干燥法干燥法 是将欲测含水率的木材称其初重（是将欲测含水率的木材称其初重（Gw）后放入烘箱，先在）后放入烘箱，先在60低温下烘干低温下烘干2小时，之后将温度调至小时，之后将温度调至1032，连续烘干，连续烘干810h后至重量后至重量（G0）不变）不变 o蒸馏法蒸馏法23mm厚度的碎木置于三角瓶厚度的碎木置于三角瓶中，加热蒸馏；水蒸汽与二甲中，加热蒸馏；水蒸汽与二甲苯蒸汽进入冷却器，经冷凝的苯蒸汽进入冷却器，经冷凝的液体即流入受器中，水分重沉液体即流入受器中，水分重沉至下部，多余的二甲苯则沿侧至下部，多余的二甲苯则沿侧管返回瓶中管返回瓶中.蒸馏法测定木材含水

6、率蒸馏法测定木材含水率 5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定本讲稿第七页，共一百三十二页5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定o电测法电测法 电测法是利用木材电学性质如电阻率、介电常数和损耗电测法是利用木材电学性质如电阻率、介电常数和损耗因素等与木材含水率的关系设计出一种测湿仪。因素等与木材含水率的关系设计出一种测湿仪。电阻式电阻式交流介电式交流介电式 根据木材的直流电阻率随木材含水率变化根据木材的直流电阻率随木材含水率变化的原理，测量范围：的原理，测量范围：728%根据木材的介电常数、损失角正切值随木根据木材的介电常数、损失角正切值随木材含水率的增加而增加原理，测量范围

7、：材含水率的增加而增加原理，测量范围：可由绝干材至饱和含水率。但由于制造上可由绝干材至饱和含水率。但由于制造上的困难，实际上测湿范围是有所限制。的困难，实际上测湿范围是有所限制。木材含水木材含水率测定仪率测定仪本讲稿第八页，共一百三十二页感应式水分测定仪感应式水分测定仪测量原理测量原理:电磁波感应木材水分电磁波感应木材水分,不不损坏木材损坏木材,测量精度高测量精度高,测量范围测量范围:050%插入式木材测湿仪插入式木材测湿仪测量原理测量原理:电阻式测量木材水电阻式测量木材水分分木材测湿仪木材测湿仪本讲稿第九页，共一百三十二页o5.1.1.3 木材含水率的变化与分类木材含水率的变化与分类 o1）

8、木材含水率的变化）木材含水率的变化 o树种间差异：树种间差异：不同树种，含水率不同不同树种，含水率不同o株内差异，株内差异，心材小于边材；心材小于边材；如云南松边材含水率为如云南松边材含水率为106%，而心材含水率为，而心材含水率为55%；枫香的边材含水率为；枫香的边材含水率为137%，而，而心材含水率为心材含水率为79%。5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定本讲稿第十页，共一百三十二页o2）不同含水量状态下木材的分类）不同含水量状态下木材的分类5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定自自由由水水结合水结合水细胞壁细胞壁细细胞胞腔腔纤维饱和点纤维饱和点2333%湿材状态湿材

9、状态100%生材状态生材状态50%气干状态气干状态1018%绝干状态绝干状态0本讲稿第十一页，共一百三十二页5.1.2 木材的纤维饱和点木材的纤维饱和点o5.1.2.1 纤维饱和点定义及其意义纤维饱和点定义及其意义o纤维饱和点纤维饱和点指指木材细胞壁吸着水处于饱和状态木材细胞壁吸着水处于饱和状态而而细胞腔无自由细胞腔无自由水时水时称为木材纤维饱和点，此时的含水率为纤维饱和点含称为木材纤维饱和点，此时的含水率为纤维饱和点含水率。水率。纤维饱和点含水率平均约为纤维饱和点含水率平均约为30%。o纤维饱和点是木材多种材性的转折点纤维饱和点是木材多种材性的转折点 就大多数木材力学性质就大多数木材力学性质

10、而言，如含水率在纤维饱和点以上，其强度不因含水率的变而言，如含水率在纤维饱和点以上，其强度不因含水率的变化而有所增减。当木材干燥含水率减低至纤维饱和点以下时，化而有所增减。当木材干燥含水率减低至纤维饱和点以下时，其强度随含水率之减低而增加其强度随含水率之减低而增加 ，如图所示本讲稿第十二页，共一百三十二页返回返回本讲稿第十三页，共一百三十二页5.1.3 木材的吸湿性木材的吸湿性o5.1.3.1 木材吸湿性及其产生原因木材吸湿性及其产生原因o木材细胞壁结构特点木材细胞壁结构特点:如图所示如图所示o木材的吸湿性是指木材从空气中吸收水分或向空气中蒸发水分的木材的吸湿性是指木材从空气中吸收水分或向空气

