土木工程材料-第12章-木材课件

第十二章木材第一节木材的分类与构造第二节木材的物理性质及力学性质第三节木材的防腐和防火处理第四节木材的主要产品及应用第十二章木材第一节木材的分类与构造1第一节木材的分类与构造一、木材的分类——木材产自木本植物中的乔木，1.按其树叶的外观形状可将木材分为针叶树材和阔叶树材两大类:（1）针叶树材——材质较软，易于加工，纹理直顺，强度较高，胀缩变形较小，耐腐蚀性强，广泛用做承重构件。第一节木材的分类与构造一、木材的分类——木材产自木本植物2（2）阔叶树材——材质较硬，较难加工，易翘曲开裂，通直部分较短，木纹美观，有很好的装饰作用，适于做装饰装修材料。

（2）阔叶树材——材质较硬，较难加工，易翘曲开裂，通直部分较3一、木材的分类（2）按树木生长的状况分为外长树木材和内长树木材。外长树的树干是通过向外生长而逐渐由细变粗的，且成长情况因季节气候的不同而有所不同，所以在横切面上有明显的年轮。内长树的树干是通过内部木质的充实而逐渐由细变粗的。热带的树木几乎都是内长树。

一、木材的分类（2）按树木生长的状况分为外长树木材和内长树木4二、木材的宏观构造木材的宏观构造是指用肉眼或借助放大镜能观察到的构造特征。由于木材是非均质材料，所以其宏观构造通常从树干的横切面（即垂直于树轴的切面）、径切面（即通过树轴的纵切面）和弦切面（即平行于树轴的切面）三个主要切面来剖析（见图12-1）。髓心木质部树皮二、木材的宏观构造木材的宏观构造是指用肉眼或借助放大镜能观察5二、木材的宏观构造从横切面可以看到木材是由树皮、木质部和髓心三部分组成的。树皮是木材外表面的整个组织，由外皮、软木组织和内皮组成，起保护树木的作用。树皮与髓心之间的部分称为木质部，是木材利用的主要部分。一般木质部的外层部分颜色较浅，称为边材，而内层颜色较深部分称为心材，心材较边材的利用价值大。髓心也称树心，是树干中心的松软部分。髓心是木材使用时的缺陷，影响木材的力学强度。二、木材的宏观构造从横切面可以看到木材是由树皮、6木材还具有以下宏观构造特征：(1)年轮树木生长呈周期性，在温带气候一年仅有一度的生长。在同一生长年中，春季生长的部分称为春材或早材，由于春天细胞分裂速度快，形成的细胞腔大，且细胞壁薄，所以构成的木质较硫松，颜色较浅；夏秋两季生长的部分称为夏材或晚材，由于夏秋两季细胞分裂速度比春季慢，形成的细胞腔小，且细胞壁厚，构成的木质较致密，颜色较深。在横切面上，可以见到多个围绕髓心、深浅相间的同心环，它们就是一年中形成的春材和夏材构成的，称为年轮。

木材还具有以下宏观构造特征：(1)年轮7土木工程材料-第12章-木材课件8木材还具有以下宏观构造特征：(2)木射线木射线又称为髓线，在横切面上，木射线以髓心为中心，呈放射状分布；从径切面上看，木射线为横向的带条。木射线是由横行的薄壁细胞组成的，其功能为横向传递和储存养分。(3)树脂道和导管树脂道是大部分针叶树种所特有的构造。它是由泌脂细胞围绕而成的孔道，富含树脂。在横切面上呈棕色或浅棕色的小点，在纵切面上呈深色的沟漕或浅线条。导管仅存在于阔叶树中，它是一串纵行细胞复合生成的管状构造，起输送养分的作用。木材还具有以下宏观构造特征：(2)木射线木射线又称为9三、木材的微观结构在显微镜下所见到的木材组织称为木材的微观构造。通过显微镜观察可知，木材是由无数纵向排列的管状细胞紧密结合而成的（只有极少数呈横向排列），每个细胞由细胞壁和细胞腔两部分组成，细胞腔位于细胞中央。木材的细胞壁愈厚，细胞腔愈小，则木材愈密实，强度也愈大，但胀缩变形也愈大。不同树种的构成细胞不同，且细胞的功能也不相同.三、木材的微观结构在显微镜下所见到的木材组织称为木材的微观构10第二节木材的物理性质和力学性质一、木材中的水分及含水率二、木材与含水量有关的体积变形（湿胀与干缩）三、木材的强度四、木材的装饰性第二节木材的物理性质和力学性质一、木材中的水分及含水率11第二节木材的物理性质和力学性质

