木材的物理性

木材的物理性第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五木材的優(yōu)良性能：輕質(zhì)，有較高的強(qiáng)度、彈性和韌性，導(dǎo)熱系數(shù)低、易于加工及裝飾性能好等。木材的缺點(diǎn)：構(gòu)造上各向異性，性能波動(dòng)較大，易變形、易燃燒，易蟲蛀等。第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五11.1木材的分類1、針葉樹：樹葉細(xì)長呈針狀，樹干直而高，紋理平順，易于加工，又稱軟木材。密度、脹縮變形較小、強(qiáng)度高，用于承重結(jié)構(gòu)。常用的有松樹、杉樹、柏樹等。第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五2、闊葉樹：樹葉寬大呈片狀，多為落葉樹，樹干通直部分較短。木質(zhì)軟硬、難加工，又稱硬木材。強(qiáng)度高、脹縮變形較大，易翹曲、開裂。木紋、顏色美觀，適用于建筑物內(nèi)部裝修，制作家具、膠合板。常用樹有：榆樹、樺樹、水曲柳等。第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五11.2木材的構(gòu)造

（一）宏觀構(gòu)造宏觀構(gòu)造是肉眼或放大鏡能觀察到的木材組織。從木材的橫、徑、弦三個(gè)切面觀察，樹木由樹皮、髓心和木質(zhì)部三個(gè)部分組成。第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五（二）微觀構(gòu)造微觀構(gòu)造是在顯微鏡下所見到的木材組織。木材由大量管狀細(xì)胞緊密結(jié)合而成。除少數(shù)細(xì)胞橫向排列外，絕大部分沿樹干縱向排列。細(xì)胞由細(xì)胞壁和細(xì)胞腔組成，其中細(xì)胞壁由細(xì)纖維組成。第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五11.3木材的物理和力學(xué)性質(zhì)

一、木材的物理性質(zhì)

1、含水率與吸濕性當(dāng)細(xì)胞腔失去水分，而細(xì)胞壁內(nèi)充滿吸附水、達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的含水率稱為纖維飽和點(diǎn)，一般為２５％～３５％，平均為３０％。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五木材的含水率與周圍空氣相對濕度達(dá)到平衡時(shí)稱為木材的平衡含水率。為避免木材因含水率大幅度變化引起變形或開裂，木材使用前，須干燥至使用環(huán)境長年平均平衡含水率。我國平衡含水率平均為１５％（北方約為１２％、南方約為１８％）第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五2、濕脹干縮木材從潮濕狀態(tài)干燥至纖維飽和點(diǎn)時(shí)，其尺寸并不改變；繼續(xù)干燥，木材將發(fā)生收縮；反之，木材吸濕后，將發(fā)生膨脹，直到含水率達(dá)到纖維飽和點(diǎn)；此后木材含水率繼續(xù)增大，體積也不再膨脹。第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五木材的濕脹干縮在不同方向不一致。順紋方向干縮最小，弦向干縮最大。減少木材的變形最好采用徑向切板。防止變形方法：高溫干燥，用石蠟、尿素、聚乙二醇等進(jìn)行處理，降低木材的吸濕性。順向徑向弦向第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五3、表觀密度木材單位體積的質(zhì)量稱為木材的表觀密度（g/cm3）。含水率為12％的表觀密度為標(biāo)準(zhǔn)表觀密度。第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五含水率為W時(shí)的表觀密度

W換算成含水率為12％的標(biāo)準(zhǔn)表觀密度。１２=

W[1－0.01(1－K0)(W－12)]

