《建筑材料》木材

8木材

本章简要介绍了木材的分类及木材的宏观构造和微观构造。详细地论述了木材的物理性质和力学性质。应深刻领会木材的各向异性、湿胀干缩性、含水率对木材性质的影响，影响木材强度大小的因素等。此外，还应了解木材在建筑工程中的主要用途及木材的综合利用途径，木材的腐朽原理及防腐途径。

本章提要本章内容8.1

木材的分类及构造8.2

木材的主要性质8.3

木材的应用8.1木材的分类及构造木材是由树木加工而成的，树木分为针叶树和阔叶树两大类，见表8.1。建筑中应用最多的是针叶树。木材的构造是决定木材性质的主要因素。一般对木材的研究可以从宏观和微观两方面进行。表8.1树木的分类和特点种类特点用途树种针叶树树叶细长，成针状，多为常绿树；纹理顺直，木质较软，强度较高，表观密度小；耐腐蚀性较强，胀缩变形小是建筑工程中主要使用的树种，多用作承重构件、门窗等松树、杉树、柏树等阔叶树树叶宽大，叶脉呈网状，大多为落叶树；木质较硬，加工较难；表观密度大，胀缩变形大常用作内部装饰、次要的承重构件和胶合板等榆树、桦树、水曲柳等用肉眼或低倍放大镜所看到的木材组织称为宏观构造。为便于了解木材的构造，将树木切成3个不同的切面，如图8.1所示。横切面——垂直于树轴的切面；径切面——通过树轴的切面；弦切面——和树轴平行与年轮相切的切面。在宏观下，树木可分为树皮、木质部和髓心三个部分。而木材主要使用木质部。1宏观构造图8.1树干的3个切面1—树皮；2—木质部；3—年轮；4—髓线；5—髓心(1)边材、心材在木质部中，靠近髓心的部分颜色较深，称为心材。心材含水量较少，不易翘曲变形，抗蚀性较强；外面部分颜色较浅，称为边材。边材含水量高，易干燥，也易被湿润，所以容易翘曲变形，抗蚀性也不如心材1）木质部的构造特征(2)年轮、春材、夏材横切面上可以看到深浅相间的同心圆，称为年轮。年轮中浅色部分是树木在春季生长的，由于生长快，细胞大而排列疏松，细胞壁较薄，颜色较浅，称为春材(早材)；深色部分是树木在夏季生长的，由于生长迟缓，细胞小，细胞壁较厚，组织紧密坚实，颜色较深，称为夏材(晚材)。每一年轮内就是树木一年的生长部分。年轮中夏材所占的比例越大，木材的强度越高。

第一年轮组成的初生木质部分称为髓心(树心)。从髓心成放射状横穿过年轮的条纹，称为髓线。髓心材质松软，强度低，易腐朽开裂。髓线与周围细胞联结软弱，在干燥过程中，木材易沿髓线开裂。2）髓心、髓线在显微镜下所看到的木材组织，称为木材的微观构造(见图8.2和图8.3)。在显微镜下，可以看到木材是由无数管状细胞紧密结合而成。细胞横断面呈四角略圆的正方形。每个细胞分为细胞壁和细胞腔两个部分，细胞壁由若干层纤维组成。细胞之间纵向联结比横向联结牢固，造成细胞纵向强度高，横向强度低。细胞之间有极小的空隙，能吸附水和渗透水分。2微观构造图8.2显微镜下松木的横切片示意图1—细胞壁；2—细胞腔；3—树脂流出孔；4—木髓线图8.3细胞壁的结构1—细胞腔；2—初生层；3—细胞间层8.2木材的主要性质(1)木材中的水分

自由水：存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分

吸附水：吸附在细胞壁内细纤维之间的水分

结合水：形成细胞化学成分的化合水1木材的物理性质1）木材的含水率(2)木材的纤维饱和点木材受潮时，首先形成吸附水，吸附水饱和后，多余的水成为自由水；木材干燥时，首先失去自由水，然后才失去吸附水。当吸附水处于饱和状态而无自由水存在时，此时对应的含水率称为木材的纤维饱和点。纤维饱和点随树种而异，一般为23%~33%，平均为30%。木材的纤维饱和点是木材物理、力学性质的转折点。(3)木材的平衡含水率木材的含水率是随着环境温度和湿度的变化而改变的。当木材长期处于一定温度和湿度下，其含水率最后会达到与周围环境湿度相平衡，此时的含水率称为平衡含水率。它与周围空气的温度、相对湿度的关系如图8.4所示。根据周围空气的温度和相对湿度可求出木材的平衡含水率。图8.4木材的平衡含水率

木材细胞壁内吸附水的变化而引起木材的变形，即湿胀干缩。图8.5是木材含水率与胀缩变形的关系。由于木材构造的不均匀性，在不同的方向干缩值不同。顺纹方向(纤维方向)干缩值最小，平均为0.1%~0.35%；径向较大，平均为3%~6%；弦向最大，平均为6%~12%。

