木材的分類及性質(zhì)培訓講義

木材的分類及性質(zhì)培訓講義第九章木材第一節(jié)木材的分類和構(gòu)造第二節(jié)木材的物理性質(zhì)第三節(jié)木材的干燥與防腐第四節(jié)木材和人造板材

返回鍵第一節(jié)木材的分類和構(gòu)造

土木工程中使用的木材是由樹木加工而成，樹木的種類不同，木材的性質(zhì)及應(yīng)用也不同，因此必須了解木材的種類，才能合理的選用木材。樹木共分為針葉樹和闊葉樹兩大類，每一類樹木各自的特點及用途。木材的性質(zhì)主要決定于木材的構(gòu)造，木材的構(gòu)造可以從宏觀和微觀兩個層次上認識。一、木材的宏觀構(gòu)造：1、木材的宏觀構(gòu)造是指用肉眼和放大鏡能觀察到的構(gòu)造特征。由于木材構(gòu)造的不均勻性即各向異性，觀察其宏觀構(gòu)造時必須從三個切面即橫切面、徑切面、弦切面（如圖9-1所示）樹干的三個切面進行。從橫切面可以看出：木材主要是由髓心和木質(zhì)部組成的。木質(zhì)部是土木工程中使用的主要部分，在木質(zhì)部中心顏色較深的部分稱為心材；靠近樹皮顏色較淺的部分叫邊材，心材含水量較少，不翹曲變形，抗腐蝕性較強。邊材含水量大，容易翹曲變形，抗腐蝕性也不如心材。一般心材的利用價值比邊材大一些。2、從橫切面上看到的深淺相間的同心圓環(huán)，即所謂年輪，在同一年輪內(nèi)，春天生長的木質(zhì)顏色較淺、材質(zhì)松軟，稱為春材（早材）。而夏秋兩季生長的木質(zhì)顏色較深，材質(zhì)堅硬，稱為夏材（晚材）。夏材部分越多，年輪越密且均勻，木材質(zhì)量越好，強度越高。

髓心是樹干的中心，其材質(zhì)松軟、強度低、易磨蝕和蟲害。從髓心向外的射線稱為髓線，它與周圍連結(jié)差，干燥時易開裂。3、從弦切面可以看出，包含在樹干中，從樹干旁邊生長出的枝條部分稱為節(jié)子，節(jié)子與周圍木材緊密連生，構(gòu)造正常稱為活節(jié)；由枯死枝條形成的節(jié)子稱為死節(jié)。節(jié)子構(gòu)造致密破壞木材構(gòu)造的均勻性和完整性，對木材的性能影響較大，顏色與主干差異較大。

