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建筑材料 授课教师 邱世藩 广东水利电力职业技术学院市政工程系 2012年下学期 第8章木材 木材是土木工程中的重要建筑材料木材的优点 轻质高强 具有较高的弹性和韧性 导热 导电性能低 易加工 在干燥的空气中或长期置于水中具有较高的耐久性等木材的缺点 构造不均匀 各向异性 容易湿胀干缩 导致尺寸 形状变化 甚至引起裂缝和翘曲 易腐朽 虫蛀及易燃等缺点实际应用时 为改善和克服缺点 对木材进行干燥 防水 防潮 防虫 防霉 阻燃 重组 重构和集成等加工处理 8 1木材的分类与构造 8 1 1木材的分类一般按树种可分为针叶树和阔叶树两大类1 针叶树针叶树树叶细长如针 多为常绿树 树干直而高 纹理顺直 材质均匀 木质较软 易于加工 故又称为软木材 针叶树的表观密度和胀缩变形比较小 强度较高 耐腐蚀性较好 针叶树是主要的建筑用材 可广泛用于各种承重构件 门窗 装饰及装修 如松 杉 柏等2 阔叶树阔叶树树叶宽大呈片状 叶脉呈网状 多为落叶树 树干通直部分较短 木质较硬 难加工 故又称硬木材 其强度大 胀缩变形大 易翘曲 开裂 适于作木结构构件的各种小型配件 某些树种加工后木纹和颜色美观 适用于内部装 制作家具 胶合板等 常用树种有榆 栎 槐等 8 1 2木材的构造1 宏观构造是指肉眼或放大镜观察到的木材组织 见P136中的图8 12 微观构造是指在显微镜下所见到的木材组织 见P136中的图8 2 8 2木材的技术性质 8 2 1木材的物理性质木材的物理性质是合理利用木材的重要技术参数 主要有密度 含水率 湿胀干缩 绝热性与装饰性等1 密度与表观密度木材的平均密约为1 55g cm3 表观密度为0 37 0 82g cm3 平均为0 5g cm3 通常在含水率相同的情况下 木材表观密度大者 强度也大 2 含水率木材的含水率以木材所含水的质量占干燥质量的百分率表示 当木材的吸附水达到饱和而无自由水时 木材的含水率称为该木材的纤维饱和点 纤维饱和点随树种而已 一般为25 36 平均值为30 纤维饱和点是木材物理力学性质发生变化的转折点木材中所含的水分是随着环境的温度 湿度变化而改变的 当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时 木材中的含水率最后会达到与周围环境湿度相平衡 这时木材的含水率称为平衡含水率 木材的平衡含水率与气温和湿度的关系见P138中的图8 3 3 木材的湿胀干缩木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材的变形 即湿胀干缩在土木工程中 为了减轻木材由于干缩或湿胀所引起的不良后果 常采取高温干燥或化学药剂如石蜡 尿素 聚乙二醇等进行处理 以降低木材的吸湿性 减少变形 由于径向干缩只是弦向干缩的一半 因此 应用时采用径向锯板较为有利4 木材的绝热性木材是多孔材料 其孔隙率可达50 左右 热导约为0 3W m K 具有良好的保温隔热性能 同时又能起到良好的吸收噪声的作用 5 木材的装饰性木材天然的纹理和质感 柔和的色彩 加之木材表面可以贴 喷 涂和印等涂饰 使木材具有良好的视觉效特性 触觉特性 听觉特性和调节特性 能为人们提供清新 欢快 淡雅 华贵和庄严等各种氛围 装饰性好8 2 2木材的力学性质1 木材的强度木材的强度较高 木材按受力状态分为抗拉 抗压 抗弯和抗剪强度由于木材是非均质材料 具有各项异性 使木材的强度有很强的方向性 抗拉 抗压 抗剪强度有顺纹和横纹之分 所谓顺纹是指作用力方向与纤维方向平行 横纹是指作用力方向与纤维方向垂直木材顺纹抗拉强度大于抗弯强度和顺纹抗压强度 2 影响木材强度的因素木材强度的大小 除与木材的构造及受力方向有关以外 还受表观密度 含水率 环境温度 负荷时间和疵病等因素有关含水率为 9 15 时的强度 与含水率为12 时的强度 12之间换算关系为 式中 12为含水率12 时木材的强度 MPa 是含水率为 时木材的强度 MPa 是含水率的校正系数 其值随荷载性质及树种不同而异 见P140中的表8 2 在设计木结构时 应考虑负荷时间对木材强度的影响 一般应以持久强度为依据 一般持久强度为极限强度的50 60 当环境温度长期超过50 时 不应采用木结构木材的疵病包括木节 腐朽 斜纹 裂纹 髓心及虫蛀等 这会破坏木材的构造 造成木材的不连续和不均匀性 从而使整体木材的实际强度比国家标准测得的标准强度低得多 8 3木材在工程中的应用 在土木工程中 应根据已有木材的树种 等级 材质情况合理使用木材 做到大材不小用 好材不零用8 3 1木材的种类和规格建筑工程中常用的木材按其用途和加工程度分为圆条 原木 锯材三种8 3 2木材的综合利用1 胶合板2 纤维板3 细木工板4 木丝板 刨花板 木屑板 8 4木材的反腐与防火 8 4 1木材的腐朽及防腐措施木材的腐蚀 腐朽 是由于真菌或昆虫侵害所致木材防腐的基本原理在于破坏真菌及虫类生存和繁殖的条件 常用的方法有两种 一是创造条件 使木材不适于真菌生存和繁殖 如将木材干燥至含水率小于20 或将木材完全浸入水中或深埋地下 或对木结构表面进行油漆处理等 二是将化学防腐剂对木材进行处理 使木材称为对真菌有毒的物质 从而抑制或杀死菌类 达到防腐目的 常用的方法有常压法与压力法 常压法是使防腐剂借助扩散和渗透作用进入木材内部的方法 如喷涂法 浸渍法 缠带法 冷热槽浸透法等 压力法是将木材至于密闭圆筒内 加压使防腐剂进入木材内部 常用的防腐剂有水溶性的 油溶性的及浆膏类的几种 8 4 2木材的防火木材防火主要对木材及其制品进行表面覆盖 涂抹 深层浸渍阻燃剂方法阻燃来实现防火的目的 常用的防火涂料有石膏 硅酸盐类 四氯苯酐醇树脂 丙烯酸乳胶防火涂料等 浸渍用防火剂有硼