土木工程材料 第十章 木材

10.木材〔SolidWood)木材--历史---结构用材，现在室内装饰和装修。

木材的优点：1、比强度大，具有轻质高强的特点2、弹性韧性好，能承受冲击和振动作用3、导热性低，具有较好的隔热、保温性能4、在适当的保养条件下，有较好的耐久性5、纹理美观、色调温和、风格典雅，极富装饰性6、易于加工，可制成各种形状的产品第十章木材7、绝缘性好，无毒性8、木材的弹性、绝热性和暖色调的结合，给人以温暖和亲切感

木材的缺陷：1、构造不均匀，呈各向异性2、湿胀干缩大，处理不当易翘曲和开裂4、天然缺陷较多，降低了材质和利用率5、易腐朽、虫蛀10.1木材的分类和构造10.1.1分类.1针叶树材.2阔叶树材

2.多数木质较轻软而易于加工，故又称为软材。强度较高，胀缩变形较小，耐腐蚀性强，建筑上广泛用做承重构件和装修材料。10.1.1分类.1针叶树材特征：

1.树叶如针状或鳞片状，易得大材，其纹理顺直，材质均匀。高山针叶林碧塔海冷杉林

云杉10.1.2阔叶树材

特征：

1.树叶宽大，叶脉成网状，相当数量阔叶树材的材质重硬而较难加工，故又称为硬材。温带阔叶林夏绿阔叶林

2.树材强度高，胀缩变形大，易翘曲开裂。3.材板面较美观，具有很好的装饰作用，适于做家具、室内装修及胶合板等。10.1.2宏观构造－〔图10.1〕非均质---表达在纵向上横切面-----垂直于树轴的切面；径切面-----通过树轴的纵切面；弦切面-----平行于树轴的切面。木材构造1.髓心2.木质部3.形成层4.树皮5.髓线6.心材7.边材横切面径切面弦切面外皮树皮软木组织内皮组织

树木木质部----髓心和树皮之间----建筑材料

髓心(Pith)------树干中心〔BarK〕1、年轮、早材和晚材----

(1).年轮-----树木生长是呈周期性，在一个生长周期内所产生的一层木材环轮称为一个生长轮，也称为年轮。年轮是围绕髓心、深浅相间的同心环。

年轮年轮(2).早材和晚材------

春天细胞分裂速度快，木质较疏松，颜色较浅，称为早材或春材；夏秋两季细胞分裂速度慢，构成的木质较致密，颜色较探，称为晚材或夏材。2、边材和心材(1).边材与心材边材---色浅的靠近树皮局部的木材心材---色较深靠近髓心的木材(2).心材与边材差异心材含水量少，不易翘曲变形，防腐蚀性好。香枝木

心边材区清楚显

心材红褐色(左)

边材黄白色(右)国标红木心材与边材示意图黑酸枝木

心、边材区清楚显

心材黑褐色(左)

边材浅黄色(右)3、髓心、髓线髓心----指位于原木中心部位疏松的小圆柱。髓线-----在横切面上，以髓心为中心，呈放射状分布；从径切面上看，髓线为横向的带条。

4、树脂道和导管10.1.3木材的缺陷1、节子：埋藏在树干中的枝条称为节子。(1).健全活节----节子材质完好，无腐朽迹象，对木材力学性能无不利影响；(2).漏节-----不但节子本身已经腐朽，而且深入树干内部，引起木材内部腐朽。10.1.2微观结构〔略〕死节、腐朽节和漏节对木材力学性能和外观质量影响最大。2、裂纹：木材纤维与纤维之间的别离形成的缝隙称为裂纹10.2木材的物理和力学性质

