1.3 木材的干燥、防腐和防虫
(1)木材含水率
木材是一种天然多孔性物质,在孔内存有水分。木材的含水率是指木材单位体积内所含水分的多少,有绝对含水率和相对含水率之分。在木材加工生产和实际应用中,通常采用绝对含水率,简称含水率。含水率大幅度变化可以引起木材变形及制品开裂。当木材的含水率与周围的空气湿度达到相平衡状态时称为木材的平衡含水率,此时木材性质比较稳定。所以,木材使用前须干燥至使用环境常年平均平衡含水率。我国北方地区平衡含水率为8%~12%,长江流域为15%左右,南方地区更高些。新伐木材含水率常在35%以上,风干木材含水率为15%~25%,室内干燥的木材含水率常为8%~15%。
市场上供应的木材一般是成型板状材,在选择时第一要了解所选木材的干湿程度,干燥木材制作的成品不易变形,有条件的可用仪器测量木材的含水率。没有专门测量仪器时,可以用一些简单易行的方法检测木料的含水量。比如手掂法:轻轻掂量多块木料,含水量小的木料会比较轻,含水量大的木料就明显重一些。手摸法:将手掌平放在木料表面,感受它的潮湿程度;如果是加工好了的木线,则看其加工面有无毛刺,只有湿木材受风后才会起毛刺。敲钉法:用长钉轻轻敲入木料,干燥得好的木料很容易钉入,而湿度大的木料钉入就很困难。当木材含水率高于环境的平衡含水率时,木材会干燥收缩,反之会吸湿膨胀。木材发生干裂和变形的主要原因是含水率过高或过低。由于全国各城市所处地理位置不同,当地平衡含水率各不相同。所以在选购木材时,需选购含水率与当地平衡含水率相当的木材。一般来讲,木料的含水率在8%~12%为正常,在使用中不会出现开裂和翘起的现象。在室内及家具制作中,必须按照有关标准使用干燥木材。我国各地区木材平衡含水率差异较大,必须根据干燥锯材的含水率比当地木材平衡含水率低2%~3% (绝对值)的原则来选用木材。
①我国各省(区)、直辖市木材平均含水率值见表1-14。
表1-14 我国各省(区)、直辖市木材平均含水率值
注:本表摘自GB/T 6491—1999《锯材干燥质量》。
②木材制作时的干缩量
各种木材制作时的干缩量见表1-15。
表1-15 各种木材制作时的干缩量
注:落叶松、木麻黄等树种的木材,应按表中规定加大干缩量30%。
(2)木材自然干燥法
①木材自然干燥的堆积方法见表1-16。
表1-16 木材自然干燥的堆积方法
②木材自然干燥时间
木材自然干燥时间见表1-17(含水率由60%降低到15%所需的时间)。
表1-17 木材自然干燥时间
注:本表系森林工业研究所在北京地区进行天然干燥的数据,在温度及湿度等气候条件类似的地区,可以参考使用。
(3)木材人工干燥法
人工干燥法的种类见表1-18。
表1-18 人工干燥法
腐朽是指木材由于木腐菌的侵入,逐渐改变其颜色和结构,使细胞壁受到破坏,物理、力学性质随之改变,最后变得松软易碎,呈筛孔状或粉末状等形态。虫害是指因各种昆虫危害造成的木材缺陷。最常见的害虫有小蠹虫、天牛、吉丁虫、象鼻虫、白蚁和树蜂等。
(1)木材中常见的真菌和虫害
木材中常见的真菌有三种:霉菌、变色菌和腐朽菌。霉菌只寄生在木材表面,它对木材实质不起破坏作用,通过刨削可以除去。变色菌常见于边材中,它使木材变成青、蓝、红、绿、灰等颜色。变色菌以木材细胞腔内的淀粉、糖类为养料,不破坏细胞壁,对强度影响不大。腐朽菌能够分解细胞壁物质作为养料供给自身生长和繁殖,使木材腐朽破坏。
木材的虫害主要是某些种类的天牛、小蠹虫和白蚁造成的。除在树木生长过程和木材加工、贮运过程外,室内设施及家具在使用中也有可能产生虫害。害虫在木材中钻蛀各种孔道和虫眼,影响木材强度和美观,降低了使用价值,还为腐朽菌进入木材内部滋生创造了条件。在危害严重的情况下,木材布满虫眼并伴随严重腐朽,会使木材失去使用价值。
(2)木材的防腐与防虫措施
木材的防腐与防虫通常采用两种形式。一种是改变木材的自身状态,使其不适应真菌寄生与繁殖,真菌的繁殖和生存必须同时具备适宜的温度、湿度、足够的氧气和养分。温度在25~30℃,含水率在纤维饱和点以上到50%,又有一定量的空气,最适宜真菌繁殖。当温度高于160℃或低于5℃时真菌不能生长。如含水率小于20%,把木材浸泡在水中及深埋在土中真菌都难以生存。另一种是采用有毒试剂处理,使木材不再成为真菌或蛀虫的养料,并将其毒死。
第一种形式主要是将木材进行干燥处理,使其含水率保持在20%以下;改善木材贮运和使用条件避免再次吸湿;对木制品表面涂刷涂料,防止水分进入。木材始终保持干燥状态就可以达到防腐的目的。
第二种形式是使用化学防腐、防虫药剂处理木材。处理方法主要有:表面刷涂法、表面喷涂法、浸渍法、冷热槽浸透法、压力渗透法等。其中,表面刷涂法和表面喷涂法适宜于现场施工。浸渍法、冷热槽浸透法和压力浸透法处理批量大,药剂透入深,适于成批重要木构件用料的处理。
此外,在木结构中的下列部位应采取防潮和通风措施,也可以达到防腐与防虫的目的。
①在桁架和大梁的支座下应设置防潮层。
②在木柱下应设置柱墩,严禁将木柱直接埋入土中。
③桁架、大梁的支座节点或其他承重木构件不得封闭在墙、保温层或通风不良的环境中。
④处于房屋隐蔽部分的木结构,应设通风孔洞。
⑤露天结构在构造上应避免任何部分有积水的可能,并应在构件之间留有空隙(连接部位除外)。
⑥当室内外温度差异很大时,房屋的围护结构(包括保温吊顶),应采取有效的保温和隔气措施。