不同种类的木材的膨胀程度是多少?
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发布时间：2022-04-26 20:28
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时间：2023-10-29 16:39
古代人们起初是不经加工就利用树木取得食物，以后，又把木棒和石头结合起来（石斧）以及把手杖和石头结合起来（矛），从而首次制造了工具。随着学会用火，木材在数千年内成为人类最重要的能源。因此，人类应用木材起始于获取能源。约在新石器向中石器时代过渡时期（约一万年前），人类学会了加工木材，人类学会用木材造船和修筑简单的住所以及制造各种家庭用具。直到最近三、四千年，木材作为原材料应用才发展到目前的状况。现在我们在技术和艺术活动中到处可见木材。
木材虽密实，但仍是一种孔隙性有机材料。木材由其细胞构成，细胞壁内的空腔中充有多种不同物质。木材的原始形式，即未经加工的形式，称为原木。木材都是指砍伐后的、长度厚度和质量不同的树木。可见木材既是原料又是材料。木材主要产在经济林中，在一定程度上也来自森林之外（公路、通道）。*的三分之一有森林覆盖，当然其中有50％的面积不易通行。约有35％的森林面积未加利用，也就是说这种森林的生长无人工影响。世界森林面积只有11％左右属于经济林。人类付出力量经营经济林，以获得木材。木材砍伐分两个阶段，其中又要区别初期利用和最终利用。按森林建设和保障质量的要求，在种植了15～30年以后要进行初次砍伐。以后每隔5～10年重复进行（使森林变稀，初期利用）。到树木完全成熟（不同树种的成熟期介于80～140年之间）为止，整个森林面积上生产的全部木材有40％到60％已经砍伐进行初期利用，其中大部分为较细的木材品种，然后才将余留的树木伐掉（较粗的木材品种）。
从物理上看，木材并不密实，含有大大小小的空腔，因此称之为孔隙体。细胞壁的空腔（毛细管）比细胞的空腔小得多。并在一定程度上充填有水或水汽混合物。木材的这种水分对其强度影响很大。木材的体积密度为300～900公斤每立方米，软木与硬木的界限约为550公斤每立方米，如不考虑空腔，即所谓“净密度”，对木纤维是1600公斤每立方米，对木质素是1400公斤每立方米，对所有树种，可用的平均值为1500公斤/米3。木材像任何孔隙物体一样，吸收空气中的水蒸汽，这就是说有吸湿性。随着空气的温度及湿度的不同，木材总是具有相应的湿度，也就是说，木材和环境空气间总是达到吸湿平衡状态。空气相对湿度为20％时，木材经过一段时间的适应后，湿度达到11％。木材吸水膨胀，反之则收缩。俗话说这是木材在“干活”。其轴向上的膨胀和收缩率大多降低0.5％，故可以忽略不计；而切向上的长度变化（松树为8％）几乎总是经向上的两倍，但膨胀和收缩只发生在湿度从0％到30％这个范围内，之后就达到所谓纤维饱和状态，停止了这个过程，水分继续增加而膨胀不会继续增加。木材的热延伸性意义不大。木材的磁性能也相当有利，因为用木材制作天线的塔架时，它几乎不影响天线的发射电磁场。木材的声学特性与其他材料有明显区别，因此在制作乐器方面优先得到采用。最典型的例子是声阻力和隔声能力比金属高十倍左右。木材也具有良好的弹性。如果木梁的负荷处于虎克定律范围而距离破断负荷足够远，那么在当负荷解除时，变形几乎完全消失，这是典型的弹性材料性质。当然，木材也像其他材料那样具有屈服现象，即在一定负荷下，变形与时间有关。
木材的强度（在毛密度条件下测出）是突出的，然而，木材允许负荷仅为破断力的10％左右，所有强度特性与木材的水分相关，水分增加，强度下降。例如，水分为50％时，强度为初始值的50％以下。
木材缺点中最甚者，是容易受到寄生的菌类及寄生虫的侵蚀，但可以用某些药剂和其它方法保护木材。
