建筑材料課件一四

第九章木材第一節(jié)木材的分類和構(gòu)造第二節(jié)木材的物理性質(zhì)第三節(jié)木材的干燥與防腐第四節(jié)木材和人造板材

返回鍵第一節(jié)木材的分類和構(gòu)造

土木工程中使用的木材是由樹木加工而成，樹木的種類不同，木材的性質(zhì)及應(yīng)用也不同，因此必須了解木材的種類，才能合理的選用木材。樹木共分為針葉樹和闊葉樹兩大類，每一類樹木各自的特點(diǎn)及用途。木材的性質(zhì)主要決定于木材的構(gòu)造，木材的構(gòu)造可以從宏觀和微觀兩個(gè)層次上認(rèn)識(shí)。一、木材的宏觀構(gòu)造：1、木材的宏觀構(gòu)造是指用肉眼和放大鏡能觀察到的構(gòu)造特征。由于木材構(gòu)造的不均勻性即各向異性，觀察其宏觀構(gòu)造時(shí)必須從三個(gè)切面即橫切面、徑切面、弦切面（如圖9-1所示）樹干的三個(gè)切面進(jìn)行。從橫切面可以看出：木材主要是由髓心和木質(zhì)部組成的。木質(zhì)部是土木工程中使用的主要部分，在木質(zhì)部中心顏色較深的部分稱為心材；靠近樹皮顏色較淺的部分叫邊材，心材含水量較少，不翹曲變形，抗腐蝕性較強(qiáng)。邊材含水量大，容易翹曲變形，抗腐蝕性也不如心材。一般心材的利用價(jià)值比邊材大一些。2、從橫切面上看到的深淺相間的同心圓環(huán)，即所謂年輪，在同一年輪內(nèi)，春天生長的木質(zhì)顏色較淺、材質(zhì)松軟，稱為春材（早材）。而夏秋兩季生長的木質(zhì)顏色較深，材質(zhì)堅(jiān)硬，稱為夏材（晚材）。夏材部分越多，年輪越密且均勻，木材質(zhì)量越好，強(qiáng)度越高。

髓心是樹干的中心，其材質(zhì)松軟、強(qiáng)度低、易磨蝕和蟲害。從髓心向外的射線稱為髓線，它與周圍連結(jié)差，干燥時(shí)易開裂。3、從弦切面可以看出，包含在樹干中，從樹干旁邊生長出的枝條部分稱為節(jié)子，節(jié)子與周圍木材緊密連生，構(gòu)造正常稱為活節(jié)；由枯死枝條形成的節(jié)子稱為死節(jié)。節(jié)子構(gòu)造致密破壞木材構(gòu)造的均勻性和完整性，對(duì)木材的性能影響較大，顏色與主干差異較大。

4、從徑切面可以看出，木材中的纖維排列與縱軸方向是一致的，如出現(xiàn)不一致的傾斜紋理稱為斜紋，斜紋會(huì)大大降低木材的強(qiáng)度。二、木材的微觀構(gòu)造與組成：微觀構(gòu)造是指借助顯微鏡才能看到的組織。針葉樹與闊葉樹即在微觀構(gòu)造上存在著很大差別，同時(shí)又具有許多共同特征，，木材是由無數(shù)管狀細(xì)胞組成的，除少數(shù)細(xì)胞橫向排列外（形成髓線），絕大部分細(xì)胞是縱向排列的。每個(gè)細(xì)胞都由細(xì)胞壁和細(xì)胞腔組成，細(xì)胞壁由若干層細(xì)纖維組成；纖維之間縱向連接比橫向連接牢固，所以木材具有各向異性；同時(shí)細(xì)胞中細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙之間存在著大量的孔隙，決定了木材具有吸濕性較大的特點(diǎn)。木材細(xì)胞因功能不同分為管胞、導(dǎo)管、木纖維髓線等多種，不同樹木其細(xì)胞組成不同，其中針葉樹組成簡單，髓線細(xì)小，但闊葉樹組成復(fù)雜，髓線發(fā)達(dá)，粗大且明顯，所以造成了二者樹木構(gòu)造及性能上的差異。第二節(jié)木材的物理性質(zhì)一、含水率木材中所含的水分有細(xì)胞腔內(nèi)和細(xì)胞間隙的自由水和存在于細(xì)胞壁內(nèi)的吸附水。新采伐的或潮濕的木材，內(nèi)部都含有大量的自由水和吸附水。當(dāng)木材干燥時(shí)，首先是自由水很快的蒸發(fā)，但并不影響木材的尺寸變化和力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)自由水完全蒸發(fā)后，吸附水才開始蒸發(fā)，蒸發(fā)較慢，而且隨著吸附水的不斷蒸發(fā)，木材的體積和強(qiáng)度均發(fā)生變化。自由水含量的變化僅影響木材的容重、抗腐蝕性、干燥性和燃燒性。木材內(nèi)細(xì)胞壁吸水飽和，而細(xì)胞腔及細(xì)胞間隙內(nèi)無自由水時(shí)的含水率稱為木材的纖維飽和點(diǎn)。纖維飽和點(diǎn)是水分對(duì)木材物理力學(xué)性能影響的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。木材纖維飽和點(diǎn)的數(shù)值，通常介于25～35%之間。一般，松木的纖維飽和點(diǎn)約為30%。由于木材中存在大量的孔隙，潮濕的木材在干燥的空氣中能放出水分，干燥的木材能從周圍的空氣中吸收水分，這種性能稱為木材的吸濕性，木材的吸濕性用含水率來表示，即木材所含的水的質(zhì)量與干燥木材質(zhì)量的百分比來表示。當(dāng)木材在某種介質(zhì)中放置一段時(shí)間后，木材從介質(zhì)中吸入的水分和放出的水分相等，即木材的含水率與周圍介質(zhì)的濕度達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時(shí)的含水率稱為平衡含水率。木材的平衡含水率與周圍介質(zhì)的溫度及相對(duì)濕度有關(guān)。

