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,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,土木工程材料教案第八章,白城师范学院 土木工程系,杨勇,1/41,8 木材,8.1木材分类与结构,8.2木材性能及应用,8.3木材防护与防火,2/41,学习内容：,1.了解木材分类与结构；,2.熟悉木材性能及应用；,3.了解木材防护与防火。,3/41,木材应于建筑，历史悠久。我国在木材建筑技术和木材装饰艺术上都有很高水平和独特格调。如世界闻名天坛祈年殿完全由木材结构，而山西佛光寺正殿保留至今已达千年之久。过去木材是主要结构用材，而现在则主要用于室内装饰和装修,。,4/41,木材作为建筑和装饰材料含有以下优点：,比强度大，含有轻质高强特点；,弹性韧性好，能承受冲击和振动作用；,导热性低，含有很好隔热、保温性能；,在适当保养条件下，有很好耐久性；,纹理美观、色调温和、格调典雅，极富装饰性；,易于加工，可制成各种形状产品；,绝缘性好、无毒性；,木材弹性、绝热性和暖色调结合，给人以温暖和亲切感。,5/41,木材组成和结构是由树木生长需要而决定，所以人们在使用时必定会受到木材自然属性限制，主要有以下几个方面：,结构不均匀，呈各向异性；,湿胀干缩大，处理不妥易翘曲和开裂；,天然缺点较多，降低了材质和利用率；,耐火性差，易着火燃烧；,使用不妥，易腐朽、虫蛀。,6/41,8.1木材分类和结构,8.1.1树木分类,木材产自木本植物中乔木，即针叶树和阔叶树。至于棕榈和竹子，虽也是单主干木本植物，但与针叶树和阔叶树有本质区分。棕榈和竹子在生长上仅由初生长成粗壮茎，没有次生长活动。棕榈茎干中央部分组织不坚固、松软，而竹子中央部位常成空腔。,7/41,1针叶树材,针叶树树叶如针状（如松）或鳞片状（如侧柏），习惯上也包含宫扇形叶银杏。针叶树树干通直高大，枝杈较小分布较密，易得大材，其纹理顺直，材质均匀。大多数针叶树材质较轻软而易于加工，故针叶树材又称软材。针叶树材强度较高，胀缩变形较小，耐腐蚀性强，建筑上广泛用做承重构件和装修材料。我国惯用针叶树树种有陆均松、红松、红豆杉、冷杉和福建柏等。,8/41,2阔叶树材,阔叶树树叶多数宽大、叶脉成网状。阔叶树树干通直部分普通较短，枝杈较大，数量较少。相当数量阔叶树材材质重硬而较难加工，故阔叶树材又称硬材。阔叶树材强度高，胀缩变形大，易翘曲开裂。阔叶树材质面通常较美观，含有很好装饰作用，适于做家俱、室内装修及胶合板等。我国惯用阔叶树树种有水曲柳、栎木、樟木、黄菠萝、榆木、核桃木、酸枣木、梓木和檫木等。,9/41,8.1.2木材结构,1.木材宏观结构,木材是非均质材料，其结构应从树干三个主要切面来剖析：,横切面 垂直于树轴切面；,径切面 经过树轴纵切面；,弦切面 平行于树轴切面。,10/41,11/41,树木由树皮、木质部和髓心所组成。树皮由外皮、软木组织（栓皮）和内皮组成。有些树种（如栓皮栎、黄菠萝）软木组织较发达，可用做绝热材料和装饰材料。髓心位于树干中心，由最早生成细胞所组成，其质地疏松而脆弱，易被腐蚀和虫蛀。木质部位于髓心和树皮之间部分，是建筑材料使用主要部分。,12/41,树木生产呈周期性，在一个生长周期内所产生一层木材环轮称为一个生长轮。树木在温带气候一年仅有一度生长，所以生长轮又称为年轮。从横切面上看，年轮是围绕髓心、深浅相间同心环。,在同一生终年中，春天细胞分裂速度快，细胞腔大壁薄，所以组成木质较疏松，颜色较浅，称为早材或春材；夏秋两季细胞分裂速度慢，细胞腔小壁厚，组成木质较致密，颜色较深，称为晚材或夏材。,一年中形成早、晚材合称为一个年轮。相同树种，径向单位长度年轮数越多，分布越均匀，则材质越好。一样，径向单位长度年轮内晚才含量（称晚材率）越高，则木材强度也越大。,13/41,有些树种在横切面上，材色可分为内、外两大部分。颜色较浅靠近树皮部分木材称为边材，颜色较深靠近髓心木材称为心材。