木材种类及介绍

§9木材木材特点(优缺点）木材具有轻质高强、耐冲击、弹性和韧性好、导热性低、纹理美观、装饰性好、易于加工等特点，并且可通过适当方法进行加工处理来克服或减轻其本身所具有的各向异性、含水率变化时性能改变大、天然疵病多等不良性能，因此，木材在古建筑和现代建筑中都得到了极为广泛的应用。●木材的分类1.按树种分类一般按树种将木材分为针叶树类和阔叶树类两大类针叶树树叶细长如针，多为常绿树，树干一般通直高大，纹理平顺，材质均匀，易得大材。其木质较软而易于加工，故又称为软木材。针叶树木材的主要特点是：表观密度和胀缩变形较小，强度较高，树脂含量高，耐腐蚀性强，建筑工程中广泛用作承重构件和家具用材。针叶树常用品种有红松、落叶松、云杉、冷杉、柏木等。阔叶树树叶宽大，叶脉成网状，大都为落叶树，树干一般通直部分较短，材质较硬，较难加工，故又称为硬木材。其主要特点是：强度高，纹理显著，图案美观；胀缩变形较大，易翘曲、干裂等。建筑工程中常用作尺寸较小的构件及室内装饰。阔叶树木常用品种有榆木、桦木、柞木、山杨、青杨等。2.按材种分类木材按材种可分为原木、原条、板枋材及木质人造板材。原木是除皮、根、树梢的木材，并已按一定尺寸加工成规定直径和长度的材料。建筑工程中直接使用原木制做屋架、横木等，还用于加工胶合板。原条是除皮、根、树梢的木材，但尚未按一定尺寸加工成规定的种类。工程中常用做脚手架、建筑装修用材等。板枋材是已加工成一定规格的木材。截面宽度为厚度3倍或3倍以上的木材为板材；截面宽度不足厚度3倍的木材为枋材。木质人造板是利用木材、木质纤维、木质碎料或其它植物纤维为原料，加胶粘剂和其它添加剂制成的板材。如胶合板、细木工板、纤维板、刨花板等。●木材的构造木材的性质取决于木材的构造（结构）。由于树种和树木生长环境不同，因而木材的构造差异很大。木材的构造通常分为宏观构造和显微构造。1.木材的宏观构造木材的宏观构造是指用肉眼或借助放大镜所能观察到的构造特征。由于木材构造的不均匀性，研究木材各种性能时，必须从不同方向观察其宏观结构。木材一般可从木材的横向、径向、弦向三个切面进行剖析研究，见图所示。木材的宏观构造1－横切面；2－径切面；3－弦切面；4－树皮；5－木质部；6－髓心；7－髓线；8－年轮横切面是与树干主轴垂直的切面。径切面是通过树心，与树干平行的纵切面。弦切面是与树心有一定距离，与树干平行的纵切面。按横切面，可以将木材分为树皮、髓心和木质三个主要部分。树皮是木材外表面的整个组织，起保护树木作用，建筑上用途不大。髓心，也称为树心，是树干中心的松软部分，易腐朽，强度低，故一般不用。木质部是树皮与髓心之间的部分，它是木材的主体。木质部的颜色不均一，一般而言，靠近髓心部分颜色较深，称心材；靠近树皮部分颜色较浅，称边材。心材比边材的利用价值大。年轮：从横切面上看，在木材的木质部有深浅相间的同心圆环，称为年轮。一般，树木每年生长一圈。同一年轮内有深浅两部分。春天生长的木质，色浅、质软，称为春材（早材）；夏秋两季生长的木质，色深、质硬，称为夏材（晚材）。木材相同树种，年年轮越密越均均匀，质量越越好；夏材部分越多多，木材强度度愈高。通常，用横切切面上沿半径径方向一定长长度中，所含含夏材宽度总总和的百分率率，即夏材率率，来衡量木木材的质量。。木材的显微构构造显微构造是指指用显微镜观观察到的木材材内部构造。。在显微镜下可可以观察到，，木材是由无数数管状细胞结结合而成。每每个细胞有细细胞壁和细胞胞腔。细胞壁是由若干层细细纤维组成，，其间微小的的孔隙能吸收收和渗透水分分。细纤维在在纵向联结牢牢固，横向松松弱。木材的的细胞壁愈厚厚，细胞腔愈小，木材愈愈致密，体积积密度和强度度也愈大，但但胀缩也大。。春材细胞壁壁薄腔大，夏夏材则壁厚腔腔小。木材中纵向排排列的细胞按按功能可分为为管胞、导管管和木纤维。。