木材开裂原因及基本解决方法
木材开裂表现形式:
1.表裂:指表面裂纹,表裂是指原木材身或成材表面的裂纹。
裂纹通常都限于弦面,并且沿径向发展。浅的表裂可以用刨光
的方法除去,但深的表裂不但难看,而且会降低木材的强度,特
别是抗剪强度。表裂也影响木材的油漆质量,具有表裂的木材油
漆后,可以因气候条件的变化而发生裂纹张开和闭合,引起漆膜
破裂。
产生表裂的原因是木材内外各层不均匀的干燥,而径向、弦向
收缩的差异是一个重要的附加因素。木材干燥时,首先从表面蒸
发水分,当表面层含水率降低至纤维饱和点以下时,表层木材开
始收缩,但此时邻接的内层木材的含水率尚在纤维饱和点以上,
不发生收缩。表层木材的收缩受到内层木材的限制,不能自由收
缩,因而在木材中产生内应力:表层木材受拉,内层木材受压。
干燥条件越剧烈,内外层木材的含水率差异越大,产生的内应力
也越大。如果表层的拉应力超过木材横纹抗拉强度,则木材组织
被撕裂,由于沿木射线组织的抗拉强度较邻近的木纤维的强度小,
所以裂缝首先沿木射线产生。
2.内裂:内部裂纹。内裂也常称蜂窝裂。
内裂产生于干燥后期,有时产生于干燥材料存放时期。通常不易
从木材外部发现,但严重时,可由材面的凹陷来判断。
内裂是由于木材内层的拉应力所引起。
木材干燥前期,木料表层在拉应力的作用下,不仅产生伸张的
弹性变形,同时还产生伸张的残余变形(塑性变形)。由于这种残
余变形使外层木材的尺寸大于自由收缩的尺寸。到干燥后期,内层
木材的含水率降至纤维饱和点以下时,内层木材开始收缩,但由于
已经伸张了的外层木材的限制不能自由收缩,于是在材料中发生与
干燥前期相反的内应力:内层木材受拉,外层木材受压。如果内层
的拉应力超过木材横纹抗拉强度,则木材组织被撕裂,木材的内裂
因此产生。
3.端裂:端面裂纹。
端裂或仅限于木材的端面,或延伸至端部的一侧或两侧,后者通
常称为劈裂。
主要原因是由于木材顺纹方向的导水性远远大于横纹方向,当木
材干燥时,水分从端面的蒸发要比从侧面蒸发快得多。端部含水率低
于中部,端部的收缩受中部木材的限制,因而在端部产生拉(伸张)
应力,当拉应力超过木材的横纹抗拉强度时,端面发生开裂。
4. 轮裂:这种裂缝沿生长轮方向发展,常扩展到相邻的几个生长轮。
轮裂通常发生于干燥初期,出现于木材的端面,随着干燥的进展
裂纹加深、加长。有时发生于内部,但出现于干燥后期,是由于严重
的内部拉应力所引起的。
基本防裂方法:
1. 机械法防裂: 在已干燥的木材上用铁丝捆端头,使用防裂环、
组合钉板等,用机械的方法强制木材不要膨胀和收缩,这样也可以避
免木材发生开裂。
2.改进制材时下锯的方法:木材各向异性,在同样的温、湿度变
化的情况下,其湿涨、干缩系数最大的是弦向,其次是径向,纵向
的变化最小,所以下锯时多生产一些径切板,可以减少开裂。特别
是带有髓心的板材干燥时容易发生严重的劈裂,这是由于髓心附近
径向和弦向的收缩差异引起的,它发生在干燥初期,最初裂缝仅呈
现于端部表面,随着干燥的进展它可以向着髓心并沿纵向扩展。
这种裂纹在干燥时较难防止,最好的方法是在制材时避免生产
带髓心的板材(“去心下料”)。
3.涂刷防水涂料: 在木材的端部和表面涂刷防水涂料,减缓木
材表面的蒸发强度,这样可以减少木材内外的含水率梯度,也可以
减少木材的开裂。
4. 采用高温定性处理:减少木材内裂的方法可采用高温定性处理,
产生内裂的木材表层伸张残余变形可以在干燥过程结束前对木料进
行高温高湿处理来消除。在处理时,木料表层因加湿膨胀而产生压
缩残余变形,与原有的伸张残余变形抵消,处理后多余的水分被蒸
发,随内层木材一起收缩,因而木材中可以不产生残余变形,木材
内裂也因此而消除。
5. 用防水剂进行浸注处理: 比较有效的方法是用防水剂进行加
压处理,使防水剂深深的进入到木材中,以达到持久性的良好防裂
效果。
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