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1、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,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
2、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，
3、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
4、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
5、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
6、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
7、，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 节子 节子能提高横纹抗压和顺纹抗剪强度。 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。 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。 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
8、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
9、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313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
10、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500800 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。主要用于隔断、隔墙、地面、高档家具等。 软质纤维板结构松软，强度较低，但吸音性和保温性好，主要用于吊顶等。,硬质纤维板,刨花板是利用木材的边角余料，经切碎、干燥、拌胶(或未施胶)热压而成的一种人造板材 刨花板表观密度小，性质均匀，具有隔声、绝热、防蛀、耐火等优点。但易吸湿，强度不高，可用于保温、隔音、室内装饰材料。,创花板,刨花,刨花板,
