杨树木材物理性质(6)

木材物理性质，是指不改变木材化学组成，又不破坏木材原有形状而测得的木材性质。许多林业部门对木材需求的选择，均有赖于木材物理性质所测得的数据。木材物理性质包括木材水分、木材密度、干缩、膨胀、导热、导电、传声、吸湿、透水、透气以及对电磁波的透射和对液体的渗透等。杨树木材为重要的物理性质系木材水分和密度等。

1．木材水分

　　木材中的水分，可分为三类：自由水、吸着水和化学水。
　
　　自由水是指存在于细胞腔和细胞间隙中的水分，又称毛细管水；吸着水是指存在于细胞壁微纤丝间的水分，又称附着水、吸着水或束缚水；化合水是指存在于木材化学成分中的水分。

　　自由水和吸着水为木材中的主要水分。自由水与木材密度、燃烧、干燥、渗透有密切关系；吸着水影响着木材性质；化合水与木材性质关系不大。
　　
　　通常用木材含水率来描述木材中的水分变化。
　　
　　木材含水率是木材所含水分与木材重量之比。木材含水率分为纤维饱和点（含水率）、生材含水率、湿材含水率、平衡含水率、窑干含水率、绝干材含水率等。其中纤维饱和点、生材含水率和平衡含水率比较重要。
　　
1.1 纤维饱和点（含水率）　
　　
　　木材细胞壁含水率（吸着水）在饱和状态，而细胞腔无自由水时的含水率，称纤维饱和点或纤维饱和度。纤维饱和点因树种不同而异，一般为23％－31％，通常以30％为各树种纤维饱和点的平均值。青杨木材的纤维饱和点为23％。

　　纤维饱和点的变化是木材性质变化的转折点。在纤维饱和点以上，木材强度性质不变；在此点以下，木材强度因含水率的减低而增加，反之，因含水率的增加而减少，直至到达纤维饱和点为止。同样，木材含水率在纤维饱和点以上时，木材没有收缩、膨胀的变化；待到含水率降低到纤维饱和点以下时，木材伴随含水率的减少而收缩，等到减少至零，收缩达到大；反之，随含水率的增加膨胀，直至达到纤维饱和点含水率为止。
　　
1.2 生材含水率　
　　
　　生材系刚伐倒的树木，其含水率指刚伐倒的木材含水率。生材含水率对于木材的运输和贮存具有一定意义。生材中的水分，主要是自由水和吸着水，其含水率随季节而变化，但各树种无一定规律。一般在冬季和树液流动的春季较多，可达全树重量的80％－100％以上。山杨含水率一年中的变化如表2－15所示。

1.3 平衡含水率
　　
　　长期贮藏在大气中的木材称气干材。当空气中水蒸气压大于木材表面水蒸汽压时，木材自外界吸收水；反之，木材中的水分向外散失。若空气中的水蒸气压与木材表面水蒸气压相同，木材既不吸收水分，也不散失水分。这时木材所具有的含水率，称平衡含水率。木材平衡含水率随周围空气的状态而变化。如果木材实际含水率小于平衡含水率，木材则呈现吸湿作用；反之，木材就会呈现蒸发作用。
　　
2．木材密度

　　密度是某一物体单位体积的质量，通常以g/cm3或kg/m3表示。木材系多孔性物质，其外形体积由细胞壁物质及孔隙（细胞腔、胞间隙、纹孔等）构成，因而密度有木材密度和木材细胞物质密度之分。前者为木材单位体积（包括孔隙）的质量；后者为细胞壁物质（不包括孔隙）单位体积的质量。

　　木材密度是木材性质的一项重要指标，具有很重要的实用意义，根据它估计木材的实际重量，推断木材的工艺性质和木材的干缩、膨胀、硬度、强度等木材物理力学性质。

　　木材密度，以基本密度和气干密度两种为常用。
　　
2.1 基本密度

　　基本密度因绝干材重量和生材（或浸渍材）体积较为稳定，测定的结果准确，故适合作木材性质比较之用。在木材干燥、防腐工业中，亦具有实用性。

　　我国48个产地的37种杨树（含山东13种）的木材物理力学性质测定结果如表2-18所示。从表2-18-1和表2-18-2可见，我国杨树木材基本密度平均值0.375g/cm3，大的为产于安徽萧县的毛白杨0.467 g/cm3，小的为产于青海的青杨，为0.282g/cm3。而山东林科院王桂岩等人对山东产的13种杨树物理力学性质测定表明（表2-18-1和表2-18-3），山东杨树木材基本密度平均值为0.350g/cm3，大的为I-69杨0.379 g/cm3，小的为中林46杨，为0.286g/cm3。
　　
2.2 气干密度
　　
　　气干密度，是气干材重量与气干材体积之比，通常以含水率在8％－20％时的木材密度为气干密度。我国和国际上其他国家一样，规定含水率12％为我国的气干密度。木材气干密度为中国进行木材性质比较和生产使用的基本依据。
　　
　　从表2-18-1和表2-18-2可见，我国杨树木材气干密度（含水率12%）平均值为0.440g/cm3，大的为产于安徽萧县的毛白杨0.536g/cm3，小的为产于青海的青杨，为0.347g/cm3。而山东产的13种杨树木材气干密度平均值为0.427g/cm3，大的为I-69杨0.461 g/cm3，小的为中林46杨，为0.346g/cm3。

　　木材密度的大小，受多种因素的影响，其主要影响因子为：木材含水率的大小、细胞壁的厚薄、年轮的宽窄、纤维比率的高低、抽提物含量的多少、树干部位和树龄立地条件和营林措施等。
　　
3．木材热学性质

　　木材的热学性质主要有比热、导热系数、导温系数。由于木材是传热的不良导体，所以常把木材作为建筑维护、冷藏设备的隔热保温以及日用炊具的把柄材料。中国林科院木材所采用热脉冲法测定了沙兰杨、小叶杨两种杨树木材，在室温（13.9-26℃）和气干（含水率10％－16％）状态下的导热系数、导温系数和比热，如表2－16所示。