木材针叶树与阔叶叶树在微观构构造上有较大大差异，如图图所示。针叶树马尾松松微观构造木材针叶树显微构构造是由管胞和髓髓线组成。管管胞起支撑作作用，为树木木生长输送养养分。针叶树的髓线线不明显。在某些针叶树树中，夏材管管胞之间有充充满树脂的通通道，称为树树脂道，流出出的树脂对树树木起保护作作用。木材--阔叶树的微观观构造阔叶树柞木微微观构造阔叶树显微构构造是由导管、木木纤维及髓线线组成。木纤维是由壁壁厚腔小的细细胞组成，起起支撑作用。。导管是由壁壁薄腔大的细细胞组成，起起输送养分的的作用。由于导管分布布的不同，阔阔叶树又有散散孔材和环孔孔材之分。散散孔材的导管管均匀分布在在年轮上，如杨木、桦木木等。环孔材材的粗大导管管都集中在早早材上，如水水曲柳、柞木木等。●木材的性质质及应用1、物理性质密度与表观密密度各种树种的木木材，其分子子构造基本相相同，因而木木材的密度基基本相等，平平均约为1550kg/m3。木材细胞组织织中的细胞腔腔及细胞壁中中存在大量微微小孔隙，使使得木材的表表观密度较小小，并且，不不同树种的木木材，其表观观密度相差较较大，例如梧梧桐的表观密密度为280kg/m3，而广西的蚬蚬（xian)木则可高达1128kg/m3。但大多数木木材的表观密密度都在400～600kg/m3范围内，平均均为500kg/m3。吸湿性与含水水率木材中的木纤纤维素具有大大量的羟基(-OH)，是亲水性基基团，因而木木材的吸湿性性很强，很容容易从周围环环境中吸附水水分。木材的的含水量则以以含水率表示示，即木材中中水分的重量量占干燥木材材重量的百分分比。木材中的水分分，按其存在形式式可分为:化学结合水、、吸附水和自自由水三种类类型。○化学结合水是是木材化学组组成中的结构构水。它在常常温下不变化化，对木材的的性能无影响响。○吸附水是吸附附在细胞壁内内细纤维间的的水。吸附水水直接影响到到木材的强度度和体积的胀胀缩。○自由水是存在在于细胞腔中中和细胞间隙隙中的水。自自由水影响木木材的表观密密度、抗腐蚀蚀性和燃烧性性。木材干燥时首首先是自由水水蒸发，而后后是吸附水蒸蒸发；木材吸潮时，，先是细胞壁壁吸水，细胞胞壁中吸水达达饱和后，自自由水才开始始吸入。当细细胞腔和细胞胞间隙中无自自由水，而细细胞壁吸附水水达饱和时的的含水率，称称为木材的纤纤维饱和点含含水率。其值值一般为25%～35%，平均值约为为30%。纤维饱和点（（含水率）是是木材物理力力学性质变化化的转折点。。木材的含水率率随环境温度度、湿度的改改变而变化。。当木材长时间间处于一定温温度和湿度的的空气中时，，就会达到相相对稳定的含含水率，即水水分的蒸发和和吸收趋于平平衡，此时木木材的含水率率称为平衡含含水率。新伐木材含水水率一般在35%以上，风干木木材含水率为为15%～25%，室内干燥木木材含水率常常为8%～15%。湿胀干缩木材的纤维细细胞组织构造造使木材具有有显著的湿胀胀干缩变形性性。当木材从潮湿湿状态干燥至至纤维饱和点点时，其体积积和尺寸不变变化，仅仅是是自由水蒸发发，重量减少少。继续干燥燥，含水率低低于纤维饱和和点而细胞壁壁中吸附水蒸蒸发时，则发发生体积收缩缩。反之，干干燥木材吸湿湿时，将发生生体积膨胀，，直至含水量量达到纤维饱饱和点时为止止，此后继续续吸湿，也不不再膨胀。由于木材构造造不均匀，各各方向的胀缩缩也不同。同一木材，弦弦向胀缩最大大，径向次之之，而顺纤维维的纵向最小小。木材湿胀干缩缩程度随树种种而异.一般表观密度度大的，夏材材含量多的，，胀缩较大。。木材的湿胀干干缩对木材的的使用有严重重的影响，湿胀会造成木木材凸起，干干缩会导致木木结构构件连连接处产生隙隙缝而松动。。如长期受到湿湿胀干缩的交交替作用，会会使木材产生生翘曲开裂。。