第09章木材.ppt

1、第9章木材，第1节木材的分类和结构第2节木材的物理性质第3节木材的干燥和防腐第4节木材和人造板的返回键第1节木材的分类和结构。土木工程中使用的木材由树木加工而成，具有不同类型的树木和不同的性质和用途。因此，为了合理选择木材，有必要了解木材的种类。树木分为两类：针叶树和阔叶树。每个类别都有自己的特点和用途。木材的性质主要取决于木材的结构，这可以从宏观和微观两个层面来理解。1.木材的宏观结构：1 .木材的宏观结构是指用肉眼和放大镜可以观察到的结构特征。由于木材结构的非均质性，即各向异性，宏观结构必须从三个截面观察，即横向截面、径向截面和切向截面(如图9-1所示)。从横截面可以看出，木材主要由髓和木

2、质部组成。木质部是土木工程中使用的主要部分，木质部中心较暗的部分称为心材；树皮附近较轻的部分称为边材，含水量少，不翘曲变形，耐腐蚀性强。边材含水量高，易翘曲变形，耐腐蚀性不如心材。一般来说，心材的利用价值大于边材。2.从横截面上看，又深又暗的同心环叫做年轮。在同样的年轮中，春天生长的木材颜色浅，材质软，被称为春木(早期木材)。夏秋两季生长的木材颜色深，材质硬，称为夏木(晚材)。夏季木材越多，年轮越密越均匀，木材质量越好，强度越高。髓是树干的中心，材质柔软，强度低，容易磨损和滋生。从髓向外的光线称为髓线，它与周围环境的联系很差，干燥时容易开裂。3.从切面上可以看出，树干中包含的、从树干侧面生长出

3、来的枝条称为节点，与周围的木材紧密相连，正常结构称为节点；死树枝形成的节点称为死节点。密集的节结结构破坏了木材结构的均匀性和完整性，对木材的性能有很大的影响，而且颜色与树干有很大的不同。4.从径向截面可以看出，木材中的纤维排列与纵轴方向一致。如果出现不一致的倾斜纹理，就称为斜纹，这将大大降低木材的强度。木材的微观结构和成分：微观结构是指借助显微镜可以看到的组织。针叶树和阔叶树在显微结构上有很大的差异，同时又有许多共同的特征。木材由许多管状细胞组成，除了少数水平排列的细胞(形成髓线)外，大多数细胞垂直排列。每个细胞由细胞壁和细胞腔组成，细胞壁由几层细纤维组成；纤维之间的纵向连接比横向连接强，因此

4、木材具有各向异性；同时，细胞腔与细胞间隙之间存在大量孔隙，这决定了木材具有高吸湿性的特点。木材细胞因其功能不同而分为管胞、导管、木纤维髓线等。不同的树木有不同的细胞组成，其中针叶树的细胞组成简单，髓线小，而阔叶树的细胞组成复杂，髓线发达，髓线粗而明显，导致它们之间的树结构和性能存在差异。第2节木材的物理性质1。木材中所含的水分包括细胞腔和细胞间隙中的游离水以及细胞壁中的吸附水。新收获或潮湿的木材内部含有大量的游离水和吸附水。当木材干燥时，自由水首先迅速蒸发，但它不影响木材的尺寸变化和机械性能。当自由水完全蒸发时，吸附水开始缓慢蒸发，随着吸附水的不断蒸发，木材的体积和强度发生变化。自由水含量的变

5、化只影响木材的体积密度、耐腐蚀性、干燥度和可燃性。Th纤维饱和点是水分对木材物理力学性能影响的转折点。木质纤维的饱和点通常在2535%之间。一般来说，松木的纤维饱和点约为30%。因为木材中有很多孔隙，潮湿的木材可以在干燥的空气中释放水分，干燥的木材可以从周围的空气中吸收水分。这种特性被称为木材的吸湿性，它是由含水量来表示的，即木材中所含的水分占干燥木材的百分比。当木材在某种介质中放置一段时间，木材从介质中吸收的水分等于释放的水分，即木材的水分含量和周围介质的湿度达到平衡状态，此时的水分含量称为平衡水分含量。木材的平衡含水率与周围介质的温度和相对湿度有关。纤维饱和点内木材含水率的变化对木材的变形

6、和强度等物理力学性能有很大影响。为了避免木材含水率的大幅度变化引起的变形和产品开裂，木材的含水率在使用前必须达到使用环境的年平均平衡含水率。木材的平衡含水量因所处地区而异。华北地区约为12%，华南地区约为18%，长江流域约为15%，华南地区更高。(2)水分膨胀和干燥收缩(变形):木材细胞壁吸收水分含量的变化会引起木材变形，这种变形称为水分膨胀和干燥收缩。当湿木材处于干燥环境时，自由水首先被释放，但是木材的尺寸不变，但是重量减小，然后吸附水被释放，木材开始收缩。当干燥的木材在潮湿的环境中时，首先吸入的是吸附水，木材会膨胀。如图9-5所示，松木的水分膨胀表明，只有当纤维饱和点发生变化时，木材才会发

7、生干湿变形。如果含水率超过纤维饱和点，细胞壁和细胞间隙中自由水的变化只会改变木材的容重和燃烧性能，而对变形没有影响。木材干湿变形的大小因树种而异。一般来说，当容重高、夏季木材含量高时，膨胀和收缩变形会很大。同时，由于结构的不均匀性，同一木材在含水量变化时各个方向的变形是不同的，弦向变形最大；其次是径向；沿纹理方向的变形最小，如图9-6所示，木材干燥后截面形状的变化。干燥收缩对木材的使用有很大的影响，会造成木材的开裂或翘曲变形，甚至造成木材结构的组合松弛或膨胀。第三，强度：木材结构的各向异性决定了木材的所有强度都具有明显的方向性。根据受力状态，木材可分为四种强度：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗

8、剪强度，而抗拉强度、抗压强度和抗剪强度均有平行线(作用方向平行于纤维方向)和水平线。各种强度的比较见表9-1。木材强度与含水量、缺陷(结、斜纹、裂缝、腐烂和虫蛀等)有关。)、加载时间、温度等因素。当木材含水率低于纤维饱和点时，含水率降低，吸水率降低，细胞壁紧密，木材强度增加；相反，吸收的水分增加，细胞壁膨胀，组织疏松，强度降低。然而，当木材含水率超过纤维饱和点时，含水率的变化仅限于细胞腔和细胞间隙中自由水的变化，含水率的变化对强度影响不大。同时，当纤维饱和点内含水量发生变化时，对不同方向不同强度的影响不同，对沿晶粒方向的抗压强度和抗弯强度影响较大，对沿晶粒方向的抗剪强度和抗拉强度影响较小。随着

9、环境温度的升高，木质纤维胶凝材料将处于软化状态木材在长期载荷下不受损的最大强度称为持久强度。一般来说，木材的持久强度仅为短期负荷强度的50.60%。因此，当木材在长期荷载作用下用于木结构时，必须考虑荷载时间对木材强度的影响。建筑中常见树种的力学性能见表9-3普通木材回位键、回位键、回位键的力学性能，第3节木材的干燥和防腐。为了保持各种尺寸和形状，延长使用寿命，木材在加工和使用前必须干燥和防腐。1.木材的干燥方法可分为自然干燥和人工干燥。1.自然干燥是将锯开的木板或方形材料以一定的方式存放在通风良好的地方，避免阳光直射和雨淋，使木材中的水分自然蒸发。该方法简单易行，不需要特殊设备，干燥后的木材质

10、量好。然而，它需要很长时间来干燥并且占据很大的空间，所以它只能被干燥到风干的状态。2.人工干燥这种方法使用人工方法去除木材中的水分。常用的方法有：水浸法、蒸法和热炕法等。2.木材的腐蚀是由真菌入侵引起的，真菌入侵会改变木材的颜色和结构，破坏细胞壁，从而导致木材的物理机械性能下降，使木材变软或呈粉末状，这就是所谓的木材腐蚀。导致木材变质和腐蚀的真菌有三种，即霉菌、变色细菌和腐烂细菌。霉菌只寄生在木材表面，对木材没有破坏作用。通常被称为霉菌。变色细菌利用细胞腔中的淀粉和糖作为营养物质，不会破坏细胞壁，因此对木材的损害很小。腐蚀细菌通过分解细胞壁物质繁殖和生长，所以木材的腐蚀主要来自于腐蚀细菌。真菌

11、能在特定条件下生存和繁殖。它们生存和繁殖的条件如下：第一，含水量，当木材含水量为18%时，它能生存；当其为30.60%时，最适合生存和繁殖；第二是温度。真菌最适合生存和繁殖的温度是1530，比这个温度高60。第三是氧气，5%的空气可以存活；第四，营养素，如木质素、淀粉和糖，都是营养素。木材腐蚀通常是由一些真菌和昆虫引起的。在适当的温度(25-30)和湿度(含水量35-50%)下，真菌和昆虫容易在木材中繁殖，破坏木材，严重影响木材的使用。为了延长木材的使用寿命，木材可以采用以下两种防腐处理方法：1 .结构防护方法在设计和施工中，木材构件受到防潮保护。在良好的通风条件下，木材和其他材料之间使用防潮

12、垫圈，支撑节点或任何其他木材部件不封闭在墙壁中。木地板下设置通风孔，木屋顶用山墙通风，并设置虎窗。2.防腐方法是通过涂刷或浸渍防腐剂使木材含有有毒物质，从而起到防腐和杀虫的作用。常用的防腐剂有：水剂(如氯化钠、氯化锌、硫酸铜和硼酚混合物)、油剂(如五氯化林丹混合物)和乳剂(如氯化钠沥青膏)。返回键，第4节木材和人造板，1。木材产品根据其不同的加工程度和用途，木材通常分为四种类型：原材、原木、枕木和锯材。原条是指未加工成规定产品的剥皮(或未剥皮)木材，主要用于建筑工程的脚手架和深加工。最初的条状指的是去除树皮(和树梢)后根据尺寸切割的材料。它可以分为直接使用日志和处理日志。在建筑工程中，直接使用

13、原木作为屋架和檩条；加工原木用于锯普通锯材和加工胶合板等。锯材是指经过加工并锯成一定尺寸的木材。如果宽度是厚度的三倍以上，就称之为板，小于三倍就是方形材料。针叶树和阔叶树根据七种缺陷进行分类，如节瘤、腐烂、裂纹和虫害。桃柚，金坛木，紫檀木，紫檀，人造板它是由木材或其他计划与天然木材相比，这种板材板面宽，表面光滑，无结、虫洞、各向异性等缺陷，不翘曲、不开裂，加工后还具有防火、防水、防腐和耐酸性能。常用的人造板有胶合板、纤维板、刨花板等。胶合板它是一种薄板，由三个或三个以上互相垂直的单板的纤维方向粘合而成。一般来说，它可以分为两种类型：硬木胶合板和松木胶合板。其特点和适用范围见表9-6。2.纤维板是通过将树皮、刨花、树枝和其他废料粉碎、浸泡和研磨成木浆，然后压制和干燥而制成的板。因此，成型时，温