2023學年完整公開課版木材知識

2014.09木材知識

水利行業(yè)工種培訓包—壩工模板工12目錄樹種及木材木材的缺陷和等級3木材的物理力學性能4木材天然干燥一、樹種及木材(1)樹種

我國的樹木種類大約有7000余種，通常分為針葉樹和闊葉樹兩大類。針葉樹的葉子呈針形，多為常綠樹，樹干一般通直高大，紋理整齊，材質(zhì)一般較軟，容易加工，故又稱軟木，是建筑工程中主要用材。闊葉樹的葉子呈大小不同的片狀、網(wǎng)狀葉脈，大多為落葉樹，材質(zhì)較硬，故又稱硬木，刨削加工后表面有光澤，紋理美麗，耐磨，主要用于裝修工程。常見的針葉樹有紅松、馬尾松、落葉松、魚鱗云杉、杉木等，常見的闊葉樹有水曲柳、栗木、麻櫟、榫木等。(2)木材

木材按造材形式與用途不同，可分為原木、原條、板方材等幾種類型。

原木指伐倒后經(jīng)修枝，并截成一定長度的木材，分直接使用原木和加工用原木。直接使用原木適用于作坑木、電桿，其小頭直徑80～300mm、長度2～10m。加工用原木，其小頭直徑不小于200mm，長度2～8m。

原條是只經(jīng)修枝、剝皮、未經(jīng)加工成材的木材，長度5m以上，梢部直徑60mm以上。板方材是指按一定的規(guī)格加工成的板材和方材。板材是指斷面寬為厚的3倍及3倍以上者。方材是指斷面寬不足厚的3倍者。(2)木材

板方材長度：針葉樹1～8m；闊葉樹l～6m。板方材斷面寬度：50、60、70、80、90、100、120、150、180、210、240、270、300mm。板材斷面厚度：10、12、15、18、21、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100mm；方材斷面厚度：18、21、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、120、150、160、180、200、220、240、250，270、300mm。二、木材的缺陷和等級(1)木材的缺陷

樹木在生長過程中，因外界因素的影響而產(chǎn)生各種各樣的缺陷；木材制材加工不當，也會造成缺陷。木材的缺陷不同程度地影響其質(zhì)量。有缺陷的木材，應(yīng)揚長避短，合理使用。常見的木材缺陷有以下幾種：1)木節(jié)

樹木在生長過程中，樹干上長出的枝條，在樹干中發(fā)枝的斷面就是木節(jié)。木節(jié)按質(zhì)地及與周圍木材相結(jié)合的程度分為活節(jié)、死節(jié)和漏節(jié)三種?；罟?jié)與周圍木材緊密相連，質(zhì)地堅硬，構(gòu)造正常；死節(jié)與周圍木材完全脫離或部分脫離；漏節(jié)本身構(gòu)造已大部分破壞，而且已深入樹干內(nèi)部，與內(nèi)部腐朽相連。木節(jié)破壞了木材的完整性和均勻性，降低木材的力學性能。木節(jié)對順紋抗拉強度影響較大，對順紋抗壓強度影響較小。2)蟲害

木材是一種有機體，含有纖維素，在悶熱、潮濕環(huán)境，易遭害蟲蛀食。根據(jù)蛀食程度不同，蟲眼可分為表皮蟲溝、小蟲眼和大蟲眼三種。蛀食深度不足10mm的蟲溝為表皮蟲溝；孔徑不足3mm的為小蟲眼；孔徑在3mm以上的為大蟲眼。蟲害不僅降低木材強度，而且給木材帶來病害。木結(jié)構(gòu)所處環(huán)境應(yīng)通風良好，注意防潮，必要時，用藥劑處理。3)裂紋

樹木在生長期間或伐倒后，由于受外力或溫度、濕度變化的影響，木材纖維之間出現(xiàn)脫離的現(xiàn)象。按開裂部位和開裂方向不同，裂紋分徑裂、輪裂、干裂三種。在木材斷面內(nèi)部、沿半徑方向開裂的裂紋，稱徑裂。在木材斷面沿年輪方向開裂的裂紋，稱輪裂。由木材干燥不勻而引起的裂紋，稱干裂。4)斜紋

