土木工程材料 第十章 木材

1、1010.木材木材（solid wood) 木材木材-歷史歷史-結(jié)構(gòu)用材，現(xiàn)在室內(nèi)裝飾和裝修。結(jié)構(gòu)用材，現(xiàn)在室內(nèi)裝飾和裝修。 木材的優(yōu)點(diǎn)：木材的優(yōu)點(diǎn)：具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)能承受沖擊和振動(dòng)作用，具有較好的隔熱、保溫性能在適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)條件下，有色調(diào)溫和、風(fēng)格典雅，極富裝飾性，可制成各種形狀的產(chǎn)品，無(wú)毒性 8 8、木材的彈性、絕熱性和暖色調(diào)的結(jié)合，給、木材的彈性、絕熱性和暖色調(diào)的結(jié)合，給人以溫暖和親切感人以溫暖和親切感 木材的缺陷：木材的缺陷： 1 1、構(gòu)造、構(gòu)造不均勻不均勻，呈，呈各向異性各向異性 2 2、濕脹干縮大濕脹干縮大，處理不當(dāng)易翹曲和開裂，處理不當(dāng)易翹曲和開裂 4 4、天然、天然缺陷較多缺陷

2、較多，降低了材質(zhì)和利用率，降低了材質(zhì)和利用率 5 5、易腐朽、蟲蛀、易腐朽、蟲蛀10.110.1木材的分類和構(gòu)造木材的分類和構(gòu)造2.多數(shù)木質(zhì)較輕軟而易于加工，故又 強(qiáng)度較高，脹縮變形較小，耐腐蝕性強(qiáng)，建筑上廣泛用做承重構(gòu)件和裝修材料。 1.樹葉如針狀或鱗片 狀，易得大材易得大材，其紋理順直，材質(zhì)均勻。高山針葉林高山針葉林碧塔海冷杉林碧塔海冷杉林 云杉云杉 10.1.210.1.2闊葉樹材闊葉樹材 特征：特征： 1.樹葉寬大，葉脈成網(wǎng)狀，相當(dāng)數(shù)量闊葉樹材的材質(zhì)重硬而較難加工，故又溫帶闊葉林溫帶闊葉林 2.樹材強(qiáng)度高，脹縮變形大，易翹曲開裂。3.材板面較美觀，具有很好的裝飾作用，適于做家具、室內(nèi)裝

3、修及膠合板等。10.1.2宏觀構(gòu)造（圖10.1） 非均質(zhì)非均質(zhì)-體現(xiàn)在縱向上體現(xiàn)在縱向上 -垂直于樹軸的切面； -通過樹軸的縱切面； -平行于樹軸的切面。木材構(gòu)造 外皮 樹皮 軟木組織 內(nèi)皮組織 樹木樹木 木質(zhì)部-髓心和樹皮之間-建筑材料 髓心(pith)-樹干中心） 1 1、年輪、早材和晚材、年輪、早材和晚材 - 樹木生長(zhǎng)是呈周期性，在一個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)所產(chǎn)生的一層木材環(huán)輪木材環(huán)輪稱為一個(gè)生長(zhǎng)輪，也稱為年稱為年輪。輪。 年輪是圍繞髓心、深淺相間的同心環(huán)同心環(huán)。 年輪年輪年輪 春天細(xì)胞分裂速度快，木質(zhì)較疏松，顏色較淺，稱為； 夏秋兩季細(xì)胞分裂速度慢，構(gòu)成的木質(zhì)較致密，顏色較探，稱為。 2 2、邊材

