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，年轮越密越均匀，质量越好；夏材部分越多，木材强度愈高。通常，用横切面上沿半径方向一定长度中，所含夏材宽度总和的百分率，即夏材率，来衡量木材的质量。木材的显微构造显微构造是指用显微镜观察到的木材内部构造。在显微镜下可以观察到，木材是由无数管状细胞结合而成。每个细胞有细胞壁和细胞腔。细胞壁是由若干层细纤维组成，其间微小的孔隙能吸收和渗透水分。细纤维在纵向联结牢固，横向松弱。木材的细胞壁愈厚，细胞腔愈小，木材愈致密，体积密度和强度也愈大，但胀缩也大。春材细胞壁薄腔大，夏材则壁厚腔小。木材中纵向排列的细胞按功能可分为管胞、导管和木纤维。木材针叶树与阔叶树在微观构造上有较大差异，如图所示。针叶树马尾松微观构造木材针叶树显微构造是由管胞和髓线组成。管胞起支撑作用，为树木生长输送养分。针叶树的髓线不明显。在某些针叶树中，夏材管胞之间有充满树脂的通道，称为树脂道，流出的树脂对树木起保护作用。木材--阔叶树的微观构造阔叶树柞木微观构造阔叶树显微构造是由导管、木纤维及髓线组成。木纤维是由壁厚腔小的细胞组成，起支撑作用。导管是由壁薄腔大的细胞组成，起输送养分的作用。由于导管分布的不同，阔叶树又有散孔材和环孔材之分。散孔材的导管均匀分布在年轮上，如杨木、桦木等。环孔材的粗大导管都集中在早材上，如水曲柳、柞木等。●木材的性质及应用1、物理性质密度与表观密度各种树种的木材，其分子构造基本相同，因而木材的密度基本相等，平均约为1550kg/m3。木材细胞组织中的细胞腔及细胞壁中存在大量微小孔隙，使得木材的表观密度较小，并且，不同树种的木材，其表观密度相差较大，例如梧桐的表观密度为280kg/m3，而广西的蚬（xian)木则可高达1128kg/m3。但大多数木材的表观密度都在400～600kg/m3范围内，平均为500kg/m3。吸湿性与含水率木材中的木纤维素具有大量的羟基(-OH)，是亲水性基团，因而木材的吸湿性很强，很容易从周围环境中吸附水分。木材的含水量则以含水率表示，即木材中水分的重量占干燥木材重量的百分比。木材中的水分，按其存在形式可分为:化学结合水、吸附水和自由水三种类型。○化学结合水是木材化学组成中的结构水。它在常温下不变化，对木材的性能无影响。○

吸附水是吸附在细胞壁内细纤维间的水。吸附水直接影响到木材的强度和体积的胀缩。○自由水是存在于细胞腔中和细胞间隙中的水。自由水影响木材的表观密度、抗腐蚀性和燃烧性。木材干燥时首先是自由水蒸发，而后是吸附水蒸发；木材吸潮时，先是细胞壁吸水，细胞壁中吸水达饱和后，自由水才开始吸入。当细胞腔和细胞间隙中无自由水，而细胞壁吸附水达饱和时的含水率，称为木材的纤维饱和点含水率。其值一般为25%～35%，平均值约为30%。纤维饱和点（含水率）是木材物理力学性质变化的转折点。木材的含舰水率随环轮境温度、通湿度的改舟变而变化仰。当木材栽长时间泡处于一炎定温度省和湿度纠的空气透中时，杰就会达占到相对暖稳定的汗含水率犯，即水娇分的蒸秆发和吸辱收趋于汤平衡，地此时木明材的含结水率称劫为平衡帮含水率屠。新伐木材搜含水率一牢般在35%以上，风田干木材含故水率为15%～25%，室内胀干燥木列材含水伪率常为8%～15%。湿胀干漂缩木材的纤素维细胞组鸣织构造使习木材具有滚显著的湿嗽胀干缩变照形性。当木材从护潮湿状态扇干燥至纤厌维饱和点樱时，其体打积和尺寸痕不变化，岩仅仅是自妻由水蒸发雷，重量减喷少。继续撕干燥，含警水率低于耐纤维饱和多点而细胞凳壁中吸附镰水蒸发时周，则发生忧体积收缩吴。反之，帐干燥木材旨吸湿时，津将发生体袭积膨胀，遣直至含水姜量达到纤跪维饱和点筐时为止，师此后继续冲吸湿，也芳不再膨胀要。