4、從徑切面可以看出，木材中的纖維排列與縱軸方向是一致的，如出現(xiàn)不一致的傾斜紋理稱為斜紋，斜紋會大大降低木材的強度。二、木材的微觀構(gòu)造與組成：微觀構(gòu)造是指借助顯微鏡才能看到的組織。針葉樹與闊葉樹即在微觀構(gòu)造上存在著很大差別，同時又具有許多共同特征，，木材是由無數(shù)管狀細胞組成的，除少數(shù)細胞橫向排列外（形成髓線），絕大部分細胞是縱向排列的。每個細胞都由細胞壁和細胞腔組成，細胞壁由若干層細纖維組成；纖維之間縱向連接比橫向連接牢固，所以木材具有各向異性；同時細胞中細胞腔和細胞間隙之間存在著大量的孔隙，決定了木材具有吸濕性較大的特點。木材細胞因功能不同分為管胞、導管、木纖維髓線等多種，不同樹木其細胞組成不同，其中針葉樹組成簡單，髓線細小，但闊葉樹組成復(fù)雜，髓線發(fā)達，粗大且明顯，所以造成了二者樹木構(gòu)造及性能上的差異。第二節(jié)木材的物理性質(zhì)一、含水率木材中所含的水分有細胞腔內(nèi)和細胞間隙的自由水和存在于細胞壁內(nèi)的吸附水。新采伐的或潮濕的木材，內(nèi)部都含有大量的自由水和吸附水。當木材干燥時，首先是自由水很快的蒸發(fā)，但并不影響木材的尺寸變化和力學性質(zhì)。當自由水完全蒸發(fā)后，吸附水才開始蒸發(fā)，蒸發(fā)較慢，而且隨著吸附水的不斷蒸發(fā)，木材的體積和強度均發(fā)生變化。自由水含量的變化僅影響木材的容重、抗腐蝕性、干燥性和燃燒性。木材內(nèi)細胞壁吸水飽和，而細胞腔及細胞間隙內(nèi)無自由水時的含水率稱為木材的纖維飽和點。纖維飽和點是水分對木材物理力學性能影響的轉(zhuǎn)折點。木材纖維飽和點的數(shù)值，通常介于25～35%之間。一般，松木的纖維飽和點約為30%。由于木材中存在大量的孔隙，潮濕的木材在干燥的空氣中能放出水分，干燥的木材能從周圍的空氣中吸收水分，這種性能稱為木材的吸濕性，木材的吸濕性用含水率來表示，即木材所含的水的質(zhì)量與干燥木材質(zhì)量的百分比來表示。當木材在某種介質(zhì)中放置一段時間后，木材從介質(zhì)中吸入的水分和放出的水分相等，即木材的含水率與周圍介質(zhì)的濕度達到了平衡狀態(tài)，此時的含水率稱為平衡含水率。木材的平衡含水率與周圍介質(zhì)的溫度及相對濕度有關(guān)。

木材在纖維飽和點以內(nèi)含水率的變化對變形、強度等物理力學性能影響極大，為了避免木材因為含水率大幅度變化而引起變形及制品開裂，因此木材在使用前，使用前必須使其含水率達到使用環(huán)境常年平均平衡含水率。木材的平衡含水率隨其所在的地區(qū)不同而異，我國北方約為12%左右，南方約為18%左右，長江流域一般為15%左右，南方更高些。

二、濕漲干縮（變形）：木材細胞壁內(nèi)吸附水含量的變化會引起木材變形，稱為濕脹干縮。當潮濕狀態(tài)的木材處于干燥環(huán)境中首先放出的是自由水木材尺寸不改變只是重量減輕，然后才放出吸附水，木材才開始收縮。而干燥的木材處于潮濕環(huán)境時，首先吸入的是吸附水，木材就會膨脹，如圖9-5松木的含水膨脹，由此可見，木材的干濕變形僅在纖維飽和點以內(nèi)變化時才發(fā)生，若含水率超過纖維飽和點，存在于細胞壁和細胞間隙中自由水的變化，只會使木材的體積密度及燃燒性能等發(fā)生變化，而對變形是沒有影響的。