由于木材纖維排列不正常而出現(xiàn)的傾斜紋理。在圓材中，斜紋呈螺旋狀扭轉(zhuǎn)；在成材的縱切面上，紋理呈傾斜方向。如果下鋸方法不正確，通直的樹干也會鋸出斜紋來，稱人為斜紋。

斜紋對木材順紋抗拉強度影響最大，對順紋抗壓及順紋抗剪強度影響較小。5)腐朽

木材受木腐菌侵蝕后，組織結(jié)構(gòu)變得松軟、易碎。初期腐朽對材質(zhì)影響較小，后期腐朽對材質(zhì)影響較大。為了防止木材腐朽，應(yīng)使木結(jié)構(gòu)經(jīng)常保持干燥狀態(tài)。(2)木材的等級

承重結(jié)構(gòu)用的木材，根據(jù)木材所存在的缺陷數(shù)量和大小，均分為三級?！赌窘Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GBJ50206-2012)規(guī)定的材料等級詳見表項次缺

陷

名

稱木

材

等

級IaⅡaⅢa1

腐朽

不允許不允許不允許2木節(jié)在構(gòu)件任何150mm長度上沿周長所有木節(jié)尺寸的總和，與所測部位原木周長的比值≤1/4≤1/3≤2/5每個木節(jié)的最大尺寸與所測部位原木周長比值≤1/10（普通部位）；≤1/12（連接部位）≤1/6≤1/6死節(jié)不允許不允許允許，但直徑不大于原木直徑的1/5，每2m長度內(nèi)不多于1個3扭紋斜率≤8％

≤12％

≤15％

4裂縫在連接部位的受剪面上不允許不允許不允許在連接部位的受剪面附

近，其裂縫深度(有對面裂

縫時，兩者之和)與原木直徑的比值≤1/4≤1/3不限5髓心位置不在受剪面上不限不限6蟲眼不允許允許表層蟲眼允許表層蟲眼板材材質(zhì)標準項次缺

陷

名

稱木

材

等

級IaⅡaⅢa1

腐朽

不允許不允許不允許2木節(jié)

在構(gòu)件任一面任何150mm長度上所有木節(jié)尺寸的總和與所在面寬的比值≤1/4(連接部位≤1/5)≤1/3≤2/5死節(jié)不允許允許，但不包括腐朽節(jié)，直徑不應(yīng)大于20mm且每延米中不得多于1個允許，但不包括腐朽節(jié)，直徑不應(yīng)大于50mm且每延米中不得多于2個3斜紋斜率≤5％

≤8％

≤12％

4裂縫

連接部位的受剪面及其附近不允許不允許不允許5髓心不允許不允許不允許三、木材的物理、力學性能(1)木材的物理性能木材的物理性能主要是指含水率、干縮濕脹、容重等。1)含水率。指木材中水分的重量占全干木材重量的百分比。新采伐的木材或濕材在空氣中逐漸蒸發(fā)水分，一直達到與周圍空氣濕度平衡，這時木材的含水率稱平衡含水率。木材平衡含水率隨各地區(qū)溫度、濕度的變化而變化，北方約12％，南方約18％。2)干縮濕脹。濕材在空氣中，其水分逐漸蒸發(fā)，尺寸和體積縮小，這種現(xiàn)象稱為干縮；干材在潮濕空氣中會吸收水分，引起尺寸、體積的脹大，這種現(xiàn)象稱為濕脹。(1)木材的物理性能

木材中所含水分分為三種：存在于細胞腔和細胞間隙中的自由水；細胞壁內(nèi)細纖維間的吸附水；木材化學成分中的化合水。自由水的增減對木材的脹縮、強度沒有影響；吸附水是影響木材性質(zhì)的主要因素；化合水含量極少，與材性無關(guān)。

濕材干燥時，首先蒸發(fā)的是自由水，自由水已蒸發(fā)完而吸附水還處于飽和狀態(tài)時的木材含水率稱為纖維飽和點。纖維飽和點的含水率一般為23％～33％。纖維飽和點是材料干縮濕脹的轉(zhuǎn)折點。纖維飽和點以上，含水率變化，木材的尺寸、體積不變。

