第4章木材基本性质木材培训班

1、 第第4 4章章 木材的基本性质木材的基本性质4.1 木材的化学性质木材的化学性质4.1.1 4.1.1 木材的化学成分木材的化学成分 P1141.1.木材细胞的有机组成木材细胞的有机组成 主要成分主要成分: :是是纤维素纤维素、半纤维素半纤维素和和木素木素； 少量成分少量成分: :树脂、单宁、香精油、色素、树脂、单宁、香精油、色素、生物碱、果胶、蛋白质等。生物碱、果胶、蛋白质等。4.1.1 4.1.1 木材的化学成分木材的化学成分 P114 1.1.木材细胞的无机组成木材细胞的无机组成 组成木材的无机组成即灰分，总含量为组成木材的无机组成即灰分，总含量为0.20.21.71.7。 其基本元素

2、和平均含量分别是：其基本元素和平均含量分别是：碳碳49.549.55050、氢、氢13.313.313.413.4、氧、氧42.642.64444、氮、氮0.10.10.20.2。此外，还有少量元素，此外，还有少量元素，主要是钾、钠、钙、磷、镁、铁、锰等。主要是钾、钠、钙、磷、镁、铁、锰等。4.1.2 4.1.2 纤维素纤维素 P P114-115114-115 纤维素纤维素属于多糖类天然高分子化合物属于多糖类天然高分子化合物，其化，其化学式为学式为C6H10O5C6H10O5。 4.1.3 4.1.3 半纤维素半纤维素 半纤维素半纤维素是由木糖、甘露糖、半乳糖、阿拉是由木糖、甘露糖、半乳糖、

3、阿拉伯糖和葡萄糖等多糖基组成的一种聚合物。伯糖和葡萄糖等多糖基组成的一种聚合物。4.1.4 4.1.4 木质素木质素 木质素木质素作为细胞间固结物质填充在细胞壁的作为细胞间固结物质填充在细胞壁的微纤丝之间，把相邻的细胞粘结在一起，微纤丝之间，把相邻的细胞粘结在一起， 4.2 木材的物理性质4.2.1 4.2.1 木材中的水分木材中的水分 P116（1 1）自由水自由水: :是指以游离状态存在于木材细胞的胞是指以游离状态存在于木材细胞的胞腔、细胞间隙和纹孔腔这类大毛细管中的水分。腔、细胞间隙和纹孔腔这类大毛细管中的水分。（2 2）吸着水吸着水: : 是指以吸附状态存在于细胞壁中微是指以吸附状态存

4、在于细胞壁中微毛细管的水，即细胞壁微纤丝之间的水分。吸毛细管的水，即细胞壁微纤丝之间的水分。吸着水对木材物理力学性质有重要的影响。着水对木材物理力学性质有重要的影响。（3 3）化合水化合水: :是指与木材细胞壁物质组成呈牢固地是指与木材细胞壁物质组成呈牢固地化学结合状态的水。化学结合状态的水。 4.2.1.2 4.2.1.2 木材含水率的种类及测定方法木材含水率的种类及测定方法 P P116116 1 1）木材含水率定义）木材含水率定义 绝对含水率绝对含水率 相对含水率相对含水率%10000GGGWW绝%1000WWGGGW相W 绝绝 绝对含水率，绝对含水率，%;W相相 相对含水率，相对含水率

5、，%；G0 全干木材的重量，全干木材的重量，g;Gw 测定时木材重量，测定时木材重量，g 2）木材含水率的测定方法 干燥法干燥法 是将欲测含水率的木材称其初重（是将欲测含水率的木材称其初重（Gw）后放入烘箱，）后放入烘箱，先在先在60低温下烘干低温下烘干2小时，之后将温度调至小时，之后将温度调至1032，连续烘，连续烘干干810h后至重量（后至重量（G0）不变）不变 蒸馏法蒸馏法23mm厚度的碎木置于三厚度的碎木置于三角瓶中，加热蒸馏；水蒸汽角瓶中，加热蒸馏；水蒸汽与二甲苯蒸汽进入冷却器，与二甲苯蒸汽进入冷却器，经冷凝的液体即流入受器中，经冷凝的液体即流入受器中，水分重沉至下部，多余的二水分重

