木材物理复习资料

木材密度:

某一含水率的木材质量/某一含水率的木材体积

木材比重:

（木材绝干质量/任意含水率的木材体积）/ 4o C水的密度

2. 比重和密度的区别与联系

●密度有单位，比重是无量纲；

●绝干密度和绝干比重、基本密度和基本比重在数值上相等；

●随着木材中水分的增加，密度增大，比重减小；

●基本密度是木材密度的最小值，绝干比重是木材比重的最大值。

材中水分存在的状态

1. 绝干状态（Oven-dried condition）

木材在103±2o C条件下，干燥至质量不变的无水状态

2. 气干状态（Air-dried condition）

木材的含水量与大气相对湿度相平衡的状态，其含水率称为气干含水率

3. 纤维饱和点（Fiber saturation point）

当细胞壁内完全被水分所饱和，而细胞腔或细胞间隙等空隙中不存在液态水分的状态，其含水率称为纤维饱和点（F.S.P），对于所有木材约为25%-35%，平均值为28%（或30%）。

木材的纤维饱和点含水率随树种不同、木材构造与化学组成的改变而变化。

纤维饱和点的测定方法

纤维饱和点是木材性质变化的转折点。木材含水率在纤维饱和点以上变化时，木材的形状、力学强度等性质都几乎不受影响。相反，当木材含水率在纤维饱和点以下变化时，上述木材性质就会因含水率的增减产生显著而有规律的变化。

4. 生材状态（Green condition）

细胞壁内被水分饱和，细胞腔等空隙部分会有部分液态水分存在的立木，或刚采伐后的生材状态，其含水率称为生材含水率

5.饱水状态（Water saturation condition）

木材内部完全被水分所饱和时的状态，此时的含水率称为最大含水率

木材所能保持的最大水分限度是由绝干密度决定的。

木材中水分的种类

1. 化学水（Chemical-bonded water）

又称构造水，

2.自由水（Free water）

自由水存在于木材的大毛细管系统中，即存在于细胞腔和细胞间隙中的水分

自由水与木材性质的关系

自由水的变化会使木材的质量增减，对于热或电性质有一定程度的影响，但对于其它性质没有影响。

3.吸着水（Adsorbed water）

由吸附水（bound water）和毛细管凝结水（Capillary condensed water）两部分组成。吸附水是指被吸附在微晶表面和无定形区域内纤维素分子游离羟基（-OH）上的水分吸附水含量的影响因素

吸附水数量取决于木材内表面的大小和游离羟基的多少。

不同树种木材内表面大小和游离羟基数量相近，因此吸附水含量基本上是相同的，平均约为24%。

吸附水与木材化学组分呈物理化学（范德华力与氢键力）的结合.

吸附水的分类

单分子层吸着水。又称为化学吸着水

多分子层吸着水（Polymolecularly absorbed water）。在单分子层吸着水的表面，通过范德华力或氢键结合将水分子形成多分子吸着水

毛细管凝结水

在相对湿度较高条件下，凝结在木材毛细管系统中的水分

吸着水与木材性质的关系

吸着水数量的变化对木材性质的影响很大，如木材的力学性质、尺寸胀缩、导电性等都随吸着水的增减而发生改变。

影响吸着水含量的因素

●木材中吸着水含量在树种间差别较小，对于不同树种来说，一般在23%-30%范围内，

平均约为30%。

吸着水不易从木材中逸出，只有当自由水蒸发殆尽，且木材中水蒸汽压力大于周围空气中水蒸汽压力时，才可由木材中蒸发

在一定相对湿度下，温度与平衡含水率的关系曲线。

●当相对湿度一定而温度不同时，木材的平衡含水率随着温度的升高而减小。

●原因：温度升高，水分子的动能增加，分子间相互作用减弱，使得脱离木材界面向

空气中蒸发的水分子增多。

平衡含水率

1. 基本概念

将生材、绝干材或任意含水率的木材放置在某温湿度的大气环境中时，木材根据大气的水蒸汽压（相对湿度），重复着进行吸湿、解吸现象，当木材的吸湿速率与解吸速率达到平衡时的木材含水率，称为该相对湿度的平衡含水率（Equilibrium moisture content，简称E.M.C）。

木材平衡含水率的高低，因树种不同而有差异，但差异不大，在生产上并不考虑。它除与树种有关外，主要取决于空气的温度和湿度。

平衡含水率的意义

使人们认识到，木材在制成木制品前，必须干燥到与所在地区空气温、湿度相适应的木材平衡含水率。这样才可避免因受使用地区温、湿度的影响而发生木材含水率变化，也就不会引起木材尺寸或形状的变化，进而保证了木制品的质量。

2. 吸着等温线（Sorption isotherm）

在一定温度条件下，相对湿度与平衡含水率的关系曲线。

●当温度一定而相对湿度不同时，木材的平衡含水率随着空气相对湿度的升高而增大。在一定相对湿度下，温度与平衡含水率的关系曲线。

●当相对湿度一定而温度不同时，木材的平衡含水率随着温度的升高而减小。

原因：温度升高，水分子的动能增加，分子间相互作用减弱，使得脱离木材界面向空气中蒸发的水分子增多。

吸湿滞后的原因

●吸湿的木材必定是经过干燥，在这一过程中，木材的微毛细管系统内的空隙已有一

部分被透进来的空气所占据，这就妨碍了木材对水分的吸收。

●木材在解吸干燥后，内部的羟基会借氢键直接连接，并能相互饱和，当发生吸湿时，

许多羟基仍处于相互饱和的状态，因此减少了对水分子的吸着。

●木材的塑性。吸湿产生的内部应力引起了不可逆的变形。

●纤维素的内部表面会随着吸湿、解吸的发生而出现或消减，由于纤维素高分子的惰