15 木材

第五章木材
概述木材是一种古老的工程材料。

由于具有一些独特的优点，在出现众多新型土木工程材料的今天，木材仍在工程中占有重要地位，特别在装饰领域。

木材具有很多优点：再生资源
1.轻质高强（比强度高）；
2.易于加工（如锯、刨、钻等）；
3.有较高的弹性和韧性；
4.能承受冲击和振动作用；
5.导电和导热性能低；
6.木纹美丽；装饰性好等。

木材也有缺点：如构造不均匀，各向异性；天然缺陷及含水率变化(湿胀、干缩）的影响较大的；易燃、易腐等。

不过，这些缺陷经加工和处理后，可得到很大程度的改善。

（胶合板、复合板）
木材的分类
针叶树：树干通直高大，表观密度和胀缩变形小，材质软，耐腐蚀性强。

常用树种有松、杉、柏等。

用于承重木材阔叶树：树干通直部分短、材质较硬，一般强度较高，胀缩变形大，较难加工。

常用树种有榆木、水曲柳、柞木等。

用作部件★密度与表观密度密度基本相等，平均为1.55g/cm 3。

但干表观密度
差别很大，小的能到241kg/m 3（云南的白花泡桐），最轻的木材是台湾的二色轻木，其表观密度为186㎏／m 3。

最高的能到1190kg/m 3（云南的紫油木），大多
数木材的表观密度都在400～600 kg/m 3。

中文名产地拉丁文学名气干密度g/cm³
材料来源白花泡桐
云南西畴Paulownia fortunei 0.241云南材科院兰考泡桐
河南扶沟P.elongata 0.264中国林科院川泡桐四川沐川P.fargesii 0.269中国林科院毛泡桐安徽宿县P.tomentosa 0.278中国林科院紫油木云南新平Pistacia weinmannifolia 1.190云南材科院苏木云南新平Caesalpinia sappan 1.166云南材科院铁力木云南临沧Mesua ferrea 1.122云南材科院
国产最轻、最重的木材
一、木材的含水问题
木材纤维含有大量的羟基-OH-，是亲水基团，所以吸湿性很强，很容易从周围环境中吸附水分。

木材的含水量是以含水率表示的。

木材中的水分按其存在形式可分为：
化学结合水—是木材化学组成中的结合水
吸附水—是存在于细胞壁内的水分
自由水—是存在于细胞腔和细胞间隙中的水分化学结合水在常温下不变化，对木材性能无影响；吸附水直接影响到木材的强度和体积的胀缩；自由水主要影响木材的表观密度、抗腐蚀性、燃烧性。

注意木材吸水和干燥释放水时的顺序不同。

释放水为：自由水↑，吸附水↑，化学结合水↑；
吸水时为：化学结合水←，吸附水←，自由水←。

纤维饱和点：细胞腔
和细胞间隙中自由水为
零，而细胞壁中吸附水
达到饱和时的含水率。

一般为25%～35%，是
木材物理力学性质变化
的转折点。

30%
平衡含水率：长时间存放，木材水分的蒸发和吸收趋于平衡，此时的含水率为平衡含水率。

木材加工使用前使其干燥至平衡含水率。

一般地，新伐树材30～100%，风干树材15～25%，人工烘干8～15%，窑干≤11%。

雨淋、雪盖北方约12%，南方约18%，长江流域一
般为15%
标准含水率：木材的表观密度随含水率的提高而增大，木材的强度随含水率含水率的提高而降低），为了测量强度和表观密度，特定
12%为标准含水率。

由于木材构造不均匀，所以各方向胀缩也不同。

同一木材，弦向胀缩最大，径向次之，顺纤维的纵向最小。

二、木材的变形问题
纵向0.1～0.35%弦向6～12%
径向3～6%
三．木材的强度
力学性能具有各向异性性质。

在顺纹方向，木材的抗压和抗拉强度都比横纹方向高得多。

而横纹方向，弦向又不同于径向。

木材的含水率、疵病及试件尺寸对木材强度都有明显影响。

抗压抗拉
抗剪
抗弯
顺纹横纹顺纹横纹顺纹横剪断
11/10～1/52～31/20～1/3 1.5～21/7～1/31/2～1
1．抗压强度
顺纹抗压，是细胞壁失稳；横纹是木材横向压力压紧产生显著变形而造成的破坏。

顺纹抗压大于横纹抗压。

顺纹抗压横纹抗压
2．抗拉强度
顺纹抗拉是木材强度中最大的。

横纹抗拉，是纤维被撕裂。

3．抗弯强度
仅次于顺纹抗拉强度，为顺纹抗压的1.5～2.0倍。

4．抗剪强度
木材在不同剪力作用下，木纤维的破坏方式不同，因而表现为横纹剪断强度最大，顺纹剪切次之，横纹剪切最小。

横纹剪断
顺纹剪切横纹剪切
★影响木材强度的主要因素
1．木材纤维组织
细胞纤维组织越均匀密实，强度越高。

2．含水率
含水率增大，强度降低。

木材含水率变化一般对抗弯和顺纹抗压强度的影响较大，对顺纹抗剪强度较小，而对顺纹抗拉强度几乎没有影响。

3．温度
木材受热，细胞壁中胶结物质会软化，从而引起木材强度降低。

研究表明，当温度从25度升高到50度时，木材的顺纹抗压强度会降低20%～40%。

温度高于100度，木材会被烤焦和变形，并发生部分挥发物分解，强度降低。

温度高于140度，木材的纤维素会发生热裂解，变形明显并导致裂纹产生。

4．负荷时间
在长期受荷载情况下，木材会发生纤维等速蠕滑，累积后产生较大变形而降低了承载能力。

5．疵病（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）
对不同强度影响不同。

顺拉↓↓↓顺压↓横压及剪切↑↑↑
四. 木材的应用
★木材的防腐、防虫和防火处理1．防腐处理：
⏹结构防腐处理：降低含水率
⏹化学防腐处理：涂刷、渗透、浸渍2．防虫处理：化学处理
3．防火处理：
⏹设置防火墙
⏹抹灰隔热层
⏹防火涂料。