木材的质量和品种的不同，每立方米的价格也不同，我们决不能忽视。森林除了有生产木材的功能以外，还有其它功能。它们对国家文化、环保、水土保护和人类休养的重要性是难以用数字表达的。
目前，我们的地球上有24亿公亩的有用森林（全部森林面积为38亿公亩），可供利用的木材约有3000亿立方米，其中每年约采伐30亿立方米。到2000年，全世界每年的木材消耗量将从目前的28亿立方米左右增加到近50亿立方米。
从世界范围来看，在天然原料的使用数量方面，木材仅次于煤和石油而居第三位，因而在整个原料经济中占有重要地位。木材同煤、石油及另外一些天然原料（金属矿、矿物）相比，有一个根本性的区别，就是它作为天然高分子聚合物能够不断生长，从而能持久地供人使用。由于气候、供水设施、国家文明及其它原因，地球上可居住地区的森林必须保持一定面积，因此木材生产将持久不断。但木材产量也不能任意提高，因为一棵树从幼树到可砍伐要生长80～140年，而人烟稀少或无人地区的砍伐在经济方面也有一定限度。
谨慎而节约地使用材料的要求无疑也适用于木材，何况木材并不是取之不尽的。根据预测，木材必然发展为化学燃料。这种趋势可能会使木材这种“传统”的原材料到本世纪末在材料经济中的地位发生质的变化。
附：
一、 木材中的水分
木材是一种吸湿性物质，它对于水，不论是气态还是液态，有一种亲和力。木材吸收水分或排除水分的能力决定于周围大气的变化。
（一）木材中水分的存在状态
木材中水分存在的状态不同，分为三种：一种呈游离状态存在于细胞腔和细胞间隙中，称为自由水（游离水）或毛细管水；一种呈吸附状态存在于细胞壁的微细纤维之间，称为吸着水（吸附水）或称胶体水；一种与细胞壁组成物质呈化学结合，称为化合水。前两种水量多，对材性影响大，是主要的。后一种水量极少，对材性无影响，仅在化学加工时才有用处。一般所论水分，仅对前两种水分而言。
（二）木材含水量的计算
木材中水分的含量叫做含水率或含水量，用木材中水分的重量与木材重量之比的百分率表示。
含水率以全干木材的重量作为计算的基础，算出的数值叫绝对含水率，其计算式为：
W0 =[ (G湿-G干)÷G干 ]×100%
式中：G湿 湿木材重量，克
G干 全干木材重量，克。
含水率以湿木材的重量作为计算基础，算出的数值叫做相对含水率，其计算公式为：
W=[（G湿—G干）÷G湿]×100%
在生产实践中一般采用绝对含水率作为计算木材中水分含量的标准。因为绝干材重量固定，便于比较；而相对含水则因含水木材的原始重量随时在变更，不宜作比较之用。但若将木材作为燃料用时则采用相时含水率作为标准。因木材的发热量在很大程度上决定于相对含水率，发热量随着相对含水率的增大而下降。
（三）木材的吸湿性
木材中的水分不断地随其周空气的相对湿度及温度的变化而变化，当空气中蒸汽压力大于木材表面水分的蒸汽压力时，木材自外吸收水分，这种现象叫吸湿；反之，则木材中的水分向外蒸发，这种现象叫解吸。木材的这种性质称做吸湿性。
木材长时间暴露在一定温与一定相对湿度的空气中，木材会达到相对恒定的含水率，称为平衡含水率。
木材的吸湿性不但使木材的的物理、力学性质随着大气的状况变化而变化，并使木材发生收缩和膨胀。因此，如何减少木材的吸湿性是十分重要的。同时使用的木材应接近于平衡平衡含水率或低于平衡含水率。
（四）木材的纤维饱和点
当潮湿的木材蒸发水分时，首先蒸发自由水，当自由水蒸发完毕而吸着水尚在饱和状态时，称为纤维饱和点。这时的含水量称为饱和点含水量。
纤维饱和点随树种与湿度而不同，当空气温度约为20°C与空气湿度为100%时，多种木材纤维饱和点含水量的平均值约为30%，其变异范围约在23~33%之间。
纤维饱和点是所有木材材性变化的转折点。就木材强度来说，当木材含水量在纤维以上时，其强度为一恒量，不因含水量的多少而有增减。但如果木材任意干燥，当其含水减至纤维饱和点以下时，其强度则由含水率的减低而增加；反之，因含水率的增加而减小，二者成一定的反比关系。
