第9章 建筑木材

第9章木材§9-1木材的分类与构造§9-2木材的性能及应用§9-3木材的防护与防火§9-1木材的分类与构造建筑材料木材的分类

木材产自木本植物中的乔木，分为针叶树和阔叶树两大类。大部分针叶树纹理直、木质较软、易加工、变形小，建筑上广泛用作承重构件和装修材料，如杉树、松树等。大部分阔叶树质密、木质较硬、加工较难、易翘裂、纹理美观，适用于室内装修，如水曲柳、核桃木等。阔叶树针叶树§9-1木材的分类与构造建筑材料木材的结构

木材的宏观构造

从木材三个不同切面观察木材的宏观构造可以看出（右图），树干由树皮、木质部、髓心组成。从木材的横切面上看，有许多树种的木材，靠近树皮的部分材色较浅，水分较多，称为边材。在髓心周围部分，材色较深，水分较少，称为心材。§9-1木材的分类与构造建筑材料

木材的微观构造木材的微观构造是指借助光学显微镜观察的结构。针叶树显微构造简单而规则，其木射线一般较细且在肉眼下不可见，年轮界明显，早、晚材区别明显。阔叶树的显微构造较复杂，其细胞主要有导管、木纤维、木射线和轴向薄壁组织等。§9-1木材的分类与构造建筑材料讨论：两种木材的结构与用途

请观察图A和图B所示的A、B两种木材的纹理，何为针叶树？何为阔叶树？并请讨论它们的用途。

图A图B§9-1木材的分类与构造建筑材料

图A图BA木属针叶树，纹理顺直，材质均匀，且其通直高大，易得大材，木质较软且易加工，胀缩变形较小，在土木工程中可作承重构件。B木属阔叶树，纹理图案较多，材质坚硬，通直部分较短，强度高，胀缩变形较大，宜作小尺寸的装修、装修构件或家具。§9-1木材的分类与构造建筑材料实例分析：客厅木地板的选用

某客厅采用白松实木地板装修，使用一段时间后多处磨损。现象§9-1木材的分类与构造建筑材料原因分析：

白松属针叶树材，木质软，硬度低。虽受潮后不易变形，但用于走动频繁的客厅则不妥。可考虑改用质量好的复合木地板，其板面坚硬耐磨，可防高跟鞋、家具的重压、磨刮。第9章木材§9-1木材的分类与构造§9-2木材的性能及应用§9-3木材的防护与防火§9-2木材的性能及应用建筑材料密度

木材的实质密度是指构成木材细胞壁物质的密度。约为1.50～1.56g／cm3，各材种之间相差不大，实际计算和使用中常取1.53g/cm3。含水率

木材的含水率——木材中水分质量占干燥木材质量的百分比。木材中的水分可分为自由水、吸附水和化学结合水。

湿木材在空气中干燥时，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。这时的木材含水率称为纤维饱和点含水率。

当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时，木材中的含水量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。§9-2木材的性能及应用建筑材料湿胀干缩性木材具有显著的湿胀干缩性。木材含水率在纤维饱和点以下时吸湿具有明显的膨胀变形现象，解吸时具有明显的收缩变形现象。木材具有各向异性，各个方向的干缩率不同。木材弦向干缩率最大。木材在干燥的过程中会产生变形、翘曲和开裂等现象，木材的干缩湿胀变形还随树种不同而异。§9-2木材的性能及应用建筑材料新伐木材的干燥曲线图§9-2木材的性能及应用建筑材料强度工程上常利用木材以下几种强度：抗压、抗拉、抗弯和抗剪。由于木材是一种非均质材料，具有各向异性，使木材的强度有很强的方向性。木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大强度，称为持久强度。木材的持久强度比其极限强度小得多，一般为极限强度的50％～60％。木材强度的影响因素主要有含水率、环境温度、负荷时间、表观密度、疵病等。§9-2木材的性能及应用建筑材料顺纹抗拉>抗弯强度>顺纹抗压>横纹抗压>横纹抗拉§9-2木材的性能及应用建筑材料

