2.4　木材的干缩和湿胀

湿木材经过干燥后，外形尺寸或体积要缩减，这种现象叫木材的干缩。干木材吸收水分后，外形尺寸或体积要增加，这种现象叫木材的湿胀。

木材产生干缩和湿胀的现象，都是在木材的含水率在纤维饱和点以下时发生的。当细胞腔的自由水减少时，木材的尺寸不随之改变。当细胞壁内的吸着水减少时，木材的尺寸就随之减小。因为细胞壁内的微纤维之间及微胶粒之间具有的空隙在吸着水排除后而缩小，使细胞壁的厚度变薄，所以木材就产生了干缩现象。当木材的含水率低于平衡含水率时，木材会从空气中吸收水分，这些水分基本吸着（吸附）在细胞壁上，使细胞壁加厚，木材就产生了湿胀现象。

木材的干缩和湿胀，是木材处于一定的温湿度环境条件状态下所产生的现象。对于木材被浸泡在水中所产生的现象，则是另外的情况，不在本概念解释范围内。

木材的干缩和湿胀是木材的固有特性。这种特性的存在，使木制品的尺寸发生变化，严重时会导致木材出现开裂和变形，致使木制品报废。因此，木材的干缩和湿胀现象是影响木材实木加工的重要因素。常规室干和其他人工干燥方法是解决这个问题的主要途径。根据木材的用途和所处地区的环境条件，通过常规室干等人工干燥处理的方法把木材的含水率降低到所要求的程度，使木材基本不发生干缩和湿胀的现象，木材的尺寸就相对稳定，不会出现开裂和变形，这样可保证木制品的质量。

在木材加工生产中，一般都是把湿木材干燥到符合要求的含水率后再使用，这个含水率数值一般均低于纤维饱和点。所以木材的干缩量是生产中必须考虑的问题。

木材沿着树干伸长方向的干缩叫纵向干缩；沿着年轮切线方向的干缩叫弦向干缩；沿着树干半径方向或木射线方向的干缩叫径向干缩；整块木材由湿材状态干燥到绝干状态时体积的干缩叫体积干缩。

木材沿纵向的干缩极小，由生材到全干材的干缩率只是原尺寸的0.1%～0.3%，最大约为1%，可以忽略不计；弦向干缩最大，为8%～12%；径向干缩为4.5%～8%。边材的干缩大于芯材。

纤维饱和点以下吸着水每减少1%的含水率所引起的干缩变动的百分数，用K来表示叫干缩系数。弦向干缩系数用K_弦表示；径向干缩系数用K_径表示；体积干缩系数用K_体表示。表2-3列出了我国主要树种的干缩系数、木材的密度及一些树种的干燥特性。

利用干缩系数，可计算干燥后木材的干缩率。计算公式如式（2-3）所示。

Y=K（W_q-W_h）×100　　（2-3）

式中，Y为干燥后木材的干缩率；K为木材的干缩系数；W_q和W_h分别为干燥前和干燥后木材的含水率。如果干燥前木材的含水率在纤维饱和点及其以上，W_q取30%；如果在纤缩饱和点以下，W_q取木材的实际含水率。

例2-1　一块柞木弦向板材，厚度是60mm。问这块板材由湿材干燥到含水率为10%时弦向干缩率是多少？它的厚度减少了多少毫米？

答：在表2-3中查得树种为柞木的弦向干缩系数是0.317%。按公式（2-3）计算，这块板材在含水率为10%时的弦向干缩率是：

Y₁₀=K（W_q-W_h）×100=0.317%×（30%-10%）×100=6.34%

这块板材厚度减少的量是：60×6.34%=3.804mm≈4mm。

例2-2　一块水曲柳径向板材，厚度是40mm。问这块板材由湿材干燥到含水率为10%时径向干缩率是多少？它的厚度减少了多少？

答：在表2-3中查得水曲柳的径向干缩系数是0.184%。按公式（2-3）计算，这块板材在含水率为10%时的径向干缩率是：

Y₁₀=K（W_q-W_h）×100=0.184%×（30%-10%）×100=3.68%

这块板材厚度减少的量是：40×3.68%=1.472mm≈1.5mm。

由上述两个计算实例可知，在木材加工生产中，木材在干燥前要留有干缩余量，以保证经过干燥后的木材在加工时的尺寸要求。在常规木材干燥的实际生产中，利用公式计算的木材，经过干燥后的干缩量仅能作为参考，实际的干缩量需要相关的生产技术管理人员在现场进行多次的实际检测，并进行合理的总结归纳，才能符合木材后续生产加工的要求。

木材的密度是指木材单位体积的重量。树种不同，木材的密度就不同。一般情况下，密度大的木材比较难干燥；密度小（一些杨木除外）的木材比较容易干燥。木材加工生产中常用的指标是木材的基本密度和气干密度。如果不清楚某树种的干燥特性，通过这两个参数，能初步了解这个树种干燥的难易程度，在实际生产中就可以参考与其相近树种的干燥工艺来进行作业，以避免发生不必要的损失。我国主要树种的基本密度和气干密度见表2-3。