木材重量、材积以及含水率
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2017-06-14
木材的重量也是一种木材的物理特性,取决于木材物质、木材中的空气、渗透物和所含水分。《中国主要树种的木材物理力学性质》一书中附录规定,以木材的气干密度(g/cm、含水率15%)为标准,将我国木材的重量分为5级:甚轻(＜0.351)、轻(0.351～0.550)、中(0.551～0.750)、重(0.751～0.950和甚重(＞ 0.950)。宏观识别时可以用手试试轻重或放在水中观察其沉浮。
木材的材积有专业的材积表，是根据现行的中华人民共和国国家标准GB4814-84《原木材积表》、GB4815-84《杉原条材积表》、GB449-84《锯材材积表》推算得出的，供各部门的木材经销、木材检量等人员用于迅速查定各类木材的累计材积数。
正常状态下的木材及其制品，都会有一定数量的水分。我国把木材中所含水分的重量与绝干后木材重量的百分比，定义为木材含水率。
木材材积相同或相近, 而木材重量差异很大的现象，近年来在我国从非洲等国进口的木材中碰到的越来越多，原因是木材的含水率不同导致的。众所周知，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。
在平常集装箱装载的进口木材基本上都属于生材。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。
因此，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。
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