11、中蒸发水分的性质。性质。o木材吸湿性产生的条件木材吸湿性产生的条件:空气中的水蒸汽压力与木材表面水蒸空气中的水蒸汽压力与木材表面水蒸汽压力不相等汽压力不相等o木材发生吸湿内因木材发生吸湿内因:纤维素和半纤维素等化学结构中有许多纤维素和半纤维素等化学结构中有许多自由羟基自由羟基(一一OH)o木材吸湿的空间位置木材吸湿的空间位置:细胞壁中无定形区域细胞壁中无定形区域本讲稿第十四页，共一百三十二页木材管胞细胞壁微细结构木材管胞细胞壁微细结构 细胞壁内微纤丝组成细胞壁内微纤丝组成微纤丝由纤维素分子链组成，微纤丝由纤维素分子链组成，分为结晶区与无定形区分为结晶区与无定形区自由羟基的由来自由羟基的由来?木

12、材细胞壁结构木材细胞壁结构返回本讲稿第十五页，共一百三十二页5.1.3 木材的吸湿性木材的吸湿性o木材细胞壁中的吸着水状态木材细胞壁中的吸着水状态木材细胞壁中的初级和次级吸着水木材细胞壁中的初级和次级吸着水本讲稿第十六页，共一百三十二页o讨论讨论:自由水与吸着水的性质是否相同，为自由水与吸着水的性质是否相同，为什么？什么？本讲稿第十七页，共一百三十二页o5.1.3.2 木材吸湿滞后现象木材吸湿滞后现象o吸湿吸湿:当空气中的水蒸气压力大于木材表面水蒸气压力时，当空气中的水蒸气压力大于木材表面水蒸气压力时，木材木材从空气中吸收水分从空气中吸收水分的现象。的现象。o解吸解吸:空气的蒸气压力小于木材表

13、面的水蒸气压力时，空气的蒸气压力小于木材表面的水蒸气压力时，木材中木材中水分向空气中蒸发水分向空气中蒸发的现象。的现象。o吸湿滞后吸湿滞后:在相同的大气温度和相对湿度条件下，干燥木材的在相同的大气温度和相对湿度条件下，干燥木材的吸湿吸湿过程过程所能达到的最大含水量总是低于潮湿木材所能达到的最大含水量总是低于潮湿木材解吸过程解吸过程所能达所能达到的最小含水量，这种到的最小含水量，这种解吸稳定含水率大于吸湿稳定含水率解吸稳定含水率大于吸湿稳定含水率现象现象称为木材吸湿滞后称为木材吸湿滞后。5.1.3 木材的吸湿性木材的吸湿性本讲稿第十八页，共一百三十二页5.1.3 木材的吸湿性木材的吸湿性吸湿滞后

14、吸湿滞后=W解吸解吸-W吸湿，吸湿，范围为范围为1%5%，平均为：，平均为：2.5%吸湿滞后在木材干燥中具有重要应用：干燥木材最终含水率为：吸湿滞后在木材干燥中具有重要应用：干燥木材最终含水率为：木材吸湿与解吸曲线关系木材吸湿与解吸曲线关系本讲稿第十九页，共一百三十二页o5.1.3.3 木材平衡含水率木材平衡含水率 o木材平衡含水率木材平衡含水率 薄小木料在一定空气状态下最后达到的吸薄小木料在一定空气状态下最后达到的吸湿或解吸稳定含水率叫做平衡含水率。湿或解吸稳定含水率叫做平衡含水率。5.1.3 木材的吸湿性木材的吸湿性木木材材平平衡衡含含水水率率图图本讲稿第二十页，共一百三十二页5.1.3

15、木材的吸湿性木材的吸湿性o木材平衡含水率测定方法：木材平衡含水率测定方法：气干材或生材，置于室内气干材或生材，置于室内通风良好之处，直至与空气湿度平衡，含水率不再变化，测定此的通风良好之处，直至与空气湿度平衡，含水率不再变化，测定此的木材含水率。木材含水率。o讨论：为什么常用气干材或生材测定木材平衡含水率？能否讨论：为什么常用气干材或生材测定木材平衡含水率？能否用绝干材，为什么？用绝干材，为什么？o木材平衡含水率是一个动态值：木材平衡含水率是一个动态值：与环境的温、湿度条件、木与环境的温、湿度条件、木材尺寸等有关，地区间存在差异。材尺寸等有关，地区间存在差异。本讲稿第二十一页，共一百三十二页o

