93 木材之性質.ppt

第九章 木材及木製品 第九章 木材及木製品 9.1 木材種類 9.2 木材之生長與組織 9.3 木材之性質 9.4 木材之腐朽與處理 9.5 木材之瑕疵 9.6 鋸木製材 9.7 木材尺寸 9.8 木材之分類與分級 9.9 木製品 第九章 木材及木製品 木材取得容易，便於製成各類構件，是土木建築工程上使用最廣泛的材料，如橋樑、房屋、家具等。 木材的缺點為耐腐蝕性差、乾縮及濕漲率大、不耐火，強度與材質之差異性大。目前主要應用於木製品或建築之次結構。 木材也改良成合板、粒片板、膠合層材等，可擴大其應用範圍。 9.1 木材種類 木材可依樹種的成長、外觀、材質等分類。 樹木依成長狀況分為橫長樹及縱長樹兩種。 橫長樹－從樹幹中心向外側逐步生長，橫斷面 上產生年輪，如松、柏、樟等，依外 觀分成針葉樹和闊葉樹。 縱長樹－其生長主要在充實內部材質，新舊纖 維交錯成長，如竹、棕櫚、椰子等。 樹木依材質可分為軟木及硬木兩種，針葉樹多為軟木，而闊葉樹則屬硬木。 9.2 木材之生長與組織 樹木由根、葉、樹幹三者構成 樹木的生長包括伸長(軸向成長)及肥大(徑向成長)兩部分 春材－春季時期的細胞生長部分，較為 肥大、柔軟。 夏材(秋材)－夏、秋時期的細胞生長部 分，較緻密、強韌。 春材與夏材成環相鄰構成年輪(圖9-1)。 圖9-1 木材之剖面組織結構 9.3 木材之性質 木材的材質依樹種而異，並因產地、氣候、成長狀態及樹齡而不同。 9.3.1 木材外觀 木材的外在性質包括色彩、光澤、氣味、木紋等： 一、顏色 －樹木的邊材呈白色或淡色，心材較 暗。 二、光澤 －木質緻密、堅硬及髓線較多者光澤 較佳，心材的光澤優於邊材。 三、氣味 －新鮮木材都有香味，新砍伐木材香味強，香味可供判別木材。 四、木紋 －木材面以刨刀刨平時，即顯現出不同纖維排列紋路，稱為木紋。 9.3.2 物理性質 比重及含水量是影響木材強度與耐久性的重要因素，可用以評估木材的力性與物性。 一、含水量 木材所含水分有自由水(細胞孔隙內)及吸附水(附著於細胞壁上)兩種。 含水量＝ 二、密度 木材密度＝烘乾重/體積 氣乾狀態之含水率稱為標準含水率，約12～18％，歐美取12％。 木材的比重大部分小於1.0，只有檀木、黑鐵木等會大於1.0。 三、乾縮與乾燥 木材易於受潮，木片材料的含水量一般超過30％。 木材的細胞孔隙內水分蒸發時不會收縮，若細胞壁水分散失時則會產生乾縮。嚴重的乾縮會乾裂。 對木材的乾化加以控制，以提升其結構性質，稱為乾燥。乾燥方法有氣乾及窯乾兩種。 四、比熱及熱傳導率 木材的比熱： 木材的熱傳導率低於金屬、石材及混凝土，會隨含水率而增大。 9.3.3力學性質 木材的力學性質主要為強度和彈性模數，其性質有方向性，包括縱向（軸向）、徑向（垂直年輪）及橫向（沿年輪與半徑相切）三個相互垂直的方向。 一、抗壓強度 木材在平行於木紋方向的抗壓強度大於垂直者。乾燥木材的強度大於潮濕狀態者，如表9-3。 表9-3常見軟木類木材的力學性質 二、抗彎強度 木材具有理想的抗彎強度，為輕結構中良好的樑、板等之撓曲材。 木材之撓曲應力(破裂模數，MOR)： MOR＝MC/I 式中：C＝中性軸到最外緣距離 三、抗拉強度 木材平行於木紋方向的抗拉強度最大，為其抗壓強度的2～4倍。 四、剪力強度 受到撓曲載重作用的木片，會在中性軸上形成最大剪應力。 木材的剪力強度甚小，約4.8～10.5MPa。 五、彈性模數 木材的彈性模數在縱向、徑向和橫向互不相同，以縱向最大，約為70～140×103 kgf/cm2。 木材的彈性模數會隨其含水量而變，約增加1％含水率，E值約減1～3％。 9.4 木材之腐朽與處理 木材的防腐處理法有表面處理及藥劑注入法兩種： 一、表面處理法： 1.表面碳化法 －燒焦木材表面使之碳化，厚度約3～10mm 2.藥劑塗佈法 －以藥劑，如油漆、焦蒸油、焦油、柏油等塗佈於木材表面 二、藥劑注入法 1.浸漬法 －木材浸入防腐劑，如木餾油等，使藥劑自然滲入木材內。 2.壓力注入法 －以壓力將化學藥劑注入木材纖維內，深度約13～19mm。藥劑如五氯酚、木餾油等。 9.5 木材之瑕疵 木材瑕疵指木材組織上的缺陷，如開裂、節等，它不利於強度和耐久性。 一、開裂 木材的開裂有多種，如輻裂、環裂、劈裂等 （