建筑材料-木材

第八章木材一、建筑木材的構(gòu)造二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)一、建筑木材的構(gòu)造第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)木材是由樹木加工而成的，樹木分為針葉樹和闊葉樹兩大類。建筑中應(yīng)用最多的是針葉樹。木材的構(gòu)造是確定木材性質(zhì)的主要因素。對木材的探討可以從宏觀和微觀兩方面進(jìn)行。種類特點(diǎn)用途樹種針葉樹樹葉細(xì)長，成針狀，多為常綠樹；紋理順直，木質(zhì)較軟，強(qiáng)度較高，表觀密度??；耐腐蝕性較強(qiáng)，脹縮變形小是建筑工程中主要使用的樹種，多用作承重構(gòu)件、門窗等松樹、杉樹、柏樹等闊葉樹樹葉寬大，葉脈呈網(wǎng)狀，大多為落葉樹；木質(zhì)較硬，加工較難；表觀密度大，脹縮變形大常用作內(nèi)部裝飾、次要的承重構(gòu)件和膠合板等榆樹、樺樹、水曲柳等一、建筑木材的構(gòu)造第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)用肉眼或低倍放大鏡所看到的木材組織稱為宏觀構(gòu)造。便于了解木材的構(gòu)造，將樹木切成3個(gè)不同的切面：橫切面－垂直于樹軸的切面；徑切面－通過樹軸的切面；弦切面－和樹軸平行與年輪相切的切面。1.木材的宏觀構(gòu)造樹干的三個(gè)切面1－徑切面;2－弦切面;3－橫切面;4－年輪;5－髓心;6－髓線;7－樹皮;8－木質(zhì)部一、建筑木材的構(gòu)造第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)（1）邊材、心材在木質(zhì)部中，靠近髓心的部分顏色較深，稱為心材。心材含水量較少，不易翹曲變形，抗蝕性較強(qiáng)；外面部分顏色較淺，稱為邊材。邊材含水量高，易干燥，也易被潮濕，所以簡潔翹曲變形，抗蝕性也不如心材。（2）年輪、春材、夏材橫切面上可以看到深淺相間的同心圓，稱為年輪。年輪中淺色部分是樹木在春季生長的，由于生長快，細(xì)胞大而排列疏松，細(xì)胞壁較薄，顏色較淺，稱為春材(早材)；深色部分是樹木在夏季生長的，由于生長遲緩，細(xì)胞小，細(xì)胞壁較厚，組織緊密堅(jiān)實(shí)，顏色較深，稱為夏材(晚材)。每一年輪內(nèi)是樹木一年的生長部分。年輪中夏材所占的比例越大，木材的強(qiáng)度越高。（3）髓心、髓線第一年輪組成的初生木質(zhì)部分稱為髓心(樹心)。從髓心成放射狀橫穿過年輪的條紋，稱為髓線。髓心材質(zhì)松軟，強(qiáng)度低，易腐朽開裂。髓線與四周細(xì)胞聯(lián)結(jié)懦弱，在干燥過程中，木材易沿髓線開裂。1.木材的宏觀構(gòu)造一、建筑木材的構(gòu)造第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)在顯微鏡下所看到的木材組織，稱為木材的微觀構(gòu)造。在顯微鏡下，可以看到木材是由多數(shù)管狀細(xì)胞緊密結(jié)合而成。細(xì)胞橫斷面呈四角略圓的正方形。每個(gè)細(xì)胞分為細(xì)胞壁和細(xì)胞腔兩個(gè)部分，細(xì)胞壁由若干層纖維組成。細(xì)胞之間縱向聯(lián)結(jié)比橫向聯(lián)結(jié)堅(jiān)實(shí)，造成細(xì)胞縱向強(qiáng)度高，橫向強(qiáng)度低。細(xì)胞之間有微小的空隙，能吸附水和滲透水分。2.木材的微觀構(gòu)造馬尾松顯微構(gòu)造1－管胞2－髓線3－樹脂道二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)1.木材的物理性質(zhì)（1）木材的含水率（2）濕脹干縮（3）木材的密度與表觀密度1）木材中的水分2）木材的纖維飽和點(diǎn)3）木材的平衡含水率（1）木材的強(qiáng)度（2）影響木材強(qiáng)度的因素1）含水率2）負(fù)荷時(shí)間的影響3）環(huán)境溫度4）木材的缺陷2.木材的力學(xué)性質(zhì)二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)1.