第九章木材 6第一节木材的分类和构造 6第二节木材的物理性质 6第三节木材的干燥与防腐 6第四节木材和人造板材 返回键
第九章 木材 第一节 木材的分类和构造 第二节 木材的物理性质 第三节 木材的干燥与防腐 第四节 木材和人造板材 返回键
木材的分类和构造 6土木工程中使用的木材是由树木加工而成,树 木的种类不同,木材的性质及应用也不同,因 此必须了解木材的种类,才能合理的选用木材 树木共分为针叶树和阔叶树两大类,每一类树 木各自的特点及用途。 6木材的性质主要决定于木材的构造,木材的构 造可以从宏观和微观两个层次上认识
第一节 木材的分类和构造 土木工程中使用的木材是由树木加工而成，树 木的种类不同，木材的性质及应用也不同，因 此必须了解木材的种类，才能合理的选用木材。 树木共分为针叶树和阔叶树两大类，每一类树 木各自的特点及用途。 木材的性质主要决定于木材的构造，木材的构 造可以从宏观和微观两个层次上认识
木材的宏观构造: 61、木材的宏观构造是指用肉眼和放大镜能观察到 的构造特征。由于木材构造的不均匀性即各向异 性,观察其宏观构造时必须从三个切面即横切面、 径切面、弦切面(如图9-1所示)树干的三个切面 进行。从横切面可以看出:木材主要是由髓心和 木质部组成的。木质部是土木工程中使用的主要 部分,在木质部中心颜色较深的部分称为心材; 靠近树皮颜色较浅的部分叫边材,心材含水量较 少,不翘曲变形,抗腐蚀性较强。边材含水量大, 容易翘曲变形,抗腐蚀性也不如心材。一般心材 的利用价值比边材大一些
一 、木材的宏观构造： 1、木材的宏观构造是指用肉眼和放大镜能观察到 的构造特征。由于木材构造的不均匀性即各向异 性，观察其宏观构造时必须从三个切面即横切面、 径切面、弦切面（如图9-1所示）树干的三个切面 进行。从横切面可以看出：木材主要是由髓心和 木质部组成的。木质部是土木工程中使用的主要 部分，在木质部中心颜色较深的部分称为心材； 靠近树皮颜色较浅的部分叫边材，心材含水量较 少，不翘曲变形，抗腐蚀性较强。边材含水量大， 容易翘曲变形，抗腐蚀性也不如心材。一般心材 的利用价值比边材大一些
62、从横切面上看到的深浅相间的同心圆环, 即所谓年轮,在同一年轮内,春天生长的 木质颜色较浅、材质松软,称为春材(早 材)。而夏秋两季生长的木质颜色较深, 材质坚硬,称为夏材(晚材)。夏材部分 越多,年轮越密且均匀,木材质量越好, 强度越高。 髓心是树干的中心,其材质松软、强度低 易磨蚀和虫害。从髓心向外的射线称为髓 线,它与周围连结差,干燥时易开裂
2、从横切面上看到的深浅相间的同心圆环， 即所谓年轮，在同一年轮内，春天生长的 木质颜色较浅、材质松软，称为春材（早 材）。而夏秋两季生长的木质颜色较深， 材质坚硬，称为夏材（晚材）。夏材部分 越多，年轮越密且均匀，木材质量越好， 强度越高。 髓心是树干的中心，其材质松软、强度低、 易磨蚀和虫害。从髓心向外的射线称为髓 线，它与周围连结差，干燥时易开裂
3、从弦切面可以看出,包含在树干中,从树干旁 边生长出的枝条部分称为节子,节子与周围木材 紧密连生,构造正常称为活节;由枯死枝条形成 的节子称为死节。节子构造致密破坏木材构造的 均匀性和完整性,对木材的性能影响较大,颜色 与主干差异较大 4、从径切面可以看出,木材中的纤维排列与纵轴 方向是一致的,如出现不一致的倾斜纹理称为斜 纹,斜纹会大大降低木材的强度
3、从弦切面可以看出，包含在树干中，从树干旁 边生长出的枝条部分称为节子，节子与周围木材 紧密连生，构造正常称为活节；由枯死枝条形成 的节子称为死节。节子构造致密破坏木材构造的 均匀性和完整性，对木材的性能影响较大，颜色 与主干差异较大。 4、从径切面可以看出，木材中的纤维排列与纵轴 方向是一致的，如出现不一致的倾斜纹理称为斜 纹，斜纹会大大降低木材的强度