纤维饱和点和木材收缩、膨胀的关系：当木材含水量在纤维饱和点以上时，自由水的增减，木材没有胀缩的变化。含水量降到纤维饱和点以下时，木材随含水量的减少而收缩，等到含水量降到零，收缩达到最大；反之，木材随含水量的增另而膨胀，当含水量达到纤维饱和点时，这时纤维膨胀达到最大。纤维饱和点与木材导电性关系：含水量在纤维饱和点以下时因水的电阻比木材小，所以含水量减少，电阻加大，导电性减弱；含水量增高，电阻减少，导电性增强。
（五）木材含不率的程度在其利用上的意义
木材的含水率随各种状态而有不同，差异颇大，分述如下：
1、 生材 新伐的木材称为生材。生材含水率均在纤维饱和点以上，一般为70~140%。生材含水率的多少，对木材材性影响很小。其所以有测定的必要，主要是应用在木材运输和木材干燥方面。如生材含水率极大，采伐后不给以适当的干燥时间，将使木材的运输费用增加。大木材干燥方面，也只有了解生材含水率，才便于掌握材干燥的时间和方法。
2、 湿材 水运或湿存后的木材，称为湿材。由于长期浸泡在水中，其含水率较高，往往大天生材含水率。虽然湿材含水率较高，但由于一些水溶性的内含物渗出，反而利于干燥。
3、 气干材 用自然干燥的方法，接*衡含水率的木材，称为气干材，其含水率在15%左右。由于生材到气干材所需要的时间的长短，因树种、木段大小和气干条件等因素而不同，一般较大的木段需1~2年以上。
4、 窑干材 把材放入干燥窑里，干燥到气干材以下的水分，含水率约在4~12%，称为窑干材（炉干材）。人工干燥的主要优点在于干燥后木材的吸湿性减低；并
能避免天然干燥中的一些缺陷（变色、虫害等），因此人工干燥已在生产中得到广泛的应用。
5、 全干材：在木材试验研究工作中，为测定木材的含水率，必须将木材干燥至全干状态，此时的木材称为全干材（绝干材）其含水率接近于0。在木材实际应用中，没有使用全干材的，所以它在生产上没有意义。
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时间：2023-10-29 16:39
古代人们起初是不经加工就利用树木取得食物，以后，又把木棒和石头结合起来（石斧）以及把手杖和石头结合起来（矛），从而首次制造了工具。随着学会用火，木材在数千年内成为人类最重要的能源。因此，人类应用木材起始于获取能源。约在新石器向中石器时代过渡时期（约一万年前），人类学会了加工木材，人类学会用木材造船和修筑简单的住所以及制造各种家庭用具。直到最近三、四千年，木材作为原材料应用才发展到目前的状况。现在我们在技术和艺术活动中到处可见木材。
木材虽密实，但仍是一种孔隙性有机材料。木材由其细胞构成，细胞壁内的空腔中充有多种不同物质。木材的原始形式，即未经加工的形式，称为原木。木材都是指砍伐后的、长度厚度和质量不同的树木。可见木材既是原料又是材料。木材主要产在经济林中，在一定程度上也来自森林之外（公路、通道）。*的三分之一有森林覆盖，当然其中有50％的面积不易通行。约有35％的森林面积未加利用，也就是说这种森林的生长无人工影响。世界森林面积只有11％左右属于经济林。人类付出力量经营经济林，以获得木材。木材砍伐分两个阶段，其中又要区别初期利用和最终利用。按森林建设和保障质量的要求，在种植了15～30年以后要进行初次砍伐。以后每隔5～10年重复进行（使森林变稀，初期利用）。到树木完全成熟（不同树种的成熟期介于80～140年之间）为止，整个森林面积上生产的全部木材有40％到60％已经砍伐进行初期利用，其中大部分为较细的木材品种，然后才将余留的树木伐掉（较粗的木材品种）。
