土木工程材料 第9章 木材

第九章木材9.1概述9.1.1木材作為建筑材料

?木材應用于建筑，歷史悠久。

–天壇祈年殿

–山西佛光寺東大殿

?過去木材是重要的結構用材，而現(xiàn)在則主要用于室內裝飾與裝修。

?我國應努力節(jié)約木材，提高木材綜合利用率。9.1概述9.1.2木材的特點優(yōu)點●輕質高強●能承受沖擊和振動作用●隔熱、保溫性能好●極富裝飾性●易于加工缺點●構造不均勻，呈各向異性●易變形、開裂●濕脹干縮大●不耐火●易腐蝕、蟲蛀9.2木材的分類與構造9.2.1木材的分類（按樹種分類）種類主要特點舉例針葉樹（軟木材）多為常綠樹，樹干通直高大，紋理順直；強度較高，濕脹干縮較小，耐腐蝕性較強；木質較軟易于加工。馬尾松、鐵杉闊葉樹（硬木材）多為落葉樹，樹干通直部分較短；強度高，變形大，易開裂；材質堅硬，加工較困難。白樺、柏木9.2木材的分類與構造9.2.1木材的分類（按樹種分類）馬尾松白樺★注：由于性能特點的差異，軟木材是建筑工程中的主要用材；而硬木材更適用于制作家具或作室內裝修。9.2木材的分類與構造9.2.2木材的構造樹木由樹皮、木質部和髓心所構成。樹木的木質部是建筑用木材的主要部分。木材的橫切面上可以觀察到：年輪、髓心和髓線等?！镒ⅲ核杈€是木材中較薄弱的部位，干燥時常沿髓線發(fā)生裂紋。弦切面和徑切面上可觀察到：各種不同的木紋。一般樹木每年生長一圈，同一年輪內有顏色深淺兩部分，春季生長的部分顏色較淺，夏秋生長的部分顏色較深。年輪分布細密均勻的木材材質好，強度高。心材較邊材顏色深，但前者比后者的利用價值高，但兩者性質差別不大。9.3木材的主要性質9.3.1木材的物理性質

?

密度和表觀密度木材的密度約為1.48～1.56g/cm3，各樹種之間相差不大，常取1.55g/cm3。在氣干狀態(tài)下，木材的表觀密度一般都小于1.00g/cm3。木材的表觀密度越大，其強度越高，濕脹干縮性也越大?！镒ⅲ耗静牡谋碛^密度隨其含水量不同而不同，通常以含水率為15%（標準含水率）時的表觀密度為準。9.3木材的主要性質9.3.1木材的物理性質

?

含水量木材的含水量用含水率表示，指木材所含水的質量占木材干燥質量的百分率。木材中水分的存在狀態(tài)：自由水；吸附水；化合水木材的纖維飽和點（含水率）：當木材細胞壁中的吸附水達到飽和，而細胞腔和細胞間隙中無自由水時的木材含水率?！镒ⅲ耗静牡睦w維飽和點因樹種不同而異，一般介于25%～35%之間，通常取30%。當木材的含水率在纖維飽和點以上變化時，只會引起木材質量的變化，對強度和脹縮無影響；反之則影響強度和脹縮。9.3木材的主要性質9.3.1木材的物理性質

?

含水量木材的含水率隨周圍環(huán)境的溫、濕度改變而變化。潮濕的木材在較干燥的空氣中會失去部分水分；干燥的木材置于潮濕環(huán)境中則會吸收水分。木材的平衡含水率：當木材長期處于一定溫、濕度的空氣中，則水分的散失和吸收與周圍的大氣環(huán)境處于相對平衡狀態(tài)時的含水率?！镒ⅲ簽榱吮苊饽静脑谑褂眠^程中因含水率變化太大而引起變形或開裂，木材使用前須干燥至使用環(huán)境常年平均的平衡含水率。木材的平衡含水率隨其所在地區(qū)不同而異，我國北方地區(qū)約為12%，南方地區(qū)約為18%，長江流域約為15%。9.3木材的主要性質9.3.1木材的物理性質

?

含水量★注：一般地，新伐木材的含水率常在35%以上；風干木材的含水率為15%～25%；室內干燥的木材含水率常為8%～15%。

?

