第九章 木材

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第9章 木材
9.3.3
木材的防火
易燃是木材最大的缺点，常用防火处理方法： 1）用防火浸剂对木材进行浸渍处理，应保证 吸药量和渗透深度； 2）将防火涂料涂刷或喷洒于木材表面，待涂 料固结后构成防火层，防火效果取决于涂层厚度或 每平米涂料用量。
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§ 9.4 木材的应用
9.4.1 木材的种类和规格
般为 15％，窑干木材的含水率约为4%~12%。
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3. 湿胀干缩（变形） 木材细胞壁内吸附水含量的变化引起木材变形， 即湿胀干缩。 当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随着含
水率的增大，木材体积产生膨胀；含水率减小，木
材体积收缩；而当木材含水率在纤维饱和点以上，
只是自由水增减变化时，木材的体积不发生变化。
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2.影响木材强度的主要因素 （1）含水量的影响 木材的含水率在纤维饱和点以内变化时，含水
量增加使细胞壁中的木纤维之间的联结力减弱、细
胞壁软化，故强度降低；当水分减少使细胞壁比较
紧密，故强度增高。
含水率的变化对各强度的影响是不一样的。对 顺纹抗压强度和抗弯强度的影响较大，对顺纹抗拉 强度和顺纹抗剪强度影响较小。
松木显微构造立体图 1．管胞；2．木射线；3．树脂道
枫香显微构造立体图 1．导管；2．木射线；3．木纤维
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3.木材的缺陷 木材在生长、采伐、储运、加工和使用过程
中会产生一些缺陷，其中节子、裂纹和腐朽对材
质的影响最大。 （1）节子 埋藏在树干中的枝条称为节子，有活节、死 节、健全节、腐朽节和漏节，其对材质影响随木
1．顺纹抗拉； 2．抗弯； 3．顺纹抗压； 4．顺纹抗剪
含水率对木材强度的影响
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（1）含水量的影响 为正确判断木材的强度和比较试验结果，应根 据木材实测含水率将强度换算成标准含水率（12% 的含水率）时的强度值：
12 w[1 (W 12)]
α——木材含水率校正系数。 α随作用力和树种不同而异，如顺纹抗压所有树 种均为 0.05；顺纹抗拉时阔叶树为0.015，针叶树为 ０；抗弯所有树种为0.04；顺纹抗剪所有树种为 0.03。
木材的硬度和耐磨性主要取决于细胞组织的紧
密度。横截面较其他面高。木髓线发达的木材其弦 切面较径切面高。
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§ 9.3 木材的防护
9.3.1 木材的干燥
干燥处理可防止木材受细菌等腐蚀，减少木
材在使用中发生收缩裂缝，提高木材的强度和耐
久性。有自然干燥和人工干燥两种方法。
9.3.2 木材的防腐 木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真 菌在木材中生存和繁殖，必须同时具备四个条件： ① 适宜的温度；②适当的含水量；③有足够的空
的不同部位均对木材的强度有影响。
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3.木材的韧性 木材的韧性较好，因而木结构具有良好的抗震
性。木材的任性受很多因素影响。如木材的密度愈
大，冲击韧性愈好；高温会使木材变脆，韧性降低。 负温会使湿木材变脆，韧性降低；任何缺陷的存在 都会严重降低木材的冲击韧性。 4.木材的硬度和耐磨性
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木材的优点：
木材的缺点：
①比强度大，轻质高强； ①构造不均匀，各向异性；
②弹性韧性好，能承受冲 ②湿胀干缩大，易翘曲和开 击和振动作用； 好； 裂； ④养护不当，易腐朽、虫蛀 ③导热性低，隔热保温性 ③耐火差，易燃烧；
④适当保养，耐久性好； ⑤天然缺陷多，降低材质和
⑤纹理美观，装饰性好； 利用率
9.2.2 木材的力学性质 1.木材的强度
工程上常利用木材的以下几种强度：抗压、抗
拉、抗弯和抗剪。由于木材是一种非均质材料，具 有各向异性，使木材的强度有很强的方向性。木材 各强度大小的比值关系见下表：
木材各项强度值的比较(以顺纹抗压强度为1)
顺纹抗压 横纹抗压 顺纹抗拉 1 1/10～1/3 2～3 横纹抗拉 1/20～1/3 抗弯 3/2～2 顺纹抗剪 1/7～1/3 横纹切断 1/2～1
