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1、土木工程材料(cilio)第九章木材第一頁，共29頁。F9.19.1木材的分類木材的分類(fn(fn li)li)與構造與構造F9.29.2木材的物理木材的物理(wl)(wl)力學性力學性質(zhì)質(zhì) F9.39.3木材木材(mci)(mci)的防腐與防火的防腐與防火 F9.49.4木材的木材的綜綜合利用合利用第二頁，共29頁。9.1木材木材(mci)的分的分類類與構造與構造v9.1.1分類分類(fnli)T木材產(chǎn)自木本植物中的喬木，分為木材產(chǎn)自木本植物中的喬木，分為(fnwi)針葉樹和闊針葉樹和闊葉樹兩大類。葉樹兩大類。T大部分針葉樹理直、木質(zhì)較軟、易加工、變形小，建筑大部分針葉樹理直、木質(zhì)較軟、易

2、加工、變形小，建筑上廣泛用作承重構件和裝修材料，如杉樹、松樹等。上廣泛用作承重構件和裝修材料，如杉樹、松樹等。T大部分闊葉樹質(zhì)密、木質(zhì)較硬、加工較難、易翹裂、紋大部分闊葉樹質(zhì)密、木質(zhì)較硬、加工較難、易翹裂、紋理美觀，適用于室內(nèi)裝修，如水曲柳、核桃木等。理美觀，適用于室內(nèi)裝修，如水曲柳、核桃木等。第三頁，共29頁。v按木材的用途和加工的不同，可以分為原條、原木、按木材的用途和加工的不同，可以分為原條、原木、普通普通(ptng)鋸材和枕木等四類。鋸材和枕木等四類。v原條是指已經(jīng)去皮、根及樹梢原條是指已經(jīng)去皮、根及樹梢(shsho)，但尚未，但尚未加工成規(guī)定尺寸的木料。加工成規(guī)定尺寸的木料。v原木原

3、木(yunm)是指由原條按一定尺寸加工成規(guī)定直是指由原條按一定尺寸加工成規(guī)定直徑和長度的木材。徑和長度的木材。v普通鋸材普通鋸材是指已經(jīng)加工鋸解成材的木料。是指已經(jīng)加工鋸解成材的木料。v枕木枕木是指按枕木斷面和長度加工而成的木材。是指按枕木斷面和長度加工而成的木材。第四頁，共29頁。v9.1.2木材木材(mci)的構造的構造1.木材的宏觀木材的宏觀(hnggun)構造構造從木材從木材(mci)三個不同切面觀察木材三個不同切面觀察木材(mci)的宏觀構的宏觀構造可以看出，樹干由樹皮、木質(zhì)部、髓心組成。造可以看出，樹干由樹皮、木質(zhì)部、髓心組成。髓心髓心木質(zhì)部木質(zhì)部樹皮樹皮第五頁，共29頁。v從木材

4、的橫切面上看，有許多樹種的木材，靠近樹皮從木材的橫切面上看，有許多樹種的木材，靠近樹皮的部分材色較淺，水分較多，稱為邊材。的部分材色較淺，水分較多，稱為邊材。v在髓心周圍在髓心周圍(zhuwi)部分，材色較深，水分較少，稱部分，材色較深，水分較少，稱為心材。為心材。第六頁，共29頁。v每個生長周期所形成的木材每個生長周期所形成的木材(mci)，在橫切面上所看到的，圍繞著髓心構成的在橫切面上所看到的，圍繞著髓心構成的同心圓稱為生長輪。同心圓稱為生長輪。v溫帶和寒帶樹木的生長期，一年僅形溫帶和寒帶樹木的生長期，一年僅形成一個生長輪就是年輪。成一個生長輪就是年輪。v在同一年輪內(nèi)，生長季節(jié)早期所形成在

