《建筑材料》木材

8木材

本章簡要介紹了木材的分類及木材的宏觀構(gòu)造和微觀構(gòu)造。詳細地論述了木材的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。應(yīng)深刻領(lǐng)會木材的各向異性、濕脹干縮性、含水率對木材性質(zhì)的影響，影響木材強度大小的因素等。此外，還應(yīng)了解木材在建筑工程中的主要用途及木材的綜合利用途徑，木材的腐朽原理及防腐途徑。

本章提要本章內(nèi)容8.1

木材的分類及構(gòu)造8.2

木材的主要性質(zhì)8.3

木材的應(yīng)用8.1木材的分類及構(gòu)造木材是由樹木加工而成的，樹木分為針葉樹和闊葉樹兩大類，見表8.1。建筑中應(yīng)用最多的是針葉樹。木材的構(gòu)造是決定木材性質(zhì)的主要因素。一般對木材的研究可以從宏觀和微觀兩方面進行。表8.1樹木的分類和特點種類特點用途樹種針葉樹樹葉細長，成針狀，多為常綠樹；紋理順直，木質(zhì)較軟，強度較高，表觀密度??；耐腐蝕性較強，脹縮變形小是建筑工程中主要使用的樹種，多用作承重構(gòu)件、門窗等松樹、杉樹、柏樹等闊葉樹樹葉寬大，葉脈呈網(wǎng)狀，大多為落葉樹；木質(zhì)較硬，加工較難；表觀密度大，脹縮變形大常用作內(nèi)部裝飾、次要的承重構(gòu)件和膠合板等榆樹、樺樹、水曲柳等用肉眼或低倍放大鏡所看到的木材組織稱為宏觀構(gòu)造。為便于了解木材的構(gòu)造，將樹木切成3個不同的切面，如圖8.1所示。橫切面——垂直于樹軸的切面；徑切面——通過樹軸的切面；弦切面——和樹軸平行與年輪相切的切面。在宏觀下，樹木可分為樹皮、木質(zhì)部和髓心三個部分。而木材主要使用木質(zhì)部。1宏觀構(gòu)造圖8.1樹干的3個切面1—樹皮；2—木質(zhì)部；3—年輪；4—髓線；5—髓心(1)邊材、心材在木質(zhì)部中，靠近髓心的部分顏色較深，稱為心材。心材含水量較少，不易翹曲變形，抗蝕性較強；外面部分顏色較淺，稱為邊材。邊材含水量高，易干燥，也易被濕潤，所以容易翹曲變形，抗蝕性也不如心材1）木質(zhì)部的構(gòu)造特征(2)年輪、春材、夏材橫切面上可以看到深淺相間的同心圓，稱為年輪。年輪中淺色部分是樹木在春季生長的，由于生長快，細胞大而排列疏松，細胞壁較薄，顏色較淺，稱為春材(早材)；深色部分是樹木在夏季生長的，由于生長遲緩，細胞小，細胞壁較厚，組織緊密堅實，顏色較深，稱為夏材(晚材)。每一年輪內(nèi)就是樹木一年的生長部分。年輪中夏材所占的比例越大，木材的強度越高。

第一年輪組成的初生木質(zhì)部分稱為髓心(樹心)。從髓心成放射狀橫穿過年輪的條紋，稱為髓線。髓心材質(zhì)松軟，強度低，易腐朽開裂。髓線與周圍細胞聯(lián)結(jié)軟弱，在干燥過程中，木材易沿髓線開裂。2）髓心、髓線在顯微鏡下所看到的木材組織，稱為木材的微觀構(gòu)造(見圖8.2和圖8.3)。在顯微鏡下，可以看到木材是由無數(shù)管狀細胞緊密結(jié)合而成。細胞橫斷面呈四角略圓的正方形。每個細胞分為細胞壁和細胞腔兩個部分，細胞壁由若干層纖維組成。細胞之間縱向聯(lián)結(jié)比橫向聯(lián)結(jié)牢固，造成細胞縱向強度高，橫向強度低。細胞之間有極小的空隙，能吸附水和滲透水分。2微觀構(gòu)造圖8.2顯微鏡下松木的橫切片示意圖1—細胞壁；2—細胞腔；3—樹脂流出孔；4—木髓線圖8.3細胞壁的結(jié)構(gòu)1—細胞腔；2—初生層；3—細胞間層8.2木材的主要性質(zhì)(1)木材中的水分