木材含水率在纤维饱和点以下时，随含水率降低，木材强度增大，反之，则强度减小。

木材含水率在纤维饱和点以上变化时，木材体积强度不改变。含水率对木材强度的影响木材的持久强度§9-2木材的性能及应用建筑材料讨论：木材的干缩变形

观察湿木材不同位置的干缩变形情况，讨论产生干缩变形的原因。木材为非匀质构造，边材干缩大于心材。§9-2木材的性能及应用建筑材料实例分析：木地板拼缝不严

某住宅4月份雨季时铺地板，完工后尚满意。但半年后发现部分木地板拼缝不严。现象

雨季时木板的含水率较高，至秋季木板干缩，而其干缩程度随方向有明显差别，故会出现部分木板拼缝不严。此外，若芯材向下，裂缝就更为明显。§9-2木材的性能及应用建筑材料木材及其制品的应用

木材，按供应形式可分为原条、原木、板材和枋材。原条是指已经除去皮、根、树梢的木料，但尚未按一定尺寸加工成规定木料。原木是原条按一定尺寸加工而成的规定直径和长度的木料，可直接在建筑中作木桩、格栅、楼梯和木柱等。板材和枋材是原木经锯解加工而成的木材，宽度为厚度的3倍和3倍以上的为板材，宽度不足厚度的3倍者为枋材。胶合板胶合木刨花板木屑板、木丝板、水泥木屑板§9-2木材的性能及应用建筑材料胶合板

胶合板是将一组单板按相邻层木纹方向互相垂直组坯胶合而成的板材。§9-2木材的性能及应用建筑材料胶合板的构造示意图旋切单板§9-2木材的性能及应用建筑材料胶合木

用较厚的零碎木板胶合成大型木构件，称为胶合木。胶合木可以使小材大用，短材长用，并可使优劣不等的木材放在要求不同的部位，也可克服木材缺陷的影响。可用于承重结构。§9-2木材的性能及应用建筑材料刨花板

刨花板是利用施加或未施加胶料的木质刨花或木质纤维材料（如木片、锯屑和亚麻等）压制的板材。§9-2木材的性能及应用建筑材料木屑板、木丝板、水泥木屑板

利用木材加工的木屑、木丝、刨花拌以粘结剂压制而成。用于保温绝热和吸音。§9-2木材的性能及应用建筑材料讨论：胶合板构造与木材性能

请观察胶合板的构造。讨论此对改善木材的性能有何好处。§9-2木材的性能及应用建筑材料

胶合板是由一组单板按相邻层木纹方向互相垂直组坯经垫压胶合而成的板材。它有如下特点：消除木材各向异性的缺点，避免板的翘曲，材质更均匀，强度更高。可将优质木材和劣质木材内外搭配使用，利用纹理美观的优质材作面板，普通材作芯板，增加装饰木材的出产率。能使外层板避免木节和裂缝等缺陷。用小直径的原木可制成宽幅的板。胶合板可用作搁板、地板、天花板、护壁板、家具等，耐水胶合板可用作混凝土的模板。第9章木材§9-1木材的分类与构造§9-2木材的性能及应用§9-3木材的防护与防火§9-3木材的防护与防火建筑材料木材的腐朽与防腐

木材的腐朽

木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真菌在木材中生存和繁殖，必须同时具备四个条件：①适宜的温度；②木材含水率适当；③有足够的空气；④适当的养料。木材的防腐创造条件，控制温度、含水率和隔绝空气，使木材不适于真菌的寄生和繁殖；在木材中加入一些物质，使其不能作真菌的养料。§9-3木材的防护与防火建筑材料木材的防虫木材除受真菌侵蚀而腐朽外，还会遭受昆虫的蛀蚀。常见的蛀虫有白蚁、天牛等。木材虫蛀的防护方法，主要是采用化学药剂处理。木材防腐剂也能防止昆虫的危害。§9-3木材的防护与防火建筑材料木材的防火

一般木材是可燃性建筑材料。在木材被加热过程中，析出可燃气体，随着温度不同，析出的可燃气浓度也不同，此时若遇火源，析出的可燃气也会出现闪燃、引燃。若无火源，只要加热温度足够高，也会发生自燃现象。