木材在纖維飽和點(diǎn)以內(nèi)含水率的變化對(duì)變形、強(qiáng)度等物理力學(xué)性能影響極大，為了避免木材因?yàn)楹蚀蠓茸兓鹱冃渭爸破烽_裂，因此木材在使用前，使用前必須使其含水率達(dá)到使用環(huán)境常年平均平衡含水率。木材的平衡含水率隨其所在的地區(qū)不同而異，我國北方約為12%左右，南方約為18%左右，長江流域一般為15%左右，南方更高些。

二、濕漲干縮（變形）：木材細(xì)胞壁內(nèi)吸附水含量的變化會(huì)引起木材變形，稱為濕脹干縮。當(dāng)潮濕狀態(tài)的木材處于干燥環(huán)境中首先放出的是自由水木材尺寸不改變只是重量減輕，然后才放出吸附水，木材才開始收縮。而干燥的木材處于潮濕環(huán)境時(shí)，首先吸入的是吸附水，木材就會(huì)膨脹，如圖9-5松木的含水膨脹，由此可見，木材的干濕變形僅在纖維飽和點(diǎn)以內(nèi)變化時(shí)才發(fā)生，若含水率超過纖維飽和點(diǎn)，存在于細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙中自由水的變化，只會(huì)使木材的體積密度及燃燒性能等發(fā)生變化，而對(duì)變形是沒有影響的。

木材的干濕變形的大小隨樹種不同，變形的大小也不同。一般體積密度大，夏材率含量高時(shí)，脹縮變形就大。

同時(shí)由于構(gòu)造不均勻，同一木材當(dāng)含水率變化時(shí)各方向變形的大小也不同，其變形為弦向最大；徑向次之；順紋方向變形最小如圖9-6木材干燥后截面形狀的改變。干縮對(duì)木材的使用有很大的影響，它會(huì)使木材產(chǎn)生裂縫或翹曲變形，以至引起木結(jié)構(gòu)的結(jié)合松弛或凸起等三、強(qiáng)度：

木材構(gòu)造的各向異性決定了木材的各項(xiàng)強(qiáng)度都具有明顯的方向性，木材按受力狀態(tài)分為抗壓、抗拉、抗彎和抗剪四種強(qiáng)度，而抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度都有順紋（作用方向與纖維方向平行）和橫紋（作用方向與纖維方向垂直）之分，這兩種強(qiáng)度有很大的差別。各種強(qiáng)度的對(duì)比如表9-1所示。木材強(qiáng)度之間的關(guān)系

