木材開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)。
(圖片來源：意博門窗官網(wǎng)，侵刪)
生材狀態(tài):剛砍伐下來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, 終達(dá)到的水分平衡狀態(tài)稱為氣干狀態(tài).一般來說,中國南方地區(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),一般自由水的量對木材的物理性質(zhì)影響不大,而結(jié)合水含量的多少對木材的各項(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)至先問飽和點(diǎn)的含水率區(qū)域內(nèi),水分的解吸或吸著會使木材細(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,表面開始干縮.但是內(nèi)層的含水率還高,沒有發(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)力超過了木材的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),木材組織就會受到破壞,產(chǎn)生開裂.
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發(fā)生內(nèi)應(yīng)力,造成開裂.
含水率變化是木材開裂 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)的含水率也相對穩(wěn)定,因此出現(xiàn)開裂的情況很少.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,長期這樣循環(huán),就會加速木材開裂.另外,大尺寸的木材更容易開裂,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裂?
根據(jù)木材開裂的原因來看,保持木材含水率的相對穩(wěn)定和減少木材的內(nèi)應(yīng)力是減少木材開裂的途徑.
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,對木材進(jìn)行干燥,在干燥過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),因此無法通過工藝達(dá)到完全統(tǒng)一.木材的開裂、變形等性質(zhì)是其作為一種生物材料的固有屬性之一.
防腐木是采用防腐劑滲透并固化木材以后使木材具有防止腐朽功能、生物侵害功能的木材.其中所使用的防腐劑有CCA、ACQ、CAB三種,通過采用防腐劑滲透來使防腐木具有防腐、防蟲性能,不怕雨雪等天氣的侵襲.而另一種深度炭化木也可稱之為防腐木,它是將木材的有效營養(yǎng)成分炭化,通過切斷腐朽菌生存的營養(yǎng)鏈來達(dá)到防腐目的,相對而言,它的環(huán)保性更好.此外,防腐木還有一種是純天然未經(jīng)過任何處理的特殊品種木材,它本身就有防腐特性,也因這樣的樹種較少,價(jià)格最為昂貴,其中包括加拿大和美國的紅雪松,印度尼西亞和馬來西亞的紀(jì)勞木.
記者走訪建材市場發(fā)現(xiàn),多家地板經(jīng)銷商開始銷售防腐木,顏色也有多種,以黃綠色、蜂蜜色、褐色居多,消費(fèi)者可以隨意選擇.而防腐木根據(jù)不同的用處價(jià)位也不盡相同,其中地面為300元/平方米左右,而頂棚、支架和桌椅等多數(shù)以體積來計(jì)算.
防腐木知識:
防腐木材的幾大特性
1、自然、環(huán)保、安全(木材成原本色,略顯青綠色)
2、防腐、防霉、防蛀、防白蟻侵襲.
3、提高木材穩(wěn)定性,對戶外木制結(jié)構(gòu)的保護(hù)更為主要.
4、易于涂料及著色,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,能達(dá)到美輪美奐的效果.
5、能滿足各種設(shè)計(jì)要求,易于各種的園藝景觀精品的制作.
6、接觸潮濕土壤或親水效果尤為顯著,滿足戶外各種氣候環(huán)境中使用15-50年以上不變
防腐木材的種類:
1、歐洲赤松 又稱俄羅斯樟子松,能直接采用高壓滲透法做全斷面防腐處理,其優(yōu)秀的力學(xué)表現(xiàn)及美麗紋理深受設(shè)計(jì)師及工程師所推薦.俄羅斯樟子松防腐材應(yīng)用范圍極廣,木棧道、亭院平臺、亭臺樓閣、水榭回廊、花架圍籬、步道碼頭、兒童游戲區(qū)、花臺、垃圾箱、戶外家具以及室外環(huán)境、親水環(huán)境及室內(nèi)、外結(jié)構(gòu)等項(xiàng)目均可使用.由于其獨(dú)特的防腐工藝,所有的建筑作品都可以長期保存.
2、美國南方松又稱南方黃松,是長葉松、短葉松、濕地松和火炬松等四個(gè)樹種集群名稱,生長于美國南部廣大地區(qū).有如下特點(diǎn):
(1)高強(qiáng)度:在許多對強(qiáng)度有特別要求的設(shè)施中,南方松是針葉樹種中的最佳選擇,有"世界前端結(jié)構(gòu)用材"之稱號.
(2)高防腐性:南方松的滲透性強(qiáng),在進(jìn)行加壓防腐處理后,化學(xué)防腐藥劑均勻、深入地留存于木材中,使其在防止腐朽、白蟻及海洋生物的危害方面有極好的表現(xiàn).防腐能力達(dá)50年以上.
(3)高耐磨性:由于南方松具有極佳的防腐性,因此其常被用于戶外平臺、步道、橋梁等設(shè)施的建造中.即使在頻繁地使用中,南方松的磨損也很少.
(4)高品質(zhì):南方松占美國針葉松總產(chǎn)量的1/4,由于美國在國家森林方面的良好經(jīng)營,因此其生長品質(zhì)優(yōu)良,能滿足使用者的高品質(zhì)要求.
(5)木理紋路優(yōu)美:南方松的木理紋路獨(dú)特且優(yōu)美,能極好體現(xiàn)出自然美.
3、云杉-松木-冷杉(SPF) SPF生長緩慢,木材纖維紋理細(xì)密,木節(jié)小,烘干后具有出色的抗凹陷、抗彎曲性能,強(qiáng)度與鐵杉相似,比大部分軟木樹種的強(qiáng)度高,且易于油漆和染色.產(chǎn)品的穩(wěn)定性更高,而且表面加工精細(xì).
4、鐵杉. 鐵杉是目前北美市場上最雅致、用途最廣泛的樹種.在強(qiáng)度方面,略低于黃松,比較適合做防腐處理.經(jīng)過加壓防腐處理的鐵杉木材既美觀又結(jié)實(shí),堪與天然耐用的北美紅雪松媲美.鐵杉可以保持穩(wěn)定的形態(tài)和尺寸,不會出現(xiàn)收縮、膨脹、翹曲或扭曲,而且抗曬黑.幾乎所有木材經(jīng)過長期日曬后都會變黑,但鐵杉可以在常年日曬后仍保持新鋸開時(shí)的色澤.鐵杉具有很強(qiáng)的握釘力和優(yōu)異的粘合性能,可以接受各種表面涂料,而且非常耐磨,是適合戶外各種用途的經(jīng)濟(jì)型木材.
5、西部紅雪松 西部紅雪松是北美等級最高的防腐木材.它卓越的防腐能力來源于自然生長的一種被稱為Thujaplicins的醇類物質(zhì);另外紅雪松中可被萃取的一種被稱為Thujic的酸性物質(zhì)確保了木材不被昆蟲侵蝕,無需再做人工防腐和壓力處理.紅雪松穩(wěn)定性極佳,使用壽命長,不易變形.另外它也適用于高濕度的環(huán)境,例如桑拿房、浴室和廚房,用于制作櫥柜、衣柜等可防蟑螂、蛀蟲.紅雪松由于未做化學(xué)處理及純天然特性,在全球市場深受歡迎.