木材的物理性質(zhì)（1）木材的含水率1）木材中的水分自由水：存在于木材細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙中的水分。吸附水：吸附在細(xì)胞壁內(nèi)細(xì)纖維之間的水分。結(jié)合水：形成細(xì)胞化學(xué)成分的化合水。2）木材的纖維飽和點(diǎn)木材受潮時(shí)，首先形成吸附水，吸附水飽和后，多余的水成為自由水；木材干燥時(shí)，首先失去自由水，然后才失去吸附水。當(dāng)吸附水處于飽和狀態(tài)而無自由水存在時(shí)，此時(shí)對應(yīng)的含水率稱為木材的纖維飽和點(diǎn)。纖維飽和點(diǎn)隨樹種而異，一般為23%-33%，平均為30%。木材的纖維飽和點(diǎn)是木材物理、力學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)1.木材的物理性質(zhì)（1）木材的含水率3）木材的平衡含水率木材的含水率是隨著環(huán)境溫度和濕度的變更而變更的。當(dāng)木材長期處于確定溫度和濕度下，其含水率趨于一個(gè)定值，表明木材表面的蒸氣壓與四周空氣的壓力達(dá)到平衡，此時(shí)的含水率稱為平衡含水率。木材的平衡含水率二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)1.木材的物理性質(zhì)（2）濕脹干縮木材細(xì)胞壁內(nèi)吸附水的變更而引起木材的變形，即濕脹干縮。由于木材構(gòu)造的不勻整性，在不同的方向干縮值不同。順紋方向（纖維方向）干縮值最小，平均為0.1-0.35%；徑向較大，平均為3-6%；弦向最大，平均為6-12%。一般來講，表觀密度大、夏材含量多的木材，濕脹變形較大。木材含水率與脹縮變形的關(guān)系二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)1.木材的物理性質(zhì)（3）木材的密度與表觀密度不同樹種的密度相差不大，平均約為1.55g/cm3。木材表觀密度的大小隨木材的孔隙率、含水量以及其他一些因素的變更而不同。因此確定木材的表觀密度時(shí)，應(yīng)在含水率為標(biāo)準(zhǔn)含水率狀況下進(jìn)行。二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)2.木材的力學(xué)性質(zhì)（1）木材的強(qiáng)度按受力狀態(tài)，木材的強(qiáng)度分為抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強(qiáng)度。木材的強(qiáng)度檢驗(yàn)是接受無疵病的木材制成標(biāo)準(zhǔn)試件，按《木材物理力學(xué)試驗(yàn)方法》(GB1927-1943-91)進(jìn)行測定。木材的剪切(a)順紋剪;(b)橫紋剪切；(c)橫紋切斷木材各種強(qiáng)度間的關(guān)系抗壓抗拉抗彎抗剪順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋110~1/32~3?~11.5~21/7~2?~1二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)2.木材的力學(xué)性質(zhì)（2）影響木材強(qiáng)度的因素1）含水率當(dāng)含水率在纖維飽和點(diǎn)以上變更時(shí)，僅僅是自由水的增減，對木材強(qiáng)度沒有影響；當(dāng)含水率在纖維飽和點(diǎn)以下變更時(shí)，隨含水率的降低，細(xì)胞壁趨于緊密，木材強(qiáng)度增加。標(biāo)準(zhǔn)含水率(含水率12%)時(shí)的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)值，其他含水率時(shí)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)含水率時(shí)的強(qiáng)度:含水率對木材強(qiáng)度的影響1－順紋抗拉；2－抗彎；3－順紋抗壓；4－順紋抗剪二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)2.