土木工程材料第九章木材.ppt

制作者 严捍东 土木工程材料 制作者 严捍东 * * 第9章 木材 本章学习目标 一般性了解木材物理力学性能及其应用。 重点是木材物理力学性能及其对土木工程应 用的影响。 难点是木材的湿胀干缩性与防腐。 9.1木材的分类与构造 9.2木材的物理力学性质 9.3木材的防腐与防火 9.4木材的综合利用 9.1 木材的分类与构造 9.1.1分类 木材产自木本植物中的乔木，分为针叶树和阔叶树两大类。 大部分针叶树理直、木质较软、易加工、变形小，建筑上广泛用作承重构件和装修材料，如杉树、松树等。 大部分阔叶树质密、木质较硬、加工较难、易翘裂、纹理美观，适用于室内装修，如水曲柳、核桃木等。 按木材的用途和加工的不同，可以分为原条、原木、普通锯材和枕木等四类。 原条是指已经去皮、根及树梢，但尚未加工成规定尺寸的木料。 原木是指由原条按一定尺寸加工成规定直径和长度的木材。 普通锯材是指已经加工锯解成材的木料。 枕木是指按枕木断面和长度加工而成的木材。 9.1.2 木材的构造 1.?木材的宏观构造 从木材三个不同切面观察木材的宏观构造可以看出，树干由树皮、木质部、髓心组成。 髓心 木质部 树皮 从木材的横切面上看，有许多树种的木材，靠近树皮的部分材色较浅，水分较多，称为边材。 在髓心周围部分，材色较深，水分较少，称为心材。 每个生长周期所形成的木材，在横切面上所看到的，围绕着髓心构成的同心圆称为生长轮。 温带和寒带树木的生长期，一年仅形成一个生长轮就是年轮。 在同一年轮内，生长季节早期所形成的木材，胞壁较薄、形体较大、颜色较浅、材质较松软称为早材（春材）。 到秋季形成的木材，胞壁较厚、组织致密、颜色较深、材质较硬称为晚材（秋材）。 年轮 木材的微观构造 木材的微观构造是指借助光学显微镜观察的结构。各种木材的微观构造是各式各样的。 针叶树显微构造简单而规则，它主要由管胞和髓线组成针叶材的木射线一般较细且在肉眼下不可见。 一般，针叶材的年轮界明显，早、晚材区别明显。早材壁薄腔大，颜色较浅，晚材则壁厚腔小，颜色较深。　　　　　 阔叶材的显微构造较复杂，其细胞主要有导管、木纤维、木射线和轴向薄壁组织等。 阔叶材因管孔大小和分布不同分为环孔材、散孔材和半环孔材（半散孔材）。 环孔材的早材管孔明显比晚材管孔大；散孔材的早、晚材的管孔的大小没有明显区别。分布也比较均匀；半环孔材是指早材管孔到晚材管孔渐变，但界限不明显。 有无导管是区分阔叶材和针叶材的重要标志。 9.2 木材的物理力学性质 9.2.1密度与表观密度 木材的实质密度是指构成木材细胞壁物质的密度。约为 1.50～1.56 g／cm3，各材种之间相差不大，实际计算和使用中常取1.53 g/cm3。 木材的表观密度则岁木材空隙率、含水率及其他一些因素的变化而不同。木材的表观密度越大，其湿胀干缩率有越大。处于气干状态下的木材表观密度平均为500Kg/m3。 9.2.2含水率与吸湿性 木材的含水率是木材中水分质量占干燥木材质量的百分比。 木材中的水分按其与木材结合形式和存在的位置，可分为：自由水、吸附水和化学结合水。 自由水是存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水，它影响木材的表观密度、抗腐蚀性、燃烧性和干燥性； 吸附水是被吸附在细胞壁内纤维之间的水，吸附水的变化则影响木材强度和木材胀缩变形性能； 化学结合水即为木材中的化合水，它在常温下不变化故其对木材的性质无影响。 　 木材干燥时，首先是自由水蒸发，而后是吸附水蒸发 木材受潮时，先是细胞壁吸水，细胞壁吸水达饱和后，自由水才开始吸入。 ①木材的纤维饱和点　　　　当木材中无自由水，而细胞壁内吸附水达到饱和时，这时的木材含水率称为纤维饱和点。木材的纤维饱和点随树种而异，一般介于23％～ 32％之间，通常取30％。 纤维饱和点是木材性质变化的转折点。在纤维饱和点之上，含水量变化是自由水含量的变化，它对木材强度和体积影响甚微；在纤维饱和点之下，含水量变化即吸附水含量的变化将对木材强度和体积等产生较大的影响。 ②木材的平衡含水率　　木材中所含的水分是随着环境的温度和湿度的变化而改变的，当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时，木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡，这时木材的含水率称为平衡含水率。 　　木材的平衡含水率是木材进行干燥时的重要指标。木材的平衡含水率随其所在地区的不同而异，我国北方为12％左右，南方约为18％，长江流域一般为 15％。 9.2.3湿胀与干缩变形 木材具有显著的湿胀干缩性。木材含水率在纤维饱和点以下时吸湿具有