一、木材中的水分及含水率木材纤维中含有大量的羟基（-OH），有很强的亲水性，容易从周围环境中吸收水分。木材中的含水量以含水率表示，即木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分率。新伐树木称为生材，其含水率常大于35%，气干状态木材的含水率因地而异，南方约为15％~

20％，北方约为10％~

15％。经干燥窑处理过的木材含水率约在4％~

12％。

第二节木材的物理性质和力学性质一、木材中的水分及含121．木材中的水分和纤维饱和点含水率按水存在的形式分为化学结合水，吸附水和自由水三类。化学结合水是指木材化学组织中的结构水。它在常温下不变化，对木材的性能无影响。吸附水是指被吸附在细胞壁内细小纤维间的水。水分进入木材后首先被吸入细胞壁，所以吸附水直接影响木材的强度和体积变化，是影响木材强度和胀缩的主要因素。自由水是指存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分。自由水影响木材的表观密度、保存性、抗腐蚀性和燃烧性。

1．木材中的水分和纤维饱和点含水率按水存在的形式分为化学结合13纤维饱和点含水率

纤维饱和点:在干燥环境下，木材首先蒸发的是自由水，当自由水蒸发完后，吸附水开始蒸发。当自由水蒸发完毕而吸附水尚处于饱和时的状态，称为纤维饱和点。纤维饱和点含水率:达到纤维饱和点时的木材含水率称为纤维饱和点含水率，其值通常介于23％~33％。它是木材许多性质受含水率影响而发生变化的转折点。在纤维饱和点之上，含水率变化是自由水含量的变化，木材强度和体积的变化甚微；在纤维饱和点之下，含水率变化是吸附水含量的变化，木材强度和体积将随含水率的变化而发生较大的变化。纤维饱和点含水率纤维饱和点:在干燥环境下，木材首先蒸发的是142．木材的平衡含水率木材的含水率与所处环境的温度和相对湿度有关，当木材长时间处于一定温度和相对湿度的空气中时，其水分的蒸发和吸收会逐渐达到动态平衡状态，此时的含水率相对稳定，称为平衡含水率。木材平衡含水率随周围空气的温度和相对湿度而变化(见图12-3)。

2．木材的平衡含水率木材的含水率与所处环境的温度和相对湿度有15二、木材与含水量有关的体积

变形（湿胀与干缩）木材在纤维饱和点以下干燥时，随着含水率的降低，吸附水减少，细胞壁的厚度减小，因而细胞外表尺寸缩减，这种现象称为“木材干缩”。反之，干燥木材吸湿时将发生体积膨胀，直到含水量达到纤维饱和点时为止。木材的细胞壁愈厚，则胀缩变形就愈大。所以表观密度大、夏材含量多的木材会发生较大的胀缩变形。由于木材的构造具有不均匀性，所以在相同条件下，同一木材中不同方向、不同部位的胀缩数值不同，边材的胀缩大于心材。一般新伐木材经过完全干燥后，弦向收缩率为6％~12％，径向收缩率为3％~6％，纵向收缩率为0.1％~0.3％，体积收缩率为9％~14％，即弦向最大，径向次之，纵向最小，弦向收缩与径向收缩比率通常为2∶1。二、木材与含水量有关的体积

变形（湿胀与干缩）16由于复杂的构造原因，木树干燥时其横截面的不同部位也会发生不同的变形（见图12-4），所以不均匀干缩会使板材发生翘曲(包括顺弯、横弯、翘弯)和扭弯等变形(见图12-5)。由于复杂的构造原因，木树干燥时其横截面的不同部位也会发生不同17木材湿胀干缩特性对其实际使用具有显著的影响。干缩会使木材翘曲开裂、接榫松弛、拼缝不严，湿胀则造成凸起。这些变形将影响结构的性能。因此为了避免湿胀干缩，在木材加工制作前必须预先进行干燥处理，使木材的含水率达到与其使用环境温湿度相适应的平衡含水率，通常比使用地区平衡含水率低2％~3％。木材湿胀干缩特性对其实际使用具有显著的影响。干缩会使木材翘曲18

三、木材的强度

1．木材的各种强度由于木材构造的各向异性，所以木材在力学性质上具有明显的各向异性特点。木材的强度与外力性质、受力方向以及纤维排列的方向（顺纹和横纹）有关。木材所受的外力主要有拉力、压力、弯曲和剪切力。表12-2木材各强度之间的比例关系抗压强度抗拉强度抗弯强度抗剪强度顺纹横纹顺纹横纹顺纹横纹11/10~1/32~31/20~1/31.5~21/7~1/31/2~1