10.2.1含水量

以含水率表示，

木材的含水率=W水/W干木×100%

木材的含水率一般在70%－140%；木材气干含水量因地而异，南方约为15%－20%，北方约为10%－15%。窑干木材的含水率约在4%－12%。10.2.1.1木材中的水(1)、自由水：木材细胞腔--细胞间隙中的水分。自由水影响木材的表观密度、保存、抗腐蚀性和燃烧性质。(2)、吸附水：被吸附在细胞壁基体当中的水分，吸附水是影响木材强度和胀缩的主要因素。〔3〕.含水率与强度和体积的关系①.新伐木材，细胞间隙充满水，木材之含水率在100%以上，堆放后，细胞腔里水先蒸发出去，此时木材总重量减轻，但体积和强度都没有什么变化。②.假设细胞腔水都蒸发完毕，可细胞壁里还充满水，此时叫“纤维饱和〞。这时含水率约为30%，故规定含水率30%为“纤维的饱和点〞。③.含在细胞壁之水继续蒸发，引起细胞壁变化，这时，木材不但重量减轻，体积也开始收缩，强度开始增加。.纤维饱和点湿木材在空气中枯燥时，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。此时的木材含水率称为纤维饱和点含水率，通常介于23%－33%。纤维饱和点示意图(P115)纤维饱和点的意义？纤维饱和点-----是木材性能的转折点，在纤维饱和点之上，木材的强度为恒量，不随含水率的变化而变化。

在纤维饱和点之下，含水量变化即吸附含水量变化将对木材强度和体积变化等产生较大影响。含水量对松木胀缩变形的影响木材长时间处于一定温度和湿度的空气中，当水分的蒸发和吸收到达动态平衡时，其含水率相对稳定，此时的木材含水率称为平衡含水率〔见以下图〕。.平衡含水率木材的平衡含水率不同地区、各季节其含水率是不相同的，而各树种木材的平衡含水率也有差异。对应某一空气湿度和相对湿度，就有一个木材含水率数值，这个值称为“平衡含水率〞。10.2.2。湿胀与干缩由于木材构造不均匀，各方向、各部位胀缩也是不同的：弦向收缩6%－12%；径向收缩3%－6%；新伐木材完全枯燥纵向收缩0.1%－0.3%；体积收缩9%－14%。危害：当木材纹理不直不匀，外表和内部水分蒸发速度不一致，各局部干缩程度不同时，就出现弯、扭等不规那么变形、干缩不匀就会出现裂缝。使木材翘曲开裂；胀缩对使用的影响接榫松弛、拼缝不严；湿胀那么造成凸起。防止胀缩的措施：加工前先进行枯燥处理，使其含水率比使用地区平衡含水率低2%－3%。木材枯燥引起的几种截面形状变化木材变形示意图