一般来讲，表观密度大、夏材含量多的木材，湿胀变形较大。2）湿胀干缩图8.5木材含水率与胀缩变形的关系不同树种的密度相差不大，平均约为1.55g/cm3。3）木材的密度4）表观密度木材表观密度的大小随木材的孔隙率、含水量以及其他一些因素的变化而不同。因此确定木材的表观密度时，应在含水率为标准含水率情况下进行。1）爬木材的予强度按受力恶状态，接木材的摧强度分陈为抗拉、抗障压、抗弯蔑和抗剪四种强拼度。木材的强沾度检验是翁采用无疵寇病的木材痒制成标准风试件，按《木材物暖理力学拿试验方窗法》进行测咳定。2木材的力拦学性质木材受剪谣切作用时宿，由于作共用力对于腰木材纤维挠方向的不否同，可分吓为顺纹剪切讯、横纹剪雪切和横纹颈切断三种，如图8.6所示。当以木鹿材的顺文纹抗压图强度为1时，木材宵理论上各衡强度大小队关系见表8.2。图8.6木材的词剪切(a)顺纹剪切弄；(b)横纹剪切训；(c)横纹切浓断表8.2木材各欣种强度留间的关耻系抗压抗拉抗弯抗剪顺纹横纹顺纹横纹顺纹横纹切断11/10~1/32~31/20~1/31.5~2.01/7~1/31/2~1(1)含水率当含水需率在纤办维饱和基点以上变化时筝，仅仅铜是自由口水的增扰减，对旬木材强蛮度没有影响；当含水篇率在纤维震饱和点以下变化时，随含水率蓄的降低，僵细胞壁趋馋于紧密，害木材强度记增加。如图8.7所示。我国木材昏试验标准督规定，以们标准含水良率(即含水率12%汤)时的强赶度为标会准值，吊其他含苍水率时葛的强度汽，可按挤下式换牧算成标唉准含水特率时的但强度。2）影杏响木材强膊度的因素(2)负荷时间愈的影响木材在长嫁期荷载作件用下，只辆有当其应削力远低于晋强度极限宰的某一范贝围时，才上可避免木佳材因长期唇负荷而破煎坏。木材在长址期荷载作让用下不致世引起破坏吴的最大强席度，称为持久强城度。木材的顶持久强度花比其极限莲强度小得侦多，一般耀为极限强挨度的50%洋~60跃%，如图8.8所示。(3)环境温在度温度对木孕材强度有没直接影响闸。当温度挖由25℃升至50℃时，将厉因木纤况维和其斗间的胶规体软化六等原因仓，使木港材抗压昆强度降剂低20%~酱40%，抗拉和适抗剪强度芝降低12%馅~20诱%；当温善度在100所℃以上时，适木材中部列分组织会绣分解、挥嘴发，木材毙变黑，强秘度明显下少降。因此生，长期处泊于高温籍环境下甲的建筑虏物不宜木采用木棍结构。(4)木材的暂缺陷①节子盒节子能提店高横纹抗槐压和顺纹竿抗剪强度挠。②木材受腐量朽菌侵蚀闪后，不仅判颜色改变飘，结构也秆变得松软肿、易碎，火呈筛孔和贵粉末状形所态。③裂纹会降由低木材的融强度，特谜别是顺纹伪抗剪强度利。而且缝历内容易积垃水，加速童木材的腐茎烂。④构造缺致陷木纤柿维排列更不正常也均会降致低木材钓的强度默，特别柴是抗拉功及抗弯堤强度。图8.7含水率灯对木材沾强度的干影响1—顺纹抗垮拉；2—抗弯；3—顺纹抗汉压；4—顺纹抗剪图8.8木材持久办强度8.3木材的应虑用工程中木可材按其加候工程度和挖用途分为原条、原阶木、板材软、枋材四类。钟此外还吧有各类习人造板充材。1木材产品1）员原条原条是已经除个去皮(也有不去摆皮的)、根、树伯梢而未加袍工成规定羊材品的木遍材。主要勇用于脚手凡架或供进黄一步加工董。原木是将原线条按一镰定尺寸合切取的李木料。垮可分为忌直接使叔用原木直和加工借原木。兄直接使用筹原木——用于屋架仓、檩、椽阻、木桩、好坑木等。旅加工原切木——用于加名工锯材艰、胶合誓板等。千2）罗原木又称锯材状，指宽度为掩厚度的芽三倍或福三倍以妙上的木励料。按其厚安度、宽纺度可分薯为薄板粮、中板脏、厚板使。其尺乌寸见表8.3。锯材有冻特等锯踢材和普财通锯材倍之分。乖根据《针叶树哲锯材》(G澡B1床53.挎2—8权4)和《阔叶树锯所材分等》(G宏B4史81.泽72—破84)的规定吧，普通担锯材分桶为一、觉二、三若等。各搂等级技兰术指标见表8.4。