,从髓心向外辐射线，称为髓线。髓线与周围连接较差，木材干燥时易沿髓线开裂，但髓线与年轮组成了木材漂亮天然花纹。,14/41,2.木材微观结构,在显微镜下观察，木材是由无数管状细胞紧密结合而成。它们绝大部分纵向排列，少数横向排列。每一个细胞分为细胞壁和细胞腔两部分，细胞壁由纤维素分子束在半纤维素和木质组成基体相中构架而成，大多数纤维素束沿细胞长轴呈小角度螺旋状排列。木材细胞壁愈厚，腔愈小，木材愈密实，强度也愈大，但胀缩也大。与春材相比，夏材细胞壁较厚。,针叶树显微结构简单规则，它主要由管胞和髓线组成，其髓线较细不显著。阔叶树显微结构较复杂，其最大特点是髓线发达，粗大而显著。,15/41,8.2木材性能及应用,8.2.1木材性能,1.木材含水率及吸湿性,木材中含水量以含水率表示，即木材中所含水质量占干燥木材质量百分数。新伐倒树木称为生材，其含水率普通在70%140%。木材气干含水量因地而异，南方约为15%20%，北方约为10%15%。窑干木材含水率约在4%12%。,16/41,木材中所含水分可分为自由水和吸附水两种。,自由水 存在于木材细胞腔和细胞间隙中水分。自由水影响木材表观密度、保留性、抗腐蚀性和燃烧性。,吸附水 被吸附在细胞壁基体相中水分。因为细胞壁相含有较强亲水性，且能吸附和渗透水分，所以水分进入木材后首先被吸入细胞壁。吸附水是影响木材强度和胀缩主要原因。,17/41,湿木材在空气中干燥时，当自由水蒸发完成而吸附尚处于饱和时状态，称为,纤维饱和点,。此时木材含水率称为纤维饱和点含水率，其大小随树而异，通常介于23%33%。纤维饱和点含水率主要意义不在其数值大小，而在于它是木材许多性质在含水率影响下开始发生改变起点。,潮湿木材会向较干燥空气中蒸发水分，干燥木材也会从湿空气中吸收水分。木材长时间处于一定温度和湿度空气中，当水分蒸发和吸收到达动态平衡时，其含水率相对稳定，这时木材含水率称为,平衡含水率,。北方约12%，南方约18%，长江流域15%左右。,18/41,2.木材湿涨干缩与变形,木材含有显著湿胀干缩性。当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，自由水蒸发不改变其尺寸；继续干燥，细胞壁中吸附水蒸发，细胞壁基体相收缩，从而引发木材体积收缩。反之，干燥木材吸湿时将发生体积膨胀，直到含水量到达纤维饱和点为止。细胞壁愈厚，则胀缩愈大。因而，表观密度大、夏材含量多木材胀缩变形较大。,19/41,20/41,因为木材结构不均匀，各方向、各部位胀缩也不一样，其中弦向最大，径向次之，纵向最小，边材大于心材。普通新伐木材完全干燥时，弦向收缩6%12%，径向收缩3%6%，纵向收缩0.1%0.3%，体积收缩9%14%。,因为复杂结构原因，木材弦向收缩总是大于径向，弦向收缩与径向收缩比率通常为2：1。木材干燥时其横截面变形不均匀，干缩会使板材发生翘曲（包含顺弯、横弯、翘弯）和扭弯。,21/41,木材湿胀干缩性将影响到其实际使用。干缩会使木材翘曲开裂、接榫松弛、拼缝不严，湿胀则造成凸起。为了防止这种情况，在木材加工制作前必须预先进行干燥处理，使木材含水率比使用地域平衡含水率低2%3%。,22/41,3.木材强度,木材强度主要是指其抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。,因为木材结构各向不一样，其强度展现出显著各向异性，所以木材强度应有顺纹和横纹之分。木材顺纹抗压、抗拉强度均比对应横纹强度大得多，这与木材细胞结构及细胞在木材中排列相关。表8-1是木材各强度大小关系。,23/41,表8-1木材无缺点时各强度大小关系,抗压,抗拉,抗弯,抗剪,顺纹,横纹,顺纹,横纹,顺纹,横纹,100,1030,200300,530,150200,1530,50100,24/41,影响木材强度原因,：,木材含水量,对强度影响极大。