三、木材的强度1．木材的各种强度抗压强度抗拉强度抗弯强度192．木材的强度等级按无疵标准试件的弦向静曲强度来评定木材的强度等级(见表12-3)。木材强度等级代号中的数值为木结构设计时的强度设计值。因为木材实际强度会受到各种因素的影响，所以设计值要比试件的实际强度值低数倍，表12-3木材强度等级评定标准木材种类:针叶树材阔叶树材强度等级:TC11TC13TC15TC17TB11TB13TB15TB17TB20静曲强度最低值（MPa）18546074586881921042．木材的强度等级203．影响木材强度的主要因素

(1)含水率在纤维饱和点以下时，木材的含水率对其强度影响很大(见图12-7)。随着含水率的减小，木材强度增加，其中抗弯和顺纹抗压强度提高较明显，而顺纹抗拉强度的变化最小。在纤维饱和点以上，强度基本为一恒定值。为了正确评定木材的强度和比较试验结果，应根据木材实测含水率将强度换算成标准含水率(12％的含水率)时的强度值，

3．影响木材强度的主要因素(1)含水率213．影响木材强度的主要因素（2）荷载作用时间由于木材在外力作用下会产生塑性流变，使木材的强度随荷载作用时间的增长而降低（见图12-8），所以木材受到长期荷载作用后的强度比其极限强度小得多，一般为极限强度的50%~60%。通常将木材在长期荷载作用下破坏时所能承受的最大应力，称为木材的持久强度。木材在长期外力作用下，只有外加应力远小于极限强度的某一范围时，才能避免木材因长期负荷而破坏。因此，在木结构设计时，一般以持久强度作为设计依据。3．影响木材强度的主要因素（2）荷载作用时间223．影响木材强度的主要因素(3)环境温度木材的强度会随环境温度的升高而降低。研究表明，温度从25℃升至50℃时，将因木纤维和木纤维间胶体的软化等原因，使木材抗压强度降低20％~40％，抗拉和抗剪强度下降12％~20％。当木材长期处于60~100℃温度下时，会引起水分和所含挥发物的蒸发，而呈暗褐色，使强度下降，变形增大。温度超过140℃时，木材中的纤维素发生热裂解，颜色逐渐变黑，强度明显下降。因此，长期处于高温环境下的建筑物，不宜采用木结构。在木材加工中，常通过蒸煮的方法来暂时降低木材的强度，以满足某种加工的需要(如胶合板的生产)。3．影响木材强度的主要因素(3)环境温度233．影响木材强度的主要因素

(4)缺陷木材在生长、采伐、加工和使用过程中往往会产生一些缺陷（如木节、裂纹和虫蛀等），这些缺陷影响木材材质的均匀性，破坏木材的构造，从而使木材的强度降低。缺陷对抗拉强度和抗弯强度的影响最为显著。3．影响木材强度的主要因素(4)缺陷24四、木材的装饰性过去，木材是重要的结构用材，现在则因其具有很好的装饰性，主要用于室内装饰和装修。木材的装饰性体现在木材的颜色、光泽、纹理、花纹和结构等方面。木材的装饰性并不仅仅取决于某单个因素，而是由颜色、结构、纹理、图案、斑纹、光泽等综合效果及其持久性所决定的。

四、木材的装饰性过去，木材是重要的结构用材，现在则因其具有很25第三节木材的防腐和防火处理

一、木材的腐朽与防腐1．腐朽木材的腐朽是由霉菌、变色菌和木腐菌等真菌侵蚀引起的。霉菌一般只寄生在木材表面，并不破坏细胞壁，变色菌多寄生于边材，它们对木材力学性质的影响不大，只会使木材变色，影响其外观质量。木腐菌侵入木材，分泌酶把木材细胞壁物质分解成其可以吸收的、供自身生长发育的养料。在侵蚀初期，木材仅颜色改变，随着真菌逐渐深入内部，木材强度开始下降；在侵蚀后期，木材呈海绵状、蜂窝状或龟裂状等，不仅颜色变化很大，而且材质变得极其松软，甚至可用手捏碎，木材完全腐朽。

第三节木材的防腐和防火处理一、木材的腐朽与防腐261．腐朽木材除受到腐朽菌的破坏之外，还会遭受昆虫的侵蚀，如白蚁、天牛和蠧虫，它们在树皮内或木质部内产卵，孵化成幼虫，蛀蚀木材。往往木材内部已被蛀蚀一空，而外表依然完整，几乎看不出破坏的痕迹，因此危害极大。

1．腐朽木材除受到腐朽菌的破坏之外，还会遭受昆虫的侵蚀，如白272．防腐措施

常用的木材防腐措施主要有物理处理和化学处理两种方式。物理处理方式最常用的方法是干燥处理和涂料覆盖处理。化学处理是将化学防腐剂或防虫剂注入木材中，使其成为对真菌和昆虫有毒害作用的物质，从而使真菌和昆虫无法寄生。

