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木材 的物理性本讲稿第一页，共三十七页木材的优良性能：轻质，有较高的强度、弹性和韧性，导热系数低、易于加工及装饰性能好等。木材的缺点：构造上各向异性，性能波动较大，易变形、易燃烧，易虫蛀等。本讲稿第二页，共三十七页11.1木材的分类1、针叶树：树叶细长呈针状，树干直而高，纹理平顺，易于加工，又称软木材。密度、胀缩变形较小、强度高，用于承重结构。常用的有松树、杉树、柏树等。本讲稿第三页，共三十七页2、阔叶树：树叶宽大呈片状，多为落叶树，树干通直部分较短。木质软硬、难加工，又称硬木材。强度高、胀缩变形较大，易翘曲、开裂。木纹、颜色美观，适用于建筑物内部装修，制作家具、胶合板。常用树有：榆树、桦树、水曲柳等。本讲稿第四页，共三十七页11.2木材的构造（一）宏观构造宏观构造是肉眼或放大镜能观察到的木材组织。从木材的横、径、弦三个切面观察，树木由树皮、髓心和木质部三个部分组成。本讲稿第五页，共三十七页本讲稿第六页，共三十七页（二）微观构造微观构造是在显微镜下所见到的木材组织。木材由大量管状细胞紧密结合而成。除少数细胞横向排列外，绝大部分沿树干纵向排列。细胞由细胞壁和细胞腔组成，其中细胞壁由细纤维组成。本讲稿第七页，共三十七页11.3 木材的物理和力学性质一、木材的物理性质1、含水率与吸湿性当细胞腔失去水分，而细胞壁内充满吸附水、达到饱和状态时的含水率称为纤维饱和点，一般为，平均为。本讲稿第八页，共三十七页木材的含水率与周围空气相对湿度达到平衡时称为木材的平衡含水率。为避免木材因含水率大幅度变化引起变形或开裂，木材使用前，须干燥至使用环境长年平均平衡含水率。我国平衡含水率平均为（北方约为、南方约为）本讲稿第九页，共三十七页本讲稿第十页，共三十七页2、湿胀干缩木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，其尺寸并不改变；继续干燥，木材将发生收缩；反之，木材吸湿后，将发生膨胀，直到含水率达到纤维饱和点；此后木材含水率继续增大，体积也不再膨胀。本讲稿第十一页，共三十七页木材的湿胀干缩在不同方向不一致。顺纹方向干缩最小，弦向干缩最大。减少木材的变形最好采用径向切板。防止变形方法：高温干燥，用石蜡、尿素、聚乙二醇等进行处理，降低木材的吸湿性。顺向径向弦向本讲稿第十二页，共三十七页3、表观密度木材单位体积的质量称为木材的表观密度（g/cm3）。含水率为 12 的表观密度为标准表观密度。本讲稿第十三页，共三十七页含水率为W时的表观密度 W换算成含水率为12的标准表观密度。=W1 0.01(1K0)(W12)标准表观密度 W 含水率为W时的表观 密度 K0 体积干收缩系数，0.50.6本讲稿第十四页，共三十七页二、木材的力学性质木材的力学强度具有明显的方向性：顺纹抗拉强度横纹抗拉强度顺纹：抗拉抗弯抗压抗剪斜纹受力时，木材强度随着力与木纹夹角的增大而降低。本讲稿第十五页，共三十七页1、抗压强度顺纹抗压强度是木材各种力学性质中的基本指标。顺纹受压破坏是细胞壁丧失稳定性的结果，而非纤维断裂，因此木材顺纹抗压强度很高，仅次于木材的顺纹抗拉强度及抗弯强度，而且受缺陷的影响较小。本讲稿第十六页，共三十七页横纹抗压强度远小于顺纹抗压强度，通常横纹抗压强度只有顺纹抗压强度的10一20。横纹受压破坏主要是因为细胞被挤压、压扁，产生较大的变形，而非纤维断裂。本讲稿第十七页，共三十七页2、抗拉强度顺纹抗拉强度最大，为顺纹抗压强度的23倍。但顺纹抗拉强度受木材缺陷的影响很大，而木材本身又多少都有一些缺陷，因此木材实际的顺纹抗拉能力反比顺纹抗压为低。本讲稿第十八页，共三十七页木材受拉时，杆件节点处应力分布复杂，易首先发生局部破坏，所以木材的抗拉强度往往不易发挥，也不稳定，较少被利用。