【正文】 本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我也將很難完成本篇論文的寫作。同時在實驗以及論文完成的過程中得到了張宏健教授耐心的點撥，從張教授身上不僅學(xué)到了研究工作應(yīng)有的責(zé)任與態(tài)度，更有在人生的路程中做人的當(dāng)有的真實。 梯度含水狀態(tài)對木質(zhì)材料物理力學(xué)性能影響的研究 16 4 結(jié)論 1）在吸濕過程中三種材料的厚度、寬度膨脹與名義含水率（ Nominal moisture content,簡稱： NMC）增長成正相關(guān)關(guān)系，但膨脹率則相反； 2）相同 NMC 下，三種材料梯度含水狀態(tài)下的 MOE 均小于平衡含水狀態(tài)下材料的 MOE，但隨材料水分梯度的減小，兩者的差異也逐漸變?。? 3）尺寸膨脹對三種材料 MOE 的影響依次為 PPFLVL＞ YPSW＞ PSW，說明熱壓型人造板材料在吸濕過程中不但發(fā)生了原材料的尺寸膨脹，也發(fā)生了熱壓壓縮的回復(fù)。 由上可知，木質(zhì)材料在實際 的 使用過程中 會 受環(huán)境濕度的影響（如雨季、旱季或短時泡水等）其靜曲彈性模量與平衡含水率相比將發(fā)生較大的改變， 因此 在設(shè)計和使用時需予以關(guān)注，建議我國木質(zhì)材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范考慮這一影響。 之后 NMC 繼續(xù)增大，但 E 出現(xiàn)了略微增大的趨勢（但圖 33 吸濕過程中不同 NMC 下三種材料 E 的變化 Fig33 Change of E of three kinds of materials of the different NMC in adsorption process 3 結(jié)果與分析 13 基本相差不大）； 根據(jù)圖 33 分析得： NMC 的“拐角”位置是低梯度差階段，材料內(nèi)的水分分布狀態(tài)已在趨衡，該階段后材料的 NMC 仍在在增大，但其內(nèi)部水分均勻分布，基本不存在梯度差。 梯度含水 狀態(tài) 對木質(zhì)材料靜曲 MOE 的影響 吸濕過程中木質(zhì)材料 MOE 的變化 YPSW、 PSW、 PPFLVL 在 20℃、 %環(huán)境下進行吸濕，在該過程中 E 的變化如表 33 所示。 3%； 試驗操作方法 1） 首先挑選試件， 用錫箔紙封堵翼緣材料端頭 和兩個側(cè)面 （使水分僅從試件的厚度方向遷移 ） ， 確保水分從表面層深入到芯層（或芯層到表層） ， 根據(jù) 圖 在試件上劃 定點測量線； 2）將恒溫恒濕箱調(diào)制 20℃ 、 RH42%，將挑選的試件放入箱內(nèi)（如圖 ）擺放均勻，每天檢測試件重量變化，直至試件達(dá)到恒重； 3）調(diào)制恒溫恒濕箱至 20℃、 %，用稱重法嚴(yán)密監(jiān)測試件重量的變化，當(dāng)試件達(dá)到設(shè)計 NMC 所對應(yīng)的預(yù)期 重量時取出，迅速用塑料紙封裹，測其剖面密度和力學(xué)性能； 4）收集并導(dǎo)出試驗數(shù)據(jù)，進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分 析。 ； 6）尺寸量具： 5m 卷尺一把；電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺 0300mm 兩把；角尺一把； 7）箱內(nèi)環(huán)境溫、濕度監(jiān)控設(shè)備： 帶存儲功能的溫濕度監(jiān)控儀一臺 ， 型號 為 Testo174H，主要技術(shù)指標(biāo)：溫控精度 177。 試驗設(shè)備 1）島津 AG1 型 5 噸萬能力學(xué)試驗機和三思 CMT5504 型 5 噸萬能力學(xué)試驗機各一臺 ，精度 1N； 2） BinderKMF720 型恒溫恒濕箱一臺，主要技術(shù)指標(biāo)：溫控精度 177。 2）試件尺寸的測量方法 測試方法按 GB/T 176571999 人造板及飾面人造板理化性能試驗方法執(zhí)行，尺寸精確在177。 表 22 木質(zhì)材料 NMC 的水平設(shè)計 Tab22 Setup levels of wood materials’ NMC 指標(biāo) YPSW PSW PPFLVL 初始 EMC（ %） 吸濕過程環(huán)境 RH（ %） NMC1(=RH65%時 ) EMC（ %） 預(yù)期質(zhì)量（ g） 381 NMC2(=%時 ) EMC（ %） 預(yù)期質(zhì)量（ g） 388 388 3）吸著方向：吸濕。 變量為均恒含水率（ UMC）； UMC 通過取得對應(yīng)的 EMC 試件和對 EMC 試件進行封裹獲得，因此以相應(yīng)的 EMC 為替代指標(biāo)，取四個水平： EMCRH42%、 EMCRH65%、EMCRH75%、 EMCRH85%；相應(yīng)的操作指標(biāo)為恒溫恒濕箱的相對濕度（簡稱： RH）控制指標(biāo)： RH42%、 RH65%、 RH75%、 RH85%，其 20℃下 對應(yīng)的空氣中的含水量分別為 %、 %、 %、 %。2 材料與方法 5 2 材料與方法 材料 原材料 意楊酚醛樹脂單板層積材（簡稱： PPFLVL）：氣干密度為 470kg/m3，氣干含水率為 %，順紋抗拉彈性模量為 9,244MPa，山東壽光富士木業(yè)有限公司生產(chǎn)； 云南松實木（簡稱： YPSW）：拉丁名： Pinus yunnanensis，氣干密度 600kg/m3，氣干含水率為 %，順紋拉伸彈性模量 15,651MPa； 意楊 實木（簡稱： PSW）：拉丁名： Populus euramevicana， 氣干密度 ，氣干含水率為 %，順紋拉伸彈性模量 11,299MPa。