2．防腐措施常用的木材防腐措施主要有物理处理和化学处理两种28二、防火

木材具有可燃性，燃烧后的木材将完全失去其原有的使用性质。木材的防火是采用具有阻燃性的化学物质对木材进行处理，使其遇小火时能自熄，遇大火时能推迟木材的引燃过程，降低火焰在木材上蔓延的速度，延缓火焰破坏木材的速度，从而给灭火或逃生提供时间。木材防火处理的方法主要有表面处理法和溶液浸注法两类。二、防火木材具有可燃性，燃烧后的木材将完全失去其原有的使用29第四节木材的主要产品及应用一、木材初级产品及其用途分类说明用途圆材原条立木伐倒后、只打去枝桠和截去树梢，而不再锯截分段的整个树干房屋桁条、脚手杆架、船舶、车辆、建筑结构料，支柱，支架原木任何树种的伐倒树干、原条或粗枝，按照材种规格要求所截成的木段高级建筑装修、装饰；直接作支柱，如坑木；支架，如房屋建筑檩条用料。锯材板材（宽度为厚度的3倍或3倍以上）薄板：厚度12～21mm门芯板、隔断、木装修等中板：厚度25～30mm屋面板、装修、地板等厚板：厚度40～60mm门窗方材（宽度小于厚度的3倍）小方：截面积54cm2以下椽条、隔断木筋、吊顶搁栅中方：截面积55～100cm2

支撑、搁栅、扶手、檩条大方：截面积101～225cm2屋架、檩条特大方：截面积226cm2以上木或钢木屋架第四节木材的主要产品及应用一、木材初级产品及其用途分30土木工程材料-第12章-木材课件31土木工程材料-第12章-木材课件32土木工程材料-第12章-木材课件33二、人造板材1.单片板单片板是将木材蒸煮软化，经旋切、刨切或锯割成的厚度均匀的薄木片，用以制造胶合板、装饰贴面或复合板贴面等。由于单板很薄，一般不能单独使用，被认为是半成品材料。二、人造板材1.单片板34二、人造板材2.细木工板细木工板又称大芯板，是中间为木条拼接，两个表面胶粘一层或二层单片板而成的实心板材。由于中间为木条拼接有缝隙，因此可降低因木材变形而造成的影响。细木工板具有较高的硬度和强度，质轻、耐久、易加工，适用于家具制造、建筑装饰、装修工程中，是一种极有发展前景的新型木型材。二、人造板材2.细木工板35二、人造板材细木工板按其结构可分为芯板条不胶拼和胶拼两种；按其表面加工状况可分为一面砂光细木工板、两面砂光细木工板、不砂光细木工板；按使用的胶合剂不同可分为I类细木工板、Ⅱ类细木工板；按材质和加工工艺质量可分为一、二、三等。细木工板要求排列紧密、无空洞和缝隙，选用软质木料，以保证有足够的持钉力，且便于加工。细木工板尺寸规格见表12-7。二、人造板材细木工板按其结构可分为芯板条不胶拼和胶拼两种；按36二、人造板材3.胶合板胶合板又称为层压板，它是由一组单片板按相邻层木纹方向互相垂直叠放组坯，用胶粘剂胶合后经热压而成的板材，通常按奇数层组合，并以层数取名，如三夹板、五夹板和七夹板等，最高层数可达15层。图l2-9是胶合板构造的示意图。胶合板多数为平板，也可经一次或几次弯曲处理制成曲形胶合板。胶合板的分类、性能及应用见表12-10。二、人造板材3.胶合板37二、人造板材4.纤维板纤维板是用木材废料制成木浆，再经施胶、热压成型、干燥等工序而制成的板材。纤维板具有构造均匀、无木材缺陷、胀缩性小、不易开裂和翘曲等优良特性。若在浆料里施加或在湿板坯表面喷徐耐火剂或防腐剂，制成的纤维板还具有耐燃性和耐腐性。纤维板能使木材的利用率达到90%以上。二、人造板材4.纤维板38二、人造板材成型时的温度和压力不同，纤维板的密度就不同，按其密度大小分为硬质纤维板、中密度纤维板和软质纤维板。硬质纤维板密度大、强度高，主要用于代替木材制作壁板、门板、地板、家具和室内装修等。中密度纤维板主要用于家具制造和室内装修。软质纤维板密度小、吸声性能和绝热性能好，可作为吸声或绝热材料使用。

