建筑材料木材培訓課件

1、8 木材本章簡要介紹了木材的分類及木材的宏觀構造和微觀構造。詳細地論述了木材的物理性質(zhì)和力學性質(zhì)。應深刻領會木材的各向異性、濕脹干縮性、含水率對木材性質(zhì)的影響，影響木材強度大小的因素等。此外，還應了解木材在建筑工程中的主要用途及木材的綜合利用途徑，木材的腐朽原理及防腐途徑。 本章提要第一頁，共五十三頁。本 章 內(nèi) 容8.1 木材的分類及構造8.2 木材的主要性質(zhì)8.3 木材的應用第二頁，共五十三頁。8.1 木材的分類及構造木材是由樹木加工而成的，樹木分為針葉樹和闊葉樹兩大類，見表8.1。建筑中應用最多的是針葉樹。 木材的構造是決定木材性質(zhì)的主要因素。一般對木材的研究可以從宏觀和微觀兩方面進行。

2、第三頁，共五十三頁。表8.1 樹木的分類和特點 種類特點用途樹種針葉樹 樹葉細長，成針狀，多為常綠樹；紋理順直，木質(zhì)較軟，強度較高，表觀密度??；耐腐蝕性較強，脹縮變形小 是建筑工程中主要使用的樹種，多用作承重構件、門窗等 松樹、杉樹、柏樹等闊葉樹 樹葉寬大，葉脈呈網(wǎng)狀，大多為落葉樹；木質(zhì)較硬，加工較難；表觀密度大，脹縮變形大 常用作內(nèi)部裝飾、次要的承重構件和膠合板等 榆樹、樺樹、水曲柳等第四頁，共五十三頁。第五頁，共五十三頁。用肉眼或低倍放大鏡所看到的木材組織稱為宏觀構造。為便于了解木材的構造，將樹木切成3個不同的切面，如圖8.1所示。橫切面垂直于樹軸的切面；徑切面通過樹軸的切面；弦切面和樹軸

3、平行與年輪相切的切面。在宏觀下，樹木可分為樹皮、木質(zhì)部和髓心三個部分。而木材主要使用木質(zhì)部。 1 宏觀構造第六頁，共五十三頁。圖8.1 樹干的3個切面 1樹皮；2木質(zhì)部；3年輪；4髓線；5髓心 第七頁，共五十三頁。(1)邊材、心材在木質(zhì)部中，靠近髓心的部分顏色較深，稱為心材。心材含水量較少，不易翹曲變形，抗蝕性較強；外面部分顏色較淺，稱為邊材。邊材含水量高，易干燥，也易被濕潤，所以容易翹曲變形，抗蝕性也不如心材 1） 木質(zhì)部的構造特征第八頁，共五十三頁。(2)年輪、春材、夏材橫切面上可以看到深淺相間的同心圓，稱為年輪。年輪中淺色部分是樹木在春季生長的，由于生長快，細胞大而排列疏松，細胞壁較薄，

4、顏色較淺，稱為春材(早材)；深色部分是樹木在夏季生長的，由于生長遲緩，細胞小，細胞壁較厚，組織緊密堅實，顏色較深，稱為夏材(晚材)。每一年輪內(nèi)就是樹木一年的生長部分。年輪中夏材所占的比例越大，木材的強度越高。 第九頁，共五十三頁。第一年輪組成的初生木質(zhì)部分稱為髓心(樹心)。從髓心成放射狀橫穿過年輪的條紋，稱為髓線。髓心材質(zhì)松軟，強度低，易腐朽開裂。髓線與周圍細胞聯(lián)結(jié)軟弱，在干燥過程中，木材易沿髓線開裂。 2） 髓心、髓線第十頁，共五十三頁。在顯微鏡下所看到的木材組織，稱為木材的微觀構造(見圖8.2和圖8.3)。在顯微鏡下，可以看到木材是由無數(shù)管狀細胞緊密結(jié)合而成。細胞橫斷面呈四角略圓的正方形。