从物理上看，木材并不密实，含有大大小小的空腔，因此称之为孔隙体。细胞壁的空腔（毛细管）比细胞的空腔小得多。并在一定程度上充填有水或水汽混合物。木材的这种水分对其强度影响很大。木材的体积密度为300～900公斤每立方米，软木与硬木的界限约为550公斤每立方米，如不考虑空腔，即所谓“净密度”，对木纤维是1600公斤每立方米，对木质素是1400公斤每立方米，对所有树种，可用的平均值为1500公斤/米3。木材像任何孔隙物体一样，吸收空气中的水蒸汽，这就是说有吸湿性。随着空气的温度及湿度的不同，木材总是具有相应的湿度，也就是说，木材和环境空气间总是达到吸湿平衡状态。空气相对湿度为20％时，木材经过一段时间的适应后，湿度达到11％。木材吸水膨胀，反之则收缩。俗话说这是木材在“干活”。其轴向上的膨胀和收缩率大多降低0.5％，故可以忽略不计；而切向上的长度变化（松树为8％）几乎总是经向上的两倍，但膨胀和收缩只发生在湿度从0％到30％这个范围内，之后就达到所谓纤维饱和状态，停止了这个过程，水分继续增加而膨胀不会继续增加。木材的热延伸性意义不大。木材的磁性能也相当有利，因为用木材制作天线的塔架时，它几乎不影响天线的发射电磁场。木材的声学特性与其他材料有明显区别，因此在制作乐器方面优先得到采用。最典型的例子是声阻力和隔声能力比金属高十倍左右。木材也具有良好的弹性。如果木梁的负荷处于虎克定律范围而距离破断负荷足够远，那么在当负荷解除时，变形几乎完全消失，这是典型的弹性材料性质。当然，木材也像其他材料那样具有屈服现象，即在一定负荷下，变形与时间有关。
木材的强度（在毛密度条件下测出）是突出的，然而，木材允许负荷仅为破断力的10％左右，所有强度特性与木材的水分相关，水分增加，强度下降。例如，水分为50％时，强度为初始值的50％以下。
木材缺点中最甚者，是容易受到寄生的菌类及寄生虫的侵蚀，但可以用某些药剂和其它方法保护木材。
木材的质量和品种的不同，每立方米的价格也不同，我们决不能忽视。森林除了有生产木材的功能以外，还有其它功能。它们对国家文化、环保、水土保护和人类休养的重要性是难以用数字表达的。
目前，我们的地球上有24亿公亩的有用森林（全部森林面积为38亿公亩），可供利用的木材约有3000亿立方米，其中每年约采伐30亿立方米。到2000年，全世界每年的木材消耗量将从目前的28亿立方米左右增加到近50亿立方米。
从世界范围来看，在天然原料的使用数量方面，木材仅次于煤和石油而居第三位，因而在整个原料经济中占有重要地位。木材同煤、石油及另外一些天然原料（金属矿、矿物）相比，有一个根本性的区别，就是它作为天然高分子聚合物能够不断生长，从而能持久地供人使用。由于气候、供水设施、国家文明及其它原因，地球上可居住地区的森林必须保持一定面积，因此木材生产将持久不断。但木材产量也不能任意提高，因为一棵树从幼树到可砍伐要生长80～140年，而人烟稀少或无人地区的砍伐在经济方面也有一定限度。
谨慎而节约地使用材料的要求无疑也适用于木材，何况木材并不是取之不尽的。根据预测，木材必然发展为化学燃料。这种趋势可能会使木材这种“传统”的原材料到本世纪末在材料经济中的地位发生质的变化。
附：
一、 木材中的水分
木材是一种吸湿性物质，它对于水，不论是气态还是液态，有一种亲和力。木材吸收水分或排除水分的能力决定于周围大气的变化。
（一）木材中水分的存在状态
木材中水分存在的状态不同，分为三种：一种呈游离状态存在于细胞腔和细胞间隙中，称为自由水（游离水）或毛细管水；一种呈吸附状态存在于细胞壁的微细纤维之间，称为吸着水（吸附水）或称胶体水；一种与细胞壁组成物质呈化学结合，称为化合水。前两种水量多，对材性影响大，是主要的。后一种水量极少，对材性无影响，仅在化学加工时才有用处。一般所论水分，仅对前两种水分而言。
（二）木材含水量的计算
木材中水分的含量叫做含水率或含水量，用木材中水分的重量与木材重量之比的百分率表示。
