木材干燥過程中的應(yīng)力與變形——木材的干縮
木材的干縮
人們?cè)谌粘I钪?,常常?huì)遇到這樣一種現(xiàn)象:若木制水桶或木制水盆長(zhǎng)時(shí)間放置在干燥的空氣中不用,會(huì)發(fā)生漏水現(xiàn)象,把木桶或木盆浸泡在水中,過一段時(shí)間后就不漏水了。這個(gè)現(xiàn)象就是木材的干縮和濕脹。
當(dāng)細(xì)胞腔內(nèi)的自由水減少時(shí),木材的尺寸不改變。當(dāng)細(xì)胞壁內(nèi)吸著水排出時(shí),木材的尺寸隨著減小。對(duì)于多數(shù)木材,當(dāng)含水率在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí),隨著含水率的降低而發(fā)生的收縮現(xiàn)象叫干縮。
木材之所以發(fā)生干縮是由于木材干燥時(shí)水分向外蒸發(fā),細(xì)胞壁纖維之間的吸著水減少,水層減薄,纖維之間互相靠攏致使細(xì)胞壁以至整個(gè)木材尺寸縮小。木材干縮不是發(fā)生在木材干燥的整個(gè)過程。當(dāng)含水率在纖維飽和點(diǎn)以上時(shí),自由水蒸發(fā),木材尺寸無變化。而只是在纖維飽和點(diǎn)以下,即自由水蒸發(fā)完畢,吸著水開始蒸發(fā)時(shí)木材才發(fā)生收縮。在纖維飽和點(diǎn)以下,木材干縮隨含水率減少而增大。當(dāng)含水率達(dá)到零時(shí),干縮也達(dá)到最大。我們把木材干縮前后的尺寸差值與干燥前生材尺寸的比值的百分?jǐn)?shù)稱為干縮率。把木材纖維飽和點(diǎn)以下,含水率每減少1%所引起的干縮率稱干縮系數(shù)。
干縮系數(shù)是衡量木材干縮大小的重要參數(shù)。干縮系數(shù)越大則干燥時(shí)收縮越大,反之則越小。不同樹種的木材干縮系數(shù)是不同的。同一樹種各個(gè)方向的干縮系數(shù)也是不同的。一般來說,縱向干縮率極小,平均為0.1-0.3%,在應(yīng)用上可以忽略不計(jì)。弦向干縮率最大,約6-12%。徑向干縮率為弦向干縮率的1/3-1/2。由于木材在干燥后會(huì)發(fā)生干縮,所以濕板尺寸必須留有干縮余量才能保證干板有足夠的尺寸。
利用干縮系數(shù),可以算出纖維飽和點(diǎn)以下任何含水率的木材干縮的數(shù)值。計(jì)算公式為:
(%)
式中:–––指定含水率下的干縮率數(shù)值(%)
K ––– 干縮系數(shù)(%)
W —– 指定木材含水率(%)
示例:紅松弦切板寬度大110mm,求由濕材干燥到含水率10%時(shí),弦向干縮的數(shù)值及板材實(shí)際寬度。
解:紅松的弦向干縮系數(shù)為0.32%,所以
弦向干縮值為:
mm
紅松板干燥到10%含水率時(shí)的實(shí)際寬度為:
110-7=103 mm
在實(shí)際生產(chǎn)中,木材在干燥以前,應(yīng)留有充分的干縮余量。若濕材不留干縮余量,將影響使用或造成浪費(fèi)。
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