二、人造板材成型时的温度和压力不同，纤维板的密度就不同，按其39二、人造板材5.刨花板、木丝板和木屑板刨花板、木丝板和木屑板是利用刨花碎片或短小废料刨制的木丝和木屑，经干燥、拌合胶料、热压成型等工序而制成的板材。所用胶料可为有机材料（如动物胶、合成树脂等）或无机材料（如水泥、石膏和菱苦土等）。采用无机胶料时，板材的耐火性可显著提高。这类板材表观密度较小、强度较低，主要作为绝热和吸声材料，表面喷以彩色涂料后，可以用于天花板等。其中热压树脂刨花板和木丝板，在其表面可粘贴装饰单板或胶合板做饰面层，使其表现密度和强度提高，且具有装饰性，可用于制作隔墙、吊顶、家具等。二、人造板材5.刨花板、木丝板和木屑板40二、人造板材6.重组装饰材重组装饰材俗称科技木，是以人工林速生材或普通木材为原料，在不改变木材天然特性和物理结构的前提下，采用仿生学原理和计算机设计技术，对木材进行调色、配色、胶压层积、整修、模压成型后制成的一种性能更加优越的全木质的新型装饰材料。科技木可仿真天然珍贵树种的纹理，并保留了木材隔热、绝缘、调湿、调温的自然属性。科技木原材料取材广泛，只要木质易于加工，材色较浅即可，可以多种木材搭配使用，大多数人工林树种完全符合要求。二、人造板材6.重组装饰材41土木工程材料-第12章-木材课件42三、木材装饰制品

（1）木质地板

木质地板具有纹理美观、导热系数小、弹性好、耐磨、脚感舒适、易于清洁和保养，主要用于室内地面及门窗格芯装饰。（2）木线条木线条用机械加工而成，它光滑挺直，通过棱线和弧面的变化可产生各种装饰效果。在室内装饰中，木线条主要用于室内空间的立体勾勒装饰和各种交接面的封边藏拙。（3）木雕

木雕用作建筑装饰在我国已有数千年的历史，通常在内外檐下、门窗、屏罩、吊顶等显眼部位的非承重构件施以雕饰。对一些木构件的端部如梁头和枋尾进行雕饰处理，既藏拙又增美。木雕的题材很广泛，有几何图形、福禄寿喜富贵荣华等文字、花卉、飞禽走兽以及传说、戏剧中的情景、人物等。三、木材装饰制品（1）木质地板43第十二章木材第一节木材的分类与构造第二节木材的物理性质及力学性质第三节木材的防腐和防火处理第四节木材的主要产品及应用第十二章木材第一节木材的分类与构造44第一节木材的分类与构造一、木材的分类——木材产自木本植物中的乔木，1.按其树叶的外观形状可将木材分为针叶树材和阔叶树材两大类:（1）针叶树材——材质较软，易于加工，纹理直顺，强度较高，胀缩变形较小，耐腐蚀性强，广泛用做承重构件。第一节木材的分类与构造一、木材的分类——木材产自木本植物45（2）阔叶树材——材质较硬，较难加工，易翘曲开裂，通直部分较短，木纹美观，有很好的装饰作用，适于做装饰装修材料。

（2）阔叶树材——材质较硬，较难加工，易翘曲开裂，通直部分较46一、木材的分类（2）按树木生长的状况分为外长树木材和内长树木材。外长树的树干是通过向外生长而逐渐由细变粗的，且成长情况因季节气候的不同而有所不同，所以在横切面上有明显的年轮。内长树的树干是通过内部木质的充实而逐渐由细变粗的。热带的树木几乎都是内长树。

一、木材的分类（2）按树木生长的状况分为外长树木材和内长树木47二、木材的宏观构造木材的宏观构造是指用肉眼或借助放大镜能观察到的构造特征。由于木材是非均质材料，所以其宏观构造通常从树干的横切面（即垂直于树轴的切面）、径切面（即通过树轴的纵切面）和弦切面（即平行于树轴的切面）三个主要切面来剖析（见图12-1）。髓心木质部树皮二、木材的宏观构造木材的宏观构造是指用肉眼或借助放大镜能观察48二、木材的宏观构造从横切面可以看到木材是由树皮、木质部和髓心三部分组成的。树皮是木材外表面的整个组织，由外皮、软木组织和内皮组成，起保护树木的作用。树皮与髓心之间的部分称为木质部，是木材利用的主要部分。一般木质部的外层部分颜色较浅，称为边材，而内层颜色较深部分称为心材，心材较边材的利用价值大。髓心也称树心，是树干中心的松软部分。髓心是木材使用时的缺陷，影响木材的力学强度。二、木材的宏观构造从横切面可以看到木材是由树皮、49木材还具有以下宏观构造特征：(1)年轮树木生长呈周期性，在温带气候一年仅有一度的生长。在同一生长年中，春季生长的部分称为春材或早材，由于春天细胞分裂速度快，形成的细胞腔大，且细胞壁薄，所以构成的木质较硫松，颜色较浅；夏秋两季生长的部分称为夏材或晚材，由于夏秋两季细胞分裂速度比春季慢，形成的细胞腔小，且细胞壁厚，构成的木质较致密，颜色较深。在横切面上，可以见到多个围绕髓心、深浅相间的同心环，它们就是一年中形成的春材和夏材构成的，称为年轮。

