《土木工程材料》 教案 第十章 木材

土木工程材料教案

課程信息課程名稱土木工程材料授課專業(yè)土木工程課程類型必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（√）；選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）授課方式講授（√）；實(shí)踐課（√）；其它（）考核方式考試（）；考查（√）課程教學(xué)總學(xué)時(shí)數(shù)32學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分學(xué)時(shí)分配理論課20時(shí)；實(shí)踐課12學(xué)時(shí)；教材名稱土木工程材料作者柯龍；董萌；趙影出版社西安電子科技大學(xué)出版社書號(hào)978-7-5606-6993-9出版時(shí)間2023.09班級(jí)課程名稱土木工程材料授課教師授課課時(shí)2學(xué)習(xí)課題木材教學(xué)基本要求對(duì)木材有一個(gè)總體的、全貌的了解。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)木材的分類及木材的宏觀構(gòu)造和微觀構(gòu)造。木材的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。木材在建筑工程中的主要用途及綜合利用。木材的腐朽原理及防護(hù)措施。教學(xué)方法、手段案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法教學(xué)過程設(shè)計(jì)導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——?dú)w納總結(jié)參考案例來(lái)自教材、相關(guān)參考書教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案授課提綱及重難點(diǎn)分析教學(xué)方法設(shè)計(jì)時(shí)間分配及旁注10.1木材概述樹木的軀干稱為木材，木材是天然的有機(jī)材料。木材具有很多優(yōu)良的性能，如質(zhì)輕，強(qiáng)度高，有較好的彈性和韌性，導(dǎo)熱系數(shù)較小，有美麗的紋理，易于著色，可就地取材，易加工等。在現(xiàn)代建筑中，它廣泛用于室內(nèi)裝飾和裝修等。但由于木材構(gòu)造不均勻有各向異性，易吸收或散發(fā)水分導(dǎo)致變形、開裂、翹曲及強(qiáng)度降低，易腐朽、蟲蛀，易燃燒，天然缺陷較多而影響材質(zhì)，樹木成材年限長(zhǎng)等缺點(diǎn)，使之在應(yīng)用上也受到限制，因此，對(duì)木材的節(jié)約使用和綜合利用是十分重要的。10.2木材的分類與構(gòu)造10.2.1術(shù)材的分類木材是由樹木加工而成的，樹木按樹種可分為針葉樹和闊葉樹兩大類。1.針葉樹針葉樹樹葉細(xì)長(zhǎng)呈針狀，大多為四季常青樹。樹干通直高大，易得大材；紋理順直，材質(zhì)均勻，木質(zhì)較軟，易于加工，故又稱軟木材。針葉樹材強(qiáng)度較高，表觀密度和脹縮變形較小，耐腐性較強(qiáng)，建筑中多用于制造承重構(gòu)件、模板、門窗等。常用的樹種有松、杉、柏等。2.闊葉樹闊葉樹樹葉寬大，葉脲呈網(wǎng)狀，大多為落葉樹。樹干通直部分較短，材質(zhì)較硬，較難加工，故又稱硬木材。闊葉樹材一般表觀密度大，脹縮和翹曲變形大，易開裂，建筑中常用來(lái)制作尺寸較小的構(gòu)件。有些樹種加工后紋理清晰美觀，適用于室內(nèi)裝飾、制作家具和膠合板等。常用的樹種有榆木、椎木、水曲柳等。10.2.2術(shù)材的構(gòu)造木材的構(gòu)造是決定木材性能的重要因素。樹種不同、生長(zhǎng)環(huán)境不同，其構(gòu)造特征差異很大。木材的構(gòu)造可從宏觀和微觀兩方面進(jìn)行研究。1.木材的宏觀構(gòu)造木材的宏觀構(gòu)造是指用肉眼或放大鏡所觀察到的木材組織。木材是各向異性的，其構(gòu)造應(yīng)從樹干的三個(gè)主要切面來(lái)剖析，如圖10-2所示。（1）橫切面：與樹軸垂直的切面；（2）徑切面：通過樹軸的縱切面；（3）弦切面：垂直于橫切面而切于年輪的面。2.木材的微觀構(gòu)造木材的微觀構(gòu)造是指在顯微鏡下觀察到的木材組織。約30min10.3木材的物理力學(xué)性質(zhì)10.3.1術(shù)材的物理性質(zhì)1.密度與表觀密度不同樹種木材的密度相差不大，平均約為1.55g/cm3。木材的表觀密度平均為500kg/m3，其大小與樹種及含水率有關(guān)，通常以含水率為15%（標(biāo)準(zhǔn)含水率）時(shí)的表觀密度為準(zhǔn)。2.含水量木材的含水量以含水率表示，即木材中所含水的質(zhì)量占木材干燥質(zhì)量的百分率。1）木材中的水分木材中所含的水分可分為自由水、吸附水和化合水三種。自由水是存在于細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙之間的水分。2）木材的纖維飽和點(diǎn)木材受潮時(shí)，水分進(jìn)入木材后，首先形成吸附水，吸附水飽和后才形成自由水。