木材的横纹抗拉强度是各项力学强度中最小的，约为顺纹抗拉强度的120140，应避免木材受到横纹拉力作用。本讲稿第十九页，共三十七页3、抗弯强度抗弯强度约为顺纹抗压强度的1.52倍，因此木材常用作受弯构件。木梁受弯时，上部产生顺纹压力，下部产生顺纹拉力。上部首先达到强度极限，当下部受拉部分达到强度极限时，构件才破坏。本讲稿第二十页，共三十七页4、抗剪强度（1）顺纹抗剪强度很小，通常是顺纹抗压强度的l713（2）横纹抗剪强度比顺纹抗剪强度低（3）横纹切断强度较高，约为顺纹抗剪强度的45倍本讲稿第二十一页，共三十七页本讲稿第二十二页，共三十七页（五）影响木材强度的主要因素1、含水率当含水率超过纤维饱和点时，含水率的变化不影响木材的强度；含水率小于纤维饱和点时，随含水率的增加，强度将下降。含水率对顺纹抗压强度的影响最大，其次是抗弯强度，对顺纹抗拉强度的影响最小。本讲稿第二十三页，共三十七页以含水率为12时的强度作为木材的标准强度。其它含水率的强度，应进行换算（含水率在915）：f12=fw 1+（W12）f12标准强度fw含水率为W%时的强度a 校正系数，参照表103本讲稿第二十四页，共三十七页2、荷载持续时间木材长时间承受荷载时，强度会降低。将木材在长期荷载下不致引起破坏的最大强度称为持久强度。木材的持久强度约为标准强度的0.50.6倍。木材强度随时间下降的主要原因是木材产生徐变。本讲稿第二十五页，共三十七页3、温度的影响温度升高时，细胞壁会发生软化，强度会逐渐降低；温度达50时，强度降低较明显；温度低于0时，水分结冰，强度增大，但木质变脆，解冻后各项强度均降低。木材的使用温度以50以下的正温为宜。本讲稿第二十六页，共三十七页4、木材的构造及缺陷的影响木材是非均质材料，不可避免地含有木节、斜纹、裂纹、腐朽及眼等缺陷，从而使木材的实际强度比标准强度低得多。本讲稿第二十七页，共三十七页11.4木材的主要产品和等级 一、木材的产品种类1、圆木：（1）原条 （2）原木2、成材（1）方材 （2）板材 （3）枕木本讲稿第二十八页，共三十七页二、木材等级1、承重结构木材的材质等级木材按其缺陷多少分别对原木、方材及板材的材质分为、三个等级。木结构设计时，应根据构件的受力情况选用适当的木材。本讲稿第二十九页，共三十七页三、木材的综合利用（一）人造板1、胶合板：将原木沿年轮旋切成大张薄片，再用胶粘合，加热压制而成。2、纤维板：将刨花、树枝等废材粉碎、研磨制成木纤维浆，再加入胶结材料，热压而成。本讲稿第三十页，共三十七页3、刨花板、木丝板、木屑板：利用木材加工时的废料木丝、刨花和木屑加以胶料，加压成型，经热处理制成板。本讲稿第三十一页，共三十七页（二）改性木材1、层积木：将薄木片用合成树脂溶液浸透，叠放一起加热加压而成。层积木具有很高的耐磨性，可代替硬质合金使用。本讲稿第三十二页，共三十七页2、压缩木：将木材直接进行高温高压处理或用酚醛树脂的酒精溶液浸渍后，再进行高温高压处理的改性木材。本讲稿第三十三页，共三十七页11.5 木材的腐朽与防止一、腐朽的原因及条件木材的腐蚀主要是由于真菌或昆虫侵害所致。危害最大的是腐朽菌，腐朽茵以细胞壁为养料，供自身生长和繁殖，致使木材腐朽破坏。本讲稿第三十四页，共三十七页腐朽菌繁殖和生长需要的条件：1、养料2、水分：含水率由纤维饱和点至最适于腐朽菌繁殖。含水率小于时，腐朽菌完全停止繁殖。本讲稿第三十五页，共三十七页3、空气：腐朽菌的繁殖需要一定量空气，贮于水中或深埋地下的木材不会腐朽。4、温度：最适宜腐朽菌繁殖温度是，高于时，腐朽菌就不能生存。本讲稿第三十六页，共三十七页二、木材的防腐木材防腐采用两种方式，一是破坏腐朽菌寄生存和繁殖条件，另一种是把本材变成有毒物质。1、对木材进行干燥处理并密封2、对木结构采取通风、防湿3、对木结构涂刷油漆4、对木材进行化学处理本讲稿第三十七页，共三十七页