顺纹强度

木材强度横纹强度木材的顺纹抗压、抗拉强度均比横纹强度大得多，这与木材细胞结构及细胞在木材中的排列有关。

10.2.3木材的强度

木材沿树干方(习惯叫顺纹)之强度较垂直树干之横向(横纹)大得多。

木材抗压、抗拉强度与纹向关系顺纹抗拉强度最高。顺纹抗压强度比顺纹抗拉强度小。横纹受压，其强度仅为顺纹抗压强度之1/8左右，弯曲强度介于抗拉，抗压之间。木材各强度的特征及应用强度类型受力破坏原因无缺陷标准试件强度相对值我国主要树种强度值范围缺陷影响程度应用顺纹抗压纤维受压失稳，甚至折断125－85较小木材使用的主要形式，如柱、桩横纹抗压细胞腔被压扁，所测为比例极限强度1/10－1/3较小枕木和垫木顺纹抗拉纤维间纵向联系受拉破坏，纤维被拉断2－350－170很大抗拉构件连接处首先因横纹受压或顺纹受剪破坏，难以利用横纹抗拉纤维间横向联系脆弱，极易被拉开1/20－1/3不允许使用顺纹抗剪剪切面上纤维纵向连接破坏1/7－1/34－23大木构件的榫、销连接处横纹抗剪剪切面平行于木纹，剪切面上纤维横向连结破坏1/14－1/6不宜使用横纹切断1/2－1构件先被横纹受压破坏，难以利用抗弯上部受压区首先达到强度极限，产生皱褶；最后在试件下部受拉区因纤维断裂或撕开而破坏3/2－250－170很大应用广泛，如梁、桁条、地板等10.2.3.2影响木材强度的主要因素1、含水量2、环境温度试验说明，温度从25。C~50。C，木材强度降低20~40％。3、外力作用时间4、缺陷除上述因素外，树木种类、生长环境、树龄以及树干的不同部位均对木材强度有影响含水率对木材的影响木材的持久强度10.3木材的防护10.3.1枯燥枯燥处理作用：可以提高强度、防止收缩、开裂和变形，减轻重量以及防腐防虫。由此可改善木材的使用性能和寿命。枯燥方法大批量木材枯燥以气体介质对流枯燥法(如大气枯燥法、循环窑干法)为主。木材枯燥的质量等级木材烘干炉木材烘干箱中国苏州苏福马股份枯燥机木材加工厂木地板木材加工拼板车间10.3.2防腐防虫10.3.2.1腐朽10.3.2.2虫害10.3.2.3防腐防虫的措施1、枯燥2、涂料覆盖3、化学处理---将对真菌和昆虫有毒害作用的化学剂注入木材之中；10.3.3防火木材防火处理的方法有：(1).用防火浸剂对木材进行浸渍处理，应保证一定的吸药量和透入深度。(2).将防火涂料涂刷或喷洒于木材外表，但应注意：防火涂料或防火浸剂中的防火组分随着时间的延长和环境因素的作用会逐渐减少或变质，从而导致其防火性能不断减弱。10.4.1木材的初级产品按加工程度和用途不同，木材可分为三类：圆条木材原木锯材承重结构用的木材，其材质按缺陷〔木节、腐朽、裂纹、夹皮、虫害、弯曲和斜纹等)状况分为三等，各等级木材的应用范围见表〔10.6〕10.4木材的应用木材的初级产品〔表10－5〕分类说明用途圆条除去根、梢枝的伐倒木用做进一步加工原木除去根、梢、枝和树皮并加工成一定长度和直径的木段用做屋架、柱、桁条等，也可用于加工锯材和胶合板等锯材板材（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：截面积在54cm2以下椽条、隔断木筋、吊顶搁栅中方：截面积在55－100cm2支撑、搁栅、扶手、檩条大方：截面积在101－225cm2屋架、檩条特大方：截面积在226cm2以下木或钢木屋架木材的初级产品〔表10－6〕木材等级ⅠⅡⅢ应用范围受拉或拉弯构件受弯或压弯构件受压构件及次要受弯构件原木(马来西亚)

10.4.2.1胶合板

(1).单板---对原木进行蒸煮软化处理后，用旋切、刨切等方法制成的薄片软木材。

(2).胶合板-----由一组单板按相邻层木纹方向互相垂直组坯经热压胶合而成的板材。三夹板

常见胶合板类型五夹板七夹板等。10.4.2人造板材五合板七合板压机压机立式浸渍机

(3).胶合板的特点

①.消除了天然疵点、变形、开裂等缺点；

②.各向异性小，树质均匀，强度较高；

③.纹理美观的优质材做面板，普通材做芯扳，增加了装饰木材的出产率；

④.厚度小、幅面宽大，产品规格化，使用方便.胶合板构造示意图(4).胶合板的分类及应用按成品面板可见的材质缺陷、加工缺陷以及拼接情况分成四个等级特等------适用于高级建筑装修，做高级家具；一等-----适用较高级建筑装修，做高中级家具；三等-----适用于普通级建筑装修，做家具四等----适用于低级建筑装修。特种胶合板(山东临沂生产)五合板奥古曼胶合板

(普通)胶合板的分类\性质及应用10.4.2.2纤维板(1).纤维板加工过程纤维板是用木材废料，经切片、浸泡、磨浆、施胶、成型及枯燥成或热压等工序制成。为了提高纤维板的耐燃性和耐腐性，可在浆料里施加或在湿板坯外表喷徐耐火剂或防腐剂。(2).纤维板优点纤维板材质均匀，完全防止了节子、腐朽、虫眼等缺陷，且胀缩性小、不超曲、不开裂。(3).纤维板的类型及应用(按密度大小分为)