土木工程材料 第9章 木材

1/2～1
抗拉强度
抗剪强度
抗弯强度
顺纹弯曲
木梁
3/2～2
★注：表中强度大小比较栏以顺纹抗压强度为1（一般为30 ～ 110MPa）， 其它强度指标与之比较的结果。
9.3 木材的主要性质
9.3.2 木材的力学性质
• 影响因素 含水率－木材含水量对强 度影响极大。在纤维饱和点 以下时，水分减少，则木材 各种强度指标均增加，其中 抗弯和顺纹抗压强度提高较 明显，对顺纹抗拉强度影响 最小。在纤维饱和点以上， 强度基本为一恒定值。
板 材
枕 木
原 条
原 木
枋 材
板 材
9.4 木材的综合利用
我国森林资源短缺，而木材的需求量却很大，供应矛 盾突出。因此充分利用碎材边料合理开发、使用代用 品，生产各种人造板材是节约木材的重要途径。
9.4.2 人造板材
木材加工成制品、型材和构件时，会留下大量的碎块、 废屑等，将这些下脚料进行适当加工处理，即可制成 各种人造板材。 人造板材可做到充分利用碎材废料，提高木材的利用 率，因而是木材综合利用的重要途径之一。
9.4 木材的综合利用
9.4.2 人造板材
• 纤维板
纤维板是将板皮、木块、树皮或刨花 等经破碎、浸泡、研磨成木浆，加入 一定的胶料，再经成型、热压、干燥 等工序制成的人造板。
硬质纤维板可用于室内墙壁、地板、 门窗、家具及车船装修等。
软质纤维板结构疏松，具有保温、吸 声等特性，常用作隔热、吸声材料。
第九章 木
材
9.1 概 述
9.1.1 木材作为建筑材料
• 木材应用于建筑，历史 悠久。
– 天坛祈年殿
– 山西佛光寺东大殿
• 过去木材是重要的结构 用材，而现在则主要用于室 内装饰与装修。
• 我国应努力节约木材， 提高木材综合利用率。
9.1 概 述
9.1.2 木材的特点
优点
● ● ● ● ● 轻质高强 能承受冲击和振动作用 隔热、保温性能好 极富装饰性 易于加工
白桦、柏木
9.2 木材的分类与构造
9.2.1 木材的分类（按树种分类）
马尾松
白 桦
★注：由于性能特点的差异，软木材是 建筑工程中的主要用材；而硬木材更适 用于制作家具或作室内装修。
9.2 木材的分类与构造
9.2.2 木材的构造
树木由树皮、木质部和髓心所构 成。 树木的木质部是建筑用木材的主 要部分。 木材的横切面上可以观察到：年 轮、髓心和髓线等。
●
认识节约与合理使用木材的重要性
●
●
木材构造的不均匀性
木材物理力学性质的方向性
●
● ● ●
了解木材的优缺点
两大树种的特点：宏观和显微构造
木材防护的基本知识
了解木材的物理力学性质
9.3 木材的主要性质
9.3.1 木材的物理性质
• 密度和表观密度 木材的密度约为1.48～1.56 g/cm3， 各树种之间相差不大，常取1.55 g/cm3。 在气干状态下，木材的表观密度 一般都小于1.00 g/cm3 。 木材的表观密度越大，其强度越 高，湿胀干缩性也越大。
★注：木材的表观密度随其含水量不 同而不同，通常以含水率为15%（标 准含水率）时的表观密度为准。
9.6 木材的相关知识
• 人造板材的甲醛释放量控制问题 在我国普遍采用酚醛树脂和脲醛树脂作为人造板材的胶 粘剂，二者皆以甲醛为主要原料，使用时会散发有害、 有毒气体（游离甲醛），影响环境质量。 为控制民用建筑工程使用人造木板材及饰面人造木板材 的甲醛释放，必须测定其游离甲醛含量或释放量。
《人造木制板材环境标准产品技术要求》规定：人造板材中甲醛释 放量应小于0.20mg/m3，木制地板中甲醛释放量应小于0.12mg/m3。 《民用建筑工程室内环境控制规范》(GB50325-2001)规定：人造木 板及饰面人造板根据游离甲醛含量释放限量划分为E1类和E2类。 E1类为可直接使用的人造板材， E2类为必须经饰面处理后方可用 于室内的人造板材。
刨花板
木丝板
木屑板
9.5 木材的防护
• 干燥处理 木材在加工和使用之前须进行干燥处理，可提高其强度、 并防止收缩、开裂和变形，减轻自重以及防腐防虫，从 而改善木材的使用性能和延长寿命。 木材的干燥方法：自然干燥；人工干燥
• 防腐防虫
木材的腐朽是由真菌在木材中寄生而引起的。 侵蚀木材的真菌有三种，即霉菌、变色菌和木腐菌。 霉菌对木材强度几乎无影响；
★注：为了避免木材在使用过程中因含水率变化太大而引起变形 或开裂，木材使用前须干燥至使用环境常年平均的平衡含水率。 木材的平衡含水率随其所在地区不同而异，我国北方地区约为 12%，南方地区约为18%，长江流域约为15%。
9.3 木材的主要性质
9.3.1 木材的物理性质
• 含水量
★注：一般地，新伐木材的含水率常在35%以上；风干木材的含 水率为15%～25%；室内干燥的木材含水率常为8% ～15%。