4、和心材、邊材和心材 色淺的靠近樹皮部分的木材色較深靠近髓心的木材 材含水量少，不易翹曲變形，防腐蝕性好。 香枝木香枝木心邊材區(qū)分明顯心材紅褐色(左)邊材黃白色(右) 國(guó)標(biāo)紅木心材與邊材示意圖 黑酸枝木黑酸枝木心、邊材區(qū)分明顯心材黑褐色(左)邊材淺黃色(右) 3 3、髓心、髓線、髓心、髓線 髓心髓心指位于原木中心部位疏松的小圓柱。 髓線髓線 -在橫切面上，以髓心為中心，呈放射狀分布； 從徑切面上看，髓線為橫向的帶條。 4 4、樹脂道和導(dǎo)管、樹脂道和導(dǎo)管 埋藏在樹干中的枝條。 (1).健全活節(jié)健全活節(jié)-節(jié)子材質(zhì)完好，無(wú)腐朽跡象，節(jié)子材質(zhì)完好，無(wú)腐朽跡象，對(duì)木材力學(xué)性能無(wú)不利影響； (2).漏節(jié)漏節(jié)

5、-不但節(jié)子本身已經(jīng)腐朽腐朽，而且深入樹干內(nèi)部，引起木材內(nèi)部腐朽。 10.1.2微觀結(jié)構(gòu)（略）微觀結(jié)構(gòu)（略） 死節(jié)、腐朽節(jié)和漏節(jié)死節(jié)、腐朽節(jié)和漏節(jié)對(duì)木材力學(xué)性能和外觀質(zhì)量影響最大。 木材纖維與纖維之間的分離形成的縫隙稱為裂稱為裂紋紋以含水率表示， 木材的含水率一般在木材的含水率一般在70%70%140%140%； 木材氣干含水量因地而異，南方約為15%20%，北方約為10%15%。 窯干木材的含水率約在4%12%。 木材細(xì)胞腔細(xì)胞腔-細(xì)胞間隙細(xì)胞間隙中的水分。 自由水影響木材的表觀密度、保存、抗腐蝕性和燃燒性質(zhì)。 被吸附在細(xì)胞壁細(xì)胞壁基體當(dāng)中的水分，吸附水是影響木材強(qiáng)度和脹縮強(qiáng)度和脹縮的主要因素

6、。 . .新伐木材，細(xì)胞間隙充滿水，木材之含水率在100%以上，堆放后，細(xì)胞腔里水先蒸發(fā)出去，此時(shí)木材總重量減輕，但體積和強(qiáng)度都沒總重量減輕，但體積和強(qiáng)度都沒有什么變化。有什么變化。 .若細(xì)胞腔水都蒸發(fā)完畢，可細(xì)胞壁里還充滿水，此時(shí)叫。這時(shí)含水率約為30%， . .含在細(xì)胞壁之水繼續(xù)蒸發(fā)，引起細(xì)胞壁變化，這時(shí)，木材不但重量減輕，體積也開始收縮，強(qiáng)度開始增加。 10.2.1.210.2.1.2. .纖維飽和點(diǎn)纖維飽和點(diǎn) 濕木材在空氣中干燥時(shí)，當(dāng)自由水蒸發(fā)完畢而吸附水尚處于飽和時(shí)吸附水尚處于飽和時(shí)的狀態(tài)，稱為。 此時(shí)的木材含水率稱為纖維飽和點(diǎn)含水率稱為纖維飽和點(diǎn)含水率，通常介于23%33%。 纖維

7、飽和點(diǎn)的意義？纖維飽和點(diǎn)的意義？是木材性能的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在纖維飽在纖維飽和點(diǎn)和點(diǎn)，木材的強(qiáng)度為恒量，不隨含水率的變化而變化。 在纖維飽和點(diǎn)之下在纖維飽和點(diǎn)之下，含水量變化即吸附含水量變化將對(duì)木材強(qiáng)度和體積變化等產(chǎn)生較大影響。 含水量對(duì)松木脹縮變形的影響木材長(zhǎng)時(shí)間處于一定溫度和濕度溫度和濕度的空氣中，當(dāng)水分的蒸發(fā)和吸收達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡蒸發(fā)和吸收達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，其含水率相對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)的木材含水率稱為（見下圖）。10.2.1.310.2.1.3. .平衡含水率平衡含水率木木材材的的平平衡衡含含水水率率 不同地區(qū)、各季節(jié)其含水率是不相同的，而各樹種木材的平衡含水率也有差異。對(duì)應(yīng)某一空氣濕度和相對(duì)濕度，就有一個(gè)