木材的微观构造与组成:微观构造是指借助 显微镜才能看到的组织。针叶树与阔叶树即在徼 观构造上存在着很大差别,同时又具有许多共同 特征,,木材是由无数管状细胞组成的,除少数 细胞横向排列外(形成髓线),绝大部分细胞是 纵向排列的。每个细胞都由细胞壁和细胞腔组成, 细胞壁由若干层细纤维组成;纤维之间纵向连接 比橫而连接牢阖,所以木材具有各向异性:;同时 细胞中细胞腔和细胞间隙之间存在着大量的孔隙, 决定了木材具有吸湿性较大的特点。木材细胞因 功能不同分为管胞、导管、木纤维髓线等多种, 不同树木其细胞组成不同,其中针叶树组成简单 髓线细小,但阔叶树组成复杂,髓线发达,粗大 且明显,所以造成了二者树木构造及性能上的差
二 、木材的微观构造与组成：微观构造是指借助 显微镜才能看到的组织。针叶树与阔叶树即在微 观构造上存在着很大差别，同时又具有许多共同 特征，，木材是由无数管状细胞组成的，除少数 细胞横向排列外（形成髓线），绝大部分细胞是 纵向排列的。每个细胞都由细胞壁和细胞腔组成， 细胞壁由若干层细纤维组成；纤维之间纵向连接 比横向连接牢固，所以木材具有各向异性；同时 细胞中细胞腔和细胞间隙之间存在着大量的孔隙， 决定了木材具有吸湿性较大的特点。木材细胞因 功能不同分为管胞、导管、木纤维髓线等多种， 不同树木其细胞组成不同，其中针叶树组成简单， 髓线细小，但阔叶树组成复杂，髓线发达，粗大 且明显，所以造成了二者树木构造及性能上的差 异
第二节木材的物理性质 6一、含水率 6木材中所含的水分有细胞腔内和细胞间隙的自由水和存在 于细胞壁内的吸附水。新采伐的或潮湿的木材,内部都含 有大量的自由水和吸附水。当木材干燥时,首先是自由水 很快的蒸发,但并不影响木材的尺寸变化和力学性质。当 自由水完全蒸发后,吸附水才开始蒸发,蒸发较慢,而且 随着吸附水的不断蒸发,木材的体积和强度均发生变化 自由水含量的变化仅影响木材的容重、抗腐蚀性、干燥性 和燃烧性。 6木材内细胞壁吸水饱和,而细胞腔及细胞间隙内无自由水 时的含水率称为木材的纤维饱和点。纤维饱和点是水分对 木材物理力学性能影响的转折点。木材纤维饱和点的数值, 通常介于25~35%之间。一般,松木的纤维饱和点约为 30%
第二节 木材的物理性质 一、含水率 木材中所含的水分有细胞腔内和细胞间隙的自由水和存在 于细胞壁内的吸附水。新采伐的或潮湿的木材，内部都含 有大量的自由水和吸附水。当木材干燥时，首先是自由水 很快的蒸发，但并不影响木材的尺寸变化和力学性质。当 自由水完全蒸发后，吸附水才开始蒸发，蒸发较慢，而且 随着吸附水的不断蒸发，木材的体积和强度均发生变化。 自由水含量的变化仅影响木材的容重、抗腐蚀性、干燥性 和燃烧性。 木材内细胞壁吸水饱和，而细胞腔及细胞间隙内无自由水 时的含水率称为木材的纤维饱和点。纤维饱和点是水分对 木材物理力学性能影响的转折点。木材纤维饱和点的数值， 通常介于25～35%之间。一般，松木的纤维饱和点约为 30%
6由于木材中存在大量的孔隙,潮湿的木材在干燥的空气中 能放出水分,干燥的木材能从周围的空气中吸收水分,这 种性能称为木材的吸湿性,木材的吸湿性用含水率来表示, 即木材所含的水的质量与干燥木材质量的百分比来表示 当木材在某种介质中放置一段时间后,木材从介质中吸入 的水分和放出的水分相等,即木材的含水率与周围介质的 湿度达到了平衡状态,此时的含水率称为平衡含水率。木 材的平衡含水率与周围介质的温度及相对湿度有关 木材在纤维饱和点以内含水率的变化对变形、强度等物理 力学性能影响极大,为了避免木材因为含水率大幅度变化 而引起变形及制品开裂,因此木材在使用前,使用前必须 使其含水率达到使用环境常年平均平衡含水率。木材的平 衡含水率随其所在的地区不同而异,我国北方约为12%左 右,南方约为18%左右,长江流域一般为15%左右,南方 更高些