自由水：存在于木材細胞腔和細胞間隙中的水分

吸附水：吸附在細胞壁內(nèi)細纖維之間的水分

結(jié)合水：形成細胞化學(xué)成分的化合水1木材的物理性質(zhì)1）木材的含水率(2)木材的纖維飽和點木材受潮時，首先形成吸附水，吸附水飽和后，多余的水成為自由水；木材干燥時，首先失去自由水，然后才失去吸附水。當吸附水處于飽和狀態(tài)而無自由水存在時，此時對應(yīng)的含水率稱為木材的纖維飽和點。纖維飽和點隨樹種而異，一般為23%~33%，平均為30%。木材的纖維飽和點是木材物理、力學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)折點。(3)木材的平衡含水率木材的含水率是隨著環(huán)境溫度和濕度的變化而改變的。當木材長期處于一定溫度和濕度下，其含水率最后會達到與周圍環(huán)境濕度相平衡，此時的含水率稱為平衡含水率。它與周圍空氣的溫度、相對濕度的關(guān)系如圖8.4所示。根據(jù)周圍空氣的溫度和相對濕度可求出木材的平衡含水率。圖8.4木材的平衡含水率

木材細胞壁內(nèi)吸附水的變化而引起木材的變形，即濕脹干縮。圖8.5是木材含水率與脹縮變形的關(guān)系。由于木材構(gòu)造的不均勻性，在不同的方向干縮值不同。順紋方向(纖維方向)干縮值最小，平均為0.1%~0.35%；徑向較大，平均為3%~6%；弦向最大，平均為6%~12%。

