形变

树木的第一年生长形成幼龄材,包住树木的髓心。一些树种的幼龄材主要是在顺纹方向发生形变。成熟材在顺纹方向发生的形变很小,在干、湿条件下形变小于1%,而幼龄材则可达2.5%。幼龄材变干燥时,木材干缩很明显,会导致开裂和变形。

应力木(应压木)、幼龄材和树木倾斜都会影响木材的笔直程度。树干倾斜偏离髓心超过3°,则木材很可能会有翅弯。

应压木几乎是木材边缘翅弯和中间弯曲最普遍的原因。针叶材形成应压木是应对树木侧向不利荷载、保持树木垂直生长的结果。应压木的细胞结构在顺纹方向的缩胀会比正常树木的大10倍,两种木材组合使用时会出现很大的内部应力而导致变形。

年轮与锯切木材部位

如果认识到年轮有变直变短的趋势,就能很好地理解木材在不超过30%含水率的条件下如何变形。

翘弯是由于板条两个平面收缩程度不同而造成的。翘弯的发生取决于板条的密度、含水率、宽度、厚度和纤维方向。

湿度与变形

木材自然含水量的变化会造成木材的各种变形。板条如果要在烘干后得到准确的尺寸,必须在切割时留有冗余尺寸。相同名义尺寸的板条和板材烘干到不同的含水率,最后得到的尺寸会不一样。尺寸的测量在锯材厂和刨木长进行,不会影响到消费者的使用,只要材料的使用是在相应适宜的湿度条件下。然而,值得注意的是,如果购买的木材含水率是18%,用于建造后的平衡含水率为6%至10%,则木材横纹方向会收缩约3%。

含水率变化与木材变形

含水率在纤维饱和点之上时,木材不会有明显缩胀变化。在纤维饱和点时,如果减小含水率木材会收缩,增大含水率木材会膨胀。变形与含水率成比例变化。木材各方向上的变形程度不同。云杉和赤松的含水率变化对各方向变形的影响差不多,但其他树种木材的含水率变化对缩胀尺寸影响很大。

木材和木制品设计应该考虑含水率的变化。掌握含水率变化及其带来的影响,是设计出木技术解决方案的基本前提。

赤松和云杉含水率变化对木材变形的影响
方向纤维饱和点到全干木材的变形尺寸百分比
弦切方向 ≈ 8
径切方向 ≈ 4
顺纹方向 0.4
体积变化 ≈ 12

木材形变
4种木材形变
不同切割部位的木材在干燥时的变形情况不同
不同切割部位的木材在干燥时的变形情况不同

 
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