8、木材對(duì)應(yīng)某一空氣濕度和相對(duì)濕度，就有一個(gè)木材含水率數(shù)值，這個(gè)值稱為含水率數(shù)值，這個(gè)值稱為“平衡含水率平衡含水率”。 10.2.210.2.2。濕脹與干縮。濕脹與干縮 由于木材構(gòu)造不均勻，各方向、各部位脹縮也是不同的： 弦向收縮6%12%； 徑向收縮3%6%； 新伐木材完全干燥新伐木材完全干燥 縱向收縮0.1%0.3%； 體積收縮9%14%。當(dāng)木材紋理不直不勻，表面和內(nèi)部水分蒸發(fā)速度不一致，各部分干縮程度不同時(shí)，就出現(xiàn)彎、扭等不規(guī)則變形、干縮不勻就會(huì)出現(xiàn)裂縫。 使木材翹曲開裂； 接榫松弛、拼縫不嚴(yán)； 濕脹則造成凸起。 加工前先進(jìn)行干燥處理，使其含水率比使用地區(qū)平衡含水率低2% 3%。木材干燥引起

9、的幾種截面形狀變化木材變形示意圖順紋強(qiáng)度橫紋強(qiáng)度木材的順紋抗壓、抗拉強(qiáng)度均比橫紋強(qiáng)度大得多，這與木材細(xì)胞結(jié)構(gòu)及細(xì)胞在木材中的排列有關(guān)。 10.2.310.2.3木材的強(qiáng)度木材的強(qiáng)度 木材沿樹干方木材沿樹干方( (習(xí)慣叫順紋習(xí)慣叫順紋) )之強(qiáng)度較垂直樹干之強(qiáng)度較垂直樹干之橫向之橫向( (橫紋橫紋) )大得多。大得多。 順紋抗拉強(qiáng)度最高抗拉強(qiáng)度最高。 順紋抗壓強(qiáng)度比順紋抗拉強(qiáng)度小。 橫紋受壓，其強(qiáng)度僅為順紋抗壓強(qiáng)度之1/8左右，彎曲強(qiáng)度介于抗拉，抗壓之間。 木材各強(qiáng)度的特征及應(yīng)用強(qiáng)度強(qiáng)度類型類型受力破壞原因受力破壞原因無(wú)缺陷標(biāo)準(zhǔn)試無(wú)缺陷標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度相對(duì)值件強(qiáng)度相對(duì)值我國(guó)主要樹種我國(guó)主要樹種強(qiáng)度值

10、范圍強(qiáng)度值范圍缺陷影缺陷影響程度響程度應(yīng)用應(yīng)用順紋順紋抗壓抗壓纖維受壓失穩(wěn)，甚至折斷12585較小木材使用的主要形式，如柱、樁橫紋橫紋抗壓抗壓細(xì)胞腔被壓扁，所測(cè)為比例極限強(qiáng)度1/10 1/3較小枕木和墊木順紋順紋抗拉抗拉纖維間縱向聯(lián)系受拉破壞，纖維被拉斷2350170很大抗拉構(gòu)件連接處首先因橫紋受壓或順紋受剪破壞，難以利用橫紋橫紋抗拉抗拉纖維間橫向聯(lián)系脆弱，極易被拉開1/201/3不允許使用順紋順紋抗剪抗剪剪切面上纖維縱向連接破壞1/71/3423大木構(gòu)件的榫、銷連接處橫紋橫紋抗剪抗剪剪切面平行于木紋，剪切面上纖維橫向連結(jié)破壞1/141/6不宜使用橫紋橫紋切斷切斷1/21構(gòu)件先被橫紋受壓破壞，

