木材结构知识
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1、9 木材木材本章简要介绍了木材的分类及木材的宏观本章简要介绍了木材的分类及木材的宏观构造和微观构造。详细地论述了木材的物理性构造和微观构造。详细地论述了木材的物理性质和力学性质。应深刻领会木材的各向异性、质和力学性质。应深刻领会木材的各向异性、湿胀干缩性、含水率对木材性质的影响，影响湿胀干缩性、含水率对木材性质的影响，影响木材强度大小的因素等。此外，还应了解木材木材强度大小的因素等。此外，还应了解木材在建筑工程中的主要用途及木材的综合利用途在建筑工程中的主要用途及木材的综合利用途径，木材的腐朽原理及防腐途径。径，木材的腐朽原理及防腐途径。 本章提要本章提要本本 章章 内内 容容9.1 木材的分
2、类及构造木材的分类及构造9.2 木材的主要性质木材的主要性质9.3 木材的应用木材的应用9.1 木材的分类及构造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9.1。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。表表9.1 树木的分类和特点树木的分类和特点 种类特点用途树种针叶树 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 是建筑工程中主要使用的树种，多用作承重构件、门窗等 松树、杉树、柏树等阔叶树 树叶宽大，叶脉呈网状，大多为落叶树；木质较硬，加工较
3、难；表观密度大，胀缩变形大 常用作内部装饰、次要的承重构件和胶合板等 榆树、桦树、水曲柳等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9.1所示。横切面垂直于树轴的切面；径切面通过树轴的切面；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。 9.1.1 宏观构造宏观构造图9.1 树干的3个切面 1树皮；2木质部；3年轮；4髓线；5髓心 (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
4、燥，也易被湿润，所以容易翘曲变形，抗蚀性也不如心材 。9.1.1.1 木质部的构造特征木质部的构造特征(2)年轮、春材、夏材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。 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
5、干燥过程中，木材易沿髓线开裂。 9.1.1.2 髓心、髓线髓心、髓线在显微镜下所看到的木材组织，称为木材的微观构造(见图9.2和图9.3)。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。 9.1.2 微观构造微观构造图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 图9.3 细胞壁的结构 1细胞腔；2初生层；3细胞间层 9.2 木材的主要性质木材的主要性质(1)
6、木材中的水分自由水：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 9.2.1 木材的物理性质木材的物理性质9.2.1.1 木材的含水率木材的含水率(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。(3)木材的平衡含水率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
7、定温度和湿度下，其含水率趋于一个定值，表明木材表面的蒸气压与周围空气的压力达到平衡，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9.4所示。根据周围空气的温度和相对湿度可求出木材的平衡含水率。图9.4 木材的平衡含水率 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9.5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%。 一般来讲，表观密度大、夏材含量多的木材，湿胀变形较大。9.2.1.2 湿胀干缩湿胀干缩图9.5 木材含水
8、率与胀缩变形的关系 不同树种的密度相差不大，平均约为1.55g/cm3。9.2.1.3 木材的密度木材的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。 9.2.1.4 表观密度表观密度9.2.2.1 木材的强度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(GB 1927194391)进行测定。 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9.6所示。 9.2.2