16、讨论：木材平衡含水率在木材加工中的应用讨论：木材平衡含水率在木材加工中的应用本讲稿第二十二页，共一百三十二页5.1.4 木材中水分的移动木材中水分的移动o木材水分移动的主要通道与机理木材水分移动的主要通道与机理o木材细胞中的主要空隙木材细胞中的主要空隙:o含水率高于纤维饱和点时含水率高于纤维饱和点时:毛细管张力差引起的液态水沿着细胞腔毛细管张力差引起的液态水沿着细胞腔与纹孔的移动。与纹孔的移动。o在纤维饱和点以下在纤维饱和点以下:o在水蒸汽梯度压力的作用下，水蒸汽沿着细胞腔并通过在水蒸汽梯度压力的作用下，水蒸汽沿着细胞腔并通过纹孔及纹孔膜上小孔，由内向外扩散。纹孔及纹孔膜上小孔，由内向外扩散。

17、o在毛细管力作用下，吸着水沿着细胞壁内微内细管系统在毛细管力作用下，吸着水沿着细胞壁内微内细管系统的移动。的移动。o两种路径相互交替移动。两种路径相互交替移动。本讲稿第二十三页，共一百三十二页5.1.5 木材的吸水性木材的吸水性o木材浸于水中吸收水分的能力，称为木材的木材浸于水中吸收水分的能力，称为木材的吸水性。吸水性。o木材吸水性的影响因素：树种、时间木材吸水性的影响因素：树种、时间 o木材吸水性的测定：木材吸水性的测定：202020mm试样干试样干燥后放入盛有蒸馏水的容器内，至重量不再变化时的燥后放入盛有蒸馏水的容器内，至重量不再变化时的含水率。含水率。本讲稿第二十四页，共一百三十二页5.

18、1.6 木材透水性木材透水性o液体或水借其本身的吸力或外界的压力渗入木材内部的液体或水借其本身的吸力或外界的压力渗入木材内部的能力称为木材的透水性。能力称为木材的透水性。o透水性与木材加工的关系：透水性与木材加工的关系：透水性与木材防腐、注入阻燃剂、透水性与木材防腐、注入阻燃剂、油漆、着色、涂胶、树脂的浸出等关系密切。木材透水性大，有油漆、着色、涂胶、树脂的浸出等关系密切。木材透水性大，有利于木材防腐、油漆、着色、涂胶、树脂的浸出等。而对于木制利于木材防腐、油漆、着色、涂胶、树脂的浸出等。而对于木制水管、水桶和船舶用材等应用其不利的条件，水桶用材应选用渗水管、水桶和船舶用材等应用其不利的条件，

19、水桶用材应选用渗透小的木材。透小的木材。如酿造葡萄酒的酒桶选用侵填体含量较多的如酿造葡萄酒的酒桶选用侵填体含量较多的麻栎等木材。麻栎等木材。本讲稿第二十五页，共一百三十二页o水分或液体透水性影响因素：水分或液体透水性影响因素：液体性质、温度、树种液体性质、温度、树种（内含物与具侵填体等）（内含物与具侵填体等）、心材、边材、纹理方、心材、边材、纹理方向等而异。向等而异。o讨论：心材与边材的渗透性比较，哪一种渗讨论：心材与边材的渗透性比较，哪一种渗透性好，为什么？透性好，为什么？本讲稿第二十六页，共一百三十二页4.2 木材的干缩与湿胀木材的干缩与湿胀4.2.1 木材干缩与湿胀木材干缩与湿胀 4.2

20、.2 木材干缩与湿胀各向差异的原因木材干缩与湿胀各向差异的原因 4.2.3 木材干缩的评价指标与测定方法木材干缩的评价指标与测定方法 4.2.4 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对木材加工和使用的影响 4.2.4 减少木材干缩、湿胀的方法减少木材干缩、湿胀的方法 本讲稿第二十七页，共一百三十二页4.2.1 木材干缩与湿胀木材干缩与湿胀o4.2.1.1 木材干缩和湿胀现象木材干缩和湿胀现象o（1）木材干缩和湿胀）木材干缩和湿胀 o湿材因干燥而缩减其尺寸的现象称之为干缩；湿材因干燥而缩减其尺寸的现象称之为干缩；干材因吸收水分而增加其尺寸与体积的现象干材因吸收水分而增加其尺寸与体积

21、的现象称之为湿胀。称之为湿胀。o（2）木材干缩（湿胀）的种类）木材干缩（湿胀）的种类 o木材的干缩分为线干缩与体积干缩二大类。木材的干缩分为线干缩与体积干缩二大类。本讲稿第二十八页，共一百三十二页o纵向纵向干缩是沿着木材纹理方向的干缩，干缩是沿着木材纹理方向的干缩，其收缩率数值较小，仅为其收缩率数值较小，仅为0.10.3%，对木材的利用影响不大。横纹干缩，对木材的利用影响不大。横纹干缩中，中，径向径向干缩是横切面上沿直径方向的干干缩是横切面上沿直径方向的干缩，其收缩率数值为缩，其收缩率数值为36%；弦向弦向干干缩是沿着年轮切线方向的干缩，其收缩率缩是沿着年轮切线方向的干缩，其收缩率数值为数值为