5、每個細胞分為細胞壁和細胞腔兩個部分，細胞壁由若干層纖維組成。細胞之間縱向聯(lián)結(jié)比橫向聯(lián)結(jié)牢固，造成細胞縱向強度高，橫向強度低。細胞之間有極小的空隙，能吸附水和滲透水分。 2 微觀構造第十一頁，共五十三頁。圖8.2 顯微鏡下松木的橫切片示意圖 1細胞壁；2細胞腔；3樹脂流出孔；4木髓線 第十二頁，共五十三頁。圖8.3 細胞壁的結(jié)構 1細胞腔；2初生層；3細胞間層 第十三頁，共五十三頁。8.2 木材的主要性質(zhì)(1)木材中的水分自由水：存在于木材細胞腔和細胞間隙中的水分吸附水：吸附在細胞壁內(nèi)細纖維之間的水分結(jié)合水：形成細胞化學成分的化合水 1 木材的物理性質(zhì)1） 木材的含水率第十四頁，共五十三頁。(2

6、)木材的纖維飽和點木材受潮時，首先形成吸附水，吸附水飽和后，多余的水成為自由水；木材干燥時，首先失去自由水，然后才失去吸附水。當吸附水處于飽和狀態(tài)而無自由水存在時，此時對應的含水率稱為木材的纖維飽和點。纖維飽和點隨樹種而異，一般為23%33%，平均為30%。木材的纖維飽和點是木材物理、力學性質(zhì)的轉(zhuǎn)折點。第十五頁，共五十三頁。(3)木材的平衡含水率木材的含水率是隨著環(huán)境溫度和濕度的變化而改變的。當木材長期處于一定溫度和濕度下，其含水率最后會達到與周圍環(huán)境濕度相平衡，此時的含水率稱為平衡含水率。它與周圍空氣的溫度、相對濕度的關系如圖8.4所示。根據(jù)周圍空氣的溫度和相對濕度可求出木材的平衡含水率。

7、第十六頁，共五十三頁。圖8.4 木材的平衡含水率 第十七頁，共五十三頁。木材細胞壁內(nèi)吸附水的變化而引起木材的變形，即濕脹干縮。圖8.5是木材含水率與脹縮變形的關系。由于木材構造的不均勻性，在不同的方向干縮值不同。順紋方向(纖維方向)干縮值最小，平均為0.1%0.35%；徑向較大，平均為3%6%；弦向最大，平均為6%12%。 一般來講，表觀密度大、夏材含量多的木材，濕脹變形較大。2） 濕脹干縮第十八頁，共五十三頁。圖8.5 木材含水率與脹縮變形的關系 第十九頁，共五十三頁。不同樹種的密度相差不大，平均約為1.55g/cm3。 3） 木材的密度4） 表觀密度木材表觀密度的大小隨木材的孔隙率、含水量

8、以及其他一些因素的變化而不同。因此確定木材的表觀密度時，應在含水率為標準含水率情況下進行。第二十頁，共五十三頁。1） 木材的強度按受力狀態(tài)，木材的強度分為抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強度。 木材的強度檢驗是采用無疵病的木材制成標準試件，按木材物理力學試驗方法進行測定。 2 木材的力學性質(zhì)第二十一頁，共五十三頁。木材受剪切作用時，由于作用力對于木材纖維方向的不同，可分為順紋剪切、橫紋剪切和橫紋切斷三種，如圖8.6所示。 當以木材的順紋抗壓強度為1時，木材理論上各強度大小關系見表8.2。 第二十二頁，共五十三頁。圖8.6 木材的剪切 (a)順紋剪切；(b)橫紋剪切；(c)橫紋切斷 第二十三頁，共五十

9、三頁。表8.2 木材各種強度間的關系 抗壓抗拉抗彎抗剪 順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋切斷11/101/3231/201/31.52.01/71/31/21第二十四頁，共五十三頁。(1)含水率 當含水率在纖維飽和點以上變化時，僅僅是自由水的增減，對木材強度沒有影響；當含水率在纖維飽和點以下變化時，隨含水率的降低，細胞壁趨于緊密，木材強度增加。如圖8.7所示。我國木材試驗標準規(guī)定，以標準含水率(即含水率12%)時的強度為標準值，其他含水率時的強度，可按下式換算成標準含水率時的強度。 2） 影響木材強度的因素第二十五頁，共五十三頁。(2)負荷時間的影響木材在長期荷載作用下，只有當其應力遠低于強度極限的某