11、難以利用抗彎抗彎上部受壓區(qū)首先達(dá)到強(qiáng)度極限，產(chǎn)生皺褶；最后在試件下部受拉區(qū)因纖維斷裂或撕開而破壞3/2250170很大應(yīng)用廣泛，如梁、桁條、地板等10.2.3.210.2.3.2影響木材強(qiáng)度的主要因素影響木材強(qiáng)度的主要因素1 1、含水量、含水量2 2、環(huán)境溫度、環(huán)境溫度 試驗(yàn)表明，溫度從25。c50 。c，木材強(qiáng)度降低2040。3 3、外力作用時(shí)間、外力作用時(shí)間4 4、缺陷、缺陷除上述因素外，樹木種類、生長(zhǎng)環(huán)境、樹齡以及樹干的不同部位均對(duì)木材強(qiáng)度有影響含水率對(duì)木材的影響木材的持久強(qiáng)度10.310.3木材的防護(hù)木材的防護(hù)可以提高強(qiáng)度、防止收縮、開裂和變形，減輕重量以及防腐防蟲。 由此可改善木材的

12、使用性能和壽命。 大批量木材干燥以氣體介質(zhì)對(duì)流干燥法對(duì)流干燥法(如大氣干燥法、循環(huán)窯干法)為主。木材干燥的質(zhì)量等級(jí)木材干燥的質(zhì)量等級(jí)木材烘干爐木材烘干箱木材烘干箱中國(guó)蘇州蘇福馬股份有限公司干燥機(jī)木材加工廠木材加工廠木地板木材加工拼板車間木材加工拼板車間10.3.210.3.2防腐防蟲防腐防蟲 10.3.2.1腐朽 10.3.2.2蟲害 10.3.2.310.3.2.3防腐防蟲的措施防腐防蟲的措施 1 1、干燥、干燥 2 2、涂料覆蓋、涂料覆蓋將對(duì)真菌和昆蟲有毒害作用的化學(xué)劑將對(duì)真菌和昆蟲有毒害作用的化學(xué)劑注入木材之中；注入木材之中；10.3.310.3.3防火防火 (1)(1). .用防火浸劑

13、對(duì)木材進(jìn)行浸漬處理用防火浸劑對(duì)木材進(jìn)行浸漬處理，應(yīng)保證一定的吸藥量和透入深度。 (2)(2). .將防火涂料涂刷或噴灑于木材表面將防火涂料涂刷或噴灑于木材表面，防火涂料或防火浸劑中的防火組分隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和環(huán)境因素的作用會(huì)逐漸減少或變質(zhì)，從而導(dǎo)致其防火性能不斷減弱。按加工程度和用途不同，木材可分為三類： 圓條 原木 鋸材 承重結(jié)構(gòu)用的木材，其材質(zhì)按缺陷（木節(jié)、腐朽、裂紋、夾皮、蟲害、彎曲和斜紋等)狀況分為三等，各等級(jí)木材的應(yīng)用范圍見表（10.6）10.410.4木材的應(yīng)用木材的應(yīng)用木材的初級(jí)產(chǎn)品（表木材的初級(jí)產(chǎn)品（表10105 5）圓條圓條除去根、梢枝的伐倒木除去根、梢枝的伐倒木用做用做進(jìn)一步

14、加工進(jìn)一步加工原木原木除去根、梢、枝和樹皮并加工成一定長(zhǎng)除去根、梢、枝和樹皮并加工成一定長(zhǎng)度和直徑的木段度和直徑的木段用做用做屋架、柱、桁條等，也屋架、柱、桁條等，也可用于加工鋸材和膠合板等可用于加工鋸材和膠合板等鋸鋸材材板材（寬度板材（寬度為厚度的為厚度的3 3倍或倍或3 3倍以倍以上）上）薄板：厚度薄板：厚度12122121mmmm門芯門芯板、隔斷、木裝修等板、隔斷、木裝修等中中板：厚度板：厚度25253030mmmm屋面板、裝修、地板等屋面板、裝修、地板等厚厚板：厚度板：厚度40406060mmmm門窗門窗方方材）寬度材）寬度小于厚度的小于厚度的3 3倍）倍）小小方：截面積在方：截面積在