濕脹與干縮木材具有顯著的濕脹干縮性能。成因：木材細胞壁中吸附水的變化，導致纖維之間距離發(fā)生變化。木材由于構造不均勻，各個方向的脹縮并不相同。★注：同一木材，脹縮沿弦向最大；徑向次之；縱向最小。弦向脹縮最大，主要是受髓線的影響，其次是邊材的含水率高于心材，故弦向較容易產生翹曲變形。木材干燥或受潮時，由于各向的脹縮不同，因而有可能產生變形、翹曲，甚至開裂等現(xiàn)象，這對實際應用是非常不利的。9.3木材的主要性質9.3.2木材的力學性質

?

木材力學性質的主要特征由于木材構造上的不勻質性，木材的力學性質也具有明顯的方向性。木材的受力方向可分為：順紋方向；橫紋方向（有弦向和徑向之分）木材的受力狀態(tài)分為：抗拉；抗壓；抗彎；抗剪★注：木材的表觀密度越大，晚材的比例越高，則強度越高。9.3木材的主要性質9.3.2木材的力學性質

?

各種強度指標強度指標（分類）應用實例大小比較抗壓強度順紋抗壓木樁、木柱、木屋架受壓桿1橫紋抗壓鐵路枕木、墊板1/10～1/3抗拉強度順紋抗拉木屋架下弦桿2～3抗剪強度順紋剪切－1/7～1/3橫紋切斷木釘、木銷、木榫頭等1/2～1抗彎強度順紋彎曲木梁3/2～2★注：表中強度大小比較欄以順紋抗壓強度為1（一般為30～

110MPa），其它強度指標與之比較的結果。9.3木材的主要性質9.3.2木材的力學性質

?

影響因素

含水率－木材含水量對強度影響極大。在纖維飽和點以下時，水分減少，則木材各種強度指標均增加，其中抗彎和順紋抗壓強度提高較明顯，對順紋抗拉強度影響最小。在纖維飽和點以上，強度基本為一恒定值。9.3木材的主要性質9.3.2木材的力學性質

?

影響因素環(huán)境溫度－溫度對木材強度有直接影響。試驗表明，溫度從25℃升至50℃時，使木材抗壓強度降低20%～40%。外力作用時間－由于木材受力后將產生塑性流變，使木材強度隨荷載時間的增長而降低，木材的持久強度僅為極限強度的50%～60%。缺陷－木材在生長、采伐、加工和使用過程中會產生一些缺陷，如木節(jié)、裂紋和蟲蛀等，這些缺陷影響了材質的均勻性，破壞了木材的構造，從而使木材的強度降低，其中對抗拉和抗彎強度影響最大。

荷載持續(xù)時間持久強度木材強度9.4木材的綜合利用9.4.1木材的品種與規(guī)格品種分類規(guī)格說明主要用途原條

指除去樹皮、樹根、樹梢和枝椏，但尚未加工成規(guī)定尺寸規(guī)格的木料。

建筑工程的腳手架、支撐、木樁等。原木

指除去樹皮、樹根、樹梢和枝椏，并按要求鋸切和分類的圓木段。

用于建筑工程、樁木、電桿等。枋材

指已經(jīng)加工鋸解，且寬度小于3倍厚度的木料。

門窗、扶手、家具等。板材

指已經(jīng)加工鋸解，且寬度大于3倍厚度的木料。

建筑工程、橋梁、家具、造船等。枕木

指按枕木斷面和長度加工而成的成材。

鐵道工程等。原條原木枋材板材9.4木材的綜合利用9.4.2人造板材木材加工成制品、型材和構件時，會留下大量的碎塊、廢屑等，將這些下腳料進行適當加工處理，即可制成各種人造板材。人造板材可做到充分利用碎材廢料，提高木材的利用率，因而是木材綜合利用的重要途徑之一。常用的人造板材有膠合板、纖維板、刨花板、木屑板和木絲板。我國森林資源短缺，而木材的需求量卻很大，供應矛盾突出。因此充分利用碎材邊料合理開發(fā)、使用代用品，生產各種人造板材是節(jié)約木材的重要途徑。9.4木材的綜合利用9.4.2人造板材

?

膠合板利用原木旋切成薄片，再用膠粘劑按奇數(shù)層數(shù)以各層纖維互相垂直的方向粘合熱壓而成的人造板材。膠合板的層數(shù)一般為3～13層，最高可達15層。建筑中常用的是三層板和五層板。主要特點：材質均勻，不翹不裂、尤其具有美麗的木紋，自然、真實，裝飾效果好。9.4木材的綜合利用9.4.2人造板材

?