5、同一年輪內(nèi)，生長季節(jié)早期所形成的木材的木材(mci)，胞壁較薄、形體較大、顏，胞壁較薄、形體較大、顏色較淺、材質(zhì)較松軟稱為早材（春材）。色較淺、材質(zhì)較松軟稱為早材（春材）。v到秋季形成的木材到秋季形成的木材(mci)，胞壁較厚、，胞壁較厚、組織致密、顏色較深、材質(zhì)較硬稱為晚材組織致密、顏色較深、材質(zhì)較硬稱為晚材（秋材）。（秋材）。年輪年輪第七頁，共29頁。2.木材木材(mci)的微觀構造的微觀構造v木材的微觀構造是指借助光學顯微鏡觀察的結構。各種木木材的微觀構造是指借助光學顯微鏡觀察的結構。各種木材的微觀構造是各式各樣的。材的微觀構造是各式各樣的。v針葉樹顯微構造簡單而規(guī)則，它主要由管胞和髓線

6、組成針針葉樹顯微構造簡單而規(guī)則，它主要由管胞和髓線組成針葉材的木射線一般較細且在肉眼葉材的木射線一般較細且在肉眼(ruyn)下不可見。下不可見。v一般，針葉材的年輪界明顯，早、晚材區(qū)別明顯。早材壁一般，針葉材的年輪界明顯，早、晚材區(qū)別明顯。早材壁薄腔大，顏色較淺，晚材則壁厚腔小，顏色較深。薄腔大，顏色較淺，晚材則壁厚腔小，顏色較深。第八頁，共29頁。第二十一頁，共29頁。環(huán)孔材的早材管孔明顯比晚材管孔大；第二十七頁，共29頁。當木材的含水率在纖維飽和點以下時，隨著含水率的增大，木材體積產(chǎn)生膨脹；油溶性防腐劑能溶于油不溶于水，可用于室外藥效持久，如林丹五氨酸合劑。2木材(mci)的防火原木(yu

7、nm)是指由原條按一定尺寸加工成規(guī)定直徑和長度的木材。木材的疵病主要有木節(jié)、斜紋、腐朽及蟲害等，這些疵病將影響木材的力學性質(zhì)，但同一疵病對木材不同(b tn)強度的影響不盡相同。對木材及其制品的防火保護有浸漬、添加(tin ji)阻燃劑和覆蓋三種方法。木材的微觀構造是指借助光學顯微鏡觀察的結構。2木材的物理(wl)力學性質(zhì)第二十八頁，共29頁。纖維飽和點是木材性質(zhì)變化的轉折點。注入化學防腐劑將化學防腐劑注入木材內(nèi)，把木材變成對真菌(zhnjn)有毒的物質(zhì)，使真菌(zhnjn)無法生存。木節(jié)分為活節(jié)、死節(jié)、松軟節(jié)、腐朽節(jié)等幾種，活節(jié)影響最小。1 木材(mci)的分類與構造早材壁薄腔大，顏色較淺，

8、晚材則壁厚腔小，顏色較深。v闊葉材的顯微構造闊葉材的顯微構造(guzo)較復雜，其細胞主要有導管、較復雜，其細胞主要有導管、木纖維、木射線和軸向薄壁組織等。木纖維、木射線和軸向薄壁組織等。v闊葉材因管孔大小和分布不同分為環(huán)孔材、散孔材和半闊葉材因管孔大小和分布不同分為環(huán)孔材、散孔材和半環(huán)孔材（半散孔材）。環(huán)孔材（半散孔材）。v環(huán)孔材的早材管孔明顯比晚材管孔大；散孔材的早、晚環(huán)孔材的早材管孔明顯比晚材管孔大；散孔材的早、晚材的管孔的大小沒有明顯區(qū)別。分布也比較均勻；半環(huán)孔材材的管孔的大小沒有明顯區(qū)別。分布也比較均勻；半環(huán)孔材是指早材管孔到晚材管孔漸變，但界限不明顯。是指早材管孔到晚材管孔漸變，但