6、沉至下部，多余的二甲苯则沿侧管返回瓶中甲苯则沿侧管返回瓶中. 蒸馏法测定木材含水率蒸馏法测定木材含水率 5.1.1 木材含水率及其测定木材含水率及其测定（展示全屏）（展示全屏） 电测法电测法 电测法是利用木材电学性质如电阻率、介电电测法是利用木材电学性质如电阻率、介电常数和功率因素等与木材含水率的关系设计出一种测湿常数和功率因素等与木材含水率的关系设计出一种测湿仪。仪。 电阻式交流介电式 根据木材的直流电阻率随木材含水根据木材的直流电阻率随木材含水率变化的原理，测量范围：率变化的原理，测量范围：728%728%根据木材的介电常数、损失角正切根据木材的介电常数、损失角正切值随木材含水率的增加而增

7、加原理，值随木材含水率的增加而增加原理，测量范围：可由绝干材至饱和含水测量范围：可由绝干材至饱和含水率。但由于制造上的困难，实际上率。但由于制造上的困难，实际上测湿范围是有所限制。测湿范围是有所限制。 木材含水木材含水率测定仪率测定仪感应式水分测定仪感应式水分测定仪测量原理测量原理:电磁波感应木材水电磁波感应木材水分分,不损坏木材不损坏木材,测量精度高测量精度高,测量范围测量范围:050%插入式木材测湿仪插入式木材测湿仪测量原理测量原理:电阻式测量木电阻式测量木材水分材水分4.2.1.4 纤维饱和点定义及其意义纤维饱和点定义及其意义（展示全屏）（展示全屏）o 纤维饱和点纤维饱和点指指木材细胞壁

8、含水率处于饱和状态木材细胞壁含水率处于饱和状态而而细胞腔细胞腔无自由水时无自由水时称为木材纤维饱和点，此时的含水率为纤维称为木材纤维饱和点，此时的含水率为纤维饱和点含水率。范围饱和点含水率。范围23-33%；平均；平均30%o 纤维饱和点是木材多种材性的转折点纤维饱和点是木材多种材性的转折点 就大多数木材力就大多数木材力学性质而言，如含水率在纤维饱和点以上，其强度不因学性质而言，如含水率在纤维饱和点以上，其强度不因含水率的变化而有所增减。当木材干燥含水率减低至纤含水率的变化而有所增减。当木材干燥含水率减低至纤维饱和点以下时，其强度随含水率之减低而增加维饱和点以下时，其强度随含水率之减低而增加

9、，如图所示4.2.1.5 木材吸湿性与吸湿滞后现象木材吸湿性与吸湿滞后现象 1. 木材的吸湿性是指木材从空气中吸收水分或木材的吸湿性是指木材从空气中吸收水分或向空气中蒸发水分的性质向空气中蒸发水分的性质 2.木材吸湿滞后现象木材吸湿滞后现象 在相同的大气温度和相对湿度条件下，木材在相同的大气温度和相对湿度条件下，木材解吸稳定含水率大于吸湿稳定含水率现象称为解吸稳定含水率大于吸湿稳定含水率现象称为木材吸湿滞后木材吸湿滞后 。5.1.3 木材的吸湿性木材的吸湿性4.2.1.6 木材平衡含水率木材平衡含水率 木材在空气中吸收水分（吸湿）和散失水木材在空气中吸收水分（吸湿）和散失水分（解吸）的速度相等

10、，达到动态平衡、相分（解吸）的速度相等，达到动态平衡、相对稳定，此时含水率称为木材平衡含水率。对稳定，此时含水率称为木材平衡含水率。 各地木材平衡含水率差异见各地木材平衡含水率差异见 表4-14.2.2.1 木材干缩与湿账现象木材干缩与湿账现象 （1）木材干缩和湿胀）木材干缩和湿胀 湿材因干燥而缩湿材因干燥而缩减其尺寸的现象称之为干缩；干材因吸减其尺寸的现象称之为干缩；干材因吸收水分而增加尺寸与体积的现象称为湿收水分而增加尺寸与体积的现象称为湿胀。胀。 （2）木材干缩（湿胀）的差异）木材干缩（湿胀）的差异 纵向干缩仅为纵向干缩仅为0.10.3，径向干缩，径向干缩为为36；弦向干缩；弦向干缩61

