木材水分及其应对措施

此前由加拿大建筑业协会发布

木材是一种用途广泛、外观精美的建筑材料，在建筑领域的应用已有数千年历史。木材在建筑领域拥有诸多优势。它重量轻，却非常坚固。木材供应广泛，经济性也远超其他类型的建筑材料。此外，木材经久耐用，可重复使用，并且碳足迹在所有同类建筑材料中最低。

木材几乎可以用于建筑项目的各个方面，包括地板、墙壁、天花板、面板、橱柜、门、窗框和结构支撑。事实上，木材可以制成各种不同的形状和尺寸，以满足几乎所有的建筑需求。

为了使木材在建筑项目中充分发挥其预期用途，必须牢记木材易受环境中湿气的影响。木材是一种 吸湿性 木材是一种材料，这意味着它能够根据周围环境的相对湿度 (RH) 和温度条件吸收或释放水分。简单来说，当木材从环境中吸收水分时，它会膨胀。当木材失去水分时，它会收缩。

由于木材具有膨胀和收缩的特性，它很容易因潮湿而造成严重损坏。潮湿问题会以不同的方式显现。 翘曲，即与平整度的任何偏差，是木材吸收水分不均匀或干燥过慢或过快时可能出现的常见问题。

翘曲 可以采取多种形式：

  • 弓： 沿木材表面长度方向的弯曲。
  • 骗子： 沿着木材边缘长度的扭曲。
  • 杯子： 木材沿宽度方向的弯曲，使木材边缘高于或低于中心。
  • 捻： 两端不在同一平面上的扭曲。

除了外观不良外，翘曲还可能导致代价高昂的结构性故障。例如，在木地板中，翘曲问题可能会导致板之间出现缝隙。最终，如果板无法恢复到原来的形状，它们可能会与底层地板分离，甚至出现碎裂或开裂。

湿气可能会导致其他类型的问题，损害木材的质量、外观和性能。

屈曲 翘曲是对湿气的一种极端反应，通常发生在长期暴露于过量湿气中。对于木地板来说，翘曲是指地板从底层地板翘起，在一个或多个位置抬高几英寸。幸运的是，翘曲并不常见，如果及早发现，可以进行现场维修和更换。

模 和 霉菌 当周围环境潮湿或通风不良时，霉菌可能会在木材表面生长。除了造成难看的黑色、蓝色或绿褐色斑块外，霉菌孢子还可能引起过敏或其他严重的健康问题。虽然霉菌会导致木材变色或 染色，它们通常不会对木材造成结构损坏。

木材腐烂或腐烂 是另一个与潮湿相关的严重问题。它是由特定的真菌引起的，这些真菌会在潮湿的木材中生长，破坏木材纤维，导致结构损坏。腐朽真菌的孢子始终存在于空气中。因此，无法将它们从木材中驱除。然而，真菌通常只有在木材的含水量 (MC) 高于 20% 时才能在木材中生长。假设木材的含水量低于此阈值，那么防止木材腐朽就很简单了。

木材如何保持水分

木材的吸湿性 木材的水分源于其单个细胞，这些细胞的功能是吸收树木在生长和成熟过程中所需的水分。即使树木变成可用的木材，这些细胞也不会失去保持和释放水分的能力。

细胞通过两种方式保持水分：

  • 自由水，其中的细胞腔可以容纳液态和蒸汽状态的水分。
  • 结合水，其中由称为微纤维的纤维素纤维组成的细胞壁容纳与纤维素分子化学结合或基本上“结合”的水分。

木材中的含水量，或称MC百分比（MC%）​​，是自由水和结合水的总和。然而，这两种形式的水对木材的影响并不相同。结合水进出木材的移动，才是影响木材是否翘曲、膨胀、收缩或开裂的最重要因素。

细胞壁会根据其容纳的水量膨胀或收缩。相比之下，容纳自由水的细胞几乎不会因细胞腔和开放空间中微晶纤维素的变化而改变其形状。然而，自由水通常出现在湿度远高于建筑用水水平的地方。

环境温度和相对湿度的影响

环境条件（温度和相对湿度）在很大程度上决定了木材细胞吸收或释放水分。空气温度会影响空气的含水量。较暖的空气比较冷的空气能容纳更多的水分。相对湿度表示空气中实际含水量占其应含水量的百分比。

木材会根据环境相对湿度（RH）吸收或释放水分。当环境相对湿度（RH）相对于木材的含水量（MC）较低时，木材中的水分会被吸出。当环境相对湿度（RH）相对于木材的含水量较高时，木材会从环境中吸收水分。

伍德达到了 平衡含水量 当木材既不吸收水分也不释放水分时，木材的湿度（EMC）就达到最佳状态。达到EMC需要相对稳定的环境条件，以便木材内部的湿度最终能够与周围环境保持一致。当环境条件不断变化时，木材的MC也会随之变化。

