第十二章木材 口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鹰 第四节木材和人造板材
第十二章木材 ◼ 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
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见 表10-1所示。树木的分类和特点 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见 表10—1所示。树木的分类和特点 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: 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10-1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 ,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10-1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
■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
◼ 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微 观构造上存在着很大差别,同时又具有许多共同 征,,木材是由无数管状细胞组成 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 横向连接牢固,所以木材具有各向异性;同 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 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 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 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 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%
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%
由于木材中存在大量的孔隙,潮湿的木材在干燥的空气中 放出水分,千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, 木材所含的水的质量与干燥木材质量的百分比来表示 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
■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 于缩。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 不改变只是重量减轻,然后才放出吸附水 木 收缩。而干燥的木材处于潮湿环境时,首先吸 入的是吸 木材就会膨 图10-3松木的含水膨 由此可见,木材的干湿变形仅在纤维饱和点以内变化时才 发隙发木 水率超过纤维饱和点,存在于细胞壁和细胞间 中自由水的变化 使木材的体积密度及燃烧性能 发生变化,而对变形是没有 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,胀缩变形就大 同时由于构造不均匀,同一木 含水率变化时各方向变 形的大小也不同,其变形为弦向 向变形最小如图10-4木材千煥后截面形状的改变。干缩 木材的使用有很大的 会使木材产生裂维或翘曲变 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10-3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10-4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
、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,木材接受力状态分为抗压、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10-2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10-2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