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如何正确认识木材重量与材积的关系

2018-08-01 04:04:25    905次浏览

近年来,我国从非洲等国进口的木材越来越多,作为进口木材检验鉴定部门,也常常碰到因木材的含水率不同导致木材重量差异很大,但木材材积相同或相近的现象。以20尺集装箱装满非洲刺猬紫檀粗锯枋为例,由于其含水率的不同,其对应的木材重量大多在20吨至27吨之间,而其对应的木材材积大多在16m3至17m3(即平均材积为16.5m3)之间。事实上,在相同尺寸的集装箱上装满来自同一地区、同一树种、类似规格、不同含水率的木材,尽管其对应的重量变化较大,但其材积数量则相对稳定。这个看似简单却又令很多人疑惑的问题只要借助木材学专业知识就能找到答案。

我们知道,木材主要是植物的茎部分。植物细胞是由细胞壁和细胞腔组成。木材的大部分细胞腔为空腔,少部分细胞腔被树胶、侵填体、树脂等物质填充。木材细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成,木材中水分包括存在细胞腔中的自由水和存在细胞壁中的结合水(或吸着水)两类。自由水与木材之间是分子间力结合(与我们平时水杯中的液态水性质相同)。因为纤维素、半纤维素和木质素具有大量的游离羟基,所以结合水与木材细胞壁主要是氢键结合。

新伐倒的木材为生材。因树木在生长过程中需要大量水分,因此生材的含水率比较高,一般生材边材含水率为70%~200%、心材含水率为40%~90%。对于生材来说,细胞腔和细胞壁都含有水分。当生材放在大气环境中自然干燥,首先是细胞腔中自由水慢慢蒸发,当细胞腔中不存在自由水,而细胞壁中结合水的量处于饱和状态的临界点称为纤维饱和点。此时对应的含水率称为纤维饱和点含水率。木材的纤维饱和点随着树种、温度以及测定方法不同而有所差异,通常取30%作为纤维饱和点含水率平均值。木材在纤维饱和点以上,因自由水含量变化不会引起木材尺寸的变化。然而在纤维饱和点以下,因结合水被蒸发、氢键断裂,纤维素分子链距离拉近、木材收缩体积变小或结合水被吸收、形成氢键,纤维素分子链距离拉开、木材膨胀体积变大,这就是常说的木材干缩湿胀现象。

在平常集装箱装载的进口木材基本上都属于生材。以进口非洲木材为例,虽然经过1到3个月左右的运输,木材边材的含水率会有所变化(通常是减少),但到达我国海关口岸时,绝大部分生材的含水率依然在纤维饱和点以上。对于相同规格的集装箱装载的木材,因树种不同、产地不同、运输时间不同等因素,导致到岸木材(生材)的含水率差异较大,所以木材重量差异很大。因为从伐倒木材到木材到岸整个过程,木材的含水率一直在纤维饱和点以上,所以木材体积没有变化,因此就有例如在 20尺集装箱装满刺猬紫檀其对应的木材重量大多在20吨至27吨之间(差异很大),而其对应的木材材积大多在16m3至17m3(即平均材积为16.5m3,差异很小)之间现象发生。

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