纖維板纖維板是將板皮、木塊、樹皮或刨花等經(jīng)破碎、浸泡、研磨成木漿，加入一定的膠料，再經(jīng)成型、熱壓、干燥等工序制成的人造板。硬質纖維板可用于室內墻壁、地板、門窗、家具及車船裝修等。軟質纖維板結構疏松，具有保溫、吸聲等特性，常用作隔熱、吸聲材料。9.4木材的綜合利用9.4.2人造板材

?

刨花板、木絲板、木屑板刨花板、木絲板、木屑板是利用木材加工中產生的大量刨花、木絲、木屑為原料，經(jīng)干燥，與膠結料拌和，熱壓而成的板材。所用膠結料有動植物膠、合成樹脂膠、無機膠凝材料等。這類板材表觀密度小、強度較低，主要用作絕熱和吸聲材料。經(jīng)飾面處理后，還可用作吊頂板材、隔斷板材等。刨花板木絲板木屑板9.5木材的防護

?

干燥處理木材在加工和使用之前須進行干燥處理，可提高其強度、并防止收縮、開裂和變形，減輕自重以及防腐防蟲，從而改善木材的使用性能和延長壽命。木材的干燥方法：自然干燥；人工干燥

?

防腐防蟲木材的腐朽是由真菌在木材中寄生而引起的。侵蝕木材的真菌有三種，即霉菌、變色菌和木腐菌。霉菌對木材強度幾乎無影響；9.5木材的防護?

防腐防蟲變色菌對木材力學性質影響不大，但損害木材外觀質量；木腐菌初期使木材僅顏色改變；以后真菌逐漸深入內部，木材強度開始下降；至腐朽后期喪失強度。因各種昆蟲（白蟻、天牛、蠹蟲等）危害而造成的木材缺陷稱為木材蟲害。木材中被昆蟲蛀蝕的孔道稱為蟲眼或蟲孔。蟲眼對材質的影響與其大小、深度和密集程度有關。深的大蟲眼或深而密集的小蟲眼能破壞木材的完整性，降低其力學性質，也成為真菌侵入木材內部的通道。9.5木材的防護?

防腐防蟲措施真菌在木材中生存必須同時具備以下三個條件：水分、氧氣、溫度和養(yǎng)料?？蓮钠茐木x生存條件著手，進行防腐防蟲處理，延長木材的使用年限。防治措施：干燥；涂層覆蓋（隔絕空氣）；化學處理

?

防火防火措施用防火浸劑對木材進行浸漬處理；將防火涂料刷或噴灑于木材表面構成防火保護層。9.6木材的相關知識

?

人造板材的甲醛釋放量控制問題在我國普遍采用酚醛樹脂和脲醛樹脂作為人造板材的膠粘劑，二者皆以甲醛為主要原料，使用時會散發(fā)有害、有毒氣體（游離甲醛），影響環(huán)境質量。為控制民用建筑工程使用人造木板材及飾面人造木板材的甲醛釋放，必須測定其游離甲醛含量或釋放量。《人造木制板材環(huán)境標準產品技術要求》規(guī)定：人造板材中甲醛釋放量應小于0.20mg/m3，木制地板中甲醛釋放量應小于0.12mg/m3?！睹裼媒ㄖこ淌覂拳h(huán)境控制規(guī)范》(GB50325-2001)規(guī)定：人造木板及飾面人造板根據(jù)游離甲醛含量釋放限量劃分為E1類和E2類。E1類為可直接使用的人造板材，E2類為必須經(jīng)飾面處理后方可用于室內的人造板材。9.6木材的相關知識

?

膠合板選擇注意事項1、木紋清晰，正面光潔平滑，不毛糙，平整無滯手感；2、無破損、碰傷、硬傷、疤節(jié)等瑕疵；3、無脫膠現(xiàn)象；4、有的膠合板是將兩個不同紋路的單板貼在一起制成的，要注意拼縫處要嚴密，沒有高低不平現(xiàn)象；5、手敲膠合板各部位時，聲音發(fā)脆，則證明質量良好，若聲音發(fā)悶，則表明已出現(xiàn)散膠現(xiàn)象；6、注意顏色統(tǒng)一，紋理一致，并且木材色澤與家具油漆的顏色相協(xié)調；7、選擇環(huán)保型膠合板。9.6木材的相關知識