纤维板按其体积密度分为硬质纤维板 (体积密度＞800kg/m3)、中密度纤维板(体 积密度500~800 kg/m3)和软质纤维板(体 积密度＜500kg/m3)三种。
硬质纤维板的强度高、耐磨、不易 变形，可代替木板用于墙面、天花板、 地板、家具等。 中密度纤维板表面光滑、材质细密、 性能稳定、边缘牢固，且板材表面的再 装饰性能好。主要用于隔断、隔墙、地 面、高档家具等。 软质纤维板结构松软，强度较低， 但吸音性和保温性好，主要用于吊顶等。
结构都处于某一种负荷的长期作用下，因此在设计 木结构时，应考虑负荷时间对木材强度的影响。
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（3）温度的影响 木材强度随环境温度升高会降低。当温度由
25℃升到50℃时，针叶树抗拉强度降低10％～15
％，抗压强度降低20％～24％。当木材长期处于 60～100℃温度下时，会引起水分和所含挥发物 的蒸发，而呈暗褐色，强度下降，变形增大。温 度超过140℃时，木材中的纤维素发生热裂解，
吸附水
化合水
在细胞壁中
以化学结合水 的形式存在
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（2）纤维饱和点 湿木材在空气中干燥时，自由水蒸发完毕而吸
附水尚为饱和时的状态为纤维饱和点，此时的木材
的含水率称为纤维饱和含水率。木材的纤维饱和点 一般介于25％～ 35％。 纤维饱和点是木材性质变化的转折点。在纤维 饱和点之上，含水量变化对木材强度和体积影响甚
利用率和装饰价值，降低木材的强度，也是
真菌侵入木材内部的通道。
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§ 9.2 木材的物理和力学性质
9.2.1 物理性质
1.密度与表观密度 木材的密度是指构成木材细胞壁物质的密度。 约为 1.48～1.56 g／cm3，各材种之间相差不大， 实际计算和使用中常取1.53 g/cm3。
纤维饱和点是木材发生湿胀干缩变形的转折点。
木材含水率与胀缩变形的关系
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3. 湿胀干缩（变形） 木材具有各向异性，各个方向的干缩率不同。
其中以弦向最大，径向次之，纵向（顺纹方向）最
小，这主要是因为各个方向的细胞壁的总厚度不同。
截面不同位置木材干燥引起的不同变化
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木材的表观密度则随木材空隙率、含水率及其
他一些因素的变化而不同。木材的表观密度越大，
其湿胀干缩率也越大。处于气干状态下的木材表观
密度平均为500kg/m3。
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2. 含水量
木材中的含水量以含水率表示，即木材中所
含水的质量占干燥木材质量的百分数。 （1）木材中的水
木材中的水 分 自由水 存在部位 在细胞腔和细 胞间隙中 蒸发顺序 首先蒸发 自由水蒸发 后，蒸发 不蒸发 影响的性能 表观密度、燃烧 性、抗腐蚀性 木材强度和胀缩 变形性 对木材性质无影 响
易翘裂、纹理美观，适用于室内装修，如水曲柳、 核桃木等。
针叶树
阔叶树
树木的分类和特点
种类 特点 用途 树种 松树、 杉树、 柏树 等 榆树、 桦树、 水曲 柳等
树叶细长，成针状，多为常 是建筑工程中主要使 绿树；纹理顺直，木质较软， 针叶树 用的树种，多用作承 强度较高，表观密度小；耐 重构件、门窗等 腐蚀性较强，胀缩变形小 树叶宽大，叶脉呈网状，大 多为落叶树；木质较硬，加 工较难；表观密度大，胀缩 变形大
气；④适当的养料。
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木材防腐的基本方法： （1）干燥法 采用气干法窑干法将木材干燥，以降低其含水 率，且在储存和使用木材时要注意通风和排湿。对 木材构件表面应刷以油漆，使木材隔绝空气和水汽 （2）防腐剂法 涂刷或浸渍防腐剂，使木材含有有毒物质，起 到防腐和杀虫作用。 （3）涂料覆盖 采用耐水性好的涂料涂刷，形成保护膜，以隔 绝空气和水分，并阻止真菌和昆虫侵入。
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（2）外力作用时间 木材的长期承载能力远低于暂时承载能力。
这是因为在长期承载情况下，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的结 果。 木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大 强度，称为持久强度。木材的持久强度比其极限强
度小得多，一般为极限强度的50％～60％。一切木
色渐变黑，强度明显下降。因此，长期处于高温
的建筑物，不宜采用木结构。