9、界限不明顯。v有無導管是區(qū)分闊葉材和針葉材的重要標志。有無導管是區(qū)分闊葉材和針葉材的重要標志。第九頁，共29頁。9.2 9.2 木木材材(mci)(mci)的的物物理理力力學學性質(zhì)性質(zhì)v9.2.1密度密度(md)與表與表觀觀密度密度(md)vv 木材的實質(zhì)密度是指構成木材細胞壁物質(zhì)的密度。木材的實質(zhì)密度是指構成木材細胞壁物質(zhì)的密度。木材的實質(zhì)密度是指構成木材細胞壁物質(zhì)的密度。木材的實質(zhì)密度是指構成木材細胞壁物質(zhì)的密度。約為約為約為約為 1.50 1.50 1.50 1.501.56 g1.56 g1.56 g1.56 gcm3cm3cm3cm3，各材種之間相差不大，實，各材種之間相差不大，實，

10、各材種之間相差不大，實，各材種之間相差不大，實際際際際(shj)(shj)(shj)(shj)計算和使用中常取計算和使用中常取計算和使用中常取計算和使用中常取1.53 g/cm31.53 g/cm31.53 g/cm31.53 g/cm3。vv 木材的表觀密度則歲木材空隙率、含水率及其他一木材的表觀密度則歲木材空隙率、含水率及其他一木材的表觀密度則歲木材空隙率、含水率及其他一木材的表觀密度則歲木材空隙率、含水率及其他一些因素的變化而不同。木材的表觀密度越大，其濕脹些因素的變化而不同。木材的表觀密度越大，其濕脹些因素的變化而不同。木材的表觀密度越大，其濕脹些因素的變化而不同。木材的表觀密度越大，

11、其濕脹干縮率有越大。處于氣干狀態(tài)下的木材表觀密度平均干縮率有越大。處于氣干狀態(tài)下的木材表觀密度平均干縮率有越大。處于氣干狀態(tài)下的木材表觀密度平均干縮率有越大。處于氣干狀態(tài)下的木材表觀密度平均為為為為500Kg/m3500Kg/m3500Kg/m3500Kg/m3。第十頁，共29頁。v9.2.2含水率與吸濕性含水率與吸濕性 木木材材的的含含水水率率是是木木材材中中水水分分質(zhì)質(zhì)量量占占干干燥燥木木材材質(zhì)質(zhì)量量的的百百分分比。比。木木材材中中的的水水分分按按其其與與木木材材結結合合形形式式和和存存在在的的位位置置，可可分分為：自由水、吸附水和化學結合水。為：自由水、吸附水和化學結合水。自自由由水水是

12、是存存在在于于木木材材細細胞胞腔腔和和細細胞胞間間隙隙中中的的水水，它它影影響響木材的表觀密度、抗腐蝕性、燃燒性和干燥性；木材的表觀密度、抗腐蝕性、燃燒性和干燥性；吸吸附附水水是是被被吸吸附附在在細細胞胞壁壁內(nèi)內(nèi)纖纖維維之之間間的的水水，吸吸附附水水的的變變化則影響木材強度和木材脹縮變形化則影響木材強度和木材脹縮變形(bin xng)(bin xng)性能；性能；化化學學結結合合水水即即為為木木材材中中的的化化合合水水，它它在在常常溫溫下下不不變變化化故故其其對對木木材材的的性性質(zhì)質(zhì)無無影影響響。第十一頁，共29頁。木材干燥時，首先是自由水蒸發(fā)，而后是吸附水蒸發(fā)木材干燥時，首先是自由水蒸發(fā)，而

