木材保护学绪论

1、木结构建筑保护学木结构建筑保护学 授课教师：董会军 联系方式：4208- 木材作为建筑材料具有重量轻、强度高、美观、加工性好等特点。现代木结构建筑在世界上许多国家应用已很普遍。尤其伴随着现代科技和计算机产业的发展,木结构从取材、加工、设计、安装均融入科技成分,现代木结构建筑已成为传统营造概念和现代科技的完美结合物。1.1 木质结构建筑安全性和耐久性的主要影响因素 1.1.1 材料特性木材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。价格适中、加工能耗低、强重比高、可调节室内的温湿度和外表美观，以及木材资源可以再生，所以人们喜欢用木材作为建筑材料和其它工程材料。但木材也存在着不良的性质，如可被生物降解、干

2、缩湿胀、变异性大、易于燃烧、老化等，这些不良性质极大地限制了木材的应用领域。木材作为一种建材，有许多环境方面的优点，首先，木材是可再生的资源，其次，比起钢和混凝土来，每生产一吨木材，只需要453kw的电力，而生产一吨钢材需要3780kw。木材的成长过程能吸收CO2，是“唯一真正天然的可再生的建筑材料”。木结构房屋使用寿命长，建设周期短，可塑性强，工厂预制现场拼装的建筑形式一般可在3个月内交房，施工不大受天气变化影响，成本风险减少，比常规建筑成本低出三成至四成。拆卸搬迁也极为方便，可将整幢别墅从甲地移至乙地。 冬暖夏凉是木建筑另一个值得称道的优点。木材为绝热体，在同样厚度的条件下，木材的隔热值比

3、标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。在冬天室外温度完全相同的条件下，木结构建筑室内温度比混凝土建筑温度要高6摄氏度，夏天正好相反，是真正的“冬暖夏凉”。另外，木结构建筑还有利于防火防水防潮防虫，它的外层被极其耐火的石膏板等无机建材包裹着，而木材燃烧时产生的焦炭层有助于保护其内部木质强度和结构完整性；若采用高效绝缘玻璃棉的结构设计，它的防潮性能甚至可以达到砖混结构的10倍左右。木结构的外墙隔音性能也优于砖混结构，内墙甚至可以在技术上做到绝对隔音。 1.1.2 火灾 对于木结构建筑，建筑构件的耐火极限的高低，是决定木结构建筑防火安全程度的关键因素。随着温度的升高，纤维素、半

4、纤维素和木质素三大高分子化合物会出现热分解，产生CO、CH4、C2H6、CH2=CH2、醛、酮等可燃性气体，这些可燃性气体达到着火点后燃烧，引发火灾。木材的易燃性是木质结构建筑的主要安全隐患。火灾发生的住宅，其中70是木结构住宅。虽然木材容易燃烧，但是，由于木材的导热性较低，热膨胀小，不产生金属材料所具有的热变形，而且燃烧时表面易形成的碳化层起到很好的隔热效果，因此，大断面和高含水率的木材具有较强的耐火性能。 1.1.3 虫蛀 木材是高分子聚合物组成的有机体，含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素和一定量的糖类、蛋白质、淀粉、脂类及矿物质等，是某些昆虫和海生钻孔动物良好的营养或庇护所。危害木建筑最

5、为严重的是白蚁，白蚁对木结构建筑的危害具有隐蔽性、广泛性和严重性，危害率高，破坏性大。危害木材的主要有家白蚁、散白蚁、黑翅土白蚁、截头堆砂白蚁等。白蚁是世界性的主要害虫之一，木结构建筑的防白蚁与木结构建筑的发展息息相关。1.1.4 微生物败坏 由于木材含有微生物赖以生存的营养和环境，微生物可以在木材中生长和繁殖，从而造成木材的腐朽和变色。危害木材的微生物主要有真菌和细菌两大类，其中真菌对木材的危害更严重。主要有木腐菌（包括白腐菌、褐腐菌及软腐菌等）、变色菌和霉菌。变色菌和霉菌侵害木材常常导致木材变色，影响木材的表观特性，如马尾松蓝变、竹材霉变等。严重的木材变色还会导致木材的渗透性增加，从而进一

6、步导致木腐菌的侵害。木腐菌会降解木材细胞壁物质如纤维素、半纤维素及木质素而对木材的物理力学性能造成严重的危害，严重的木材腐朽会使木材的强度丧失殆尽。所以木材的腐朽也是限制木结构建筑发展的因素之一。但是，正确使用木材，可以明显地延长木材的使用寿命。所谓正确使用木材，就是要保持木材通风干燥。如果不能保持木材干燥，就必须对木材进行防腐处理。通过防腐处理，可以显著延长木材的使用寿命。 1.1.5 气候因子 木材在自然环境中经常受到雨雪、湿气、阳光、风沙、尘土及大气污染等物理化学因素的综合作用及气候冷暖变化致使暴露面逐渐粗糙、纹理疏松、板材翘曲、颜色发生变化等现象即通常所说的风化。虽然风化对木材的损坏比

7、生物降解缓慢的多，但是风化降解不仅影响木材及建筑木构件的外观，风化过程中产生的开裂和缝隙对真菌侵袭非常敏感，导致更严重的木材破坏，还会危及安全并造成经济损失。 1.1.6 机械、物理和化学破坏 树木在生长过程中，会受到动物、雷电、火灾、人为等破坏造成伤疤，影响木材的外观及强度。同时在木材的加工或使用过程中会接触到酸、碱、盐、金属物质、有机化合物等，对木材产生腐蚀作用使其降解或发生外观变化，成为化学破坏。木材中纤维素的化学性质较稳定，而半纤维素易被酸水解，木质素易受碱和氧化剂的作用而降解。针叶材比阔叶材抗化学腐蚀性强，但也有例外如柚木、边缘按等是很耐酸的树种。一般心材比边材耐化学腐蚀。当总的来说

8、，木材比一些金属如铝、铜、铁一般钢材等抗化学腐蚀性强。 1.1.7构件与建筑的结构建筑物由许多建筑构件组成，木结构建筑中，除对构件进行保护处理如防腐、防虫、防火等处理外，还应采用正确的设计和施工方法保护木构件乃至整个木建筑.为了保证木构件本身的含水率不成为木腐菌和昆虫的生存条件，要求构件的含水率应经常保持在20以下。对于木结构建筑物，雨水、冷凝水以及基础部分的潮湿作用都可以通过设计和构造措施解决。建筑构件在火灾高温下的耐火性，即建筑构件的燃烧性能和耐火极限，对建筑物的耐火程度有很大的影响。建筑构件的燃烧性能，反映了建筑构件遇火烧或高温作用时的燃烧特点，由构件材料的燃烧性能决定，木构件的燃烧性能分为三类：不燃体、难燃体和易燃体。本结构设计规范GB500052003。 1.5 木质结构建筑保护的意义 木材是人类认识和利用较早的建筑材料之一，也逐渐成为现代建筑的主流。作为建筑材料，木材以其独特的优点而得到国内外消费者的亲睐，在建筑材料行业占有越来越多的比例。但是，木材也有很多缺点，限制了其应用领域，如木材容易遭到生物和微生物的危害而腐朽、发霉或虫蛀；在空气湿度