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第三章 木 材 木材优点: 轻质高强，加工方便，导电和导热性能低，有很好的弹性和塑性，能承受冲击和振动等作用。在干燥环境中或长期保持在水中，有很好的耐久性，而且木材纹路美观，装饰效果好。 木材缺点: 构造不均匀，各向异性，容易吸湿、吸水而导致力学和物理性能上的变化。容易腐朽、虫蛀和燃烧，天然疵病较多。如果经常处于干湿交替的环境中，耐久性较差。 木材在建筑工程应用：桁架、梁、柱、门窗、地板、脚手架和混凝土模板。 第一节 木材的分类和构造 一、分类 两大类：针叶树和阔叶树。 针叶树 杉木、冷杉、雪杉、柏树、红松及其他松木 树干直而高，材质较轻皲，容易加工，胀缩变形小，软木材。 建筑上广泛用作承重构件和装修材料。 阔叶树 水曲柳、榆树、槐树、柞树和栎树等。 主杆较短，材质重而硬，硬木材，材质强度高，胀缩变形大，易翘曲和开裂，木纹和颜色美观 适用于内部装修、做家具和胶合板 二、构造 针叶村和阔叶树的构造不同，构造分宏观和微观两个方面。 1、宏观构造 木材的构造不均匀，而其性能与构迨有密切的关系。木材的内部构造可以从三个切面来进行剖析。见图⒊1。 横切面 垂直于树轴的切面； 径切面 通过树轴的纵切面； ｜ 弦切面 平行于树轴的切面J 从横切面来观察树木的杓造，可见树木由树皮、木质部和髓心所组戚。 树皮：建筑用途不大。栓皮栎和黄渡萝的树皮，可用来制作软木板，是较好的绝热材料。 木质部： 髓心和树皮之间的部分，是使用的主要部位。 心材：木质部靠近髓心部分呈深色。 边材：靠近树皮部分呈浅色。 心材类：具有边材和心材的木材，如松、柞和水曲柳等 边材类：本材的木质部颜色基本一样，如杉、杨和桦等。 年轮 同一年轮内有深浅两部分。 春材（早材）：春天生长的木质，色浅，质软； 夏材（晚材）：夏秋两季生长的木质，色深，质硬，夏材部分越多，木材强度越高。 髓心 木材第一年生的部分，材质松软，强度低，容易被腐蚀和虫蛀。 髓线 以髓心为中心，呈放射状分布。它功能为横向传递养分和贮存养分。木材的变形和开裂常由它引起，阔叶树的髓线比针叶树发达。 2、微观构造 木材由管状细胞紧密结合而成，每一个细胞分为细胞壁和细胞腔两部分，细胞壁是由细纤维组成。 第二节 木材的性质 一、化学性质 化学组成：纤维素、木质素和半纤维素等，细胞壁的主要成分。此外还有脂肪、树脂、蛋白质、挥发性油以及无机化合物等。 化学性质：通常液体的浸透对木材的影响较小，木材对酸碱有一定的抵抗力。对氧化性能强的酸，则抵抗力差。对强碱，会产生变色、膨胀、软化而导致强度下降。 二、物理性质 1、含水率与吸湿性 木材内部所含的水分，可以分为以下三种： （1）自由水 存在于细胞腔中和细胞的间隙之中的水。自由水影响木材的表观密度、保存性、抗腐蚀性和燃烧性。 （2）吸附水 被吸附在细胞壁内细纤维闷的水。直接影响到木材的强度和体积的胀缩。 （3）化合水 为木材化学成分中的结合水。对木材的性能无大的影响。 纤维饱和点： 当木材中的吸附水达到饱和，尚无自由水时的含水率。 纤维饱和点一般在25％—35％之间，平均为30％左右。 纤维饱和点是木材物理、力学性能发生变化的转折点。 平衡含水率：干燥的木材能从周围的空气中吸收水分，潮湿的木材能向周围释放水分，直到木材的含率与周围空气的相对湿度达到平衡为止，此时木材的含水率为平衡含水率。 2、湿胀与干缩 木材具有显著的湿胀干缩特征。 原因：含水率在纤维饱和点以内变化，也即吸附水在发生变化。当吸附水增加，细胞壁纤维间距离增大，细胞璧厚度增，则体积膨胀，尺寸增加。当吸附水被蒸发，细胞壁厚度减小，则体积收缩，尺寸减小。 胀缩不均匀性：同一木材弦向胀缩最大，径向其次，而顺纤的纵向最小。弦向较容易产生翘曲变形。湿胀会造成木材凸起，干缩会导致木结构连接处松动。 如何避免胀缩：潮湿的木材在加工使用之前应预先进行干燥处理，使木材内的含水率与将来使用的环境湿度相适应，因此木材应预先干燥至平衡含水率后才能加工使用。 二、力学桂质 木材在力学性质上也具有明显的各向异性特点。木材的强度与外力性质，以及受力方向与纤维排列的方向有关。 木材所受的外力主要有：拉力、压力、弯曲和剪切力。 顺纹受力：当受力方向与纤维方向一致。 横纹受力：当受力方向垂直于纤维方向。 1．抗拉强度 顺纹抗拉强度是木材所有强度中最大的。横纹抗拉强度很小，为顺纹抗拉强度的2．5％～10％。 2．抗压强度 抗压强度可分为顺纹抗压强度和横纹抗压强度。 顺纹受压破坏是管状细胞受压失稳的结杲，而不是纤维的断裂。横纹受压，细胞腔被压扁。 木材的顺纹抗压强度较高，仅次于顺纹抗拉强度和抗弯强度。 木材的横纹抗压强度只有其顺纹抗压强度的10～20%。工程中常见的桩、柱、斜撑和桁架等均是顺纹受压，而枕木、垫板是横纹受压。 3、抗弯强度 木