在建筑项目中，使用干燥至适当MC值并达到EMC标准的木材至关重要。在有供暖设施的建筑物内，这通常意味着MC值应达到6%到8%，但这只是一个经验法则，可能会根据不同的环境条件和地理位置而有所不同。

如何测量木材 MC

虽然还有其他方法，但要准确测量木材的含水量，最简单快捷的方法是使用手持式水分计。有两种类型可供选择：(1) 电阻式或针式水分计；(2) 介电式或无针式水分计。

使用针式电阻表时，需要将两根针插入木材，然后测量针之间的电阻。由于水分导电，木材越干燥，电阻越大；反之，木材越潮湿，电阻越小。针式电阻表的一个缺点是插入式测量，会在木材上留下难看的针孔。另一个缺点是使用起来可能比较慢且笨重。对于硬木测量尤其如此，因为将针插入到获得准确读数所需的深度可能会很困难。

相反， 无针式水分计 使用速度极快。由于它们采用平板与木材表面接触，利用电磁波检测电导率，因此不会在木材上留下任何有害的孔洞。与大多数针式仪表相比，它们还可以用于更广泛的MC测量范围。无针式仪表的一个缺点是，其中一些可能会受到表面湿度或环境温度的过度影响。

无针式水分仪快速简便，是监测几乎任何建筑或修复应用中木材含水量的绝佳方法。在施工期间，它们可用于评估木材何时可以安装，例如在硬木地板应用中。在现有建筑中，它们可用于检测细小的故障点，并在问题完全失控之前帮助控制与水分相关的问题。手持式水分仪还可用于快速轻松地确定可能造成损害的现有水分含量。

请记住，监测木材中的水分以外的内容也是有用的。
鉴于环境条件对木材受水分影响的影响至关重要，监测任何使用木质材料的施工现场或建筑物的环境温度和相对湿度将大有裨益。便携式数据记录设备是全天候测量温度和相对湿度的绝佳工具。


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当今先进的湿度测量技术

如今，更新的仪表技术使现场湿度状况的监测比以往任何时候都更加轻松和准确。例如，新的 Orion 无针式水分计系列 瓦格纳仪表公司 (Wagner Meters) 的这款测量仪专为在特定深度进行测量而设计，可最大限度地减少表面湿度的影响，确保结果更加准确。 猎户座950 是一种特别强大的设备，可以精确测量木材水分并测量环境温度和相对湿度。

校准 Orion 木材水分仪

Orion 950 智能无针式水分仪的现场校准。该功能是 Orion 系列木材水分仪独有的。

无针式仪表技术的另一项最新进展是能够进行真正的现场校准。大多数手持式仪表，无论是针式还是无针式，都必须送回制造商重新校准。但瓦格纳的 Orion 仪表提供了真正的现场校准便利，有助于确保每次测量的准确性。

虽然当今一些用途最广泛的木材水分计（例如 Orion 950）可以测量环境温度和相对湿度，但只有当人们实际在现场使用该设备并进行测量时，它们才能做到这一点。

全天候获取环境温度和相对湿度数据

越来越多的建筑行业人士开始使用如今的便携式数据记录器，即使无人值守，也能全天候采集温度和相对湿度数据。例如，Wagner Meters 推出的新款智能记录器体积相对较小，外观不显眼，可以轻松安装并放置在任何可能因环境因素导致湿气损坏、霉菌滋生或其他类似问题的地方。

这些数据记录设备广泛应用于各种住宅和商业场所，包括医院、学校、企业和政府大楼。它们减少了监测环境条件所需的现场访问次数，从而节省了时间和金钱。它们还可以作为宝贵的提醒，提醒客户在建筑物或项目区域内保持一致、最佳的状态。

在当今的建筑行业中，我们对与水分相关的问题及其成因和影响都了解甚多，因此，利用先进的木材水分仪和数据记录工具显然是明智之举，它们能够快速、便捷、准确地了解木材及其周围环境的状况。事实上，这确实是掌握木材水分状况的唯一实用方法，可以避免或最大程度地减少木材水分问题带来的巨额费用和麻烦。

欲了解有关木材中水分的影响以及水分测量的最佳方法和工具的更多信息，请致电 Wagner Meters，电话：541-291-5124。

案例
Glass, S. 和 Zelinka. Samuel. 木材的水分关系和物理特性。 https://research.fs.usda.gov/treesearch/37428

LSU 农业中心研究与推广。木材腐烂、退化和变色的原因及控制。 https://www.lsuagcenter.com/~/media/system/7/6/4/4/76447f271aa44aba0fc7b66d93caba37/pub2703wooddecaylowres.pdf

Reeb、JE Wood 和水分关系。 https://ir.library.oregonstate.edu/downloads/td96k297v?locale=en

最后更新于 5 年 2025 月 XNUMX 日

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