10、一范圍時，才可避免木材因長期負荷而破壞。木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強度，稱為持久強度。木材的持久強度比其極限強度小得多，一般為極限強度的50%60%，如圖8.8所示。 第二十六頁，共五十三頁。(3)環(huán)境溫度溫度對木材強度有直接影響。當溫度由25升至50時，將因木纖維和其間的膠體軟化等原因，使木材抗壓強度降低20%40%，抗拉和抗剪強度降低12%20%；當溫度在100以上時，木材中部分組織會分解、揮發(fā)，木材變黑，強度明顯下降。因此，長期處于高溫環(huán)境下的建筑物不宜采用木結(jié)構。第二十七頁，共五十三頁。(4)木材的缺陷節(jié)子 節(jié)子能提高橫紋抗壓和順紋抗剪強度。 木材受腐朽菌侵蝕后，不僅顏色改

11、變，結(jié)構也變得松軟、易碎，呈篩孔和粉末狀形態(tài)。 裂紋會降低木材的強度，特別是順紋抗剪強度。而且縫內(nèi)容易積水，加速木材的腐爛。構造缺陷木纖維排列不正常均會降低木材的強度，特別是抗拉及抗彎強度。 第二十八頁，共五十三頁。圖8.7 含水率對木材強度的影響 1順紋抗拉；2抗彎；3順紋抗壓；4順紋抗剪 第二十九頁，共五十三頁。圖8.8 木材持久強度 第三十頁，共五十三頁。8.3 木材的應用工程中木材按其加工程度和用途分為原條、原木、板材、枋材四類。此外還有各類人造板材。 1 木材產(chǎn)品1） 原條原條是已經(jīng)除去皮(也有不去皮的)、根、樹梢而未加工成規(guī)定材品的木材。主要用于腳手架或供進一步加工。第三十一頁，共

12、五十三頁。原木是將原條按一定尺寸切取的木料。可分為直接使用原木和加工原木。直接使用原木用于屋架、檁、椽、木樁、坑木等。加工原木用于加工鋸材、膠合板等。2） 原木第三十二頁，共五十三頁。又稱鋸材，指寬度為厚度的三倍或三倍以上的木料。按其厚度、寬度可分為薄板、中板、厚板。其尺寸見表8.3。鋸材有特等鋸材和普通鋸材之分。根據(jù)針葉樹鋸材(GB 153.284)和闊葉樹鋸材分等(GB 481.7284)的規(guī)定，普通鋸材分為一、二、三等。各等級技術指標見表8.4。4）枋材 指寬度不足厚度三倍的木料。3） 板材第三十三頁，共五十三頁。表8.3 針葉樹、闊葉樹鋸材寬度、厚度(mm) 分類厚度 寬度 尺寸范圍進

13、級薄板中板厚板 12，15，18，2125，3040，50，60 502405026060300 10第三十四頁，共五十三頁。表8.4 鋸材的分等標準 第三十五頁，共五十三頁。干燥能減輕自重，防止腐朽、開裂及彎曲，從而提高木材的強度和耐久性。木材的干燥方法可分為自然干燥和人工干燥兩種。自然干燥方法的優(yōu)點是簡單，不需要特殊設備，但干燥時間長，而且只能干燥到風干狀態(tài)。人工干燥利用人工方法排除鋸材中水分，常用方法有浸樹法、蒸樹法和熱坑法。 2 木材的干燥第三十六頁，共五十三頁。1） 木材的腐朽木材的腐朽為真菌侵害所致。真菌分霉菌、變色菌和腐朽菌三種，前兩種真菌對木材質(zhì)量影響較小，但腐朽菌影響很大。真

14、菌在木材中生存和繁殖必須具備三個條件，即適當?shù)乃?、足夠的空氣和適宜的溫度。此外，木材還易受到白蟻、天牛等昆蟲的蛀蝕，使木材形成很多孔眼或溝道，甚至蛀穴，破壞木質(zhì)結(jié)構的完整性而使強度嚴重降低。 3 木材的防腐第三十七頁，共五十三頁。木材防腐的基本原理在于破壞真菌及蟲類生存和繁殖條件，常用方法有以下兩種：(1)結(jié)構預防法在結(jié)構和施工中，使木結(jié)構不受潮濕，要有良好的通風條件；在木材與其他材料之間用防潮墊；不將支點或其他任何木結(jié)構封閉在墻內(nèi)；木地板下設通風洞。 2） 木材的防腐第三十八頁，共五十三頁。(2)防腐劑法這種方法是通過涂刷或浸漬水溶性防腐劑(如氯化鈉、氧化鋅、氟化鈉、硫酸銅)、油溶性防腐劑