木材干燥時(shí)，首先失去自由水，然后才失去吸附水。3）平衡含水率木材長(zhǎng)時(shí)間處于一定溫度和濕度的空氣中，干燥木材能從空氣中吸收水分，潮濕木材能向周圍釋放水分，直到木材的含水率與周圍空氣中的相對(duì)濕度達(dá)到平衡，此時(shí)木材的含水率稱為平衡含水率。10.3.2術(shù)材的力學(xué)性質(zhì)1.木材的濕脹與干縮木材具有顯著的濕脹干縮性，即木材細(xì)胞壁內(nèi)吸附水含量的變化引起的木材的變形。2.木材的強(qiáng)度1）木材的各種強(qiáng)度按受力狀態(tài)，木材的強(qiáng)度主要有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。2）影響木材強(qiáng)度的因素木材強(qiáng)度除由本身組織構(gòu)造因素決定外，還與含水率、環(huán)境溫度、負(fù)荷時(shí)間、疵病等因素有關(guān)。（1）含水率（2）環(huán)境溫度（3）負(fù)荷時(shí)間（4）疵病10.4木材在工程中的應(yīng)用10.4.1木材的特性由于木材具有其獨(dú)特的優(yōu)良特性，木質(zhì)飾面給人以一種特殊的優(yōu)美觀感，這是其他裝飾材料無(wú)法相比的，因此，木材在建筑工程尤其是裝飾領(lǐng)域中始終保持著重要的地位。10.4.2木材的品種建筑用木材通常以原木、板材、杭材三種型材供應(yīng)。原木是指去枝、去皮后按規(guī)格加工成一定長(zhǎng)度的木料；板材是指寬度為厚度的三倍或三倍以上的型材；而杭材則為寬度不足三倍厚度的型材。10.4.3術(shù)材在建筑工程中的應(yīng)用1.木材在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用木材是傳統(tǒng)的建筑材料，在古建筑和現(xiàn)代建筑中都得到了廣泛應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)上，木材主要用于構(gòu)架和屋頂，如梁、柱、橡、望板、斗拱等。2.木材在裝飾工程中的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外，木材歷來(lái)被廣泛用于建筑室內(nèi)裝修與裝飾，它給人以自然美的享受，還能使室內(nèi)空間產(chǎn)生溫暖與親切感。1）條木地板條木地板是室內(nèi)使用最普遍的木質(zhì)地面,它是由龍骨、地板等部分構(gòu)成。地板有單層和雙層兩種,雙層者下層為毛板,面層為硬木條板,硬木條板多選用水曲柳、椎木、楓木、袖木、榆木等硬質(zhì)樹材,單層條木板常選用松、杉等軟質(zhì)樹材。2）拼花木地板拼花木地板是較高級(jí)的室內(nèi)地面裝修,分雙層和單層兩種,兩者面層均為拼花硬木板層,雙層者下層為毛板層。3）護(hù)壁板護(hù)壁板又稱木臺(tái)度,在鋪設(shè)拼花地板的房間內(nèi)往往采用木臺(tái)度,以使室內(nèi)空間的材料格調(diào)一致,給人一種整體景觀和諧的感受。4）木裝飾線條木裝飾線條簡(jiǎn)稱木線條。木線條種類繁多,主要有樓梯扶手、壓邊線、墻腰線、天花角線、彎線、掛鏡線等。各類木線條立體造型各異,每類木線條又有多種斷面形狀5）木花格木花格即為用木板和杭木制作成具有若干個(gè)分格的木架,這些分格的尺寸或形狀一般都各不相同。6）旋切微薄木旋切微薄木是以色木、樺木或多瘤的樹根為原料,經(jīng)水煮軟化后旋切成厚為0.1mm左右的薄片,再用膠黏劑黏貼在堅(jiān)韌的紙上（即紙依托）制成卷材。3.木材的綜合利用木材在加工成型材和制作成構(gòu)件的過程中，會(huì)留下大量的碎塊、廢屑等，將這些下腳料進(jìn)行加工處理，就可制成各種人造板材（膠合板原料除外）。常用人造板材有以下幾種：1）膠合板膠合板是將原木旋切成的薄片，用膠黏合熱壓而成的人造板材，其中薄片的疊合必須按照奇數(shù)層數(shù)進(jìn)行，而且保持各層纖維互相垂直，膠合板最高層數(shù)可達(dá)15層。2）纖維板纖維板是將木材加工下來(lái)的板皮、刨花、樹枝等邊角廢料，經(jīng)破碎、浸泡、研磨成木漿，再加入一定的膠料，經(jīng)熱壓成型、干燥處理而成的人造板材，分硬質(zhì)纖維板、半硬質(zhì)纖維板和軟質(zhì)纖維板三種。纖維板的表觀密度一般大于800kg/m3，適合作保溫隔熱材料。3）刨花板、木絲板、木屑板刨花板、木絲板、木屑板是分別以刨花木渣、邊角料刨制的木絲、木屑等為原料，經(jīng)干燥后拌入膠黏劑，再經(jīng)熱壓成型而制成的人造板材。4）復(fù)合板復(fù)合板主要有復(fù)合地板及復(fù)合木板兩種。復(fù)合地板是一種多層疊壓木地板，板材的80%為木質(zhì)。10.5木材的防護(hù)處理10.5.1木材的干燥為了防止木材的收縮、變形與開裂，必須對(duì)木材進(jìn)行干燥處理。只有將木材干燥到規(guī)定的含水率以下，才能保障其在長(zhǎng)期使用過程中的穩(wěn)定性。木材的干燥包括自然干燥和人工干燥兩種方法。10.5.2木材的防腐和防蛀由于木材的天然化學(xué)組成使得木材極易受到蟲蛀和腐蝕，所以在投入使用前，需要對(duì)木材進(jìn)行防蛀防腐處理。加壓處理就是