（第十章 木材）,主讲人：,教学目标 掌握：木材的主要种类、力学性质和应用。 熟悉：木材的物理性质、木材的防护。 了解：木材的构造（宏观构造和微观构造）。 教学重点 木材的物理性质 木材的力学性质 木材的防护处理（防腐、防蛀与防火等）,本章主要教学内容与要求,本章目录,木材的分类和构造 木材的物理和力学性质 木材的防护 木材的应用 本章知识归纳,比强度大，轻质高强； 弹性、韧性好，抗冲击、抗振动； 导电性和导热性低，能够隔热、绝缘； 易于加工，无毒性； 纹理美观，色调温和，装饰性能好；,木材是土木工程三大材料之一，是人类最早使用的天然材料，木结构是中国古代建筑的主要结构类型和重要特征。,木材的优点,概述,木材的优点,构造不均匀，呈各向异性； 干缩湿涨，易翘曲、变形； 易腐朽，霉烂和虫蛀； 天然缺陷多，影响其使用性能； 易燃烧，耐火性能差。,木材的缺点,木结构图示,五台山南禅寺大殿,木材家具,木门窗及装饰,一、木材的分类,第一节 木材的分类与构造,树干直而高大;木质较软，易于加工;强度较高;表观密度小;胀缩变形小。,承重构件，门窗、地板材料。,松树、 杉树、 柏树,树干通直部分较短;木质较硬，加工困难;表观密度大;易于胀缩、翘曲、开裂;板面美观。,内部装修、家具制作，胶合板。,榆树、水曲柳、 柞木、杨树、桦树、柳树,针叶树,柞树,桦树,阔叶树,二、木材的构造,1.木材的宏观构造,宏观构造是指用肉眼或在放大镜下能观察到的木材的组织形式。 一般从树干的三个不同切面观察木材，,即横切面、径切面、弦切面,垂直于树干主轴的切面,与树干平行的切面，与横切面垂直,和树轴平行与年轮相切的切面。,二、木材的构造,1.木材的宏观构造,木材的宏观结构 1横切面；2径切面；3弦切面；4树皮； 5木质部；6年轮；7髓线；8髓心,树皮、木质部、髓心； 年轮、早材（春材） 、晚材（夏材）； 心材、边材； 髓线；,二、木材的构造,1.木材的宏观构造,二、木材的构造,2.木材的微观构造,微观构造是指在显微镜下才能观察到的木材组织。,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。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。,图9.2 显微镜下松木的横切片示意图,1细胞壁；2细胞腔；3树脂流出孔；4木髓线,二、木材的构造,2.木材的微观构造,第二节 木材的物理和力学性能,一、木材的物理性质,1.密度与表观密度,木材的密度基本相等，平均值约为1.555g/m3，木材的表观密度较小，其大小与木材种类及含水率有关，一般约为300-800kg/m3。,2、含水率,木材中的水分：自由水、吸附水、化合水。,一、木材的物理性质,自由水：存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分，影响木材的表观密度、耐腐蚀性、燃烧性和干燥性。,吸附水：吸附在细胞壁内细纤维之间的水分，影响木材强度和湿胀干缩性能。,化合水：是木材化学成分中的结合水，它在常温下不变化，故其对木材的性质无影响。,（1）木材中的水分,2、含水率,纤维饱和点：吸附水处于饱和状态而又无自由水存在的含水率（25-35），是木材物理、力学性质随含水率而变化的转折点。,一、木材的物理性质,（2）木材的纤维饱和点,2、含水率,平衡含水率：木材中的含水率与空气中的湿度达到平衡时的含水率（1220） 。达到平衡含水率的木材，其性能保持相对稳定。,一、木材的物理性质,（3）木材的平衡含水率,木材的平衡含水率。,2、含水率,一、木材的物理性质,（4）木材的标准含水率,在评定和比较木材的体积、表观密度和强度性能时，需要规定一个含水率标准，称为标准含水率，国家标准规定其为12%。,木材含水率在纤维饱和点以下时，随着含水率的增大，将引起木材体积产生膨胀（湿胀）；随着含水率的减小，木材体积产生收缩（干缩）。 木材含水率大于纤维饱和点时，木材如受潮或变干，只是自由水在改变，它不影响木材的变形 。 弦向干缩率最大（约6-12）；径向次之（约3-6）；纤维方向干缩率最小（约0.1%-0.35% ）； 表观密度大、夏材含量多的木材，湿胀变形较大。 干缩会造成木结构拼缝不严、翘曲开裂等，而湿胀又会使木材产生凸起变形。 减少木材干缩湿涨影响的方法是将木材干燥至平衡含水率。,3、湿胀与干缩,一、木材的物理性质,二、木材的力学性质,1.木材的强度,由于木材中的细胞大多是纵向排列的，木材的顺纹强度比横纹强度大很多，工程上均充分利用顺纹强度。,木材强度有：抗压、抗拉、抗弯和抗剪四种强度。,木材构造的各向异性决定了它的各项强度都具有明显的方向性，因而抗拉、抗压、抗剪强度都有顺纹（力作用方向与纤维方向平行）和横纹（力作用方向与纤维方向垂直）之分，这两种强度有很大的差别。