15、(如林丹五氯酚合劑)、乳劑防腐劑(如氟化鈉、瀝青膏)等，使木材成為有毒物質(zhì)，達到防腐要求。 第三十九頁，共五十三頁。木材經(jīng)加工成型和制作構件時，會留下大量的碎塊廢屑，將這些廢腳料或含有一定纖維量的其他作物作原料，采用一般物理和化學方法加工而成的即為人造板材。這類板材與天然木材相比，板面寬，表面平整光潔，沒有節(jié)子，不翹曲、開裂，經(jīng)加工處理后還具有防水、防火、防腐、防酸性能。 常用人造板材有膠合板、纖維板、刨花板。 4 人造板材第四十頁，共五十三頁。第四十一頁，共五十三頁。第四十二頁，共五十三頁。膠合板是用原木旋切成薄片，經(jīng)干燥處理后，再用膠粘劑按奇數(shù)層數(shù)，以各層纖維互相垂直的方向粘合熱壓而成的人

16、造板材。一般為313層，建筑工程中常用的有三合板和五合板。一般可分為闊葉樹普通膠合板和松木普通膠合板兩種。膠合板厚度為2.4mm、3mm、3.5mm、4mm、5.5mm、6mm，自6mm起按1mm遞增。膠合板幅面尺寸見表8.5。其特性及適用范圍見表8.6。1） 膠合板第四十三頁，共五十三頁。表8.5 膠合板的幅面尺寸(mm) 寬度 長度 9151220183021352440915915122018302135 1220 1220183021352440第四十四頁，共五十三頁。表8.6 膠合板分類、特性及適用范圍 第四十五頁，共五十三頁。纖維板是以植物纖維為原料經(jīng)破碎、浸泡、研磨成漿，然后經(jīng)熱

17、壓成型、干燥等工序制成的一種人造板材。纖維板所選原料可以是木材采伐或加工的剩余物(如板皮、刨花、樹枝)，也可以是稻草、麥秸、玉米稈、竹材等。纖維板按其體積密度分為硬質(zhì)纖維板(體積密度800kg/m3)、中密度纖維板(體積密度500800kg/m3)和軟質(zhì)纖維板(體積密度500kg/m3)三種。2） 纖維板第四十六頁，共五十三頁。硬質(zhì)纖維板的強度高、耐磨、不易變形，可代替木板用于墻面、天花板、地板、家具等。 中密度纖維板表面光滑、材質(zhì)細密、性能穩(wěn)定、邊緣牢固，且板材表面的再裝飾性能好。主要用于隔斷、隔墻、地面、高檔家具等。軟質(zhì)纖維板結(jié)構松軟，強度較低，但吸音性和保溫性好，主要用于吊頂?shù)取?第四十

18、七頁，共五十三頁。硬質(zhì)纖維板第四十八頁，共五十三頁。中密度纖維板第四十九頁，共五十三頁。軟質(zhì)纖維板第五十頁，共五十三頁。刨花板是利用木材的邊角余料，經(jīng)切碎、干燥、拌膠(或未施膠)熱壓而成的一種人造板材。其規(guī)格尺寸為：長度915mm、1220mm、1525mm、1830mm、2135mm；寬度915mm、1000mm、1220mm；厚度6mm、8mm、13mm、16mm、19mm、22mm、25mm、30mm等。刨花板表觀密度小，性質(zhì)均勻，具有隔聲、絕熱、防蛀、耐火等優(yōu)點。但易吸濕，強度不高，可用于保溫、隔音、室內(nèi)裝飾材料。 3） 創(chuàng)花板第五十一頁，共五十三頁。刨花刨花板第五十二頁，共五十三頁。內(nèi)容總結(jié)8 木材。表觀密度大，脹縮變形大。每個細胞分為細胞壁和細胞腔兩個部