一般來講，表觀密度大、夏材含量多的木材，濕脹變形較大。2）濕脹干縮圖8.5木材含水率與脹縮變形的關(guān)系不同樹種的密度相差不大，平均約為1.55g/cm3。3）木材的密度4）表觀密度木材表觀密度的大小隨木材的孔隙率、含水量以及其他一些因素的變化而不同。因此確定木材的表觀密度時，應(yīng)在含水率為標準含水率情況下進行。1）爬木材的予強度按受力惡狀態(tài)，接木材的摧強度分陳為抗拉、抗障壓、抗彎蔑和抗剪四種強拼度。木材的強沾度檢驗是翁采用無疵寇病的木材癢制成標準風試件，按《木材物暖理力學(xué)拿試驗方窗法》進行測咳定。2木材的力攔學(xué)性質(zhì)木材受剪謠切作用時宿，由于作共用力對于腰木材纖維撓方向的不否同，可分嚇為順紋剪切訊、橫紋剪雪切和橫紋頸切斷三種，如圖8.6所示。當以木鹿材的順文紋抗壓圖強度為1時，木材宵理論上各衡強度大小隊關(guān)系見表8.2。圖8.6木材的詞剪切(a)順紋剪切弄；(b)橫紋剪切訓(xùn)；(c)橫紋切濃斷表8.2木材各欣種強度留間的關(guān)恥系抗壓抗拉抗彎抗剪順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋切斷11/10~1/32~31/20~1/31.5~2.01/7~1/31/2~1(1)含水率當含水需率在纖辦維飽和基點以上變化時箏，僅僅銅是自由口水的增擾減，對旬木材強蠻度沒有影響；當含水篇率在纖維震飽和點以下變化時，隨含水率蓄的降低，僵細胞壁趨饞于緊密，害木材強度記增加。如圖8.7所示。我國木材昏試驗標準督規(guī)定，以們標準含水良率(即含水率12%湯)時的強趕度為標會準值，吊其他含蒼水率時葛的強度汽，可按擠下式換牧算成標唉準含水特率時的但強度。2）影杏響木材強膊度的因素(2)負荷時間愈的影響木材在長嫁期荷載作件用下，只輛有當其應(yīng)削力遠低于晉強度極限宰的某一范貝圍時，才上可避免木佳材因長期唇負荷而破煎壞。木材在長址期荷載作讓用下不致世引起破壞吳的最大強席度，稱為持久強城度。木材的頂持久強度花比其極限蓮強度小得偵多，一般耀為極限強挨度的50%洋~60躍%，如圖8.8所示。(3)環(huán)境溫在度溫度對木孕材強度有沒直接影響閘。當溫度挖由25℃升至50℃時，將厲因木纖況維和其斗間的膠規(guī)體軟化六等原因倉，使木港材抗壓昆強度降劑低20%~醬40%，抗拉和適抗剪強度芝降低12%餡~20誘%；當溫善度在100所℃以上時，適木材中部列分組織會繡分解、揮嘴發(fā)，木材斃變黑，強秘度明顯下少降。因此生，長期處泊于高溫籍環(huán)境下甲的建筑虜物不宜木采用木棍結(jié)構(gòu)。(4)木材的暫缺陷①節(jié)子盒節(jié)子能提店高橫紋抗槐壓和順紋竿抗剪強度撓。②木材受腐量朽菌侵蝕閃后，不僅判顏色改變飄，結(jié)構(gòu)也稈變得松軟腫、易碎，火呈篩孔和貴粉末狀形所態(tài)。③裂紋會降由低木材的融強度，特謎別是順紋偽抗剪強度利。而且縫歷內(nèi)容易積垃水，加速童木材的腐莖爛。④構(gòu)造缺致陷木纖柿維排列更不正常也均會降致低木材釣的強度默，特別柴是抗拉功及抗彎堤強度。圖8.7含水率燈對木材沾強度的干影響1—順紋抗垮拉；2—抗彎；3—順紋抗?jié)h壓；4—順紋抗剪圖8.8木材持久辦強度8.3木材的應(yīng)慮用工程中木可材按其加候工程度和挖用途分為原條、原階木、板材軟、枋材四類。鐘此外還吧有各類習人造板充材。1木材產(chǎn)品1）員原條原條是已經(jīng)除個去皮(也有不去擺皮的)、根、樹伯梢而未加袍工成規(guī)定羊材品的木遍材。主要勇用于腳手凡架或供進黃一步加工董。原木是將原線條按一鐮定尺寸合切取的李木料?？蹇煞譃榧芍苯邮故逵迷局焙图庸そ柙尽Ｐ种苯邮褂没I原木——用于屋架倉、檁、椽阻、木樁、好坑木等。旅加工原切木——用于加名工鋸材艱、膠合誓板等。千2）羅原木又稱鋸材狀，指寬度為掩厚度的芽三倍或福三倍以妙上的木勵料。按其厚安度、寬紡度可分薯為薄板糧、中板臟、厚板使。其尺烏寸見表8.3。鋸材有凍特等鋸踢材和普財通鋸材倍之分。乖根據(jù)《針葉樹哲鋸材》(G澡B1床53.挎2—8權(quán)4)和《闊葉樹鋸所材分等》(G宏B4史81.澤72—破84)的規(guī)定吧，普通擔鋸材分桶為一、覺二、三若等。各摟等級技蘭術(shù)指標見表8.4。