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木材吸著水研究(低場核磁共振技術(shù))

時(shí)間:2022/12/19閱讀:1100
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木材吸著水研究(低場核磁共振技術(shù))

木材中水分存在哪些狀態(tài)?

按水分與木材的結(jié)合形式與位置,可分為三類:自由水、吸著水和結(jié)合水。木材中主要水分是自由水和吸著水,化合水的含量非常少。日常使用中,吸著水對木材的性能起著至關(guān)重要的作用。

木材吸著水研究(低場核磁共振技術(shù))

木材自由水:

木材中的毛細(xì)管系統(tǒng)有兩大類,即大細(xì)管系統(tǒng)和微毛細(xì)管系統(tǒng)。木材中的水分就存在于這些毛細(xì)管系統(tǒng)之中。

由細(xì)胞腔組成的大毛細(xì)管系統(tǒng),對水分的束縛力很小以至無束縛力,水分能夠從大毛細(xì)管系統(tǒng)的斷面自由地蒸發(fā)出去。因此,把存在于大毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分,叫做自由水。自由水的增減,只能影響木材的重量、保存和燃燒能力,而不影響木材的性質(zhì)。

木材吸著水:

由互相通連的細(xì)胞壁構(gòu)成的微毛細(xì)管系統(tǒng),對水分有程度不同的束縛力,若要使微毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分向空中蒸發(fā),必須把空氣的濕度降低到一定的程度;或者在加熱條件下加速水分的運(yùn)動,才能克服微毛細(xì)管的束縛力,向空氣中蒸發(fā)。同時(shí),微毛細(xì)管系統(tǒng)不但在一定的條件下向空氣中蒸發(fā)水分,而且也能夠吸收空氣中的水分。因此,把存在于微毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的水分,叫做吸著水。吸著水的增減變化,不僅使木材發(fā)生膨脹和收縮,而且也影響到木材的其它物理力學(xué)性質(zhì)。

木材的纖維飽和點(diǎn):

木材細(xì)胞壁含水率(吸著水)在飽和狀態(tài),而細(xì)胞腔無自由水時(shí)的含水率,稱纖維飽和點(diǎn)。通常以30%為木材纖維飽和點(diǎn),但不同木材略有差異。

纖維飽和點(diǎn)是木材特性變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí),木材細(xì)胞壁木纖維就像壓縮餅干一樣吸水,木材發(fā)生膨脹,含水率增加同時(shí)木材強(qiáng)度降低;當(dāng)達(dá)到纖維飽和點(diǎn)時(shí),木材的細(xì)胞和細(xì)胞間隙就像水庫一樣蓄水,木材體積和性能基本不發(fā)生變化;反過來,在纖維飽和點(diǎn)以上時(shí),木材失水木材體積與性能基本不變,在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí),木材失去水分木材收縮,木材強(qiáng)度增加。

木材吸著水研究(低場核磁共振技術(shù))

通俗點(diǎn)說來,木材干燥的過程中,將木材的纖維飽和點(diǎn)控制在30%的臨界點(diǎn),木材的硬度會得以保證。當(dāng)木材含水率沒有得到有效的控制,將對木材的使用產(chǎn)生不良的影響。

低場核磁共振技術(shù)研究木材吸著水原理

固態(tài)冰與液態(tài)水的核磁共振T2弛豫時(shí)間相差很大,冰的T2弛豫時(shí)間僅約6us,木材內(nèi)吸著水的T2弛豫時(shí)間一般為毫秒級,很容易區(qū)分。核磁共振分析儀是以質(zhì)子為探針,能夠準(zhǔn)確表達(dá)多孔介質(zhì)內(nèi)水分含量。通過選擇適當(dāng)?shù)臏囟仁鼓静募?xì)胞腔內(nèi)自由水產(chǎn)生凍結(jié),此時(shí)吸著仍然處于液態(tài),從而可以準(zhǔn)確獲得細(xì)胞壁內(nèi)吸著水的信號總量。

木材吸著水研究(低場核磁共振技術(shù))

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