１２——標(biāo)準(zhǔn)表觀密度

W

——含水率為W％時(shí)的表觀密度K0——體積干收縮系數(shù)，0.5～0.6第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五二、木材的力學(xué)性質(zhì)木材的力學(xué)強(qiáng)度具有明顯的方向性：順紋抗拉強(qiáng)度＞＞橫紋抗拉強(qiáng)度順紋：抗拉＞抗彎＞抗壓＞抗剪斜紋受力時(shí)，木材強(qiáng)度隨著力與木紋夾角的增大而降低。第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五1、抗壓強(qiáng)度順紋抗壓強(qiáng)度是木材各種力學(xué)性質(zhì)中的基本指標(biāo)。順紋受壓破壞是細(xì)胞壁喪失穩(wěn)定性的結(jié)果，而非纖維斷裂，因此木材順紋抗壓強(qiáng)度很高，僅次于木材的順紋抗拉強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度，而且受缺陷的影響較小。第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五橫紋抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)小于順紋抗壓強(qiáng)度，通常橫紋抗壓強(qiáng)度只有順紋抗壓強(qiáng)度的10％一20％。橫紋受壓破壞主要是因?yàn)榧?xì)胞被擠壓、壓扁，產(chǎn)生較大的變形，而非纖維斷裂。第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五2、抗拉強(qiáng)度順紋抗拉強(qiáng)度最大，為順紋抗壓強(qiáng)度的2～3倍。但順紋抗拉強(qiáng)度受木材缺陷的影響很大，而木材本身又多少都有一些缺陷，因此木材實(shí)際的順紋抗拉能力反比順紋抗壓為低。第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五木材受拉時(shí)，桿件節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力分布復(fù)雜，易首先發(fā)生局部破壞，所以木材的抗拉強(qiáng)度往往不易發(fā)揮，也不穩(wěn)定，較少被利用。木材的橫紋抗拉強(qiáng)度是各項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度中最小的，約為順紋抗拉強(qiáng)度的1／20～1／40，應(yīng)避免木材受到橫紋拉力作用。第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五3、抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度約為順紋抗壓強(qiáng)度的1.5~2倍，因此木材常用作受彎構(gòu)件。木梁受彎時(shí)，上部產(chǎn)生順紋壓力，下部產(chǎn)生順紋拉力。上部首先達(dá)到強(qiáng)度極限，當(dāng)下部受拉部分達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，構(gòu)件才破壞。第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五4、抗剪強(qiáng)度（1）順紋抗剪強(qiáng)度很小，通常是順紋抗壓強(qiáng)度的l／7～1／3（2）橫紋抗剪強(qiáng)度比順紋抗剪強(qiáng)度低（3）橫紋切斷強(qiáng)度較高，約為順紋抗剪強(qiáng)度的4~5倍第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五（五）影響木材強(qiáng)度的主要因素1、含水率當(dāng)含水率超過纖維飽和點(diǎn)時(shí)，含水率的變化不影響木材的強(qiáng)度；含水率小于纖維飽和點(diǎn)時(shí)，隨含水率的增加，強(qiáng)度將下降。含水率對順紋抗壓強(qiáng)度的影響最大，其次是抗彎強(qiáng)度，對順紋抗拉強(qiáng)度的影響最小。

第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五以含水率為12％時(shí)的強(qiáng)度作為木材的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。其它含水率的強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行換算（含水率在9％~15％）：f12=fw[1+（W—12）]f12———標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fw———含水率為W%時(shí)的強(qiáng)度a———校正系數(shù)，參照表10—3第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五2、荷載持續(xù)時(shí)間木材長時(shí)間承受荷載時(shí)，強(qiáng)度會(huì)降低。將木材在長期荷載下不致引起破壞的最大強(qiáng)度稱為持久強(qiáng)度。木材的持久強(qiáng)度約為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的0.5~0.6倍。木材強(qiáng)度隨時(shí)間下降的主要原因是木材產(chǎn)生徐變。第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五3、溫度的影響溫度升高時(shí)，細(xì)胞壁會(huì)發(fā)生軟化，強(qiáng)度會(huì)逐漸降低；溫度達(dá)50℃時(shí)，強(qiáng)度降低較明顯；溫度低于0℃時(shí)，水分結(jié)冰，強(qiáng)度增大，但木質(zhì)變脆，解凍后各項(xiàng)強(qiáng)度均降低。木材的使用溫度以50℃以下的正溫為宜。第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五4、木材的構(gòu)造及缺陷的影響木材是非均質(zhì)材料，不可避免地含有木節(jié)、斜紋、裂紋、腐朽及眼等缺陷，從而使木材的實(shí)際強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度低得多。第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五11.4木材的主要產(chǎn)品和等級

一、木材的產(chǎn)品種類1、圓木：（1）原條（2）原木2、成材（1）方材（2）板材（3）枕木第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五二、木材等級1、承重結(jié)構(gòu)木材的材質(zhì)等級木材按其缺陷多少分別對原木、方材及板材的材質(zhì)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級。木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的受力情況選用適當(dāng)?shù)哪静?。?9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五三、木材的綜合利用

（一）人造板1、膠合板：將原木沿年輪旋切成大張薄片，再用膠粘合，加熱壓制而成。2、纖維板：將刨花、樹枝等廢材粉碎、研磨制成木纖維漿，再加入膠結(jié)材料，熱壓而成。第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五3、刨花板、木絲板、木屑板：利用木材加工時(shí)的廢料木絲、刨花和木屑加以膠料，加壓成型，經(jīng)熱處理制成板。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五（二）改性木材1、層積木：將薄木片用合成樹脂溶液浸透，疊放一起加熱加壓而成。層積木具有很高的耐磨性，可代替硬質(zhì)合金使用。第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五2、壓縮木：將木材直接進(jìn)行高溫高壓處理或用２０％酚醛樹脂的酒精溶液浸漬后，再進(jìn)行高溫高壓處理的改性木材。第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五11.5木材的腐朽與防止

一、腐朽的原因及條件木材的腐蝕主要是由于真菌或昆蟲侵害所致。危害最大的是腐朽菌，腐朽茵以細(xì)胞壁為養(yǎng)料，供自身生長和繁殖，致使木材腐朽破壞。第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五腐朽菌繁殖和生長需要的條件：1、養(yǎng)料2、水分：含水率由纖維飽和點(diǎn)至５０％～７０％最適于腐朽菌繁殖。含水率小于２０％時(shí)，腐朽菌完全停止繁殖。第35頁，共37頁，2023年，2月20日，星期五3、空氣：腐朽菌的繁殖需要一定量空氣，貯于水中或深埋地下的木材不會(huì)腐朽。4