建筑材料 木材

1、 木 材 木材的优点: 轻质高强比强度高； 弹性韧性好； 耐久性好； 易于加工； 对热、电、声传导性较低； 随温度变化发生的胀缩变形较小。 木材的缺点: 构造不均匀各向异性； 含水量影响大(强度、变形等)； 易腐蚀、易虫蛀、易燃烧； 天然疵病多； 短缺材料。 第一节 木材的构造 木材的横断面 髓心 内皮 外皮 形成层 一、木材的宏观构造 宏观构造 横切面：树皮、木质部、年轮、髓心、髓线； 径切面：木纹(平行) 弦切面：木纹(锥形、截头锥形) 横切面 树皮：保护作用 木质部：心材：树杆中心，颜色较深，耐久性好、密 度大，强度高；边材：树杆外围，颜色浅，水分多 髓心：最早形成的木质部，易腐朽 年轮

2、：同一年轮中有深浅两部分。 春季树木树液多，木质生长快，质软、色浅，称 为春材或早材。 在夏秋两季，木质生长缓慢，质硬、色深，称为 夏材或晚材。 木材中夏材占的比例高，则表观密度大，强度高。 二、木材的微观构造 管状细胞 细胞壁、细胞腔 细胞壁由纤维素、半纤维素和木质素组成。 木质素将纤维素和半纤维素粘结在一起。 针叶树由管胞、髓线、树脂道等组成。 管胞：长25m，直径为3070m 髓线：横向排列，横向输送养分 树脂道：起保护作用 阔叶树由木纤维、导管和髓线组成。 木纤维：长1mm，壁厚腔小，起支承作用 导管：壁薄腔大的细胞，只有阔叶树才有 髓线：比针叶树粗大 有无导管及髓线粗大是区分针叶树和

3、阔叶树的重要特征。 木材的细胞 木材的管状结构 管胞 髓线 弦切面 韧皮部 横切面 树皮 木质部 木材的弦 切面 木材的年轮 第二节 木材的物理力学性质 一、木材的物理性质 密度与表观密度 木材的含水率 木材的湿胀与干缩 物理性质 木材的密度和表观密度 密度：1.481.56g/cm3; 表观密度：可变 取决于树种、含水率、孔隙率和晚材率 一般小于1 表观密度越大，强度越高，湿胀干缩越大 物理性质 木材的含水率 （1）自由水 存在于细胞腔内和细胞间隙中的水。 其含量影响木材的表观密度、燃烧性和保存性和 抗腐蚀性。 （2）吸附水 被吸附在细胞壁内细纤维间的水， 其含量影响木材的胀缩和强度 （3）

4、化合水 木材化学组成中的结合水，对性能无 大影响。 木材的含水率 （4）纤维饱和点含水率 细胞壁吸附水饱和， 而细胞腔和细胞间隙中的自由水为零时的含水 率。 当含水率大于纤维饱和点含水率时，含水量的变化 对强度和胀缩无影响； 当含水率小于纤维饱和点含水率时，含水率的变化 则会引起强度和胀缩的变化。 木材的纤维饱和点含水率一般在25%35%，通常 取30%。木材物理力学性能的转折点。 （5）平衡含水率 在一定温度和湿度环境下， 木材的含水率与周围大气环境处于平衡状态， 此时的含水率为平衡含水率。 北方地区为12%，南方地区为18%，长江流域 为15%。 木材的含水率 新伐木材含水率35； 风干木

5、材的含水率为1525； 室内干燥的木材含水率为815。 木材的湿胀与干缩 原因：由于细胞壁中吸附水的增多或减少， 导致细胞壁中的细纤维之间的距离发生变化， 而造成木材的体积湿胀干缩。 大小：干燥时，同一木材的干燥值， 弦向最大，612； 径向次之，36； 纵向最小，0.10.35%。 影响：木材的胀缩容易引起木材产生变形、 开裂和翘曲。 问题1：假设木材的纤维饱和点含水率为 30%，在含水率为15%时的变形值为8%， 则含水率分别为15%和45%时的变形值之 比为多少？ 答：1:2 为什么？ 问题2：为什么木材在使用之前需要干燥一 段时间？ 答：由于木材的含水率在纤维饱和点含水率以下 变化时，

6、会引起木材体积和强度的变化，因此， 需要将木材干燥一段时间，以达到平衡含水率。 二、木材的力学性质 特点：木材的力学性质是各向异性。 抗压强度 顺纹抗压强度大于横纹抗压强度； 径向抗压强度大于弦向抗压强度。 抗拉强度 顺纹抗拉强度是横温抗拉强度的1040倍； 抗剪强度 顺纹抗剪强度低于横纹抗剪强度； 弦切面的顺纹抗剪强度高于径切面的抗剪强度； 横纹切断强度是顺纹抗剪强度的45倍。 抗弯强度 木材抗弯强度介于顺纹抗拉强度和抗压强度之间。 表8-1进行了木材各强度值的比较。 含水率 纤维饱和点以下时，含水率增加， 强度下降； 含水率对顺纹抗压强度影响较大，对顺纹抗 剪强度影响较小，对顺纹抗拉强度没

7、有影响。 温度 受热降低木材的强度。 荷载作用时间 长期作用使强度降低，持久强 度低于瞬时强度。 疵病 木节、斜纹、弯曲等缺陷使木材性能降 低。 影响木材强度的因素 问题：木材的顺纹抗拉强度很高，为什么 不能充分利用？ 答：这主要因为在施加拉力时，在施力处会产生 横向挤压或剪切，由于木材的其它强度较低，在 顺纹抗拉强度尚未达到之前，已由其它应力先达 到强度极限而破坏，致使木材的顺纹抗拉强度无 法充分利用。 第三节 木材的分类和分等 木材的分类 针叶树 常绿树 生长较快、材质较软、树干直且大； 表观密度和胀缩变形较小、强度较高、耐腐蚀 性较强。用作承载及装饰。 阔叶树 落叶树 生长较慢、材质坚硬；胀缩变形较大 、容易翘曲开裂、坚硬耐磨、木纹和颜色美观 。用作室内装修和家具。 第四节 木材的处理 木材的干燥 自然干燥 人工干燥 木材的防腐