4）枋材指耍寬度不她足厚度庭三倍的晉木料。3）板腦材表8.3針葉樹、蒜闊葉樹鋸院材寬度、頃厚度(mm)分類厚度寬度尺寸范圍進級薄板中板厚板12，15，18，2125，3040，50，6050~24050~26060~30010表8.4鋸材的與分等標洲準干燥能腥減輕自育重，防形止腐朽糧、開裂窮及彎曲靜，從而躺提高木份材的強野度和耐柱久性。治木材的蒙干燥方欄法可分候為自然干燥和人工干燥兩種。諒自然干過燥方法濤的優(yōu)點蛾是簡單筑，不需爆要特殊銷設(shè)備，貿(mào)但干燥種時間長到，而且謠只能干霸燥到風輩干狀態(tài)勤。人工糊干燥利幫用人工飯方法排賀除鋸材脾中水分烏，常用辰方法有浸樹法、修蒸樹法和蛙熱坑法。2木材的惹干燥1）計木材的堡腐朽木材的挪腐朽為篩真菌侵學(xué)害所致塌。真菌交分霉菌、黨變色菌抽和腐朽川菌三種，煉前兩種涂真菌對喘木材質(zhì)假量影響車較小，違但腐朽雷菌影響形很大。真菌在木詠材中生存無和繁殖必粗須具備三觀個條件，幫即適當?shù)膶捤帧⒅底銐虻乃諝夂瓦b適宜的艇溫度。此外，木飽材還易受擋到白蟻、爽天牛等昆懷蟲的蛀蝕小，使木材紹形成很多自孔眼或溝像道，甚至勺蛀穴，破錫壞木質(zhì)結(jié)災(zāi)構(gòu)的完整橫性而使強偽度嚴重降撈低。3木材的論防腐木材防腐慮的基本原心理在于破土壞真菌及透蟲類生存茄和繁殖條嫂件，常用夫方法有以灘下兩種：促(1)結(jié)構(gòu)預(yù)滿防法在結(jié)構(gòu)和搖施工中，合使木結(jié)構(gòu)買不受潮濕漁，要有良菊好的通風隔條件；在音木材與其丑他材料之斃間用防潮限墊；不將譜支點或其速他任何木賤結(jié)構(gòu)封閉鑄在墻內(nèi)；楊木地板下禁設(shè)通風洞隸。2）木雁材的防腐(2)防腐劑法厘這種方法桶是通過涂區(qū)刷或浸漬橋水溶性防恐腐劑(如氯化鈉弓、氧化鋅川、氟化鈉鳳、硫酸銅)、油溶性帳防腐劑(如林丹笨五氯酚丹合劑)、乳劑防嘉腐劑(如氟化鈉犬、瀝青膏)等，使合木材成廚為有毒揮物質(zhì)，撿達到防籃腐要求婚。木材經(jīng)加伐工成型和門制作構(gòu)件劑時，會留除下大量的枯碎塊廢屑茅，將這些損廢腳料或耍含有一定繳纖維量的藏其他作物營作原料，附采用一般叨物理和化去學(xué)方法加赤工而成的顆即為人造板隆材。這類鞭板材與襯天然木粱材相比黎，板面煌寬，表垂面平整顏光潔，完沒有節(jié)急子，不椒翹曲、捎開裂，堤經(jīng)加工琴處理后四還具有預(yù)防水、椅防火、匆防腐、萬防酸性慨能。常用人造幅板材有膠合板、綁纖維板、進刨花板。4人造板材膠合板是用原肌木旋切骨成薄片憂，經(jīng)干堡燥處理吐后，再夜用膠粘膏劑按奇藥數(shù)層數(shù)民，以各鑰層纖維雹互相垂鑰直的方盒向粘合杰熱壓而駝成的人疤造板材本。一般覺為3~1惑3層，建筑匙工程中常社用的有三搭合板和五陡合板。一鼻般可分為闊葉樹誕普通膠貸合板和松木普通借膠合板兩種。近膠合板床厚度為2.4m明m、3mm、3.5座mm、4mm、5.5線mm、6mm，自6mm起按1mm遞增。膠協(xié)合板幅面抄尺寸見表8.5。其特性票及適用范良圍見表8.6。1）色膠合板表8.5膠合板的漢幅面尺寸(mm)寬度長度9151220183021352440915915122018302135—1220—1220183021352440表8.6膠合板分鍵類、特性營及適用范者圍纖維板是以植斬物纖維應(yīng)為原料們經(jīng)破碎店、浸泡重、研磨聽成漿，抱然后經(jīng)者熱壓成戚型、干細燥等工駁序制成蛛的一種除人造板盡材。纖捕維板所殖選原料碰可以是饞木材采準伐或加山工的剩現(xiàn)余物(如板皮、戲刨花、樹挺枝)，也可妹以是稻股草、麥遼秸、玉炊米稈、碗竹材等尖。纖維板行按其體爐積密度澇分為硬質(zhì)纖維株板(體積密度踏＞800貼kg/宿m3)、中密度纖破維板(體積密度500~醉800kg/殼m3)和軟質(zhì)纖粒維板(體積密度救＜500賢kg/憂m3)三種。2）纖屠維板硬質(zhì)纖狀維板的強度伐高、耐吳磨、不汗易變形多，可代濫替木板批用于墻橡面、天蛇花板、瀉地板、三家具等弱。中密度蛾纖維板表面光青滑、材局質(zhì)細密買、性能郊穩(wěn)定、見邊緣牢自固，且辨板材表夏面的再將裝飾性盈能好。予主要用扒于隔斷戲、隔墻列、地面襲、高檔下家具等位