木材还具有以下宏观构造特征：(1)年轮50土木工程材料-第12章-木材课件51木材还具有以下宏观构造特征：(2)木射线木射线又称为髓线，在横切面上，木射线以髓心为中心，呈放射状分布；从径切面上看，木射线为横向的带条。木射线是由横行的薄壁细胞组成的，其功能为横向传递和储存养分。(3)树脂道和导管树脂道是大部分针叶树种所特有的构造。它是由泌脂细胞围绕而成的孔道，富含树脂。在横切面上呈棕色或浅棕色的小点，在纵切面上呈深色的沟漕或浅线条。导管仅存在于阔叶树中，它是一串纵行细胞复合生成的管状构造，起输送养分的作用。木材还具有以下宏观构造特征：(2)木射线木射线又称为52三、木材的微观结构在显微镜下所见到的木材组织称为木材的微观构造。通过显微镜观察可知，木材是由无数纵向排列的管状细胞紧密结合而成的（只有极少数呈横向排列），每个细胞由细胞壁和细胞腔两部分组成，细胞腔位于细胞中央。木材的细胞壁愈厚，细胞腔愈小，则木材愈密实，强度也愈大，但胀缩变形也愈大。不同树种的构成细胞不同，且细胞的功能也不相同.三、木材的微观结构在显微镜下所见到的木材组织称为木材的微观构53第二节木材的物理性质和力学性质一、木材中的水分及含水率二、木材与含水量有关的体积变形（湿胀与干缩）三、木材的强度四、木材的装饰性第二节木材的物理性质和力学性质一、木材中的水分及含水率54第二节木材的物理性质和力学性质

一、木材中的水分及含水率木材纤维中含有大量的羟基（-OH），有很强的亲水性，容易从周围环境中吸收水分。木材中的含水量以含水率表示，即木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分率。新伐树木称为生材，其含水率常大于35%，气干状态木材的含水率因地而异，南方约为15％~

20％，北方约为10％~

15％。经干燥窑处理过的木材含水率约在4％~

12％。

第二节木材的物理性质和力学性质一、木材中的水分及含551．木材中的水分和纤维饱和点含水率按水存在的形式分为化学结合水，吸附水和自由水三类。化学结合水是指木材化学组织中的结构水。它在常温下不变化，对木材的性能无影响。吸附水是指被吸附在细胞壁内细小纤维间的水。水分进入木材后首先被吸入细胞壁，所以吸附水直接影响木材的强度和体积变化，是影响木材强度和胀缩的主要因素。自由水是指存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分。自由水影响木材的表观密度、保存性、抗腐蚀性和燃烧性。

1．木材中的水分和纤维饱和点含水率按水存在的形式分为化学结合56纤维饱和点含水率

纤维饱和点:在干燥环境下，木材首先蒸发的是自由水，当自由水蒸发完后，吸附水开始蒸发。当自由水蒸发完毕而吸附水尚处于饱和时的状态，称为纤维饱和点。纤维饱和点含水率:达到纤维饱和点时的木材含水率称为纤维饱和点含水率，其值通常介于23％~33％。它是木材许多性质受含水率影响而发生变化的转折点。在纤维饱和点之上，含水率变化是自由水含量的变化，木材强度和体积的变化甚微；在纤维饱和点之下，含水率变化是吸附水含量的变化，木材强度和体积将随含水率的变化而发生较大的变化。纤维饱和点含水率纤维饱和点:在干燥环境下，木材首先蒸发的是572．木材的平衡含水率木材的含水率与所处环境的温度和相对湿度有关，当木材长时间处于一定温度和相对湿度的空气中时，其水分的蒸发和吸收会逐渐达到动态平衡状态，此时的含水率相对稳定，称为平衡含水率。木材平衡含水率随周围空气的温度和相对湿度而变化(见图12-3)。