22、612%，是径向干缩的，是径向干缩的1-2倍。倍。本讲稿第二十九页，共一百三十二页4.2.1.2 影响木材干缩和湿胀主要因素影响木材干缩和湿胀主要因素o影响因素：o（1）树种）树种 o树种不同，其构造和密实程度不同，干缩湿胀树种间差异很大（如下表）。有的树种很容易干燥，干缩湿胀和变形都很小，而有的树种特难干燥，其干缩湿胀很大，使用和干燥过程中特别易发生开裂变形。本讲稿第三十页，共一百三十二页树树种种径向干径向干缩缩弦向干弦向干缩缩体体积积干干缩缩树树种种径向干径向干缩缩弦向干弦向干缩缩体体积积干干缩缩云南松云南松4.469.5513.86白白 桉桉4.97.813.3杉杉 木木2.997.35

23、10.35北方北方红红栎栎4.08.613.7长长白落叶白落叶松松3.288.8312.11黑胡桃黑胡桃木木5.57.812.8马马尾松尾松3.698.9512.62美国美国侧侧柏柏2.45.06.8海岸花旗海岸花旗松松4.87.612.4杨杨 木木3.157.2811.01加州加州铁铁杉杉4.27.812.4西岸云西岸云杉杉4.37.511.5部分树种木材的干缩率部分树种木材的干缩率/%本讲稿第三十一页，共一百三十二页o（2）微纤丝角度）微纤丝角度 木材纵向干缩和弦向干缩与微纤丝角度间的关系木材纵向干缩和弦向干缩与微纤丝角度间的关系 本讲稿第三十二页，共一百三十二页晚晚 材材 率率 （）（）

24、干干 缩缩 率率 （）（）弦向干弦向干缩缩率率 径向干径向干缩缩率率202025252525303030303535353540404040以上以上6.66.67.67.68.18.18.68.68.68.63.43.44.24.24.34.34.84.85.85.8马尾松晚材率与横纹干缩的关系马尾松晚材率与横纹干缩的关系 树树 种种年年轮轮中早材与晚材中早材与晚材干干 缩缩 率（）率（）弦弦 向向径径 向向体体 积积冷冷 杉杉松松 木木落落 叶叶 松松早早 材材晚晚 材材早早 材材晚晚 材材早早 材材晚晚 材材5.685.6810.9210.928.058.0511.2611.267.117

25、.1112.2512.252.892.899.859.852.912.918.228.223.233.2310.1910.198.778.7719.9719.9710.8610.8618.8718.8710.3410.3420.9620.96早晚材与干缩的关系早晚材与干缩的关系 本讲稿第三十三页，共一百三十二页（4）树干中的部位）树干中的部位 本讲稿第三十四页，共一百三十二页4.2.2 木材干缩与湿胀各向差异的原因木材干缩与湿胀各向差异的原因 o与组成木材这种材料的细胞种类、细胞壁构造和化学成分特性相关。o木材纵向干缩小，横向干缩大。形成此种现象的主要原因，关键在于木材的构造和化学组成成分的特

26、性。木材中仅有木射线细胞是横向排列，绝大部分细胞是纵向排列。本讲稿第三十五页，共一百三十二页4.2.2.1 纵向干缩与横向干缩差异的原因纵向干缩与横向干缩差异的原因不同纤丝角度的木材干燥前后纵横向尺寸的变化不同纤丝角度的木材干燥前后纵横向尺寸的变化1-1试样干燥前尺寸试样干燥前尺寸 1-2 试样干燥横向尺寸变化试样干燥横向尺寸变化2-1试样干燥前尺寸试样干燥前尺寸 2-2 试样干燥纵向尺寸变化试样干燥纵向尺寸变化 本讲稿第三十六页，共一百三十二页木材细胞壁次生壁中间层微纤丝主轴是由木材细胞壁次生壁中间层微纤丝主轴是由C-C、C-O键连结，水分键连结，水分子无法进入到纤维素分子链内的长度方向。微