由于木持材构造驶不均匀主，各方胞向的胀竿缩也不跪同。同一木材差，弦向胀谈缩最大，坑径向次之差，而顺纤盆维的纵向飞最小。木材湿胀扩干缩程度软随树种而乓异.一般表观对密度大的榜，夏材含翼量多的，扁胀缩较大文。木材的忍湿胀干贤缩对木财材的使向用有严困重的影风响，湿胀会唐造成木羽材凸起留，干缩站会导致妇木结构抹构件连帜接处产拨生隙缝饼而松动城。如长期迅受到湿躺胀干缩荒的交替归作用，锹会使木扇材产生刚翘曲开倡裂。为阀了避免公这种情毫况，潮中湿的木筐材在加线工或使写用之前敌应预先刺进行干小燥处理夜，使木去材内的狡含水率荡与将来秩使用的矛环境湿宫度相适向应。因饼此，木枝材应预灵先干燥皮至平衡霸含水率沸后才能轰加工使盈用。其它物榴理性质木材的导词热系数随耽其表观密芒度增大而友增大。顺印纹方向的胜导热系数庸大于横纹礼方向。木材具笔有较好钟的吸声直性能，呆故常用渔软木板哈、木丝里板、穿刷孔板等忧作为吸镇声材料洁。木材具有办良好的电萍绝缘性。月当木材的品含水量提井高或温度炕升高时，想木材的电色阻会降低丧，电绝缘炉性变差。2、木材尝的强度由于木材垄构造的不颜均质性，壮致使木材筑的各种力窗学强度都真具有明显托的方向性课。在顺纹方失向，木材馆的抗压和飞抗拉强度蓬都比横纹逐方向高得是多，而横纹方汗向，弦向这又不同于少径向。木扑材的含水奶率、疵病部及试件尺隆寸对木材畅强度都有泳显著影响净。○抗压强皱度分为顺诉纹抗压慢强度和宿横纹抗锦压强度馒。顺纹枝抗压强翼度为作月用力方唤向与木剥材纤维欠方向一逢致时的跌强度，竞这种受凶压破坏贩是细胞距壁失去商稳定而职非纤维气的断裂榴。横纹叠抗压为俯作用力欺方向与拔木材纤榴维垂直染时的强栏度，这摄种受压废破坏是刑木材横亡向受力寄压紧产岭生显著辱变形而究造成的功破坏。顺纹抗表压强度浩比横纹龄抗压强嫌度高，纸是木材荡用于柱买、桩、薪斜撑和仙桁架等巩承压构非件时的呆主要力费学性能哈，是确什定木材怨强度等说级的依捕据。木材的横单纹抗压强泄度与顺纹屠抗压强度臭的比值因斤树种不同阅而异，一尾般针叶树酱横纹抗压续强度约为村顺纹的10%，阔叶树醉则约为15%～20%。○抗拉层强度木材抗拉贱强度有顺后纹和横纹尤两种。但横纹典抗拉强疏度值很坊小，工宾程中一蛋般不使颜用，而狭顺纹抗摘拉强度外则是木软材所有请强度中火最大的隐。顺纹受拉忌破坏时，肌往往不是史纤维被拉尼断而是纤沿维间被撕赠裂。木材别的疵病如鲜木节、斜盯纹、裂缝蹈等都会使蚊顺纹抗拉什强度显著构降低。同借时，木材荣受拉杆件伶连接处应饮力复杂，尖这是顺纹汽抗拉强度饰充分利用暮的原因。○抗弯强度木材受荐弯曲时异会产生姨压、拉胀、剪等松复杂的垄应力。六受弯构娃件上部肌为顺纹殿抗压，泄下部为近顺纹抗惰拉，而族在水平仗面则产随生剪切才力。木材受笑弯破坏详时，受蚊压区首社先达到拼强度极值限，产暴生大量美变形，姑但构件眠仍能继桶续承载摆，随着墙外力增睬大，当桌下部受元拉区也果达到强透度极限浓时，纤验维本身桂及纤维园间连接博断裂，厘最后导旧致破坏太。木材的耽抗弯强莲度仅次领于顺纹蛋抗拉强多度，为菌顺纹抗筝压强度会的1.5～2.0倍。因胖此，建亩筑工程膀中常用抄作桁架避、梁、且桥梁及盒地板。○抗剪位强度木材受俘剪时，查根据剪妹力与木踢材纤维呆之间的拳作用方碑向可分夺为顺纹掀剪切、洁横纹剪滴切和横挖纹剪断腹三种强薪度。木材在仙不同剪播力作用状下，木寺纤维的洽破坏方推式不同进，因而抵表现为傍横纹剪萌断强度蓬最大，羽顺纹剪践切次之散，横纹雄剪切最予小。●影响妻木材强机度的主累要因素○木材纤宁维组织木材受力责时，主要挣靠细胞壁打承受外力勺，细胞纤曾维组织越察均匀密实滨，强度就索越高。如治夏材比春罪材的结构页密实、坚之硬，当夏膝材含量(夏材率)高时，木惰材强度较输高。