木材含水率

木材含水率

木材含水率的变化会引起木材尺寸的变化。对于木材的每一个几何面——径向、切向、以及纵向尺寸的变化也会有不同。所以，对于木材方面的操作工来说，了解当所干燥木材的含水率达到车间内的平衡含水率时，木材的尺寸就不在发生变化这一点非常重要。

什么是木材的相对含水率？通常来说，新鲜的硬木含水率是60%，而软木是硬木的两倍以上。木材中的水存在有两种形式——吸着水和自由水。原木风干的首要目的在于降低木材对水的化学粘合，以便于使剩余水份自由移动。温度越高，水分移动的速度就越快，这就是窖干会省时的原因。然而，窖内过高的温度会降低木材的性能，大多数的窖干会尽可能快地完成干燥，以便于制造廉价的建筑用软木。对仪表制造商来说，窖干的名声很差，原因就在于此。

娴熟的窖干工艺能够生产出比气干质量更好的木材。风干时，由于外部比内部干燥要快，这就会在木材内部形成残余应力。如果窖内的湿度在整个干燥过程中被控制以减少木材的内部应力，高温的环境就会加速木材内部降低水分化学粘合及达到平衡含水率的速率。残余应力也会比风干木材极大的减少。只要瞧一瞧窖干后的一块窖干后的木材你就清楚了，不然别无他法。

气干

木材的含水率最终会达到与空气的含水率平衡，两者关系大约如下：

的扩散方程可以写成：

t=L2/D

其中D=1ｘ10-6cm/s(沿横向及径向)，1ｘ10-5cm/s（沿纵向）

L是沿扩散方向的长度

t是含水率变化1/e所用的时间，也就是含水率变化量是平衡含水率的63%时所用时间。

如果你有一块2cm厚已风干的木材，此地户外的含水率为15%，你想估计在你车间30%的相对湿度（含水率为7%），其全暴露在空气条件下，它达到平衡含水率所用的时间。若L=1cm则由扩散方程可以得出t=1ｘ106s,也就是11天。平衡含水率要求达到量是8%，所以在11天后你会得到8%的63%，即5%的低含水率，此时总含水率是10%。还有3%的含水率还有待于继续干燥，你可以在11天后再花时间去干燥。对于2cm厚的的木材，干燥完成用3周的时间应该是足够了。如果你的木材是4cm厚，需要3个月的时间，6cm 厚，需要7个月时间。参照文献，大多数气干木材的含水率以此范围内20%的速率变化。

新鲜的原木在一个较为干燥的地方一段时间端部常会产生裂纹，这是由于木材中的水分沿纵向扩散速度是斜穿方向的十倍。与原木中心相比，离端部越近，干燥得越快，木材收缩也越快。为了防止端部产生裂纹，可以用一些阻止挥发的东西覆盖木材端部，这些东西如石蜡或密封剂。

在纤维饱和点以上，水分在木材内靠毛细管力而移动，速度要比靠扩散要快一些。与风干木材水分的移动相比，最初木材收缩量随树种变化更为显著。让一块价值很高的原木在空气中风干一年，甚至第一年将其浸入水中，以保持其湿度，并减轻因干燥速度过快而引起的开裂，这是行得通的。这种方法也使得木材颜色趋于稳定，尤其适用于像胡桃一类黑色木材。

含水率和尺寸关系

随着含水率的变化，木材沿切向尺寸变化量最大，通常是径向尺寸变化量为60%，而在纵向方向基本不变化。（在木材相关手册中你能找到关于单一物种这一方面的众多数据，除非他们给出一个变化的合理范围，否则都不够准确。）木材尺寸的变化差不多完全由于木材纤维尺寸的变化，而不是由于纤维之间空间的变化，这一变化量基本上和木材密度及含水率成正比。：

dV=dMC rho

其中dV是木材体积的变化（对大多数木材通常在20%范围内）

dMC是含水率的变化

rho是木材特定条件下的密度

在调整相对湿度从户外的70%到室内的20%过程中，含水率变化了10%——从15%到5%，木材的密度从0.45减少到0.45的10%，即4.5%。

含水率测量

木材的电阻随木材含水率变化而变化。这常用于承包商核实他们所购买的建筑用木材的含水率。最常见的一种含水率测量仪表有两个锋利的探针，探针间距30mm，价格是50美元。使用时将探针插入木材内10mm深以测量端部间的电阻。这种仪表典型的校准如下：

不要指望通过电测法测量含水率比测量绝对含水率准确度高2%以上，无论哪一个制造商这样宣称。（C.skaar在《Wood-Water Relations》（1988）一书中列举了影响这种测量方法的众多因素）几乎没有一个含水率测定仪的电阻范围高至能含盖一切含水率的电阻，除非是湿度非常大的木材。

木材中心达到平衡含水率要比表面达到平衡含水率所花时间要长一些，所以用这种测量方法测量厚度较大的木材含水率是不够准确的。对于厚度不足20mm的木材，精度也不够，因为这种情况下很难将探针插入木材内部，木材会由于这种测量方法而受到破坏。

对于仪表制造商来说，一种更好的测量方法是制作两个平电极，将它们压入木材表面，一个面一个，用木材操作工人的夹具夹紧，测量它们之间的电阻。遗憾的是，这样不起作用，因为平电极无法和木材纤维保持足够接触，除非压入很紧（>10kg/cm2）,但这样木材会被压碎。不过，可以使用各样的导电性粘合剂，好象医生用的心电图一样，但是我还没有找到一种这样的材料他不会改变木材的颜色。

木材是否达到了车间内的平衡含水率，对于木材操作工人来说，这一点最为重要。沿不同厚度的连续性测量能够直接告诉你木材是否达到了平衡含水率，而无不需要任何电性仪器。你中需要一个表面双脚规形夹来测量含水率，然后，将你测量的地方作上标记，一定不要丢掉你记录数据的那张纸。

Wood Moisture

Wood changes its size when its moisture content changes. The size change is different along each of the planes of wood growth - radial, tangential and lengthwise. So, it's important that woodworkers know when