为了避免这这种情况，潮潮湿的木材在在加工或使用用之前应预先先进行干燥处处理，使木材材内的含水率率与将来使用用的环境湿度度相适应。因因此，木材应应预先干燥至至平衡含水率率后才能加工工使用。其它物理性质质木材的导热系系数随其表观观密度增大而而增大。顺纹纹方向的导热热系数大于横横纹方向。木材具有较好好的吸声性能能，故常用软软木板、木丝丝板、穿孔板板等作为吸声声材料。木材具有良好好的电绝缘性性。当木材的的含水量提高高或温度升高高时，木材的的电阻会降低低，电绝缘性性变差。2、木材的强强度由于木材构造造的不均质性性，致使木材材的各种力学学强度都具有有明显的方向向性。在顺纹纹方向向，木木材的的抗压压和抗抗拉强强度都都比横横纹方方向高高得多多，而横纹纹方向向，弦弦向又又不同同于径径向。。木材材的含含水率率、疵疵病及及试件件尺寸寸对木木材强强度都都有显显著影影响。。○抗抗压压强强度度分为为顺顺纹纹抗抗压压强强度度和和横横纹纹抗抗压压强强度度。。顺顺纹纹抗抗压压强强度度为为作作用用力力方方向向与与木木材材纤纤维维方方向向一一致致时时的的强强度度，，这这种种受受压压破破坏坏是是细细胞胞壁壁失失去去稳稳定定而而非非纤纤维维的的断断裂裂。。横横纹纹抗抗压压为为作作用用力力方方向向与与木木材材纤纤维维垂垂直直时时的的强强度度，，这这种种受受压压破破坏坏是是木木材材横横向向受受力力压压紧紧产产生生显显著著变变形形而而造造成成的的破破坏坏。。顺纹纹抗抗压压强强度度比比横横纹纹抗抗压压强强度度高高，，是是木木材材用用于于柱柱、、桩桩、、斜斜撑撑和和桁桁架架等等承承压压构构件件时时的的主主要要力力学学性性能能，，是是确确定定木木材材强强度度等等级级的的依依据据。。木材材的的横横纹纹抗抗压压强强度度与与顺顺纹纹抗抗压压强强度度的的比比值值因因树树种种不不同同而而异异，，一一般般针针叶叶树树横横纹纹抗抗压压强强度度约约为为顺顺纹纹的的10%，阔阔叶叶树树则则约约为为15%～20%。○抗抗拉拉强强度度木材材抗抗拉拉强强度度有有顺顺纹纹和和横横纹纹两两种种。。但横横纹纹抗抗拉拉强强度度值值很很小小，，工工程程中中一一般般不不使使用用，，而而顺顺纹纹抗抗拉拉强强度度则则是是木木材材所所有有强强度度中中最最大大的的。。顺纹纹受受拉拉破破坏坏时时，，往往往往不不是是纤纤维维被被拉拉断断而而是是纤纤维维间间被被撕撕裂裂。。木木材材的的疵疵病病如如木木节节、、斜斜纹纹、、裂裂缝缝等等都都会会使使顺顺纹纹抗抗拉拉强强度度显显著著降降低低。。同同时时，，木木材材受受拉拉杆杆件件连连接接处处应应力力复复杂杂，，这这是是顺顺纹纹抗抗拉拉强强度度充充分分利利用用的的原原因因。。○抗弯弯强强度度木材材受受弯弯曲曲时时会会产产生生压压、、拉拉、、剪剪等等复复杂杂的的应应力力。。受受弯弯构构件件上上部部为为顺顺纹纹抗抗压压，，下下部部为为顺顺纹纹抗抗拉拉，，而而在在水水平平面面则则产产生生剪剪切切力力。。木材受弯弯破坏时时，受压压区首先先达到强强度极限限，产生生大量变变形，但但构件仍仍能继续续承载，，随着外外力增大大，当下下部受拉拉区也达达到强度度极限时时，纤维维本身及及纤维间间连接断断裂，最最后导致致破坏。。木材的抗抗弯强度度仅次于于顺纹抗抗拉强度度，为顺顺纹抗压压强度的的1.5～2.0倍。因此此，建筑筑工程中中常用作作桁架、、梁、桥桥梁及地地板。○抗剪强强度木材受剪剪时，根根据剪力力与木材材纤维之之间的作作用方向向可分为为顺纹剪剪切、横横纹剪切切和横纹纹剪断三三种强度度。木材在不不同剪力力作用下下，木纤纤维的破破坏方式式不同，，因而表表现为横横纹剪断断强度最最大，顺顺纹剪切切次之，，横纹剪剪切最小小。●影响木木材强度度的主要要因素○木材纤纤维组织织木材受力力时，主主要靠细细胞壁承承受外力力，细胞胞纤维组组织越均均匀密实实，强度度就越高高。