,木材的各强度之间关系,二、木材的力学性质,1.木材的强度,2.影响木材强度的主要因素,二、木材的力学性质,(1)纤维组织的影响,厚壁细胞数量,细胞壁厚度,表观密度,夏材含量,则木材的强度,2.影响木材强度的主要因素,二、木材的力学性质,(2)含水率的影响,当木材含水率小于纤维饱和点时，随着含水率，强度；,当木材的含水率超过纤维饱和点时，含水率的变化不影响木材的强度；,2.影响木材强度的主要因素,二、木材的力学性质,(2)含水率的影响,含水量对木材强度的影响1-顺纹受拉；2-弯曲；3-顺纹受压；4-顺纹受剪,对顺纹抗拉强度影响最小,含水率对顺纹抗压强度 和抗弯强度的影响较大,对顺纹抗剪强度影响较小,2.影响木材强度的主要因素,二、木材的力学性质,(2)含水率的影响,我国木材试验标准规定，以标准含水率(即含水率12%)时的强度为标准值，其他含水率时的强度，可按下式换算成标准含水率时的强度。,2.影响木材强度的主要因素,二、木材的力学性质,(3)负荷时间的影响,木材在长期荷载作用下，只有当其应力远低于强度极限的某一范围时，才可避免木材因长期负荷而破坏。,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得多，一般为极限强度的50%-60%，,设计木结构时 ，通常以持久强度为依据,2.影响木材强度的主要因素,二、木材的力学性质,(4)环境温度的影响,环境温度，木材强度。,环境温度长期超过50的建筑物，不宜采用木结构。,(5)木材缺陷的影响,木材中的缺陷，如木节、斜纹、裂纹、虫蛀、腐朽等，会造成木材构造的不连续性和不均匀性，影响力学性能，在装饰工程中更会给装饰效果带来不良的影响。,木材最大的缺点就是易腐蚀、虫蛀和易燃，所以必须采取防腐、防蛀和防火等措施,一、木材的腐蚀与虫蛀,第三节 木材的防护,木材的腐蚀主要是由真菌侵害所致，真菌有三种：霉菌、变色菌和腐朽菌。霉菌、变色菌破坏作用很小 ，而腐朽菌破坏作用大。,木材蛀虫主要是白蚁和甲虫。木材被昆虫蛀蚀后形成或大或小的虫眼，这些虫眼破坏了木材的完整性，也降低了木材的力学性能。,二、木材的防腐与防蛀,干燥木材、表面进行刷漆或涂料。,将防腐剂涂刷在木材表面或浸渍木材，起到杀菌杀虫作用,三、木材的防火,防火处理方法是用防火剂浸渍木材；或将防火涂料涂刷或喷洒在木材表面，以阻止木材着火燃烧。,一、木材的种类和规格,原条：,原木：,锯材：,是指去根、除皮、修枝，但尚未按尺寸加工成规定长度和直径的木料。,是指除去树皮、根、树梢后截成规定直径和长度的木材。,是指已经按一定尺寸加工锯解成的木材。,第四节 木材的应用,原条,锯材,原木,一、木材的种类和规格,胶合板：,二.木制品及其利用,1.人造板材,一组单板通常按相邻层木纹方向互相垂直组坯胶合而成的板材,纤维板：,刨花板、木丝板和木屑板：,纤维板也称密度板，是利用木材加工后剩下的碎料、树枝、树皮等废料或加入其它植物纤维经热压成型、干燥处理而成的人造板材。,是利用木材加工过程中产生的刨花、木丝、木屑等为原料，经过干燥、胶结、热压而成的板材。,二、木制品及其利用,1.人造板材,刨花板,纤维板,胶合板构造示意图,胶合板,二、木制品及其利用,2.木质地板,条木地板,复合地板,本章知识归纳（I）,木材分为针叶树和阔叶树两大类。针叶树树干通直高大，材质均匀且较软，又称软木材；阔叶树树干通直部分一般放短，木质较硬，又称硬木材。 木材呈各向异性，不同方向的强度差异很大。木材的横纹抗压强度比顺纹抗压强度低得多；顺纹抗拉强度是木材最高的强度指标，而横纹抗拉强度很小；木材的抗弯强度很高，仅次于顺纹抗拉强度；木材的抗剪强度中，横纹切断强度最大，顺纹剪切强度次之，横纹剪切强度最小。 木材的湿胀干缩和含水率对木材的性质影响较大。干缩会造成木结构拼缝不严、翘曲开裂，而湿胀又会使木材产生凸起变形。含水率对木材的强度影响较大，当含水率在纤维饱和点以下时，随着含水率降低，木材强度增高。含水率对各强度的影响程度不一样，对顺纹抗压强度和抗弯强度的影响较大，对顺纹抗剪强度影响较小，影响最小的是顺纹抗拉强度。,本章知识归纳（II）,使木材处于经常通风干燥的状态；或是在木结构和木制品表面进行刷漆或涂料；或是将防腐剂涂刷在木材表面或浸渍木材，对木材可起到防腐防蛀作用。用防火剂浸渍木材；或将防火涂料涂刷或喷洒在木材表面，对木材可起到防火效果。 木材生长周期缓慢，成材不易，应充分发展和利用各类人造板材代替天然木材使用，以节省木材资源。,（第十章 木材）,主讲人： 2018年10月4日星期四,谢 谢 大 家 !,清华大学出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS,Civil Engineering Materials,-END-,