木材的力學(xué)性質(zhì)（2）影響木材強(qiáng)度的因素2）負(fù)荷時(shí)間的影響木材在長期荷載作用下，只有當(dāng)其應(yīng)力遠(yuǎn)低于強(qiáng)度極限的某一范圍時(shí)，才可避開木材因長期負(fù)荷而破壞。木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強(qiáng)度，稱為許久強(qiáng)度。木材的許久強(qiáng)度比其極限強(qiáng)度小得多，一般為極限強(qiáng)度的50-60%。木材持久強(qiáng)度二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)2.木材的力學(xué)性質(zhì)（2）影響木材強(qiáng)度的因素3）環(huán)境溫度溫度對木材強(qiáng)度有干脆影響。當(dāng)溫度由25℃升至50℃時(shí)，將因木纖維和其間的膠體軟化等緣由，使木材抗壓強(qiáng)度降低20%-40%，抗拉和抗剪強(qiáng)度降低12%-20%；當(dāng)溫度在100℃以上時(shí)，木材中部分組織會(huì)分解、揮發(fā)，木材變黑，強(qiáng)度明顯下降。因此，長期處于高溫環(huán)境下的建筑物不宜接受木結(jié)構(gòu)。二、木材的物理、力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)建筑木材的構(gòu)造和技術(shù)性質(zhì)2.木材的力學(xué)性質(zhì)（2）影響木材強(qiáng)度的因素4）木材的缺陷①節(jié)子能提高橫紋抗壓和順紋抗剪強(qiáng)度。②木材受腐朽菌侵蝕后，不僅顏色變更，結(jié)構(gòu)也變得松軟、易碎，呈篩孔和粉末狀形態(tài)。③裂紋會(huì)降低木材的強(qiáng)度，特殊是順紋抗剪強(qiáng)度。而且縫內(nèi)簡潔積水，加速木材的腐爛。④構(gòu)造缺陷木纖維排列不正常均會(huì)降低木材的強(qiáng)度，特殊是抗拉及抗彎強(qiáng)度。一、木材產(chǎn)品二、鋸材的干燥三、木材的防腐其次節(jié)木材的應(yīng)用一、木材產(chǎn)品其次節(jié)木材的應(yīng)用工程中木材按其加工程度和用途分為原條、原木、鋸材、枕木四類。此外還有各類人造板材。1.原條是已經(jīng)除去皮(也有不去皮的)、根、樹梢而未加工成規(guī)定材品的木材。主要用于腳手架或供進(jìn)一步加工。2.原木是將原條按確定尺寸切取的木料。分為:干脆運(yùn)用原木—用于屋架、檁、椽、木樁、坑木等。加工原木—用于加工鋸材、膠合板等。分類厚度寬度尺寸范圍進(jìn)級(jí)薄板中板厚板12，15，18，2125，3040，50，6050~24050~26060~300103.鋸材鋸材的規(guī)格、尺寸(mm)鋸材的分等標(biāo)準(zhǔn)二、鋸材的干燥其次節(jié)木材的應(yīng)用干燥能減輕自重，防止腐朽、開裂及彎曲，從而提高木材的強(qiáng)度和耐久性。鋸材的干燥方法可分為自然干燥和人工干燥兩種。自然干燥方法的優(yōu)點(diǎn)是簡潔，不須要特殊設(shè)備，但干燥時(shí)間長，而且只能干燥到風(fēng)干狀態(tài)。人工干燥利用人工方法解除鋸材中水分，常用方法有浸樹法、蒸樹法和熱坑法。三、木材的防腐其次節(jié)木材的應(yīng)用1.木材的腐朽木材的腐朽為真菌侵害所致。真菌分霉菌、變色菌和腐朽菌三種，前兩種真菌對木材質(zhì)量影響較小，但腐朽菌影響很大。真菌在木材中生存和繁殖必需具備三個(gè)條件，即適當(dāng)?shù)乃?、足夠的空氣和適宜的溫度。此外，木材還易受到白蟻、天牛等昆蟲的蛀蝕，使木材形成很多孔眼或溝道，甚至蛀穴，破壞木質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性而使強(qiáng)度嚴(yán)峻降低。2.木材的防腐木材防腐的基本原理在于破壞真菌及蟲類生存和繁