木材的干濕變形的大小隨樹種不同，變形的大小也不同。一般體積密度大，夏材率含量高時，脹縮變形就大。

同時由于構(gòu)造不均勻，同一木材當含水率變化時各方向變形的大小也不同，其變形為弦向最大；徑向次之；順紋方向變形最小如圖9-6木材干燥后截面形狀的改變。干縮對木材的使用有很大的影響，它會使木材產(chǎn)生裂縫或翹曲變形，以至引起木結(jié)構(gòu)的結(jié)合松弛或凸起等三、：木木材構(gòu)造的的各向異性性決定了木木材的各項項強度都具具有明顯的的方向性，，木材按受受力狀態(tài)分分為抗壓、、抗拉、抗抗彎和抗剪剪四種強度度，而抗拉拉、抗壓、、抗剪強度度都有順紋紋（作用方方向與纖維維方向平行行）和橫紋紋（作用方方向與纖維維方向垂直直）之分，，這兩種強強度有很大大的差別。。各種強度度的對比如如表9-1所示。木材強度之之間的關(guān)系系木材的強度度除本身組組織構(gòu)造因因素外，還還與含水率率、疵病外外（木節(jié)、、斜紋、裂裂縫、腐朽朽及蟲蛀等等）、負荷荷時間、溫溫度等因素素有關(guān)。當木材的含含水率低于于纖維飽和和點時，含含水率降低低，吸附水水減少，細細胞壁緊密密，因此木木材的強度度增高；反反之，吸附附水增多，，細胞壁膨膨脹，組織織疏松，強強度下降。。。而當木木材的含水水率超過纖纖維飽和點點時，含水水率的變化化只限于細細胞腔和細細胞間隙中中的自由水水發(fā)生變化化，含水率率的變化對對強度幾乎乎無影響。。同時，含含水率在纖纖維飽和點點以內(nèi)變化化時，對不不同方向的的不同強度度影響也不不同，對順順紋抗壓強強度和抗彎彎強度影響響較大，對對順紋抗剪剪強度和順順紋抗拉強強度影響較較小。環(huán)環(huán)境溫度升升高，將使使木纖維的的膠凝物質(zhì)質(zhì)處于軟化化狀態(tài)，其其強度和彈彈性均降低低，若木材材受凍時，，水結(jié)冰使使木材強度度增大，且且材質(zhì)硬脆脆，一旦解解凍，其各各項強度均均降低。由由于木纖纖維在長期期荷載下蠕蠕動產(chǎn)生的的徐變，木木材對長期期荷載的抵抵抗能力低低于短期荷荷載的抵抗抗能力。木木材在長期期荷載作用用下不致引引起破壞的的最大強度度，稱為持持久強度。。一般情況況下，木材材的持久強強度僅為短短期荷載強強度的50～60%。因此木材材用于長期期荷載作用用下的木結(jié)結(jié)構(gòu)，必須須考慮負荷荷時間對木木材強度的的影響。建建筑中常見見樹種的的的力學性質(zhì)質(zhì)見表9-3常見木材的的力學性質(zhì)質(zhì)返回鍵返回鍵抗壓抗拉抗彎抗剪順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋11/10-1/32-31/20-1/311/2-21/7-1/31/2-1返回鍵種類特點用途樹種針葉樹樹葉細長，成針狀，樹干直而高大，木質(zhì)較軟，易于加工，強度較高，表觀密度較小，脹縮變形較小。是建筑中主要使用的樹種。多用作承重構(gòu)件、門窗等。松樹、柏樹、杉樹等。闊葉樹樹葉寬大呈片狀，大多為落葉樹。樹干通直部分較短，木質(zhì)較硬，加工較困難，表觀密度較大，易于脹縮，翹曲，裂縫常用于內(nèi)部裝飾次要的承重構(gòu)件和膠合板等揄樹、樺樹、水曲柳等第三節(jié)木木材的干燥燥與防腐為了保持所所有的尺寸寸和形狀，，延長使用用壽命，木木材在加工工和使用前前必須進行行干燥處理理和防腐處處理。一、木木材的干燥燥干燥方方法可分為為自然干燥燥和人工干干燥1、自然干燥燥該方法法是將鋸開開的板材或或方材按一一定的方式式堆積在通通風良好的的場所，避避免陽光的的直射和雨雨淋，使木木材中的水水分自然蒸蒸發(fā)。這種種方法簡單單易行，不不需要特殊殊設(shè)備，干干燥后木材材的質(zhì)量良良好。但干干燥時間長長，占用場場地大，只只能干燥到到風干狀態(tài)態(tài)。2、人工干燥燥這種方方法利用人人工的方法法排除木材材中的水分分，常用的的方法有：：水浸法、、蒸材法和和熱炕法等等二、木材材的防腐木材的腐蝕蝕是由真菌菌侵入所至至，真菌侵侵入將改變變木材的顏顏色和結(jié)構(gòu)構(gòu)使細胞壁壁受到破壞壞，從而導導致木材物物理力學性性能降低，，使木材松松軟或成粉粉末，此即即為木材的的腐蝕。引引起木材變變質(zhì)腐蝕的的真菌分三三種，即霉霉菌、變色色菌和腐朽朽菌。霉菌菌只寄生于于木材表面面，對木材材不起破壞壞作用；通通常稱為發(fā)發(fā)霉。變色色菌以細胞胞腔內(nèi)淀粉粉、糖類等等為養(yǎng)料，，不破壞細細胞壁，故故對木材的的破壞作用用也很小。。而腐蝕菌菌是以細胞胞壁物質(zhì)分分解為養(yǎng)料料，進行繁繁殖、生長長，故木材材的腐蝕主主要來自于于腐蝕菌。。