对木材及其制品的防火保护有浸渍、添加阻燃剂和覆盖三种方法。§9-3木材的防护与防火建筑材料讨论：木材的腐朽

下图是水中木桩腐朽最严重的一段，它发生在水面上与水交界的部位。请分析原因。被腐蚀的木桩§9-3木材的防护与防火建筑材料

木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真菌是一种低等植物，可分为破坏性真菌和非破坏性真菌。非破坏性真菌主要以边材细胞中的淀粉、糖类为食，细胞壁并不会被削弱。破坏性真菌分解细胞壁的成分作为养分，造成木材的腐朽败坏。

真菌在木材中生存和繁殖，必须同时具备四个条件：①适宜的温度；②木材含水率适当；③有足够的空气；④适当的养料。真菌生长最适宜含水率在木材纤维饱和点左右。木材远离水面部分的含水率低于20％，真菌难于生长；在水下，含水率过大，空气难于流通，真菌得不到足够的氧或排不出废气，也难于生长。只有在水面上部位的木材的含水率适合真菌的生长，造成木材的腐朽。§9-3木材的防护与防火建筑材料实例分析：木地板腐蚀原因分析

某邮电调度楼设备用房于7楼现浇钢筋混凝土楼板上，铺炉渣混凝土50mm，再铺木地板。完工后设备未及时进场，门窗关闭了1年，当设备进场时，发现木板大部分腐蚀，人踩即断裂。现象§9-3木材的防护与防火建筑材料

炉渣混凝土中的水分封闭于木地板内部，慢慢浸透到未做防腐、防潮处理的木格栅和木地板中，门窗关闭使木材含水率较高，此环境条件正好适合真菌的生长，导致木材腐蚀。§9-3木材的防护与防火建筑材料创新能力培养

木材的改性

木材具有许多的优点，但同时也存在许多缺点。因而，在木材的应用中，应对木材进行改性。请结合所学的知识进行思考。§9-3木材的防护与防火建筑材料

①拓宽思维空间，从材料的结构、种类、用途等，对木材进行改性。如木材具有明显的各向异性及缺陷，其使用因此受到诸多限制。因此，将木材制成单板后再通过胶粘剂粘结成胶合板，即可克服木材的这一问题。而目前制成的胶合板所采用的胶粘剂普遍采用脲醛和酚醛等。它们在使用的过程都会或多或少地释放出甲醛。这是一种已被公认的致癌物质。是否可以用不释放甲醛的粘结剂，如无机胶粘剂用于木材的改性？

②类比思维：通过其他材料的改性思路，移植到木材的改性。

橡胶的改性常采用掺入炭黑和白炭黑来改善其强度等性能。木材的耐磨性较差，将木材表面涂刷或者浸渍某些耐磨性好的材料以提高木材的耐磨性，你认为是否可行？§9-3木材的防护与防火建筑材料生物形态新材料——木陶瓷

木陶瓷(woodceamcs)——一种利用木质材料浸渍酚醛树脂等、干燥固化后在真空(或氮气保护)下高温烧结而成的新型多孔碳材料。废纸、废木材、废竹材、果壳、甘蔗渣、稻壳等都可作为其原料，加工副产物可用于土壤改良。木陶瓷比强度高，在力学、热学、电磁学和摩擦学等方面具有优异的特性，经加工后可广泛用作电极、发热体、电机碳刷、刹车衬里、耐腐蚀材料、绝热材料、过滤材料等，是21世纪某些不可再生材料的理想替代品，具有广阔的应用前景。§9-3木材的防护与防火建筑材料

根据木材具有的化学结构特点和细胞组织特有的蜂窝状微孔结构，利用高分子材料(酚醛树脂、呋喃树脂和醇酸树脂等热固性树脂)、液化木材、无机材料(硅、二氧化硅等)和金属材料(铝、镁、铜及其合金等)与木材的复合特性，成功开发出了一系列木基陶瓷材料制造的新技术新工艺。目前比较成熟的木基陶瓷材料制造技术主要有以下4类：无机改性木基陶瓷材料(陶木)制造技术；C/C木基陶瓷材料制造技术；Si/SiC木基陶瓷材料制造技术；金属化木基陶瓷材料制造技术。§9-3木材的防护与防火建筑材料C/C木陶瓷的生产工艺流程图真空高压浸渍炉§9-3木材的防护