不同樹種其干縮濕脹特性不同，同一木材，縱向和橫向的脹縮也不同。木材縱向干縮最小，可以忽略不計。弦向干縮較大，徑向干縮較小，徑向干縮約為弦向干縮的1/3～1/2。木材弦向濕脹最大，徑向濕脹次之，縱向濕脹最小。木材干燥后，引起不均勻收縮，徑向、弦向干縮的差異，使木材改變原來形狀，引起翹曲、局部彎曲、扭曲、反翹、干裂等現(xiàn)象。(1)木材的物理性能3)容重。木材單位體積的重量。由于木材含水率不同，容重差別較大，通常以含水率為15％的容重作為標準。木材的容重為3.92～8.82kN／m3。容重大的木材，組織致密、強度高；容重小的木材，組織疏稀、強度低。(2)木材的力學性能

木材的力學性能是指木材抵抗外力作用的能力。構(gòu)件在外力作用下，單位截面積上所產(chǎn)生的內(nèi)力，稱為應(yīng)力。木材抵抗外力破壞時的應(yīng)力，稱為木材的極限強度。1）木材的抗拉強度木材的抗拉強度有順紋抗拉強度和橫紋抗拉強度兩種。①順紋抗拉強度。外力與木材的纖維方向相平行的抗拉強度。木材標準小試件測得的順紋抗拉強度，是木材所有強度中最高的，但由于木節(jié)、斜紋、裂紋等木材缺陷對抗拉強度影響很大，工程所用木材的順紋抗拉強度反而比順紋抗壓強度低。木屋架的下弦桿、豎桿均為順紋受拉構(gòu)件。②橫紋抗拉強度。外力與木材纖維方向相垂直的抗拉強度。一般木材橫紋抗拉強度約為順紋抗拉強度的1/4～1/10。(2)木材的力學性能2）木材的抗壓強度木材的抗壓強度有順紋抗壓強度和橫紋抗壓強度兩種。①順紋抗壓強度。外力與木材纖維方向相平行的抗壓強度。木材的缺陷對順紋抗壓強度影響較小。屋架中的斜腹桿、木柱、木樁均為順紋受壓構(gòu)件。②橫紋抗壓強度。外力與木材纖維方向相垂直的抗壓強度。木材的橫紋抗壓強度比順紋抗壓強度低。墊木、枕木均為橫紋受壓構(gòu)件。(2)木材的力學性能3）木材的抗彎強度木材受彎時，橫截面上分受拉區(qū)和受壓區(qū)，受拉區(qū)是順紋抗拉，受壓區(qū)是順紋抗壓。檁條、擱柵、木模板均為受彎構(gòu)件。由于木材的缺陷對抗拉強度影響較大，對抗壓強度影響較小，因此，不允許受彎構(gòu)件受拉區(qū)內(nèi)存在木節(jié)、斜紋等缺陷。4）木材的抗剪強度外力作用于木材，使其一部分脫離鄰近部分而滑動時，在滑動面上單位面積所承受的外力，稱為木材的抗剪強度。木材的抗剪強度有順紋抗剪強度、橫紋抗剪強度和剪斷強度三種影響木材力學性能的主要因素有木材的含水率、荷載時間、溫度及木材的缺陷等。(2)木材的力學性能①含水率的影響。木材含水率低于纖維飽和點時，含水率愈高，木材的強度越低；木材含水率高于纖維飽和點時，含水率變化，木材強度不變。含水率變化，對抗壓、抗彎強度影響較大，對抗剪強度影響次之，對抗拉強度影響最小。②荷載作用時間長短的影響。木材在荷載長期作用下的持久強度為瞬時強度的50％～60％。③溫度的影響。溫度升高，木材的強度降低。木材在O度以下，強度增加，但木質(zhì)變脆，一旦解凍后，各種強度都低于原來未凍時的強度。④木材缺陷的影響。木節(jié)和斜紋對順紋抗拉強度影響最大，對順紋抗壓強度影響較小。裂紋、蟲害及腐朽造成木材構(gòu)造的不連續(xù)性或破壞其組織，嚴重影響木材的力學性質(zhì)，甚至使木材完全喪失使用價值。四、木材天然干燥木材天然干燥

天然干燥法是將木材