水分尤其是其中水分的梯度 分布 狀態(tài)對其的影響將會 繼續(xù) 受到人們的關(guān)注。 Takahashi （ 2020 年）在研究中得出低濕的吸濕過程中，隨著名義含水率的增加 MOE 先降低后增加，但均低于平衡含水狀態(tài)下的 MOE；在高濕的吸濕過程中，隨著含水率的增加， MOE 不斷下降直至不變，基本等于平衡狀態(tài)下的 MOE；在解吸過程中，隨著含水率的降低， MOE 逐漸增大，但均低于平衡含水狀態(tài)下的 MOE [16,17]。不同濕度交替變化，木材及木質(zhì)材料內(nèi)水分處在非均衡狀態(tài)，因此對材料的影響不同于平衡含水狀態(tài)。應(yīng)予以考慮在吸濕、解吸過程中，尺寸有怎樣的變化規(guī)律。 Gressel（ 1980 年）報告得出在 20℃ 條件下刨花板從 45%到 80%RH 下每 24 小時循環(huán)一次，含水率每增加 2—3%厚度膨脹增加 %。前者是由木材的天然吸濕性引起的，不受加工工藝的影響；后者是由壓縮木材的回彈和木材單元膠點的破壞造成的 [6]。 問題的提出 1）梯度含水狀態(tài) 對 木質(zhì)材料的物理力學(xué)性能 有何影響？ 2） 梯度含水狀態(tài) 和 平衡含水狀態(tài) 對木質(zhì)材料 物理力學(xué)性能 的 影響有何不同 ？ 3）梯度含水狀態(tài)下木質(zhì)材料工程應(yīng)用性能如何評價？ 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 水分 對木質(zhì)材料物理力學(xué)性能的影響 水分 對木質(zhì)材料外形尺寸的影響 木材及木質(zhì)材料 都 是吸濕性材料，水分的變化會引起其干縮濕漲，在宏觀上表現(xiàn)為尺寸的變化。 本文研究了含水量和水分分布狀態(tài)對 木質(zhì)材料物理力學(xué)性能影響 ，著重分析了水分分布狀態(tài)對材料物理力學(xué)性能的影響。木材是 屬于毛細(xì)管多空有限膨脹型有機生物質(zhì)材料 ，具有吸濕、吸水等特性， 在使用過程中其物理力學(xué)性能容易受水分變化 的影響 [1]。 建議我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注環(huán)境濕度變化引發(fā)的木質(zhì)材料由于含水不均而導(dǎo)致的力學(xué)性能降低問題。 關(guān)鍵詞： 平衡 含水狀態(tài) ,梯度 含水狀態(tài) ,尺寸變化 ,彈性模量 Study on the Physical and Mechanical Properties influence from Gradient Moisture Content （ Faculty of Material Engineering， Southwest Forestry University,Kunming,650224） Abstract: In order to investigate the effects of environmental moisture on physicalmechanical properties of wood materials, the dimension, mass and modulus of elasticity (MOE) of YNP, PSW and PFPLVL under different moisture content distribution were measured and analyzed. Final results showed: 1) the width and thickness swelling of three materials were all positive with their Nominal moisture content (NMC), but the swelling ratios were contrary to NMC。 木材內(nèi)部水分的變化不僅包括含水量的變化，還有其分布狀態(tài)的變化。 水分的分布狀態(tài) 木材的水分分布狀態(tài) 1）平衡含水狀態(tài) 平衡含水狀態(tài)指的是木質(zhì)試件在某一恒定溫度和濕度環(huán)境中其含水量不再變化時所處的狀態(tài)，常用平衡含水率（ Equilibrium moisture content；簡稱： EMC）來表達(dá)，即木質(zhì)試件在某一恒定溫度和濕度環(huán)境中其質(zhì)量達(dá)到恒定不變時所對應(yīng)的含水率 [2]。根據(jù)材料力學(xué)的知識知， 木材 截面尺寸的變化會引起截面慣性矩、彈性模量的變化，進而會影響其剛度 等性能，因此 需要引起注意。 NMCatt（ 1982 年）研究循環(huán)濕度對刨花板強度和尺寸的影響實驗，發(fā)現(xiàn)在從30%—90%循環(huán)濕度下，循環(huán) 2 個月，試件的含水量及厚度和長度比循環(huán) 2 周增加的多 [56]； Laura 等（ 2020 年）在研究循環(huán)濕度對 OSB 厚度膨脹的影響中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過一個 90%30%RH 循環(huán)后尺寸 (厚度 )沒有恢復(fù)到原先的尺寸，且隨循環(huán)次數(shù)的增多，厚度膨脹增加。同樣的試件從 25%—95%RH條件下，每 24 小時循環(huán)一次含水率每增加 —5