15、5454cmcm2 2以下以下椽椽條、隔斷木筋、吊頂擱柵條、隔斷木筋、吊頂擱柵中方：截面積在中方：截面積在5555100100cmcm2 2支撐、擱柵、扶手、檁條支撐、擱柵、扶手、檁條大方：截面積在大方：截面積在101101225225cmcm2 2屋架、檁條屋架、檁條特大方：截面積在特大方：截面積在226226cmcm2 2以下以下木或鋼木或鋼木屋架木屋架木材的初級(jí)產(chǎn)品（表木材的初級(jí)產(chǎn)品（表106）木材等級(jí)應(yīng)用范圍受拉或拉彎構(gòu)件受彎或壓彎構(gòu)件受壓構(gòu)件及次要受彎構(gòu)件原木(馬來(lái)西亞) 對(duì)原木進(jìn)行蒸煮軟化處理后，用旋切、刨切等方法制成的薄片軟木材。 -由一組單板按相鄰層木紋方向互相垂直組坯經(jīng)熱壓膠

16、合而成的板材。 三夾板 常見膠合板類型常見膠合板類型 五夾板 七夾板等。10.4.210.4.2人造板材人造板材五合板七合板 壓機(jī)壓機(jī)立式浸漬機(jī) . .消除了天然疵點(diǎn)消除了天然疵點(diǎn)、變形、開裂等缺點(diǎn)； . .各向異性小，各向異性小，樹質(zhì)均勻，強(qiáng)度較高； . .紋理美觀紋理美觀的優(yōu)質(zhì)材做面板，普通材做芯扳，增加了裝飾木材的出產(chǎn)率； . .厚度小、幅面寬大厚度小、幅面寬大，產(chǎn)品規(guī)格化，使用方便.膠合板構(gòu)造示意圖(4).(4).膠合板的分類及應(yīng)用膠合板的分類及應(yīng)用 按成品面板可見的材質(zhì)缺陷、加工缺陷以及拼接情況分成四個(gè)等級(jí) 特等特等-適用于高級(jí)建筑裝修，做高級(jí)家具； 一等一等-適用較高級(jí)建筑裝修，做

17、高中級(jí)家具； 三等三等-適用于普通級(jí)建筑裝修，做家具 四等四等-適用于低級(jí)建筑裝修。特種膠合板(山東臨沂生產(chǎn))五合板奧古曼膠合板奧古曼膠合板 (普通)膠合板的分類膠合板的分類 性質(zhì)及應(yīng)用性質(zhì)及應(yīng)用10.4.2.210.4.2.2纖維板纖維板 纖維板是用木材廢料，經(jīng)切片、浸泡、磨漿、施膠、成型及干燥成或熱壓等工序制成。 為了提高纖維板的耐燃性和耐腐性，可在漿料里施加或在濕板坯表面噴徐耐火劑或防腐劑。 纖維板材質(zhì)均勻，完全避免了節(jié)子、腐朽、 蟲眼等缺陷，且脹縮性小、不超曲、不開裂。(3).(3).纖維板的類型及應(yīng)用纖維板的類型及應(yīng)用 (按密度大小分為) 硬質(zhì)纖維板、 中密度纖維板 軟質(zhì)纖維板。 硬質(zhì)纖維板硬質(zhì)纖維板密度大、強(qiáng)度高，主要用做壁板、門板、地板、家具和室內(nèi)裝修等。 中密度纖維板中密度纖維板是家具制造和室內(nèi)裝修的優(yōu)良材料。 軟質(zhì)纖維板軟質(zhì)纖維板表觀密度小、吸聲絕熱性能好可作為吸聲或絕熱材料使用。10.4.2.310.4.2.3刨花板、木絲板和木屑板刨花板、木絲板和木屑板 刨花板、木絲板和木屑板是利用刨花碎片、短小廢料刨制的木絲和木屑，經(jīng)干燥、拌膠料輔料，加壓成型而制得的板材。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1).(1).表觀密度小、強(qiáng)度低的板材主要作為絕熱和吸聲材料，表面噴以彩色涂料后，可以用于天花板等； (2).(2).表