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丰胜高端防腐木-木材开裂的原因及改善方法

2015-06-11

沈阳防腐木材开裂的原因及改善方法
木材中水分的存在分为五个状态,
生材状态:刚砍伐下来的木材处于生材状态。细胞腔和细胞壁中都含有水,自由水的量随着季节变化,结合水处于饱和状态。
纤维饱和点:假如把生材放在相对湿度100%的环境中,细胞腔中的自由水慢慢蒸发,当细胞腔中没有自由水,而细胞壁中的结合水处于饱和状态,这时的状态称为纤维饱和点。一般纤维饱和点的含水率为30%。
气干状态:当把生材放在大气环境中自然干燥,最终达到的水分平衡状态称为气干状态。一般来说,中国南方地区的气干含水率较高,大约为15%~16%,而北方地区则在12%~13%左右。
绝干状态:当木材中的自由水和结合水完全被除去时木材的状态称为绝干状态。
纤维饱和点是一个临界状态,一般自由水的量对木材的物理性质影响不大,而结合水含量的多少对木材的各项物理力学性质有很大的影响。
图1 木材中水分的存在状态和存在位置
木材的干缩湿胀现象是指木材在绝干状态至先问饱和点的含水率区域内,水分的解吸或吸着会使木材细胞壁产生干缩或湿胀的现象。当木材的含水率高于纤维饱和点时,含水率的变化并不会使木材产生干缩和湿胀。宏观表现就是木材尺寸的缩小和胀大。
防腐木材开裂的原因:
木材在大气中自然干燥,表面的水分蒸发得快,含水率首先将低,表面开始干缩。但是内层的含水率还高,没有发生干缩,这样,外层要收缩,内层不收缩就产生了外部受拉、内部受压的内应力,当拉应力超过了木材的抗拉强度极限时,木材组织就会受到破坏,产生开裂。
此外木材干缩湿胀各向异性,轴向干缩率0.1%~0.3%,径向干缩率3%~6%,弦向干缩率6%~12%。木材的弦向干缩与径向干缩不同造成的差异干缩也会发生内应力,造成开裂。
含水率变化是木材开裂最主要的原因,木材在室内使用时,由于已经干燥到平衡含水率,室内的含水率也相对稳定,因此出现开裂的情况很少。而木材在室外使用时,受天气的影响极大,尤其在雨水丰富的南方,如果长期的阴雨天气之后马上出现暴晒,木材内外含水率相差大且变化快,长期这样循环,就会加速木材开裂。另外,大尺寸的木材更容易开裂,因为大尺寸木材内部更难干燥,且干缩湿胀的各向异性在大尺寸木材中更明显。
如何改善防腐木材开裂?
根据木材开裂的原因来看,保持木材含水率的相对稳定和减少木材的内应力是减少木材开裂的途径。
由于室外使用木材环境变化大,环境含水率无法控制,只能减少木材与水的实际接触。如在木材表面涂刷涂料,减少木材与水分的接触;另外可用防水剂处理木材,降低木材的吸水性。另外,在稳定的环境下,对木材进行干燥,在干燥过程中缓慢释放木材的一些内应力,在一定程度上也可减少开裂。
由于木材是一种天然的生物材料,每根木材都有其不同的性质,因此无法通过工艺达到完全统一。木材的开裂、变形等性质是其作为一种生物材料的固有属性之一。


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