27、纤丝链状分子子无法进入到纤维素分子链内的长度方向。微纤丝链状分子上的碳、氧原子只能在原子核范围内活动，其本身轴向不发上的碳、氧原子只能在原子核范围内活动，其本身轴向不发生收缩。由于正常木材细胞次生壁中层微纤丝排列方向与主生收缩。由于正常木材细胞次生壁中层微纤丝排列方向与主轴不完全平行，而成轴不完全平行，而成1030o的夹角，横纹收缩时在轴向会产的夹角，横纹收缩时在轴向会产生微小的分量（生微小的分量（0.1-0.3%）。因此轴向收缩很小，横向干缩）。因此轴向收缩很小，横向干缩大于纵向。大于纵向。本讲稿第三十七页，共一百三十二页4.2.2.2 径向与弦向干缩差异的原因径向与弦向干缩差异的原因o（1

28、）早材与晚材的影响）早材与晚材的影响 o（2）径向木射线的抑制作用）径向木射线的抑制作用 o（3）细胞径向壁与弦向壁中木素含量的差异的影）细胞径向壁与弦向壁中木素含量的差异的影响响 o（4）木材各种细胞干燥过程本身不均匀收缩）木材各种细胞干燥过程本身不均匀收缩 o（5）径壁、弦壁纹孔数量及其周围纤丝角度变大的影）径壁、弦壁纹孔数量及其周围纤丝角度变大的影响响 本讲稿第三十八页，共一百三十二页4.2.3 木材干缩的评价指标与测定方法木材干缩的评价指标与测定方法o4.2.3.1 木材干缩性的评价指标木材干缩性的评价指标o木材的干缩和湿胀的程度在三个不同方向上不一样，木木材的干缩和湿胀的程度在三个不

29、同方向上不一样，木材的干缩性质常用干缩率、干缩系数和差异干缩来表达。材的干缩性质常用干缩率、干缩系数和差异干缩来表达。o（1）气干干缩率）气干干缩率 从生材或湿材在无外力状态下自由从生材或湿材在无外力状态下自由干缩到气干状态，其尺寸和体积的变化百分比称为木材干缩到气干状态，其尺寸和体积的变化百分比称为木材的气干干缩率，可按下式分别计算径向、弦向和体积气的气干干缩率，可按下式分别计算径向、弦向和体积气干干缩率。干干缩率。oW=(L max L w)100%/L maxovW=(V max V w)100%/V max 本讲稿第三十九页，共一百三十二页o（2）全干干缩率）全干干缩率 o木材从湿材状

30、态干缩到全干状态下，其尺寸和体积的变化木材从湿材状态干缩到全干状态下，其尺寸和体积的变化百分比称为木材的全干干缩率。百分比称为木材的全干干缩率。o（3）干缩系数）干缩系数 干缩系数是指吸着水每变化时木干缩系数是指吸着水每变化时木材的干缩率变化值，用材的干缩率变化值，用K来表式。来表式。o弦向、径向、纵向和体积干缩系数分别记为弦向、径向、纵向和体积干缩系数分别记为KT、KR、KL和和KV。oKT、R、LW(W1W2)oKV（Vw-Vo）100%/Vo W o（4）差异干缩）差异干缩 木材弦向干缩与径向干缩的比值称为差木材弦向干缩与径向干缩的比值称为差异干缩。异干缩。本讲稿第四十页，共一百三十二页

31、4.2.3.2 木材干缩的测定木材干缩的测定o（1）试样要求：）试样要求：用饱和水分的湿材制作，尺寸为用饱和水分的湿材制作，尺寸为202020mm，标准的纵向、径向和弦向。，标准的纵向、径向和弦向。o（2）方法与步骤）方法与步骤 o 测定时，试样的含水率应高于纤维饱和点，否则应将试测定时，试样的含水率应高于纤维饱和点，否则应将试样浸泡于温度样浸泡于温度202的蒸馏水中，至尺寸稳定后再测定。的蒸馏水中，至尺寸稳定后再测定。o 将测量后的试样进行气干，在气干过程中，用将测量后的试样进行气干，在气干过程中，用23个试样每个试样每隔隔6h试测一次弦向尺寸，至连续两次试测结果的差值不超过试测一次弦向尺寸

32、，至连续两次试测结果的差值不超过0.02mm时，即可认为达到气干。时，即可认为达到气干。o 将测定后的试样放至烘箱中，开始时保持温度将测定后的试样放至烘箱中，开始时保持温度606个小时；个小时；然后，升温至然后，升温至1032，使试样达到全干，并测出各试，使试样达到全干，并测出各试样全干时的重量和径、弦向尺寸。样全干时的重量和径、弦向尺寸。本讲稿第四十一页，共一百三十二页4.2.4 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对木材加工和使用的影响 o4.2.4.1 变形变形o木材干燥后，因为各部分的不均匀干缩而使木材干燥后，因为各部分的不均匀干缩而使其形状改变，谓之变形。其形状改变，谓