• 湿胀与干缩 木材具有显著的湿胀干缩性能。 成 因：木材细胞壁中吸附水的变化，导致纤维之间距 离发生变化。 木材由于构造不均匀，各个方向的胀缩并不相同。
★注：同一木材，胀缩沿弦向最大；径向次之；纵向最小。
弦向胀缩最大，主要是受髓线的影响，其 次是边材的含水率高于心材，故弦向较容 易产生翘曲变形。
9.3 木材的主要性质
9.3.1 木材的物理性质
• 含水量 木材的含水量用含水率表示，指木材所含水的质量占 木材干燥质量的百分率。 木材中水分的存在状态：自由水；吸附水；化合水
木材的纤维饱Biblioteka 点（含水率）：当木材细胞壁中的吸 附水达到饱和，而细胞腔和细胞间隙中无自由水时的 木材含水率。
★注：木材的纤维饱和点因树种不同而异，一般介于25%～35% 之间，通常取30%。
9.6 木材的相关知识
• 胶合板选择注意事项 1、木纹清晰，正面光洁平滑，不毛糙，平整无滞手感； 2、无破损、碰伤、硬伤、疤节等瑕疵； 3、无脱胶现象； 4、有的胶合板是将两个不同纹路的单板贴在一起制成的， 要注意拼缝处要严密，没有高低不平现象； 5、手敲胶合板各部位时，声音发脆，则证明质量良好，若 声音发闷，则表明已出现散胶现象； 6、注意颜色统一，纹理一致，并且木材色泽与家具油漆的 颜色相协调； 7、选择环保型胶合板。
木材强度
持久强度 荷载持续时间
9.4 木材的综合利用
9.4.1 木材的品种与规格
品种分类 规格说明
指除去树皮、树根、树梢和枝 桠，但尚未加工成规定尺寸规格的 木料。
主要用途
建筑工程的脚手架、 支撑、木桩等。
原 条
原 木 枋 材
指除去树皮、树根、树梢和枝桠， 用于建筑工程、桩 并按要求锯切和分类的圆木段。 木、电杆等。 指已经加工锯解，且宽度小于3 倍厚度的木料。 指已经加工锯解，且宽度大于3 倍厚度的木料。 指按枕木断面和长度加工而成的 成材。 门窗、扶手、家具 等。 建筑工程、桥梁、 家具、造船等。 铁道工程等。
常用的人造板材有胶合板、纤维板、刨花板、木屑板 和木丝板。
9.4 木材的综合利用
9.4.2 人造板材
• 胶合板 利用原木旋切成薄片，再用胶粘剂按奇数层数以各层纤维 互相垂直的方向粘合热压而成的人造板材。 胶合板的层数一般为3～13层，最高可达15层。建筑中常 用的是三层板和五层板。 主要特点：材质均匀，不翘不裂、尤其具有美丽的木纹， 自然、真实，装饰效果好。
9.3 木材的主要性质
9.3.2 木材的力学性质
• 影响因素
环境温度－温度对木材强度有直接影响。试验表明， 温度从25℃升至50℃时，使木材抗压强度降低20%～ 40%。
外力作用时间－由于木材受力后将产生塑性流变，使 木材强度随荷载时间的增长而降低，木材的持久强度 仅为极限强度的50%～60%。 缺 陷－木材在生长、采伐、加工和使用过程中会产生 一些缺陷，如木节、裂纹和虫蛀等，这些缺陷影响了 材质的均匀性，破坏了木材的构造，从而使木材的强 度降低，其中对抗拉和抗弯强度影响最大。
9.5 木材的防护
• 防腐防虫措施 真菌在木材中生存必须同时具备以下三个条件：水分、 氧气、温度和养料。 可从破坏菌虫生存条件着手，进行防腐防虫处理，延长 木材的使用年限。
防治措施：干燥；涂层覆盖（隔绝空气）；化学处理
• 防 火 防火措施 用防火浸剂对木材进行浸渍处理； 将防火涂料刷或喷洒于木材表面构成防火保护层。
当木材的含水率在纤维饱和点以上变化时，只会引起木材质量的 变化，对强度和胀缩无影响；反之则影响强度和胀缩。
9.3 木材的主要性质
9.3.1 木材的物理性质
• 含水量 木材的含水率随周围环境的温、湿度改变而变化。潮湿
的木材在较干燥的空气中会失去部分水分；干燥的木材臵于潮湿 环境中则会吸收水分。
木材的平衡含水率：当木材长期处于一定温、湿度的 空气中，则水分的散失和吸收与周围的大气环境处于 相对平衡状态时的含水率。
木材干燥或受潮时，由于各向的胀缩不同， 因而有可能产生变形、翘曲，甚至开裂等 现象，这对实际应用是非常不利的。
9.3 木材的主要性质
9.3.2 木材的力学性质
• 木材力学性质的主要特征 由于木材构造上的不匀质性， 木材的力学性质也具有明显的 方向性。 木材的受力方向可分为：顺纹 方向；横纹方向（有弦向和径 向之分） 木材的受力状态分为：抗拉； 抗压；抗弯；抗剪
★注：木材的表观密度越大，晚材 的比例越高，则强度越高。
9.3 木材的主要性质
9.3.2 木材的力学性质
• 各种强度指标
强度指标（分类）
抗压强度 顺纹抗压
应用实例
木桩、木柱、木屋架受压杆
大小比较
1
横纹抗压 顺纹抗拉 顺纹剪切
横纹切断
铁路枕木、垫板 木屋架下弦杆 －
木钉、木销、木榫头等