一、木材含水率

1．含水率的計算與測定

木材含水率是指木材中所含水分的質量占其烘干質量的百分率，可按下式計算：

w＝ m1 . m0 ×100（2.3.1） m0

式中 w ——木材含水率（％）；

m1 —— 木材烘干前的質量（ g）；

m0 —— 木材烘干后的質量（ g）。

木材含水率通常用烘干法測定，即將需要測定的木材試樣，先行稱量，得 m1；然而放入烘箱內，以 103±2℃的溫度烘 8小時后，任意抽取2－3個試樣進行第一次試稱，以后每隔兩小時將上述試樣稱量一次；最后兩次質量之差不超過 0.002g時，便認為已達全干，此時木材的質量即為木材烘干后的質量 m0。將所得 m1和 m0代入式（2.3.1）計算即得木材的含水率。采用此法測得的含水率比較準確，但費時間，并需一定的設備，適用于要求較精確的情況。

還有采用根據含水率與導電性的關系制成的水分測定儀進行快速測定含水率的方法。使用這種測定儀時，先接通電源，將水分測定儀的插針插入被測的木材，打開開關，在刻度盤上即可讀出該木材的含水率。這種儀器有多種，一般適用于木材纖維飽和點以下的含水率測定，并以測定薄板為主。其優點是簡便迅速，便于攜帶，測定時不破壞木材；適于在工地或貯木場大批測定木材含水率時使用。

2．纖維飽和點

潮濕木材放在空氣中干燥，首先蒸發細胞腔中的自由水，當自由水蒸發完畢，而細胞壁中的吸著水尚在飽和狀態時，稱為纖維飽和點。這時的木材含水率，稱為纖維飽和點含水率。纖維飽和點的含水率因樹種、氣溫和濕度而異，一般在空氣溫度為20℃與空氣濕度為100％時，纖維飽和點的含水率在23－31％之間，平均約為30％。

纖維飽和點是木材物理力學性質變異的轉折點。當木材含水率在纖維飽和點以上變化時（例如木材含水率由50％降到40％），木材強度不因含水率的變化而改變；但木材含水率在纖維飽和點以下變化時（例如木材含水率由25％降到10％），木材強度隨含水率的降低而增加或隨含水率的增加而減少。同樣，木材含水率在纖維飽和點以上變化時，木材沒有膨脹、收縮的變化；當木材含水率在纖維飽和點以下變化時，木材隨含水率的減少而產生收縮或隨含水率的增加而發生膨脹。

3．平衡含水率

木材長期放置于一定的溫度和一定的相對濕度的空氣中，會達到相對恒定的含水率。此時的木材含水率稱為平衡含水率。若當木材的實際含水率小于平衡含水率時，木材產生吸濕；若當木材實際含水率大于平衡含水率時，則木材蒸發水分，稱為解濕。木材因吸濕和解濕而生產膨脹和收縮。

木材的平衡含水率主要隨空氣的溫度和濕度的改變而變化（其中以相對濕度的影響較大）。因此，隨地區和季節的不同，木材的平衡含水率有所不同（附錄三）。其他如樹種、心材和邊材、木材尺寸大小、鋸制方向等因素，對木材平衡含水率變異的影響較小。在生產中一般要求木材達到平衡含水率再使用，才能使木材較少發生開裂和變形。

二、木材的干縮性

木材的干縮性是指木材從濕材變化到氣干或全干狀態時，其尺寸（縱向或橫向）或體積隨含水率的降低而不斷縮小的性能。

木材干縮的程度通常用干縮率表示。干縮率是指濕材（其含水率高于纖維飽和點）變化到干材，干燥前、后尺寸之差對于濕材尺寸的百分比。木材的干縮率分為氣干和全干兩種；二者又都分為體積干縮率、縱向線干縮率（順木紋方向）、弦向線干縮率和徑向線干縮率（橫木紋方向）幾種。體積干縮率影響木材的密度。木材的縱向干縮率很小，一般為 0.1％左右，弦向干縮率為6－12％，徑向干縮率為 3－6％，徑向與弦向干縮率之比一般為 1﹕2。徑向與弦向干縮率的差異是造成木材開裂和變形的重要原因之一。