33、之变形。o（1）板方材横断面上的变形）板方材横断面上的变形 o生材或湿材干燥时，由于木材弦向干缩远大生材或湿材干燥时，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，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、圆柱等的端促使原木解锯后的方材、板材、圆柱等的端面发生多种形变，面发生多种形变，本讲稿第四十二页，共一百三十二页生材状况下原木横切面上各部位下锯后板材断面形状的变化生材状况下原木横切面上各部位下锯后板材断面形状的变化 本讲稿第四十三页，共一百三十二页 若为径切板若为径切板(包含髓心包含髓心)其两端干缩甚大，中间干缩较小，结果变为纺其两端干缩甚大，中间干缩较

34、小，结果变为纺锤状，图锤状，图4-12中中1。若为径切板若为径切板(不包含髓心不包含髓心)干缩颇为均匀，其端面近似矩形，图干缩颇为均匀，其端面近似矩形，图4-12中中2。若板材表面与年轮成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，角，干缩后两端收缩甚大，长方形变为不规则形状，图图4-12中中3。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，图率较大，垂直于年轮的干缩率较小，变为矩形，图4-12中中4。木材端面与年轮成对角线，干缩后，正方形变为菱形，图

35、木材端面与年轮成对角线，干缩后，正方形变为菱形，图4-12中中5。木材端面为圆形，干缩后，变为卵形或椭圆形，图木材端面为圆形，干缩后，变为卵形或椭圆形，图4-12中中6。若为弦切板端面，干缩后，两侧向上翘起，图若为弦切板端面，干缩后，两侧向上翘起，图4-12中中7。本讲稿第四十四页，共一百三十二页（2）板方材长度方向上纵切面的变形）板方材长度方向上纵切面的变形o原木锯成板材后，如不合理干燥，会导致其长度方向（纵原木锯成板材后，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

36、与其在木材横切面上的位置有很大的关系 板材纵向上变形板材纵向上变形 本讲稿第四十五页，共一百三十二页4.2.4.2 开裂开裂o木材因干燥的不均匀与各方干缩的差异，造成开裂，裂缝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。射线相交之处的结合力弱所致。木材各种开裂形式木材各种开裂形式 本讲稿第四十六页，共一百三十二页4.2.4 减少木材干缩、湿胀的方法减少木材干缩、湿胀的方法 o4.2.4.1 高温干燥、降低木材吸湿性高温干燥、降低木材吸湿性 o高温干燥处理木材是目

37、前减少木材干缩湿胀的主要方法，应用高温干燥处理木材是目前减少木材干缩湿胀的主要方法，应用广泛。高温干燥主要是使木材干缩微纤丝之间的距离逐渐缩小，广泛。高温干燥主要是使木材干缩微纤丝之间的距离逐渐缩小，减少非晶区纤维素分子链状分子上游离羟基数目，形成新的氢减少非晶区纤维素分子链状分子上游离羟基数目，形成新的氢键结合；同时，半纤维素降解物与木素分子上基团聚合封闭羟键结合；同时，半纤维素降解物与木素分子上基团聚合封闭羟基，降低木材吸湿性。基，降低木材吸湿性。本讲稿第四十七页，共一百三十二页o4.2.4.2 利用径切板利用径切板o木材径向干缩是弦向干缩的一半，利用径切板可比弦切板木木材径向干缩是弦向干

38、缩的一半，利用径切板可比弦切板木材干缩少一半。材干缩少一半。o4.2.4.3 利用木芯板利用木芯板o将细木条用合成树脂胶粘成合木，这样不过分考虑木材的年轮方将细木条用合成树脂胶粘成合木，这样不过分考虑木材的年轮方向，杂乱相胶，结果总是趋于径切板，很少为弦切板。此种方式向，杂乱相胶，结果总是趋于径切板，很少为弦切板。此种方式已广泛用于地板、木芯板及木材工业生产。已广泛用于地板、木芯板及木材工业生产。本讲稿第四十八页，共一百三十二页o4.2.4.4 机械抑制机械抑制o机械抑制即利用胶合板，胶合板中将单板纵横交错用胶压合机械抑制即利用胶合板，胶合板中将单板纵横交错用胶压合而成，这样就能以干缩极小的纵