11、2，是径向，是径向干缩的干缩的12倍。倍。 4.2.24.2.2木材的干缩与湿账木材的干缩与湿账4.2.2.2木材干缩与湿账各向差异的原因 （1）纵向干缩与横向干缩差异的原因）纵向干缩与横向干缩差异的原因 P119 （2）径向与弦向干缩差异的原因）径向与弦向干缩差异的原因 P1204.2.3.1 木材物质密度木材物质密度木材物质比重为木材除去细胞腔木材物质比重为木材除去细胞腔等孔陷所占空间后实际木材物质等孔陷所占空间后实际木材物质的比重，亦即细胞壁的比重。的比重，亦即细胞壁的比重。 4.2.3木材的密度木材的密度4.2.3.2 木材密度木材密度（1）木材密度）木材密度 单位体积内木材的重量称为

12、木材单位体积内木材的重量称为木材密度，又称木材容积重或容重，单位密度，又称木材容积重或容重，单位为为gcm3，kgm3。 广西最重的木材：蚬木广西最重的木材：蚬木 广西最轻的木材：轻木广西最轻的木材：轻木 （2）木材密度种类）木材密度种类 P121 基本密度基本密度 全干材重量除以饱和水分时木全干材重量除以饱和水分时木材的体积为基本密度。材的体积为基本密度。 生材密度生材密度 生材密度是生材重量除以生材的生材密度是生材重量除以生材的体积。体积。 气干密度气干密度 气干材重量除以气干材体积为气气干材重量除以气干材体积为气干密度。干密度。 全干材密度全干材密度 木材经人工干燥，使含水率为木材经人工

13、干燥，使含水率为零时的木材密度，为全干材密度或绝干密度。零时的木材密度，为全干材密度或绝干密度。4.2.4 木材环境学特性4.2.4.1 木材的视觉特性木材的视觉特性 P123（1）木材的颜色）木材的颜色（2）木纹图案和节子）木纹图案和节子（3）木材表面光泽与透明涂饰）木材表面光泽与透明涂饰（4）木材对紫外线的吸收性与对红外线的反）木材对紫外线的吸收性与对红外线的反射性射性4.2.4.2木材的触觉特性木材的触觉特性 P124（1）木材表面的冷暖感）木材表面的冷暖感（2）木材表面的粗滑感）木材表面的粗滑感（3）木材表面的软硬感）木材表面的软硬感4.2.4.3 木材的调湿特性木材的调湿特性 P12

14、6（1）湿度在人类居住环境的作用）湿度在人类居住环境的作用（2）木材调湿原理）木材调湿原理（3）木材调湿效果与厚度间的关系）木材调湿效果与厚度间的关系4.3木材的主要力学性质木材的主要力学性质 4.3.2.1 抗拉强度抗拉强度 P1284.3.2.2 木材的抗压强度木材的抗压强度（1）顺纹抗压强度）顺纹抗压强度 木材顺纹抗压强度是指木材沿纹理方向承木材顺纹抗压强度是指木材沿纹理方向承受压力荷载的最大能力。受压力荷载的最大能力。 木材顺压强度的平均值约为木材顺压强度的平均值约为45MPa； 4.3.2.3 木材的抗弯强度木材的抗弯强度 P129（1）木材抗弯强度）木材抗弯强度 木材抗弯强度是指木

15、材承受逐渐施加弯曲木材抗弯强度是指木材承受逐渐施加弯曲荷载的最大能力，亦称静曲强度。荷载的最大能力，亦称静曲强度。 平均值约为90MPa （2）抗弯弹性模量）抗弯弹性模量4.3.2.4 木材的抗剪强度木材的抗剪强度 P129 木材抵抗剪切应力的最大能力，木材抵抗剪切应力的最大能力，称为抗剪强度。称为抗剪强度。 平均只有顺纹抗压强度的平均只有顺纹抗压强度的1030。 4.3.2.5 木材的硬度木材的硬度 P129 木材硬度是指木材抵抗其它刚体木材硬度是指木材抵抗其它刚体压入的能力。压入的能力。 广西最硬的木材：荔枝、竹叶青广西最硬的木材：荔枝、竹叶青岗、岗、子京、蚬木。子京、蚬木。4.3.2.6 木材的冲击韧性木材的冲击韧性 木材的冲击韧性，是指木材受冲木材的冲击韧性，是指木材受冲击力而弯曲折断时，试样单位面积所击力而弯曲折断时，试样单位面积所吸收的能量。用破坏试样所消耗的功吸收的能量。用破坏试样所消耗的功(kJ/m2)表示。表示。 4.3.2.7 木材工艺力学性质木材工艺力学性质（1） 抗劈力抗劈力 是指木材的一端沿纹理方向抵抗是指木材的一端沿纹理方向抵抗