木材的強(qiáng)度除本身組織構(gòu)造因素外，還與含水率、疵病外（木節(jié)、斜紋、裂縫、腐朽及蟲蛀等）、負(fù)荷時(shí)間、溫度等因素有關(guān)。當(dāng)木材的含水率低于纖維飽和點(diǎn)時(shí)，含水率降低，吸附水減少，細(xì)胞壁緊密，因此木材的強(qiáng)度增高；反之，吸附水增多，細(xì)胞壁膨脹，組織疏松，強(qiáng)度下降。。而當(dāng)木材的含水率超過纖維飽和點(diǎn)時(shí)，含水率的變化只限于細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙中的自由水發(fā)生變化，含水率的變化對(duì)強(qiáng)度幾乎無影響。同時(shí)，含水率在纖維飽和點(diǎn)以內(nèi)變化時(shí)，對(duì)不同方向的不同強(qiáng)度影響也不同，對(duì)順紋抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度影響較大，對(duì)順紋抗剪強(qiáng)度和順紋抗拉強(qiáng)度影響較小。

環(huán)境溫度升高，將使木纖維的膠凝物質(zhì)處于軟化狀態(tài)，其強(qiáng)度和彈性均降低，若木材受凍時(shí)，水結(jié)冰使木材強(qiáng)度增大，且材質(zhì)硬脆，一旦解凍，其各項(xiàng)強(qiáng)度均降低。

由于木纖維在長期荷載下蠕動(dòng)產(chǎn)生的徐變，木材對(duì)長期荷載的抵抗能力低于短期荷載的抵抗能力。木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強(qiáng)度，稱為持久強(qiáng)度。一般情況下，木材的持久強(qiáng)度僅為短期荷載強(qiáng)度的50～60%。因此木材用于長期荷載作用下的木結(jié)構(gòu)，必須考慮負(fù)荷時(shí)間對(duì)木材強(qiáng)度的影響。建筑中常見樹種的的力學(xué)性質(zhì)見表9-3常見木材的力學(xué)性質(zhì)

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返回鍵抗壓抗拉抗彎抗剪順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋11/10-1/32-31/20-1/311/2-21/7-1/31/2-1

返回鍵種類特點(diǎn)用途樹種針葉樹樹葉細(xì)長，成針狀，樹干直而高大，木質(zhì)較軟，易于加工，強(qiáng)度較高，表觀密度較小，脹縮變形較小。是建筑中主要使用的樹種。多用作承重構(gòu)件、門窗等。松樹、柏樹、杉樹等。闊葉樹樹葉寬大呈片狀，大多為落葉樹。樹干通直部分較短，木質(zhì)較硬，加工較困難，表觀密度較大，易于脹縮，翹曲，裂縫常用于內(nèi)部裝飾次要的承重構(gòu)件和膠合板等揄樹、樺樹、水曲柳等第三節(jié)木材的干燥與防腐為了保持所有的尺寸和形狀，延長使用壽命，木材在加工和使用前必須進(jìn)行干燥處理和防腐處理。

一、木材的干燥干燥方法可分為自然干燥和人工干燥1、自然干燥該方法是將鋸開的板材或方材按一定的方式堆積在通風(fēng)良好的場所，避免陽光的直射和雨淋，使木材中的水分自然蒸發(fā)。這種方法簡單易行，不需要特殊設(shè)備，干燥后木材的質(zhì)量良好。但干燥時(shí)間長，占用場地大，只能干燥到風(fēng)干狀態(tài)。2、人工干燥這種方法利用人工的方法排除木材中的水分，常用的方法有：水浸法、蒸材法和熱炕法等二、木材的防腐木材的腐蝕是由真菌侵入所至，真菌侵入將改變木材的顏色和結(jié)構(gòu)使細(xì)胞壁受到破壞，從而導(dǎo)致木材物理力學(xué)性能降低，使木材松軟或成粉末，此即為木材的腐蝕。引起木材變質(zhì)腐蝕的真菌分三種，即霉菌、變色菌和腐朽菌。霉菌只寄生于木材表面，對(duì)木材不起破壞作用；通常稱為發(fā)霉。變色菌以細(xì)胞腔內(nèi)淀粉、糖類等為養(yǎng)料，不破壞細(xì)胞壁，故對(duì)木材的破壞作用也很小。而腐蝕菌是以細(xì)胞壁物質(zhì)分解為養(yǎng)料，進(jìn)行繁殖、生長，故木材的腐蝕主要來自于腐蝕菌。

