防腐木材開(kāi)裂的原因及改善方法
木材中水分的存在分為五個(gè)狀態(tài)，生材狀態(tài)：剛砍伐下來(lái)的木材處于生材狀態(tài)。細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中都含有水，自由水的量隨著季節(jié)變化，結(jié)合水處于飽和狀態(tài)。纖維飽和點(diǎn)：假如把生材 放在相對(duì)濕度100%的環(huán)境中，細(xì)胞腔中的自由水慢慢蒸發(fā)，當(dāng)細(xì)胞腔中沒(méi)有自由水，而細(xì)胞壁中的結(jié)合水處于飽和狀態(tài)，這時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為纖維飽和點(diǎn)。一般纖維飽和點(diǎn)的含水率為30%。
氣干狀態(tài)：當(dāng)把生材放在大氣環(huán)境中自然干燥，最終達(dá)到的水分平衡狀態(tài)稱(chēng)為氣干狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，中國(guó)南方地區(qū)的氣干含水率較高，大約為15%~16%，而北方地區(qū)則在12%~13%左右。
絕干狀態(tài)：當(dāng)木材中的自由水和結(jié)合水完全被除去時(shí)木材的狀態(tài)稱(chēng)為絕干狀態(tài)。
纖維飽和點(diǎn)是一個(gè)臨界狀態(tài)，一般自由水的量對(duì)木材的物理性質(zhì)影響不大，而結(jié)合水含量的多少對(duì)木材的各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)有很大的影響。木材的干縮濕脹現(xiàn)象是指木材在絕干狀態(tài)至先問(wèn)飽和點(diǎn)的含水率區(qū)域內(nèi)，水分的解吸或吸著會(huì)使木材細(xì)胞壁產(chǎn)生干縮或濕脹的現(xiàn)象。當(dāng)木材的含水率高于纖維飽和點(diǎn)時(shí)，含水率的變化并不會(huì)使木材產(chǎn)生干縮和濕脹。宏觀表現(xiàn)就是木材尺寸的縮小和脹大。
防腐木材開(kāi)裂的原因：
木材在大氣中自然干燥，表面的水分蒸發(fā)得快，含水率首先將低，表面開(kāi)始干縮。但是內(nèi)層的含水率還高，沒(méi)有發(fā)生干縮，這樣，外層要收縮，內(nèi)層不收縮就產(chǎn)生了外部受拉、內(nèi)部受壓的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)了木材的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，木材組織就會(huì)受到破壞，產(chǎn)生開(kāi)裂。
此外木材干縮濕脹各向異性，軸向干縮率0.1%~0.3%，徑向干縮率3%~6%，弦向干縮率6%~12%。木材的弦向干縮與徑向干縮不同造成的差異干縮也會(huì)發(fā)生內(nèi)應(yīng)力，造成開(kāi)裂。
含水率變化是木材開(kāi)裂最主要的原因，木材在室內(nèi)使用時(shí)，由于已經(jīng)干燥到平衡含水率，室內(nèi)的含水率也相對(duì)穩(wěn)定，因此出現(xiàn)開(kāi)裂的情況很少。而木材在室外使用時(shí)，受天氣的影響極大，尤其在雨水豐富的南方，如果長(zhǎng)期的陰雨天氣之后馬上出現(xiàn)暴曬，木材內(nèi)外含水率相差大且變化快，長(zhǎng)期這樣循環(huán)，就會(huì)加速木材開(kāi)裂。另外，大尺寸的木材更容易開(kāi)裂，因?yàn)榇蟪叽缒静膬?nèi)部更難干燥，且干縮濕脹的各向異性在大尺寸木材中更明顯。
如何改善防腐木材開(kāi)裂？
根據(jù)木材開(kāi)裂的原因來(lái)看，保持木材含水率的相對(duì)穩(wěn)定和減少木材的內(nèi)應(yīng)力是減少木材開(kāi)裂的途徑。
由于室外使用木材環(huán)境變化大，環(huán)境含水率無(wú)法控制，只能減少木材與水的實(shí)際接觸。如在木材表面涂刷涂料，減少木材與水分的接觸；另外可用防水劑處理木材，降低木材的吸水性。另外，在穩(wěn)定的環(huán)境下，對(duì)木材進(jìn)行干燥，在干燥過(guò)程中緩慢釋放木材的一些內(nèi)應(yīng)力，在一定程度上也可減少開(kāi)裂。
由于木材是一種天然的生物材料，每根木材都有其不同的性質(zhì)，因此無(wú)法通過(guò)工藝達(dá)到完全統(tǒng)一。木材的開(kāi)裂、變形等性質(zhì)是其作為一種生物材料的固有屬性之一。
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