2．木材的平衡含水率木材的含水率与所处环境的温度和相对湿度有58二、木材与含水量有关的体积

变形（湿胀与干缩）木材在纤维饱和点以下干燥时，随着含水率的降低，吸附水减少，细胞壁的厚度减小，因而细胞外表尺寸缩减，这种现象称为“木材干缩”。反之，干燥木材吸湿时将发生体积膨胀，直到含水量达到纤维饱和点时为止。木材的细胞壁愈厚，则胀缩变形就愈大。所以表观密度大、夏材含量多的木材会发生较大的胀缩变形。由于木材的构造具有不均匀性，所以在相同条件下，同一木材中不同方向、不同部位的胀缩数值不同，边材的胀缩大于心材。一般新伐木材经过完全干燥后，弦向收缩率为6％~12％，径向收缩率为3％~6％，纵向收缩率为0.1％~0.3％，体积收缩率为9％~14％，即弦向最大，径向次之，纵向最小，弦向收缩与径向收缩比率通常为2∶1。二、木材与含水量有关的体积

变形（湿胀与干缩）59由于复杂的构造原因，木树干燥时其横截面的不同部位也会发生不同的变形（见图12-4），所以不均匀干缩会使板材发生翘曲(包括顺弯、横弯、翘弯)和扭弯等变形(见图12-5)。由于复杂的构造原因，木树干燥时其横截面的不同部位也会发生不同60木材湿胀干缩特性对其实际使用具有显著的影响。干缩会使木材翘曲开裂、接榫松弛、拼缝不严，湿胀则造成凸起。这些变形将影响结构的性能。因此为了避免湿胀干缩，在木材加工制作前必须预先进行干燥处理，使木材的含水率达到与其使用环境温湿度相适应的平衡含水率，通常比使用地区平衡含水率低2％~3％。木材湿胀干缩特性对其实际使用具有显著的影响。干缩会使木材翘曲61

三、木材的强度

1．木材的各种强度由于木材构造的各向异性，所以木材在力学性质上具有明显的各向异性特点。木材的强度与外力性质、受力方向以及纤维排列的方向（顺纹和横纹）有关。木材所受的外力主要有拉力、压力、弯曲和剪切力。表12-2木材各强度之间的比例关系抗压强度抗拉强度抗弯强度抗剪强度顺纹横纹顺纹横纹顺纹横纹11/10~1/32~31/20~1/31.5~21/7~1/31/2~1

三、木材的强度1．木材的各种强度抗压强度抗拉强度抗弯强度622．木材的强度等级按无疵标准试件的弦向静曲强度来评定木材的强度等级(见表12-3)。木材强度等级代号中的数值为木结构设计时的强度设计值。因为木材实际强度会受到各种因素的影响，所以设计值要比试件的实际强度值低数倍，表12-3木材强度等级评定标准木材种类:针叶树材阔叶树材强度等级:TC11TC13TC15TC17TB11TB13TB15TB17TB20静曲强度最低值（MPa）18546074586881921042．木材的强度等级633．影响木材强度的主要因素

(1)含水率在纤维饱和点以下时，木材的含水率对其强度影响很大(见图12-7)。随着含水率的减小，木材强度增加，其中抗弯和顺纹抗压强度提高较明显，而顺纹抗拉强度的变化最小。在纤维饱和点以上，强度基本为一恒定值。为了正确评定木材的强度和比较试验结果，应根据木材实测含水率将强度换算成标准含水率(12％的含水率)时的强度值，

3．影响木材强度的主要因素(1)含水率643．影响木材强度的主要因素（2）荷载作用时间由于木材在外力作用下会产生塑性流变，使木材的强度随荷载作用时间的增长而降低（见图12-8），所以木材受到长期荷载作用后的强度比其极限强度小得多，一般为极限强度的50%~60%。通常将木材在长期荷载作用下破坏时所能承受的最大应力，称为木材的持久强度。木材在长期外力作用下，只有外加应力远小于极限强度的某一范围时，才能避免木材因长期负荷而破坏。因此，在木结构设计时，一般以持久强度作为设计依据。3．影响木材强度的主要因素（2）荷载作用时间653．影响木材强度的主要因素(3)环境温度木材的强度会随环境温度的升高而降低。研究表明，温度从25℃升至50℃时，将因木纤维和木纤维间胶体的软化等原因，使木材抗压强度降低20％~40％，抗拉和抗剪强度下降12％~20％。当木材长期处于60~100℃温度下时，会引起水分和所含挥发物的蒸发，而呈暗褐色，使强度下降，变形增大。温度超过140℃时，木材中的纤维素发生热裂解，颜色逐渐变黑，强度明显下降。因此，长期处于高温环境下的建筑物，不宜采用木结构。在木材加工中，常通过蒸煮的方法来暂时降低木材的强度，以满足某种加工的需要(如胶合板的生产)。3．影响木材强度的主要因素(3)环境温度663．影响木材强度的主要因素