木材干縮率的測定，一般采用木材的含水率從濕材到規定的氣干狀態，或從濕材到全干狀態這樣兩種情況進行實測后，按下列公式計算：

1．線干縮率：

氣干干縮率βw＝ lmax lmax lw ×100 （2.3.2）βmax＝ lmax lmax . l0 ×100 （2.3.3）式中：βw —— 木材弦向或徑向氣干干縮率，以％計；βmax —— 木材弦向或徑向全干干縮率，以％計；lmax —— 濕材時木材在弦向或在徑向的長度，以mm計；lw —— 氣干時木材在弦向或在徑向的長度，以mm計；l0—— 全干時木材在弦向或在徑向的長度，以 mm計。

2．體積干縮率：

氣干干縮率

βvw＝ Vmax －Vw×100 （2.3.4）

Vmax

全干干縮率

βvmax＝ Vmax －V0 ×100 （2.3.5）

Vmax

式中：βvw—— 木材氣干體積干縮率，以％計；

βvmax —— 木材全干體積干縮率，以%計；

Vmax —— 濕材時木材的體積，以 mm3計；

Vw—— 氣干時木材的體積，以mm3計；

V0—— 全干時木材的體積，以mm3計；

一般說來，在含水率相同的情況下，木材密度大者，橫紋（徑向、弦向）收縮大，密度小者，橫紋收縮小，縱向收縮則相反。在同一樹種中，弦向收縮最大，徑向次之，縱向最小。

三、木材密度

木材的密度是指木材單位體積的質量，通常分為氣干密度、全干密度和基本密度三種。

氣干密度ρw按下式計算：

ρw＝ mW （2.3.6）

Vw

式中：

ρw—— 木材的氣干密度，以 g/mm3計；

mw—— 木材氣干時的質量，以g計；

Vw—— 木材氣干時的體積，以mm3計。

全干密度ρ0

按下式計算

ρ0＝ Vm0

（2.3.7）

式中: ρ0—— 木材的全(0) 干密度,以g/mm3計；

m0—— 木材全干時的質量，以 g計；

V0—— 木材全干時的體積，以mm3計。

基本密度ρY按下式計算:

ρY＝ m0 （2.3.8）

Vmax

式中：

ρY—— 木材的基本密度,以 g/mm3計；

Vmax —— 木材飽和水分時的體積， mm3計。

基本密度為實驗室中判斷材性的依據，其數值比較固定、準確。氣干密度則為生產上計算木材氣干時質量的依據。密度隨木材的種類而有不同，是衡量木材力學強度的重要指標之一。一般說來，密度大的，力學強度亦大，密度小的，力學強度亦小。

四、木材的變形和開裂

木材含水率變化時，會引起木材的不均勻收縮，致使木材產生變形。由于木材在徑向和在弦向的干縮有差異以及木材截面各邊與年輪所成的角度不同而發生不同形狀的變化，。鋸成的板材總是背著髓心向上翹曲的。

1－弓形收縮后成橄欖核形；2、－瓦形反翹；3－兩頭縮小成紡錘形；4－圓形收縮后成橢圓形；5－方形收縮后成菱形；

6－正方形收縮后成矩形、7－長方形收縮后成瓦形；8－長方形收縮后成不規則狀態；9－長方形收縮后成矩形。

木材發生開裂的主要原因是，由于木材沿徑向和沿弦向干縮的差異以及木材表層和里層水分蒸發速度的不均勻，使木材在干燥過程中因變形不協調而產生橫木紋方向的撕拉應力超過了木材細胞間的結合力所致。

根據云南松和落葉松的使用經驗，方木和原木裂縫的位置與髓心的位置有密切關系，一般具有下列規律性：

1）凡具有髓心的方木和板材，一般開裂嚴重，無髓心的開裂較輕微；

2）在具有髓心的方木和原木中，裂縫的開口位置一般發生在距離髓心最近的材面上；

3）原木的裂縫一般總是朝向髓心，當木材構造均勻時，裂縫多而細；構造不均勻時，則裂縫少而粗；

4）原木或具有髓心的方木中存在扭轉紋時，裂縫會沿扭轉紋而發展成為斜裂。