第十一章-木材及制品课件

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。

本章提要第一节木材的基本知识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11.1。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11.1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、水曲柳等松树柏树杉树榆树榆木疙瘩水曲柳柞木为便于了解木材的构造，将树木切成3个不同的切面，如图11.1所示。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。宏观构造图11.1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(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。

木质部的构造特征

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。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11.2和图11.3)。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。微观构造图11.2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11.3细胞壁的结构1—细胞腔；2—初生层；3—细胞间层(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木材的物理性质木材的含水率(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，其含水率趋于一个定值，表明木材表面的蒸气压与周围空气的压力达到平衡，此时的含水率称为平衡含水率。

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11.5是木材含水率与胀缩变形的关系。湿胀干缩9.2.2.1木材的强度

按受力状态，木材的强度分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。木材的力学性质(1)含水率

当含水率在纤维饱和点以上变化时，仅仅是自由水的增减，对木材强度没有影响；当含水率在纤维饱和点以下变化时，随含水率的降低，细胞壁趋于紧密，木材强度增加。如图9.7所示。影响木材强度的因素(2)负荷时间的影响木材在长期荷载作用下，只有当其应力远低于强度极限的某一范围时，才可避免木材因长期负荷而破坏。木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大强度，称为持久强度。木材的持久强度比其极限强度小得多，一般为极限强度的50%~60%，如图11.8所示。(3)环境温度温度对木材强度有直接影响。当温度由25℃升至50℃时，将因木纤维和其间的胶体软化等原因，使木材抗压强度降低20%~40%，抗拉和抗剪强度降低12%~20%；当温度在100℃以上时，木材中部分组织会分解、挥发，木材变黑，强度明显下降。因此，长期处于高温环境下的建筑物不宜采用木结构。(4)木材的缺陷

①节子节子能提高横纹抗压和顺纹抗剪强度。

②木材受腐朽菌侵蚀后，不仅颜色改变，结构也变得松软、易碎，呈筛孔和粉末状形态。

③裂纹会降低木材的强度，特别是顺纹抗剪强度。而且缝内容易积水，加速木材的腐烂。

④构造缺陷木纤维排列不正常均会降低木材的强度，特别是抗拉及抗弯强度。图11.7含水率对木材强度的影响1—顺纹抗拉；2—抗弯；3—顺纹抗压；4—顺纹抗剪图11.8木材持久强度木材的腐朽

木材的腐朽为真菌侵害所致。真菌分霉菌、变色菌和腐朽菌三种，前两种真菌对木材质量影响较小，但腐朽菌影响很大。真菌在木材中生存和繁殖必须具备三个条件，即适当的水分、足够的空气和适宜的温度。此外，木材还易受到白蚁、天牛等昆虫的蛀蚀，使木材形成很多孔眼或沟道，甚至蛀穴，破坏木质结构的完整性而使强度严重降低。第二节木材的防腐白蚁腐蚀天牛啃食树木

木材防腐的基本原理在于破坏真菌及虫类生存和繁殖条件，常用方法有以下两种：(1)结构预防法在结构和施工中，使木结构不受潮湿，要有良好的通风条件；在木材与其他材料之间用防潮垫；不将支点或其他任何木结构封闭在墙内；木地板下设通风洞；木屋架设老虎窗等。木材的防腐(2)防腐剂法这种方法是通过涂刷或浸渍水溶性防腐剂(如氯化钠、氧化锌、氟化钠、硫酸铜)、油溶性防腐剂(如林丹五氯酚合剂)、乳剂防腐剂(如氟化钠、沥青膏)等，使木材成为有毒物质，达到防腐要求木材经加工成型和制作构件时，会留下大量的碎块废屑，将这些废脚料或含有一定纤维量的其他作物作原料，采用一般物理和化学方法加工而成的即为人造板材。这类板材与天然木材相比，板面宽，表面平整光洁，没有节子，不翘曲、开裂，经加工处理后还具有防水、防火、防腐、防酸性能。常用人造板材有胶合板、纤维板、刨花板。第三节木材的综合利用胶合板是用原木旋切成薄片，经干燥处理后，再用胶粘剂按奇数层数，以各层纤维互相垂直的方向粘合热压而成的人造板材。一般为3~13层，建筑工程中常用的有三合板和五合板。一般可分为阔叶树普通胶合板和松木普通胶合板两种。胶合板纤维板是以植物纤维为原料经破碎、浸泡、研磨成浆，然后经热压成型、干燥等工序制成的一种人造板材。纤维板所选原料可以是木材采伐或加工的剩余物(如板皮、刨花、树枝)，也可以是稻草、麦秸、玉米秆、竹材等。纤维板按其体积密度分为硬质纤维板(体积密度＞800kg/m3)、中密度纤维板(体积密度500~800

kg/m3)和软质纤维板(体积密度＜500kg/m3)三种。纤维板

硬质纤维板的强度高、耐磨、不易变形，可代替木板用于墙面、天花板、地板、家具等。

中密度纤维板表面光滑、材质细密、性能稳定、边缘牢固，且板材表面的再装饰性能好。主