(4)缺陷木材在生长、采伐、加工和使用过程中往往会产生一些缺陷（如木节、裂纹和虫蛀等），这些缺陷影响木材材质的均匀性，破坏木材的构造，从而使木材的强度降低。缺陷对抗拉强度和抗弯强度的影响最为显著。3．影响木材强度的主要因素(4)缺陷67四、木材的装饰性过去，木材是重要的结构用材，现在则因其具有很好的装饰性，主要用于室内装饰和装修。木材的装饰性体现在木材的颜色、光泽、纹理、花纹和结构等方面。木材的装饰性并不仅仅取决于某单个因素，而是由颜色、结构、纹理、图案、斑纹、光泽等综合效果及其持久性所决定的。

四、木材的装饰性过去，木材是重要的结构用材，现在则因其具有很68第三节木材的防腐和防火处理

一、木材的腐朽与防腐1．腐朽木材的腐朽是由霉菌、变色菌和木腐菌等真菌侵蚀引起的。霉菌一般只寄生在木材表面，并不破坏细胞壁，变色菌多寄生于边材，它们对木材力学性质的影响不大，只会使木材变色，影响其外观质量。木腐菌侵入木材，分泌酶把木材细胞壁物质分解成其可以吸收的、供自身生长发育的养料。在侵蚀初期，木材仅颜色改变，随着真菌逐渐深入内部，木材强度开始下降；在侵蚀后期，木材呈海绵状、蜂窝状或龟裂状等，不仅颜色变化很大，而且材质变得极其松软，甚至可用手捏碎，木材完全腐朽。

第三节木材的防腐和防火处理一、木材的腐朽与防腐691．腐朽木材除受到腐朽菌的破坏之外，还会遭受昆虫的侵蚀，如白蚁、天牛和蠧虫，它们在树皮内或木质部内产卵，孵化成幼虫，蛀蚀木材。往往木材内部已被蛀蚀一空，而外表依然完整，几乎看不出破坏的痕迹，因此危害极大。

1．腐朽木材除受到腐朽菌的破坏之外，还会遭受昆虫的侵蚀，如白702．防腐措施

常用的木材防腐措施主要有物理处理和化学处理两种方式。物理处理方式最常用的方法是干燥处理和涂料覆盖处理。化学处理是将化学防腐剂或防虫剂注入木材中，使其成为对真菌和昆虫有毒害作用的物质，从而使真菌和昆虫无法寄生。

2．防腐措施常用的木材防腐措施主要有物理处理和化学处理两种71二、防火

木材具有可燃性，燃烧后的木材将完全失去其原有的使用性质。木材的防火是采用具有阻燃性的化学物质对木材进行处理，使其遇小火时能自熄，遇大火时能推迟木材的引燃过程，降低火焰在木材上蔓延的速度，延缓火焰破坏木材的速度，从而给灭火或逃生提供时间。木材防火处理的方法主要有表面处理法和溶液浸注法两类。二、防火木材具有可燃性，燃烧后的木材将完全失去其原有的使用72第四节木材的主要产品及应用一、木材初级产品及其用途分类说明用途圆材原条立木伐倒后、只打去枝桠和截去树梢，而不再锯截分段的整个树干房屋桁条、脚手杆架、船舶、车辆、建筑结构料，支柱，支架原木任何树种的伐倒树干、原条或粗枝，按照材种规格要求所截成的木段高级建筑装修、装饰；直接作支柱，如坑木；支架，如房屋建筑檩条用料。锯材板材（宽度为厚度的3倍或3倍以上）薄板：厚度12～21mm门芯板、隔断、木装修等中板：厚度25～30mm屋面板、装修、地板等厚板：厚度40～60mm门窗方材（宽度小于厚度的3倍）小方：截面积54cm2以下椽条、隔断木筋、吊顶搁栅中方：截面积55～100cm2

支撑、搁栅、扶手、檩条大方：截面积101～225cm2屋架、檩条特大方：截面积226cm2以上木或钢木屋架第四节木材的主要产品及应用一、木材初级产品及其用途分73土木工程材料-第12章-木材课件74土木工程材料-第12章-木材课件75土木工程材料-第12章-木材课件76二、人造板材1.单片板单片板是将木材蒸煮软化，经旋切、刨切或锯割成的厚度均匀的薄木片，用以制造胶合板、装饰贴面或复合板贴面等。由于单板很薄，一般不能单独使用，被认为是半成品材料。二、人造板材1.单片板77二、人造板材2.细木工板细木工板又称大芯板，是中间为木条拼接，两个表面胶粘一层或二层单片板而成的实心板材。由于中间为木条拼接有缝隙，因此可降低因木材变形而造成的影响。细木工板具有较高的硬度和强度，质轻、耐久、易加工，适用于家具制造、建筑装饰、装