含水率以全干木材的重量作为计算的基础，算出的数值叫绝对含水率，其计算式为：
W0 =[ (G湿-G干)÷G干 ]×100%
式中：G湿 湿木材重量，克
G干 全干木材重量，克。
含水率以湿木材的重量作为计算基础，算出的数值叫做相对含水率，其计算公式为：
W=[（G湿—G干）÷G湿]×100%
在生产实践中一般采用绝对含水率作为计算木材中水分含量的标准。因为绝干材重量固定，便于比较；而相对含水则因含水木材的原始重量随时在变更，不宜作比较之用。但若将木材作为燃料用时则采用相时含水率作为标准。因木材的发热量在很大程度上决定于相对含水率，发热量随着相对含水率的增大而下降。
（三）木材的吸湿性
木材中的水分不断地随其周空气的相对湿度及温度的变化而变化，当空气中蒸汽压力大于木材表面水分的蒸汽压力时，木材自外吸收水分，这种现象叫吸湿；反之，则木材中的水分向外蒸发，这种现象叫解吸。木材的这种性质称做吸湿性。
木材长时间暴露在一定温与一定相对湿度的空气中，木材会达到相对恒定的含水率，称为平衡含水率。
木材的吸湿性不但使木材的的物理、力学性质随着大气的状况变化而变化，并使木材发生收缩和膨胀。因此，如何减少木材的吸湿性是十分重要的。同时使用的木材应接近于平衡平衡含水率或低于平衡含水率。
（四）木材的纤维饱和点
当潮湿的木材蒸发水分时，首先蒸发自由水，当自由水蒸发完毕而吸着水尚在饱和状态时，称为纤维饱和点。这时的含水量称为饱和点含水量。
纤维饱和点随树种与湿度而不同，当空气温度约为20°C与空气湿度为100%时，多种木材纤维饱和点含水量的平均值约为30%，其变异范围约在23~33%之间。
纤维饱和点是所有木材材性变化的转折点。就木材强度来说，当木材含水量在纤维以上时，其强度为一恒量，不因含水量的多少而有增减。但如果木材任意干燥，当其含水减至纤维饱和点以下时，其强度则由含水率的减低而增加；反之，因含水率的增加而减小，二者成一定的反比关系。
纤维饱和点和木材收缩、膨胀的关系：当木材含水量在纤维饱和点以上时，自由水的增减，木材没有胀缩的变化。含水量降到纤维饱和点以下时，木材随含水量的减少而收缩，等到含水量降到零，收缩达到最大；反之，木材随含水量的增另而膨胀，当含水量达到纤维饱和点时，这时纤维膨胀达到最大。纤维饱和点与木材导电性关系：含水量在纤维饱和点以下时因水的电阻比木材小，所以含水量减少，电阻加大，导电性减弱；含水量增高，电阻减少，导电性增强。
（五）木材含不率的程度在其利用上的意义
木材的含水率随各种状态而有不同，差异颇大，分述如下：
1、 生材 新伐的木材称为生材。生材含水率均在纤维饱和点以上，一般为70~140%。生材含水率的多少，对木材材性影响很小。其所以有测定的必要，主要是应用在木材运输和木材干燥方面。如生材含水率极大，采伐后不给以适当的干燥时间，将使木材的运输费用增加。大木材干燥方面，也只有了解生材含水率，才便于掌握材干燥的时间和方法。
2、 湿材 水运或湿存后的木材，称为湿材。由于长期浸泡在水中，其含水率较高，往往大天生材含水率。虽然湿材含水率较高，但由于一些水溶性的内含物渗出，反而利于干燥。
3、 气干材 用自然干燥的方法，接*衡含水率的木材，称为气干材，其含水率在15%左右。由于生材到气干材所需要的时间的长短，因树种、木段大小和气干条件等因素而不同，一般较大的木段需1~2年以上。
4、 窑干材 把材放入干燥窑里，干燥到气干材以下的水分，含水率约在4~12%，称为窑干材（炉干材）。人工干燥的主要优点在于干燥后木材的吸湿性减低；并
能避免天然干燥中的一些缺陷（变色、虫害等），因此人工干燥已在生产中得到广泛的应用。
5、 全干材：在木材试验研究工作中，为测定木材的含水率，必须将木材干燥至全干状态，此时的木材称为全干材（绝干材）其含水率接近于0。在木材实际应用中，没有使用全干材的，所以它在生产上没有意义。