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（4）缺陷的影响 木材在生长、采伐及保存过程中，会产生内部
和外部的缺陷，这些缺陷统称为疵病。木材的疵病
主要有木节、斜纹、腐朽及虫害等，这些疵病将影 响木材的力学性质，且同一疵病对木材不同强度的 影响不尽相同。 此外，树木的种类、生长环境、树龄以及树干
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2.木材的微观构造 木材由无数管状细胞紧密结合而成。绝大部
分纵向排列，少数横向排列（髓线）。每一个细
胞由细胞壁和细胞腔两部分构成。细胞的组织构 造在很大程度上决定了木材的物理力学性质；木 材的细胞壁愈厚，腔愈小，木材愈密实，表观密 度和强度也越大 ，但其胀缩变形也越大。与春材
相比，夏材的细胞壁较厚，腔较小。
节的种类、分布位置、大小、密集程度及木材用
途有关；健全节对木材力学性能无影响，死节、 腐朽节和漏节对木材力学性能和外观质量影响大。
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（2）裂纹 木材纤维与纤维之间分离所形成的缝隙；
主要是由于在立木长期因环境或生长应力等
因素或伐倒木因不合理干燥而引起。
裂纹破坏了木材的完整性，影响木材的
边材含水多，易翘曲变形，抗腐蚀性弱；边材含
水少，不易翘曲变形，抗腐蚀性强。
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每个生长周期所形成的木 材，在横切面上所看到的，
围绕着髓心构成的同心圆称
为年轮。 在同一年轮内，春天生 长的木材，色浅、质松，强 度低，称为早材（春材）。
夏、秋二季生长的木材，
色深、质硬，强度高，称为 晚材（夏材）。
木材按其用途和加工程度有原条、原木、锯
材、枕木四类。
9.4.2 人造板材
将木材加工过程中的大量边角、碎料、刨花、 木屑等，经过再加工处理而制成的，常见人造板 材有胶合板、纤维板、刨花板、木丝板、木屑板、 细木工板等。
胶合板是用原木旋切成薄片，经干燥 处理后，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
刨花板是利用木材的边角余料，经切碎、 干燥、拌胶(或未施胶)热压而成的一种人造板 材。其规格尺寸为：长度915mm、1220mm、 1525mm、1830mm、2135mm；宽度915mm、
1000mm、1220mm；厚度6mm、8mm、13mm、
16mm、19mm、22mm、25mm、30mm等。 刨花板表观密度小Leabharlann Baidu性质均匀，具有隔声、 绝热、防蛀、耐火等优点。但易吸湿，强度不 高，可用于保温、隔音、室内装饰材料。
板材。一般为3~13层，建筑工程中常用
的有三合板和五合板。一般可分为阔叶树
普通胶合板和松木普通胶合板两种。
胶合板厚度为2.4mm、3mm、3.5mm、
4mm、5.5mm、6mm，自6mm起按1mm
递增。
胶合板分类、特性及适用范围
胶合板
纤维板是以植物纤维为原料经破碎、 浸泡、研磨成浆，然后经热压成型、干燥 等工序制成的一种人造板材。纤维板所选 原料可以是木材采伐或加工的剩余物(如 板皮、刨花、树枝)，也可以是稻草、麦 秸、玉米秆、竹材等。
阔叶树
常用作内部装饰、次 要的承重构件和胶合 板等
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9.1.2 木材的构造 1. 木材的宏观构造
从木材横切面、径切面、弦切面三个不同切面观
察木材的宏观构造可以看出，木材由树皮、木质部、 髓心组成；木质部是建筑材料使用的主要部分。
髓心 木质部
树皮
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从木材的横切面上看，有许多树种的木材，靠近 树皮的部分材色较浅，称为边材。 在髓心周围部分，材色较深，称为心材。
微；在纤维饱和点之下，含水量变化即吸附水含量
的变化将对木材强度和体积等产生较大的影响。
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（3）平衡含水率 当木材的含水率与周围空气相对湿度达到平衡
时木材的含水率称为平衡含水率。
木材的平衡含水率是木材进行干燥时的重要指
标。木材的平衡含水率随其所在地区的不同而异，
我国北方为12％左右，南方约为18％，长江流域一
⑥易加工；
⑦无毒，绝缘性好；
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§ 9.1 木材的分类与构造

9.1.1 木材的分类 木材产自木本植物中的乔木，分为针叶树和 大部分针叶树理直、木质较软、易加工、变
阔叶树两大类。 形小，建筑上广泛用作承重构件和装修材料，如 杉树、松树等。

大部分阔叶树质密、木质较硬、加工较难、