在纤维饱和点以下时，水分降低，则木材各种强度增加，其中抗弯和顺纹抗压强度提升较显著，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。,温度,对木材强度有直接影响。试验表明，温度从25升至50时，将因木纤维和木纤维间胶体软化等原因，使木材抗压强度降低20%40%，抗拉和抗剪强度下降12%20%。另外，木材长时间受干热作用可能出现脆性。,25/41,木材极限强度表示抵抗短时间外力破坏能力，木材在长久荷载作用下所能承受最大应称为持久强度。因为木材受力后将产生塑性流变，使木材强度随,荷载时间,增加而降低，木材持久强度仅为极限强度50%60%。,木材强度是以无,缺点,标准试件测得，而实际木材在生长、采伐、加工和使用过程中会产生一些缺点，如木节、裂纹和虫蛀等，这些缺点影响了木材材质均匀性，破坏了木材结构，从而使木材强度降低，其中反抗拉和抗弯强度影响最大。,26/41,8.2.2木材及其制品应用,按加工程度和用途不一样，木材分为圆条、原木、锯材三类。,27/41,木材初级产品 表8-2,分类,说 明,用 途,圆条,除去根、梢、枝伐倒木,用做深入加工,原木,除去根、梢、枝和树皮并加工成一定长度和直径木段,用做屋架、柱、桁条等，也可用于加工锯材和胶合板等,锯,材,板材（宽度为厚度,3倍或3倍以上）,薄板：厚度1221,门芯板、隔断、木装修等,中板：厚度2530,屋面板、隔断、木装修等,厚板4060,门窗,方材（宽度小于厚度,3倍）,小方：截面积54以下,椽条、隔断木筋、吊顶隔栅,中方：截面积55100,支撑、搁栅、扶手、檩条,大方：截面积101225,屋架、檩条,特大方：截面积226以上,木或钢木屋架,28/41,1.条木地板,29/41,2.拼花木地板,30/41,31/41,3.复合木地板,32/41,33/41,34/41,4.胶合板,35/41,36/41,5.刨花板、木丝板、木屑板,37/41,8.3木材防护与防火,8.3.1木材腐朽与防护,木材腐朽是由真菌在木材中寄生而引发。侵蚀木材真菌有三种，即霉菌、变色菌和木腐菌普通只寄生在木材表面，并不破坏细胞壁，对木材强度几乎无影响。变色菌多寄生于边材，对木材力学性质影响不大。但变色菌侵入木村较深，难以除去，损害木材外观质量。,腐朽防护办法：,38/41,干燥 采取气干法或窑干法将木材干燥至较低含水率，并在设计和施工中采取各种防潮和通风办法，如在地面设防潮层，木地板下设通风洞，木屋顶采取山墙通风等，使木材经常处于通风干燥状态。,涂料覆盖 涂料种类很多，作为木材防腐应采取耐水性好涂料。涂料本身无条菌杀虫能力，但涂刷涂料可在木材表面形成完整而坚韧保护膜，从而隔绝空气和水分，并阻止真菌和昆虫侵入。,化学处理 化学防腐是将对真菌虫有毒害作用化学防腐剂注入木材中，使真菌无法寄生。防腐剂主要有水溶性、油溶性和油质防腐剂三大类。室外应采取耐水性好防腐剂。防腐剂注入方法主要有表面涂刷、常温浸渍、冷热槽浸透和压力渗透法等。,39/41,8.3.3木材防火,易燃是木材最大缺点，木材防火处理方法有：,用防火浸剂对木材进行浸渍处理，为了到达要求防火性能，应确保一定吸药量和透入深度。,将防火涂料刷或喷洒于木材表面，待涂料固结后即组成防火保护层。防火效果与涂层厚度或每平方米涂料用量有亲密关系。,40/41,8.3.2木材防虫,因各种昆虫危害而造成木材缺点称为木材早害。往往木材内部已被蛀蚀一空，而外表依然完整，几乎看不出破坏痕迹，所以危害极大。白蚁喜温湿，在我国南方地域种类多、数量大，常对建筑造成毁灭性破坏。甲壳虫（如天牛、蠹虫等）则在气候干燥时猖獗，它们危害木材主要在幼虫阶段。,化学防腐是将对昆虫有毒害作用化学防腐剂注入木材中，使昆虫无法寄生。防腐剂主要有水溶性、油溶性和油质防腐剂三大类。室外应采取耐水性好防腐剂。防腐剂注入方法主要有表面涂刷、常温浸渍、冷热槽浸透和压力渗透法等。,41/41,
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