真菌是是在一定的的條件下才才能生存和和繁殖的，，其生存繁繁殖的條件件：一是水水分，木材材的含水率率為18%時即能生存存：30～60%時最宜生存存、繁殖；；二是溫度度，真菌最最適宜生存存繁殖的溫溫度為15～30℃，高出60℃無法生存；；三是氧氣氣，有5%的空氣即可可生存；四四是養(yǎng)份，，木質(zhì)素、、淀粉、糖糖類等為營營養(yǎng)。木木材的腐蝕蝕一般是由由一些菌類類和昆蟲的的侵害造成成的。在適當?shù)臏販囟龋?5-30度）和濕度度（含水率率在35-50%）等條件下下，菌類、、昆蟲易于于在木材中中繁殖，破破壞木質(zhì)，，嚴重影響響木材的使使用。為了了延長木材材的使用壽壽命，對木木材可采用用以下兩種種防腐處理理方法：1、結(jié)構(gòu)預(yù)防防法在設(shè)設(shè)計和施工工中，使木木材構(gòu)件不不受潮濕，，在良好的的通風條件件下，在木木材和其他他材料之間間用防潮襯襯墊，不將將支節(jié)點或或其他任何何木構(gòu)件封封閉在墻內(nèi)內(nèi)，木地板板下設(shè)置通通風洞，木木屋頂采用用山墻通風風，設(shè)置老老虎窗等。。2、防腐劑法法是通過過涂刷或浸浸漬防腐劑劑，使木材材含有有毒毒物質(zhì)，以以起到防腐腐和殺蟲作作用。常用用的防腐劑劑有：水劑劑（如氯化化鈉、氯化化鋅、硫酸酸銅、硼酚酚合劑）油油劑的（如如林丹五氯氯合劑）和和乳劑的（（如氯化鈉鈉瀝青膏漿漿）。返回鍵第四節(jié)木木材和人造造板材一、木木材產(chǎn)品木材按其加加工程度和和用途不同同，常分為為：原條、、原木、枕枕木和鋸材材四種。原原條是指指去皮（也也有不去皮皮的）而未未經(jīng)加工成成規(guī)定材品品的木材，，主要用于于建筑工程程的腳手架架和供進一一步加工等等。

原條條是指除去去樹皮（也也有不去的的）和樹梢梢并按尺寸寸切取的材材料，有直直接使用原原木和加工工原木之分分，直接使使用原木在在建筑工程程中用做屋屋架、檁條條等；加工工原木用于于鋸制普通通鋸材，加加工膠合板板等。鋸鋸材是指已已經(jīng)加工鋸鋸解成一定定尺寸的的的木料。凡凡寬度為厚厚度三倍以以上的，稱稱為板材，，不足三倍倍為枋材。。針葉樹和闊闊葉樹劇材材均根據(jù)節(jié)節(jié)子、腐朽朽、裂紋、、蟲害等七七項缺陷分分等。桃柚金壇木花梨木紅檀香二、人造造板材它它是利用木木材或含有有一定量的的纖維的其其他植物作作原料，采采用一般物物理和化學學方法加工工制成的。。這類板材材與天然木木材相比，，板面寬、、表面平整整光潔，沒沒有節(jié)子、、蟲眼和各各向異性等等缺點，不不翹曲、不不開裂，經(jīng)經(jīng)加工處理理后還具有有防火、防防水、防腐腐、防酸等等性能。常常用的人人造板材有有：膠合板板、纖維板板、刨花板板等。1、膠合板它它是使三三層或多層層單板的纖纖維方向互互相垂直膠膠合而成的的薄板。一一般可分為