○含水炎率对强度影汇响很大，拆当木材含毫水率在纤易维饱和点与以下变化飞时，含水辅率增大，乌强度降低烟，这是因纺为细胞壁翅的水分增鄙加后使细王胞壁及其妇中的亲水员胶体变软悟的缘故；蠢反之，则钢强度增大蜜。但是，殊含水率在引纤维饱和盒点以上变难化时，木每材强度不缩慧变，因为继此时仅仅爆是自由水丢发生变化奖。木材含拐水率变睬化一般项对抗弯填和顺纹惧抗压强垄度的影里响较大碎，对顺聚纹抗剪膀强度影年响较小拴，而对倦顺纹抗葛拉强度否几乎没佳有影响看。○温度木材受吴热后，键细胞壁砍中胶结循物质会赚软化，岛从而引送起木材摔强度降剃低。研蚕究表明著，当温忍度从25℃升高至50℃时，木怎材的顺燃纹抗压立强度会少降低20%～40%。温度高变于100℃时，木材遭会被烤焦要和变形，嫂并发生部湿分挥发物纠分解，强听度下降。反温度高于140浓℃时，木衣材的纤其维素会飘发生热乳裂解，厅变形明篇显并导弟致裂纹调产生，码强度急走剧下降愉。因此缠，长期翠处于高弹温作用搭下（60℃以上）的协建筑物件取，不宜使怖用木材。○负荷时誓间木材的长有期承载能猫力远低于掘暂时承载匀能力。这壮是因为在总长期承载些情况下，糕木材会发耳生纤维等熔速蠕滑，填累积后产靠生较大变液形而降低请了承载能低力的结果厕。因而木疼结构中木馒材许可应鱼力值远低吴于木材强撕度。木材在悄长期荷凳载作用费下，能步无限期乓负荷而迁不破坏浊的最大仁应力，俯称为木乓材的持狠久强度猴。持久输强度仅好为极限斯强度的50%～60%。一切木塘结构都况处于某帮一种负裁荷的长耕期作用急下，因叶此，在继设计结摄构时，考应考虑竞负荷时超间对木经材强度驶的影响掀。一般移以持久步强度为乘依据。○疵病木材在雀生长、岭采伐、满保存及射加工过仰程中所少产生的机内部和件外部的期缺陷，网统称为率疵病。竹木材的校疵病包歌括天然吼生长的惕缺陷(如木节挣、斜纹遗、腐朽疾和病虫钞害等)和加工桌后产生盐的缺陷(如裂缝、浴翘曲等)。一般木中材或多或跨少都存在稼一些疵病弄，使木材瓣的物理力匠学性质受恰到影响。同一疵净病对不暴同强度申的影响浓不尽相斑同。如广木节对柜顺纹抗翅拉强度匀影响显栋著，对烘顺纹抗泻压强度世影响较哗小；斜满纹易使项木材开档裂和翘逝曲，降闷低抗拉蔑和抗弯膏强度；裁裂纹破铃坏木材览的整体会性，降吐低强度顽，在受访弯构件慌中完全悄不能承桨受顺纹彩剪切作谦用。●木材的应展用○木材的陈防腐、防芳虫和防火先处理木材是旗天然有罪机材料壮，易受寨真菌侵毯害而腐垃朽变质斑。木材穗中常见撤的真菌秃有霉菌刑、变色笋菌、腐胞朽菌三蜘种。真扑菌在适糠当温度(25～35℃)、含水握率(30%～50%白)及空气中挑能在木材屋中大量繁摊殖，分解害木材细胞字壁作为养诞分从而破勉坏木材的僚组织，使锤木材丧失吼强度。○防腐可间以采用结脑构措施和缺化学处理库措施，破饶坏真菌的裙生存及繁宅殖条件。结构防腐酒措施是使绸木构件各穴部位都处寺在良好通哗风条件下截，降低含柔水率，保冠证木构件客经常处于膝干燥状态沉，从而避晓免或减少倡真菌的腐动朽作用。化学处理盒是采用涂啄刷、渗透螺和浸渍等尾方法使用痛药剂对木汇材进行处团理，毒化牺木材，杜剂绝真菌的涉生存繁殖越，达到防鞋腐目的。○防虫危害木材膊的昆虫有早白蚁、天完牛、蠹虫贱等。白蚁促性喜蛀蚀扛潮湿的木锡材，在温星暖和潮湿晓环境中生伸存繁殖；朵天牛主要盈侵害含水傲率较低的裹木材，它无分解木质百纤维素作亦为养分而恶破坏木材光。较严重雾的虫害两川三年内就创可完全破命坏木材，圆出现木结梁构崩溃。木结构和窝木制品的蛋防虫，以怪化学处理门为主，一容般与防腐派结合同时帆进行。化但学药剂处机理方法根可据所采用咱的药剂、栽树种、木觉构件尺寸曾及环境条张件而定，趴常采用热锡力法、压客力法和渗秆透法将药秘剂注入木汁材内部达苗到防虫目安的。○防火当木材受潮到高温作堂