真菌是在一定的條件下才能生存和繁殖的，其生存繁殖的條件：一是水分，木材的含水率為18%時(shí)即能生存：30～60%時(shí)最宜生存、繁殖；二是溫度，真菌最適宜生存繁殖的溫度為15～30℃，高出60℃無法生存；三是氧氣，有5%的空氣即可生存；四是養(yǎng)份，木質(zhì)素、淀粉、糖類等為營養(yǎng)。

木材的腐蝕一般是由一些菌類和昆蟲的侵害造成的。在適當(dāng)?shù)臏囟龋?5-30度）和濕度（含水率在35-50%）等條件下，菌類、昆蟲易于在木材中繁殖，破壞木質(zhì)，嚴(yán)重影響木材的使用。為了延長木材的使用壽命，對(duì)木材可采用以下兩種防腐處理方法：1、結(jié)構(gòu)預(yù)防法在設(shè)計(jì)和施工中，使木材構(gòu)件不受潮濕，在良好的通風(fēng)條件下，在木材和其他材料之間用防潮襯墊，不將支節(jié)點(diǎn)或其他任何木構(gòu)件封閉在墻內(nèi)，木地板下設(shè)置通風(fēng)洞，木屋頂采用山墻通風(fēng)，設(shè)置老虎窗等。2、防腐劑法是通過涂刷或浸漬防腐劑，使木材含有有毒物質(zhì)，以起到防腐和殺蟲作用。常用的防腐劑有：水劑（如氯化鈉、氯化鋅、硫酸銅、硼酚合劑）油劑的（如林丹五氯合劑）和乳劑的（如氯化鈉瀝青膏漿）。

返回鍵第四節(jié)木材和人造板材一、木材產(chǎn)品木材按其加工程度和用途不同，常分為：原條、原木、枕木和鋸材四種。

原條是指去皮（也有不去皮的）而未經(jīng)加工成規(guī)定材品的木材，主要用于建筑工程的腳手架和供進(jìn)一步加工等。

原條是指除去樹皮（也有不去的）和樹梢并按尺寸切取的材料，有直接使用原木和加工原木之分，直接使用原木在建筑工程中用做屋架、檁條等；加工原木用于鋸制普通鋸材，加工膠合板等。

鋸材是指已經(jīng)加工鋸解成一定尺寸的的木料。凡寬度為厚度三倍以上的，稱為板材，不足三倍為枋材。針葉樹和闊葉樹劇材均根據(jù)節(jié)子、腐朽、裂紋、蟲害等七項(xiàng)缺陷分等。桃柚金壇木花梨木紅檀香二三、人三造板三材三它是三利用三木材三或含三有一三定量三的纖三維的三其他三植物三作原三料，三采用三一般三物理三和化三學(xué)方三法加三工制三成的三。這三類板三材與三天然三木材三相比三，板三面寬三、表三面平三整光三潔，三沒有三節(jié)子三、蟲三眼和三各向三異性三等缺三點(diǎn)，三不翹三曲、三不開三裂，三經(jīng)加三工處三理后三還具三有防三火、三防水三、防三腐、三防酸三等性三能。三常三用的三人造三板材三有：三膠合三板、三纖維三板、三刨花三板等三。1、膠三合板三它三是使三三層三或多三層單三板的三纖維三方向三互相三垂直三膠合三而成三的薄三板。三一般三可分三為闊三葉樹三材普三通膠三合板三和松三木普三通膠三合板三兩種三，其三特性三和適三用范三圍見三表9-三6。2、纖三維板三它三是將三樹皮三、刨三花、三樹枝三等廢三料經(jīng)三破碎三、浸三泡、三研磨三成木三漿，三再經(jīng)三加壓三成型三、干三燥處三理而三成的三板材三。因三此成三型時(shí)三溫度三和壓三力不三同，三纖維三板分三為硬三質(zhì)=半硬三質(zhì)、三軟質(zhì)三三種三。纖維三板構(gòu)三造均三勻，三而且三完全三克服三了木三材的三各種三疵病三，不三易脹三縮、三翹曲三和開三裂，三各個(gè)三方向三強(qiáng)度三一致三并有三一定三的絕三緣性三。硬質(zhì)三纖維三可以三代替三木材三，用三于室三內(nèi)墻三面、三天花三板、三地板三、家三具等三，軟三質(zhì)纖三維可三用作三保溫三、吸三聲材三料。三、三刨花三板三它是三利用三木材三加工三是產(chǎn)三生的三碎木三、刨三花，三經(jīng)