由于木材中存在大量的孔隙，潮湿的木材在干燥的空气中 能放出水分，干燥的木材能从周围的空气中吸收水分，这 种性能称为木材的吸湿性，木材的吸湿性用含水率来表示， 即木材所含的水的质量与干燥木材质量的百分比来表示。 当木材在某种介质中放置一段时间后，木材从介质中吸入 的水分和放出的水分相等，即木材的含水率与周围介质的 湿度达到了平衡状态，此时的含水率称为平衡含水率。木 材的平衡含水率与周围介质的温度及相对湿度有关。 木材在纤维饱和点以内含水率的变化对变形、强度等物理 力学性能影响极大，为了避免木材因为含水率大幅度变化 而引起变形及制品开裂，因此木材在使用前，使用前必须 使其含水率达到使用环境常年平均平衡含水率。木材的平 衡含水率随其所在的地区不同而异，我国北方约为12%左 右，南方约为18%左右，长江流域一般为15%左右，南方 更高些
6二、湿涨干缩(变形): 6木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材变形,称为 湿胀干缩。当潮湿状态的木材处于干燥环境中首先放出的 是自由水木材尺寸不改变只是重量减轻,然后才放出吸附 水,木材才开始收缩。而干燥的木材处于潮湿环境时,首 先吸入的是吸附水,木材就会膨胀,如图9-5 由此可见,木材的干湿变形仅在纤维饱和点以内变 化时才发生,若含水率超过纤维饱和点,存在于细胞壁和 细胞间隙中自由水的变化,只会使木材的体积密度及燃烧 性能等发生变化,而对变形是没有影响的。 木材的王湿变形的大小随树种不同,变形的大小也不同。 体积密度大,夏材率含量高时,胀缩变形就天。 同时由于构造不均匀,同一木材当含水率变化时各方向变 形的大小也不同,其变形为弦向最大;径向次之;顺纹方 向变形最小如图9-6 改变。干缩对 木材的使用有很大的影响,它会使木材产生裂缝或翘曲变 形,以至引起木结构的结合松弛或凸起等
二 、湿涨干缩（变形）： 木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材变形，称为 湿胀干缩。当潮湿状态的木材处于干燥环境中首先放出的 是自由水木材尺寸不改变只是重量减轻，然后才放出吸附 水，木材才开始收缩。而干燥的木材处于潮湿环境时，首 先吸入的是吸附水，木材就会膨胀，如图9-5松木的含水 膨胀，由此可见，木材的干湿变形仅在纤维饱和点以内变 化时才发生，若含水率超过纤维饱和点，存在于细胞壁和 细胞间隙中自由水的变化，只会使木材的体积密度及燃烧 性能等发生变化，而对变形是没有影响的。 木材的干湿变形的大小随树种不同，变形的大小也不同。 一般体积密度大，夏材率含量高时，胀缩变形就大。 同时由于构造不均匀，同一木材当含水率变化时各方向变 形的大小也不同，其变形为弦向最大；径向次之；顺纹方 向变形最小如图9-6木材干燥后截面形状的改变。干缩对 木材的使用有很大的影响，它会使木材产生裂缝或翘曲变 形，以至引起木结构的结合松弛或凸起等
6三、强度: 木材构造的各向异性决定了木材的各项强度都具 有明显的方向性,木材按受力状态分为抗压、抗 拉、抗弯和抗剪四种强度,而抗拉、抗压、抗剪 强度都有顺纹(作用方向与纤维方向平行)和横 纹(作用方向与纤维方向垂直)之分,这两种强 度有很大的差别。各种强度的对比如表9-1所示 木材强度之间的关系 木材的强度除本身组织构造因素外,还与含水率 疵病外(木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等) 负荷时间、温度等因素有关
三、强度： 木材构造的各向异性决定了木材的各项强度都具 有明显的方向性，木材按受力状态分为抗压、抗 拉、抗弯和抗剪四种强度，而抗拉、抗压、抗剪 强度都有顺纹（作用方向与纤维方向平行）和横 纹（作用方向与纤维方向垂直）之分，这两种强 度有很大的差别。各种强度的对比如表9-1所示。 木材强度之间的关系 木材的强度除本身组织构造因素外，还与含水率、 疵病外（木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等）、 负荷时间、温度等因素有关