4）枋材指耍宽度不她足厚度庭三倍的晋木料。3）板脑材表8.3针叶树、蒜阔叶树锯院材宽度、顷厚度(mm)分类厚度宽度尺寸范围进级薄板中板厚板12，15，18，2125，3040，50，6050~24050~26060~30010表8.4锯材的与分等标洲准干燥能腥减轻自育重，防形止腐朽粮、开裂穷及弯曲静，从而躺提高木份材的强野度和耐柱久性。治木材的蒙干燥方栏法可分候为自然干燥和人工干燥两种。谅自然干过燥方法涛的优点蛾是简单筑，不需爆要特殊销设备，贸但干燥种时间长到，而且谣只能干霸燥到风辈干状态勤。人工糊干燥利帮用人工饭方法排贺除锯材脾中水分乌，常用辰方法有浸树法、修蒸树法和蛙热坑法。2木材的惹干燥1）计木材的堡腐朽木材的挪腐朽为筛真菌侵学害所致塌。真菌交分霉菌、党变色菌抽和腐朽川菌三种，炼前两种涂真菌对喘木材质假量影响车较小，违但腐朽雷菌影响形很大。真菌在木咏材中生存无和繁殖必粗须具备三观个条件，帮即适当的宽水分、值足够的他空气和遥适宜的艇温度。此外，木饱材还易受挡到白蚁、爽天牛等昆怀虫的蛀蚀小，使木材绍形成很多自孔眼或沟像道，甚至勺蛀穴，破锡坏木质结灾构的完整横性而使强伪度严重降捞低。3木材的论防腐木材防腐虑的基本原心理在于破土坏真菌及透虫类生存茄和繁殖条嫂件，常用夫方法有以滩下两种：促(1)结构预满防法在结构和摇施工中，合使木结构买不受潮湿渔，要有良菊好的通风隔条件；在音木材与其丑他材料之毙间用防潮限垫；不将谱支点或其速他任何木贱结构封闭铸在墙内；杨木地板下禁设通风洞隶。2）木雁材的防腐(2)防腐剂法厘这种方法桶是通过涂区刷或浸渍桥水溶性防恐腐剂(如氯化钠弓、氧化锌川、氟化钠凤、硫酸铜)、油溶性帐防腐剂(如林丹笨五氯酚丹合剂)、乳剂防嘉腐剂(如氟化钠犬、沥青膏)等，使合木材成厨为有毒挥物质，捡达到防篮腐要求婚。木材经加伐工成型和门制作构件剂时，会留除下大量的枯碎块废屑茅，将这些损废脚料或耍含有一定缴纤维量的藏其他作物营作原料，附采用一般叨物理和化去学方法加赤工而成的颗即为人造板隆材。这类鞭板材与衬天然木粱材相比黎，板面煌宽，表垂面平整颜光洁，完没有节急子，不椒翘曲、捎开裂，堤经加工琴处理后四还具有预防水、椅防火、匆防腐、万防酸性慨能。常用人造幅板材有胶合板、绑纤维板、进刨花板。4人造板材胶合板是用原肌木旋切骨成薄片忧，经干堡燥处理吐后，再夜用胶粘膏剂按奇药数层数民，以各钥层纤维雹互相垂钥直的方盒向粘合杰热压而驼成的人疤造板材本。一般觉为3~1惑3层，建筑匙工程中常社用的有三搭合板和五陡合板。一鼻般可分为阔叶树诞普通胶贷合板和松木普通借胶合板两种。近胶合板床厚度为2.4m明m、3mm、3.5座mm、4mm、5.5线mm、6mm，自6mm起按1mm递增。胶协合板幅面抄尺寸见表8.5。其特性票及适用范良围见表8.6。1）色胶合板表8.5胶合板的汉幅面尺寸(mm)宽度长度9151220183021352440915915122018302135—1220—1220183021352440表8.6胶合板分键类、特性营及适用范者围纤维板是以植斩物纤维应为原料们经破碎店、浸泡重、研磨听成浆，抱然后经者热压成戚型、干细燥等工驳序制成蛛的一种除人造板尽材。纤捕维板所殖选原料碰可以是馋木材采准伐或加山工的剩现余物(如板皮、戏刨花、树挺枝)，也可妹以是稻股草、麦辽秸、玉炊米秆、碗竹材等尖。纤维板行按其体炉积密度涝分为硬质纤维株板(体积密度踏＞800贴kg/宿m3)、中密度纤破维板(体积密度500~醉800kg/壳m3)和软质纤粒维板(体积密度救＜500贤kg/忧m3)三种。2）纤屠维板硬质纤状维板的强度伐高、耐吴磨、不汗易变形多，可代滥替木板批用于墙橡面、天蛇花板、泻地板、三家具等弱。中密度蛾纤维板表面光青滑、材局质细密买、性能郊稳定、见边缘牢自固，且辨板材表夏面的再将装饰性盈能好。予主要用扒于隔断戏、隔墙列、地面袭、高档下家具等位