《建筑材料》木材[1]

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2） 影响木材强度的因素 (1)含水率
当含水率在纤维饱和点以上变化时，仅仅是 自由水的增减，对木材强度没有影响；当含水率 在纤维饱和点以下变化时，随含水率的降低，细 胞壁趋于紧密，木材强度增加。如图8.7所示。
当以木材的顺纹抗压强度为1时，木材理论 上各强度大小关系见表8.2。
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图8.6 木材的剪切
(a)顺纹剪切；(b)横纹剪切；(c)横纹切断
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表8.2 木材各种强度间的关系
抗压 顺纹 横纹
1 1/10~1/3
抗拉 顺纹 横纹
抗弯Βιβλιοθήκη Baidu
抗剪
顺纹
横纹切 断
2~3 1/20~1/3 1.5~2.0 1/7~1/3 1/2~1
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(2)木材的纤维饱和点 木材受潮时，首先形成吸附水，吸附水饱和
后，多余的水成为自由水；木材干燥时，首先失 去自由水，然后才失去吸附水。
当吸附水处于饱和状态而无自由水存在时， 此时对应的含水率称为木材的纤维饱和点。
纤维饱和点随树种而异，一般为23%~33%， 平均为30%。木材的纤维饱和点是木材物理、力 学性质的转折点
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2） 髓心、髓线 第一年轮组成的初生木质部分称为髓心(树 心)。从髓心成放射状横穿过年轮的条纹，称为髓 线。 髓心材质松软，强度低，易腐朽开裂。髓线 与周围细胞联结软弱，在干燥过程中，木材易沿 髓线开裂。
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2 微观构造
在显微镜下所看到的木材组织，称为木材的 微观构造(见图8.2和图8.3)。
在显微镜下，可以看到木材是由无数管状细 胞紧密结合而成。细胞横断面呈四角略圆的正方 形。每个细胞分为细胞壁和细胞腔两个部分，细 胞壁由若干层纤维组成。细胞之间纵向联结比横 向联结牢固，造成细胞纵向强度高，横向强度低。 细胞之间有极小的空隙，能吸附水和渗透水分。
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图8.2 显微镜下松木的横切片示意图
常用作内部装饰、次要 的承重构件和胶合板等
树种
松树、 杉树、 柏树等
榆树、 桦树、 水曲柳
等
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1 宏观构造
用肉眼或低倍放大镜所看到的木材组织称为 宏观构造。为便于了解木材的构造，将树木切成 3个不同的切面，如图8.1
横切面—— 径切面—— 弦切面——和树轴平行与年轮相切的切面。 在宏观下，树木可分为树皮、木质部和髓心 三个部分。而木材主要使用木质部。
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表8.1 树木的分类和特点
种类
特点
针叶树
树叶细长，成针状，多为常绿 树；纹理顺直，木质较软，强 度较高，表观密度小；耐腐蚀
性较强，胀缩变形小
阔叶树
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
用途
是建筑工程中主要使用 的树种，多用作承重构
件、门窗等
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2 木材的力学性质
1） 木材的强度 按受力状态，木材的强度分为抗拉、抗压、
抗弯和抗剪四种强度。 木材的强度检验是采用无疵病的木材制成标
准试件，按《木材物理力学试验方法》进行测定。
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木材受剪切作用时，由于作用力对于木材纤 维方向的不同，可分为顺纹剪切、横纹剪切和横 纹切断三种，如图8.6所示。
1—细胞壁；2—细胞腔；3—树脂流出孔；4—木髓线
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图8.3 细胞壁的结构
1—细胞腔；2—初生层；3—细胞间层
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8.2 木材的主要性质
1 木材的物理性质
1） 木材的含水率 (1)
自由水：存在于木材细胞腔和细胞间隙中的 水分
吸附水：吸附在细胞壁内细纤维之间的水分 结合水：形成细胞化学成分的化合水
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2020/11/6
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本章内容
8.1 木材的分类及构造 8.2 木材的主要性质 8.3 木材的应用
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8.1 木材的分类及构造
木材是由树木加工而成的，树木分为针叶树 和阔叶树两大类，见表8.1。建筑中应用最多的是 针叶树。
木材的构造是决定木材性质的主要因素。一 般对木材的研究可以从宏观和微观两方面进行。
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(3) 木材的含水率是随着环境温度和湿度的变化
而改变的。当木材长期处于一定温度和湿度下， 其含水率最后会达到与周围环境湿度相平衡，此 时的含水率称为平衡含水率。
它与周围空气的温度、相对湿度的关系如图 8.4所示。根据周围空气的温度和相对湿度可求出
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图8.4 木材的平衡含水率
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2） 湿胀干缩
木材细胞壁内吸附水的变化而引起木材的变 形，即湿胀干缩。图8.5是木材含水率与胀缩变形 的关系。
由于木材构造的不均匀性，在不同的方向干 缩值不同。顺纹方向(纤维方向)干缩值最小，平 均为0.1%~0.35%；径向较大，平均为3%~6%； 弦向最大，平均为6%~12%。
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(2) 横切面上可以看到深浅相间的同心圆，称为
年轮。年轮中浅色部分是树木在春季生长的，由 于生长快，细胞大而排列疏松，细胞壁较薄，颜 色较浅，称为春材(早材)；深色部分是树木在夏 季生长的，由于生长迟缓，细胞小，细胞壁较厚， 组织紧密坚实，颜色较深，称为夏材(晚材)。每 一年轮内就是树木一年的生长部分。年轮中夏材 所占的比例越大，木材的强度越高。
一般来讲，表观密度大、夏材含量多的木材，
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图8.5 木材含水率与胀缩变形的关系
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3） 木材的密度
不同树种的密度相差不大，平均约为 1.55g/cm3
4） 表观密度 木材表观密度的大小随木材的孔隙率、含水 量以及其他一些因素的变化而不同。因此确定木 材的表观密度时，应在含水率为标准含水率情况 下进行。
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图8.1 树干的3个切面
1—树皮；2—木质部；3—年轮；4—髓线；5—髓心
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1） 木质部的构造特征 (1)边材、心材
在木质部中，靠近髓心的部分颜色较深，称 为心材。心材含水量较少，不易翘曲变形，抗蚀 性较强；外面部分颜色较浅，称为边材。边材含 水量高，易干燥，也易被湿润，所以容易翘曲变 形，抗蚀性也不如心材