13、后是吸附水蒸發(fā)木材受潮時，先是細胞壁吸水，細胞壁吸水達飽和后，自木材受潮時，先是細胞壁吸水，細胞壁吸水達飽和后，自由水才開始吸入。由水才開始吸入。木材的纖維飽和點木材的纖維飽和點當木材中無自由水，而細胞壁內(nèi)吸附水達到飽和時，當木材中無自由水，而細胞壁內(nèi)吸附水達到飽和時，這時的木材含水率稱為這時的木材含水率稱為(chnwi)纖維飽和點。木材的纖纖維飽和點。木材的纖維飽和點隨樹種而異，一般介于維飽和點隨樹種而異，一般介于2332之間，通常取之間，通常取30。纖維飽和點是木材性質(zhì)變化的轉折點。在纖維飽和點之上，纖維飽和點是木材性質(zhì)變化的轉折點。在纖維飽和點之上，含水量變化是自由水含量的變化，它對木材

14、強度和體積影含水量變化是自由水含量的變化，它對木材強度和體積影響甚微；在纖維飽和點之下，含水量變化即吸附水含量的響甚微；在纖維飽和點之下，含水量變化即吸附水含量的變化將對木材強度和體積等產(chǎn)生較大的影響。變化將對木材強度和體積等產(chǎn)生較大的影響。第十二頁，共29頁。木材的平衡含水率木材的平衡含水率木材中所含的水分是隨著環(huán)境的溫度和濕度的木材中所含的水分是隨著環(huán)境的溫度和濕度的變化而改變的，當木材長時間處于一定溫度和濕度變化而改變的，當木材長時間處于一定溫度和濕度的環(huán)境中時，木材中的含水量最后會達到與周圍環(huán)的環(huán)境中時，木材中的含水量最后會達到與周圍環(huán)境濕度相平衡，這時木材的含水率稱為平衡含水率。境濕

15、度相平衡，這時木材的含水率稱為平衡含水率。木材的平衡含水率是木材進行干燥木材的平衡含水率是木材進行干燥(gnzo)(gnzo)時的重要指標。木材的平衡含水率隨其所在地區(qū)的時的重要指標。木材的平衡含水率隨其所在地區(qū)的不同而異，我國北方為不同而異，我國北方為1212左右，南方約為左右，南方約為1818，長江流域一般為長江流域一般為 15 15。第十三頁，共29頁。注入化學防腐劑將化學防腐劑注入木材內(nèi)，把木材變成對真菌(zhnjn)有毒的物質(zhì)，使真菌(zhnjn)無法生存。第二十三頁，共29頁。木節(jié)分為活節(jié)、死節(jié)、松軟節(jié)、腐朽節(jié)等幾種，活節(jié)影響最小。木材含水率與脹縮變形關系注入化學防腐劑將化學防腐劑

16、注入木材內(nèi)，把木材變成對真菌(zhnjn)有毒的物質(zhì)，使真菌(zhnjn)無法生存。木材在干燥的過程中會產(chǎn)生變形、翹曲和開裂等現(xiàn)象木材的干縮濕脹變形還隨樹種(shzhng)不同而異。防腐油不溶于水，藥效持久，但有臭味，且呈暗色(n s)，不能油漆，主要用于室外和地下（枕木、坑木、拉木等），如煤焦油等。第二十二頁，共29頁。防腐油不溶于水，藥效持久，但有臭味，且呈暗色(n s)，不能油漆，主要用于室外和地下（枕木、坑木、拉木等），如煤焦油等。含水率的變化對各強度的影響是不一樣的。木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。木材防腐(fngf)的基本方法普通鋸材是指已經(jīng)加工鋸解成材的木料。木材(mci)的疵病1木材(mci)的腐朽與防腐v9.2.3濕濕 脹脹 與與 干干 縮縮 變變 形形(binxng)木材具有顯著的濕脹干縮性。木材含水率在纖維飽和點以下時吸濕具有明顯的膨脹變形現(xiàn)象，解吸時具有明顯的收縮變形現(xiàn)象。當木材的含水率在纖維飽和點以下時，隨著含水率的增大，木材體積產(chǎn)生膨脹；含水率減小，木材體積收縮；而當木材含水率在纖維飽和點以上，只是自由水增減(zn jin)變化時，木材的體積不發(fā)生變化。