39、向，机械地抑制横纹干缩，而成，这样就能以干缩极小的纵向，机械地抑制横纹干缩，将胀缩减小到最小。同时木材横纹方向强度小，顺纹方向木将胀缩减小到最小。同时木材横纹方向强度小，顺纹方向木材强度高，可以弥补木材横纹方向强度小的特点，使材料趋材强度高，可以弥补木材横纹方向强度小的特点，使材料趋于均匀一致。于均匀一致。o4.2.4.5 表面涂饰油漆表面涂饰油漆o利用涂料、油漆涂刷木材表面，减少木材与湿空气接触，阻利用涂料、油漆涂刷木材表面，减少木材与湿空气接触，阻碍水分的渗入，从而使纤维表面包裹起来，可以降低木材对碍水分的渗入，从而使纤维表面包裹起来，可以降低木材对大气湿度变化敏感性，延缓木材吸湿速度，减

40、少胀缩。大气湿度变化敏感性，延缓木材吸湿速度，减少胀缩。本讲稿第四十九页，共一百三十二页4.2.4.6 充胀与改性充胀与改性o用聚已二醇、尿素、醋酸酐等低分子的聚合物注入木材，用聚已二醇、尿素、醋酸酐等低分子的聚合物注入木材，置换木材中水分，对本材起有效膨胀作用，使木材干缩极置换木材中水分，对本材起有效膨胀作用，使木材干缩极小。小。本讲稿第五十页，共一百三十二页4.3 木材的密度木材的密度4.3.1 木材物质比重与孔陷度木材物质比重与孔陷度 4.3.2 木材密度木材密度 4.3.3 木材密度的意义及影响木材密度的因素木材密度的意义及影响木材密度的因素 本讲稿第五十一页，共一百三十二页4.3.1

41、 木材物质比重与孔陷度木材物质比重与孔陷度4.3.1.1 木材物质比重木材物质比重 o木材物质比重为木材除去细胞腔等孔隙所占空间后实际木材物质的比重，亦即细胞壁的比重。o木材实际密度：把木材细胞壁内的那一部分空隙也除去。本讲稿第五十二页，共一百三十二页o4.3.1.2 木材的空隙度木材的空隙度o木材空隙所占的体积称为木材的空隙度，它包括细木材空隙所占的体积称为木材的空隙度，它包括细腔、细胞间陷和微纤丝之间的空陷等。它分为体积腔、细胞间陷和微纤丝之间的空陷等。它分为体积空隙度和表面孔隙度两种。体积空隙度是指木材在空隙度和表面孔隙度两种。体积空隙度是指木材在绝干状态时其空隙体积占总体积的百分率，表

42、面空绝干状态时其空隙体积占总体积的百分率，表面空隙度则是其横切面上空隙面积占总面积的百分率。隙度则是其横切面上空隙面积占总面积的百分率。一般木材空隙度是指体积空隙度。一般木材空隙度是指体积空隙度。本讲稿第五十三页，共一百三十二页o4.3.1.3 木材物质比重的测定方法木材物质比重的测定方法o木材物质比重测定时，必须用流体介质置换木材中的木材物质比重测定时，必须用流体介质置换木材中的空陷，常用的置换流体介质是水、氦、苯等，三者测空陷，常用的置换流体介质是水、氦、苯等，三者测定所得数值并不相同，呈依次降低趋势。定所得数值并不相同，呈依次降低趋势。本讲稿第五十四页，共一百三十二页4.3.2 木材密度

43、木材密度o4.3.2.1 木材密度木材密度o单位体积内木材的重量称为木材密度，又称木材容积重或容重，单位体积内木材的重量称为木材密度，又称木材容积重或容重，单位为单位为gcm3，kgm3。木材是一种多孔性物质，木。木材是一种多孔性物质，木材密度计算时，木材体积包含了其空陷的体积。木材的密材密度计算时，木材体积包含了其空陷的体积。木材的密度除极少数树种外，通常小于度除极少数树种外，通常小于1gcm3。木材密度与其物。木材密度与其物质比重是有着本质上的区别，二者不能混同。质比重是有着本质上的区别，二者不能混同。本讲稿第五十五页，共一百三十二页4.3.2.2 木材密度种类及其测定方法木材密度种类及其

44、测定方法o木材中水分含量的变化会引起重量和体积的变化，使木材木材中水分含量的变化会引起重量和体积的变化，使木材密度值发生变化。根据木材在生产、加工过程中不同阶段密度值发生变化。根据木材在生产、加工过程中不同阶段的含水特点，木材密度分为以下四种，常用的是木材基本的含水特点，木材密度分为以下四种，常用的是木材基本密度和气干密度。密度和气干密度。o（1）基本密度）基本密度 全干材重量除以饱和水分时木材的体积为基全干材重量除以饱和水分时木材的体积为基本密度。本密度。o（2）生材密度）生材密度 生材密度是生材重量除以生材的体积。生材密度是生材重量除以生材的体积。o（3）气干密度）气干密度 气干材重量除以

