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木材在干燥过程中的含水率梯度和应力大小
点击次数:994 发布时间:2016-01-05

木材在干燥过程中的含水率梯度和应力大小

木材水分仪在干燥过程中很重要。上海佳实提醒您!

如何控制木材在干燥过程中的含水率梯度和应力值大小?根据刚刚锯制的内应力试验片的梳齿变化是向内弯曲还是向外弯曲,来判断当时木材内的内应力性质;同时根据齿形弯曲的程度,来判断是否有使木材开裂的可能。木材内存在内应力的性质,会使齿形发生以下三种情况: 

*种情况:梳齿向外弯曲。这时在木材的外层存在拉伸应力,木材内层受外层的作用,存在压缩应力。 

第二种情况:梳齿向内弯曲。这时外层受到的是压缩应力,内层受到的是拉伸应力。 

第三种情况:梳齿保持不变。说明木材内部不存在应力。 

木材含水率干燥

上述情况只是说明在锯截内应力试验片的当时,木材内应力的性质。为了继续观察干燥的情况(内应力的变化情况),通常把内应力试验片放在空气中自然干燥,或者放在恒温烘箱中干燥。此时,由于内应力试验片中水分进一步的蒸发和含水率趋于平衡,试验片的梳齿将发生新的变化。例如:内应力试验片刚刚锯开时,梳齿向外弯曲,在大气中进一步干燥后,梳齿转向内弯曲。这说明:1、内应力试验片内层收缩大大超过外层;2、内应力试验片在刚锯开时,内部含水率高于外部含水率,同时外层还存在拉伸塑化变形;3、进一步干燥后,试验片内层存在拉伸应力外层存在压缩应力。 

木材在室干过程中,内应力的变化过程可分为4个阶段来阐述:

*、干燥刚开始阶段

在此阶段中木材内部各部分的含水率都在纤维饱和点以上。若从木材中部切取试验片,把试验片锯成梳齿形,每个齿的高度和末锯开之前的原来尺寸一样。若把试验片剖为两片,每一片将保持平直形态。这些现象充分表明,此时木材内不存在含水率应力;同时也表明不存在残余应力。

第二、干燥前期阶段

干燥前期阶段中木材内层的含水率高于纤维饱和点,外层的自由水已蒸发完毕。外层木材由于正在排出吸着水而应该干缩。此阶段的木材是内应力外拉内压阶段。此时,若再木材中部切取试验片,并且锯成梳齿形,可以看到表面几层齿由于干缩而尺寸减少了,内部各层的梳齿仍保持着干燥开始前得尺寸。

但在整块木材中,木材内外各部分是一个整体,当表层应当干缩时,内层还不能干缩。这时,表面各层受到内部的拉伸而产生拉应力,对内部各层来讲,受到表面因干缩而产生的压应力。我们在这一阶段中若把从木材上锯下来的试验片锯成两片,可以看到,刚刚锯开时它们各自向外弯曲。把这两片放入恒温烘箱中或者放在通风处,使含水率进一步降低并变得均匀。如果木材是理想的弹性体,在含水率分布均匀后门内应力即可消失,试片齿形变为平直,尺寸恢复原样。但木材既具有弹性,又具有塑性。当木材内刚一发生内应力,同时也就出现了塑化变形。表层木材的尺寸,已经在一定程度上塑化固定,内层在含水率降低时还可以自由干缩。因此,在两片的含水率降低并且分布均匀后,两片的形状就变成和原来的形状相反的样子,即向内弯曲。 

在木材室干过程中,此阶段需采取前期处理来提高木材外层的含水率,使已固化的部分重新变化恢复可塑,使木材外部拉伸应力和内部的压应力得以削弱和缓和。

第三、干燥中间阶段

当木材干燥到这一阶段时。木材内部的含水率也已降低于纤维饱和点,倘使在上一阶段中没有采取前期处理,则被干木材表面各层,早已由于失去正常的干缩条件而固定于拉伸状态。此时尽管内部的含水率还高于外面各层的含水率,但内部木材干缩的程度却已和外部木材在塑化固定前产生的不完全的干缩相差无几,内部尺寸与外部尺寸暂时一致。因此,在此阶段内木材中的应力也暂时处于平衡状态。若把试验片锯成齿形,各个梳齿的长短暂时是一样的。但在含水率下降后,中间的一些梳齿,将因干缩而变短。若把试验片锯成两片,两片当时保持平直状态;但在含水率降低并分布均匀后,原来在内层的木材由于干缩而变短,使得两片向内弯曲。这就表明,在这一阶段内尽管暂时观察不到被干木材中的内应力,但在干燥结束后,木材中的残余应力仍将表现出来。 

在室干工艺中,当被干木材干燥到这一阶段时,通常对被干木材进行必要的、及时的、正确的中间处理,使已经塑化固定的外层木材重新成为可塑,从而使外层的木材得到补充的收缩。

第四、干燥后期阶段

在这个阶段,含水率已沿着木材的横断面变得相当均匀,由内向外的含水率梯度较小。倘使在上阶段中没有进行中间处理,此时外层木材由于塑化变形的固定,早已停止收缩;内层木材随着吸着水的排除而收缩,但受到外层的牵制而不能完全收缩。木材外部受内部的干缩趋势的影响,而产生压应力;内部受外部已塑化固定的木材牵制影响而产生拉应力。内层和外层应力的性质和干燥前期相反。此时若把试验式锯成梳齿状,内层的一些齿在脱离了外层的束缚后,得以自由的干缩,它们的尺寸比外层的短一些。若把试验片锯成两片,刚锯开时,两片向内弯曲,当它们的含水率继续进一步降低并分布均匀后,向内弯曲的程度加强。 

在木材室干工艺中,当被干木材干燥到阶段,木材含水率已降低到所要求的规定标准时,必须进行正确的平衡处理,以消除木材的残余应力。水分测定

 
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