如夏夏材比春春材的结结构密实实、坚硬硬，当夏夏材含量量(夏材率)高时，木木材强度度较高。。○含水率率对强度影影响很大大，当木木材含水水率在纤纤维饱和和点以下下变化时时，含水水率增大大，强度度降低，，这是因因为细胞胞壁的水水分增加加后使细细胞壁及及其中的的亲水胶胶体变软软的缘故故；反之之，则强强度增大大。但是是，含水水率在纤纤维饱和和点以上上变化时时，木材材强度不不变，因因为此时时仅仅是是自由水水发生变变化。木材含水水率变化化一般对对抗弯和和顺纹抗抗压强度度的影响响较大，，对顺纹纹抗剪强强度影响响较小，，而对顺顺纹抗拉拉强度几几乎没有有影响。。○温度木材受热热后，细细胞壁中中胶结物物质会软软化，从从而引起起木材强强度降低低。研究究表明，，当温度度从25℃升高至50℃时，木材材的顺纹纹抗压强强度会降降低20%～40%。温度高高于100℃℃时，木材材会被烤烤焦和变变形，并并发生部部分挥发发物分解解，强度度下降。。温度高高于140℃℃时，木材材的纤维维素会发发生热裂裂解，变变形明显显并导致致裂纹产产生，强强度急剧剧下降。。因此，，长期处处于高温温作用下下（60℃以上）的的建筑物物件，不不宜使用用木材。。○负荷时时间木材的长长期承载载能力远远低于暂暂时承载载能力。。这是因因为在长长期承载载情况下下，木材材会发生生纤维等等速蠕滑滑，累积积后产生生较大变变形而降降低了承承载能力力的结果果。因而而木结构构中木材材许可应应力值远远低于木木材强度度。木材在长长期荷载载作用下下，能无无限期负负荷而不不破坏的的最大应应力，称称为木材材的持久久强度。。持久强强度仅为为极限强强度的50%～60%。一切木结结构都处处于某一一种负荷荷的长期期作用下下，因此此，在设设计结构构时，应应考虑负负荷时间间对木材材强度的的影响。。一般以以持久强强度为依依据。○疵病木材在生生长、采采伐、保保存及加加工过程程中所产产生的内内部和外外部的缺缺陷，统统称为疵疵病。木木材的疵疵病包括括天然生生长的缺缺陷(如木节、、斜纹、、腐朽和和病虫害害等)和加工后后产生的的缺陷(如裂缝、、翘曲等等)。一般木木材或多多或少都都存在一一些疵病病，使木木材的物物理力学学性质受受到影响响。同一疵病病对不同同强度的的影响不不尽相同同。如木木节对顺顺纹抗拉拉强度影影响显著著，对顺顺纹抗压压强度影影响较小小；斜纹纹易使木木材开裂裂和翘曲曲，降低低抗拉和和抗弯强强度；裂裂纹破坏坏木材的的整体性性，降低低强度，，在受弯弯构件中中完全不不能承受受顺纹剪剪切作用用。●木材的应应用○木材的的防腐、、防虫和和防火处处理木材是天天然有机机材料，，易受真真菌侵害害而腐朽朽变质。。木材中中常见的的真菌有有霉菌、、变色菌菌、腐朽朽菌三种种。真菌菌在适当当温度(25～35℃)、含水率率(30%～50%)及空气中中能在木木材中大大量繁殖殖，分解解木材细细胞壁作作为养分分从而破破坏木材材的组织织，使木木材丧失失强度。。○防腐可可以采用用结构措措施和化化学处理理措施，，破坏真真菌的生生存及繁繁殖条件件。结构防腐腐措施是是使木构构件各部部位都处处在良好好通风条条件下，，降低含含水率，，保证木木构件经经常处于于干燥状状态，从从而避免免或减少少真菌的的腐朽作作用。化学处理理是采用用涂刷、、渗透和和浸渍等等方法使使用药剂剂对木材材进行处处理，毒毒化木材材，杜绝绝真菌的的生存繁繁殖，达达到防腐腐目的。。○防虫危害木材材的昆虫虫有白蚁蚁、天牛牛、蠹虫虫等。白白蚁性喜喜蛀蚀潮潮湿的木木材，在在温暖和和潮湿环环境中生生存繁殖殖；天牛牛主要侵侵害含水水率较低低的木材材，它分分解木质质纤维素素作为养养分而破破坏木材材。较严严重的虫虫害两三三年内就就可完全全破坏木木材，出出现木结结构崩溃溃。木结构和和木制品品的防虫虫，以化化学处理理为主，，一般与与防