45、气干材体积为气干密度。气干材重量除以气干材体积为气干密度。o（4）全干材密度）全干材密度 木材经人工干燥，使含水率为零时的木木材经人工干燥，使含水率为零时的木材密度，为全干材密度或绝干密度。材密度，为全干材密度或绝干密度。本讲稿第五十六页，共一百三十二页4.3.2.3 木材密度的测定木材密度的测定o任一含水率状态下的木材，测出其重量和体积，就可计算任一含水率状态下的木材，测出其重量和体积，就可计算出它的木材密度。由于木材重量易于测定，且比较准确，出它的木材密度。由于木材重量易于测定，且比较准确，因此关健在于精确测定木材试样的体积。目前，木材密度因此关健在于精确测定木材试样的体积。目前，木材密度

46、的测定用以下四种方法。的测定用以下四种方法。o（1）直接量测法）直接量测法 o（2）水银测容器法）水银测容器法 o（3）排水法）排水法 o（4）快速测定法）快速测定法 本讲稿第五十七页，共一百三十二页4.3.3 木材密度的意义及影响木材密度的因素木材密度的意义及影响木材密度的因素o4.3.3.1 木材密度的意义木材密度的意义o木材密度大小反映出木材细胞壁中物质含量的多少，是木材性质的一个重要指标。o4.3.3.2 影响木材密度变化的因素影响木材密度变化的因素o（1）树种）树种 o（2）年轮宽度与晚材率）年轮宽度与晚材率 o（3）树木体内不同的部位）树木体内不同的部位 o（4）栽培环境）栽培环境

47、 o（5）含水率）含水率 本讲稿第五十八页，共一百三十二页4.4 木材的热学性质木材的热学性质o木材的热学性质主要用比热、导热系数和导温系数等指标木材的热学性质主要用比热、导热系数和导温系数等指标来表达。这些物理参数对指导木材人工干燥、木材防腐改来表达。这些物理参数对指导木材人工干燥、木材防腐改性、木材软化、曲木生产工艺、人造板板坯加热预处理、性、木材软化、曲木生产工艺、人造板板坯加热预处理、胶合、纤维干燥、胶合板生产时原木解冻、木段蒸煮及单胶合、纤维干燥、胶合板生产时原木解冻、木段蒸煮及单板的快速干燥等方面重要意义。板的快速干燥等方面重要意义。本讲稿第五十九页，共一百三十二页4.4 木材的热

48、学性质木材的热学性质4.4.1 木材热容量与比热木材热容量与比热 4.4.2 木材的导热系数（导热系数）及其影响因素木材的导热系数（导热系数）及其影响因素 4.4.3 木材的导温系数（热扩散率）木材的导温系数（热扩散率）4.4.4 木材热膨胀木材热膨胀 4.4.5 木材耐热性及热对木材性质和使用的影响木材耐热性及热对木材性质和使用的影响 本讲稿第六十页，共一百三十二页4.4.1 木材热容量与比热木材热容量与比热o某物质平均温度升高所需的热量称为该物质的热容量。通常用Q/t表示，单位为J/K，其中Q表示所需热量，t为温差。本讲稿第六十一页，共一百三十二页4.4.2 木材的导热系数（导热系数）及其

49、影响因素木材的导热系数（导热系数）及其影响因素o4.4.2.1 木材的导热系数木材的导热系数o木材被局部加热时，其加热部位的分子振动，能量增加。分子木材被局部加热时，其加热部位的分子振动，能量增加。分子在振动碰撞过程中，将能量传递给邻近分子，这样顺次传递能在振动碰撞过程中，将能量传递给邻近分子，这样顺次传递能量，将外加的热量向木材内部扩散，称为木材的热传导。量，将外加的热量向木材内部扩散，称为木材的热传导。本讲稿第六十二页，共一百三十二页4.4.2.2 木材的导热系数影响木材导热系数的因素木材的导热系数影响木材导热系数的因素o（1）木材密度）木材密度 木材导热系数随木材密度的增木材导热系数随木

50、材密度的增加而增大，二者近呈直线关系。加而增大，二者近呈直线关系。o（2）木材含水率）木材含水率 木材中随着含水率的增加，部木材中随着含水率的增加，部分空气被水分替代，因而木材的导热系数将增大。分空气被水分替代，因而木材的导热系数将增大。o（3）温度）温度 导热系数与热力学温度成正比，导热系导热系数与热力学温度成正比，导热系数随温度升高而增高。数随温度升高而增高。o（4）热流方向）热流方向 木材顺纹方向的导热系数远较横纹木材顺纹方向的导热系数远较横纹大。大。本讲稿第六十三页，共一百三十二页4.4.3 木材的导温系数（热扩散率）木材的导温系数（热扩散率）o导温系数又称为热扩散率，它表征材料在加热