第九章 木材 第一节 木材的分类和构造 第二节 木材的物理性质 第三节 木材的干燥与防腐 第四节 木材和人造板材 返回键

第一节 木材的分类和构造 土木工程中使用的木材是由树木加工而成，树 木的种类不同，木材的性质及应用也不同，因 此必须了解木材的种类，才能合理的选用木材。 树木共分为针叶树和阔叶树两大类，每一类树 木各自的特点及用途。 木材的性质主要决定于木材的构造，木材的构 造可以从宏观和微观两个层次上认识。

一 、木材的宏观构造： 1、木材的宏观构造是指用肉眼和放大镜能观察 到的构造特征。由于木材构造的不均匀性即各向 异性，观察其宏观构造时必须从三个切面即横切 面、径切面、弦切面（如图9-1所示）树干的三 个切面进行。从横切面可以看出：木材主要是由 髓心和木质部组成的。木质部是土木工程中使用 的主要部分，在木质部中心颜色较深的部分称为 心材；靠近树皮颜色较浅的部分叫边材，心材含 水量较少，不翘曲变形，抗腐蚀性较强。边材含 水量大，容易翘曲变形，抗腐蚀性也不如心材。 一般心材的利用价值比边材大一些。

2、从横切面上看到的深浅相间的同心圆环，即所谓年轮， 在同一年轮内，春天生长的木质颜色较浅、材质松软， 称为春材（早材）。而夏秋两季生长的木质颜色较深， 材质坚硬，称为夏材（晚材）。夏材部分越多，年轮越 密且均匀，木材质量越好，强度越高。 髓心是树干的中心，其材质松软、强度低、易磨蚀和虫 害。从髓心向外的射线称为髓线，它与周围连结差，干 燥时易开裂。

3、从弦切面可以看出，包含在树干中，从树干 旁边生长出的枝条部分称为节子，节子与周围木 材紧密连生，构造正常称为活节；由枯死枝条形 成的节子称为死节。节子构造致密破坏木材构造 的均匀性和完整性，对木材的性能影响较大，颜 色与主干差异较大。 4、从径切面可以看出，木材中的纤维排列与纵 轴方向是一致的，如出现不一致的倾斜纹理称为 斜纹，斜纹会大大降低木材的强度。

二 、木材的微观构造与组成：微观构造是指借 助显微镜才能看到的组织。针叶树与阔叶树即在 微观构造上存在着很大差别，同时又具有许多共 同特征，，木材是由无数管状细胞组成的，除少 数细胞横向排列外（形成髓线），绝大部分细胞 是纵向排列的。每个细胞都由细胞壁和细胞腔组 成，细胞壁由若干层细纤维组成；纤维之间纵向 连接比横向连接牢固，所以木材具有各向异性； 同时细胞中细胞腔和细胞间隙之间存在着大量的 孔隙，决定了木材具有吸湿性较大的特点。木材 细胞因功能不同分为管胞、导管、木纤维髓线等 多种，不同树木其细胞组成不同，其中针叶树组 成简单，髓线细小，但阔叶树组成复杂，髓线发 达，粗大且明显，所以造成了二者树木构造及性 能上的差异。

第二节 木材的物理性质 一、含水率 木材中所含的水分有细胞腔内和细胞间隙的自由水和存 在于细胞壁内的吸附水。新采伐的或潮湿的木材，内部 都含有大量的自由水和吸附水。当木材干燥时，首先是 自由水很快的蒸发，但并不影响木材的尺寸变化和力学 性质。当自由水完全蒸发后，吸附水才开始蒸发，蒸发 较慢，而且随着吸附水的不断蒸发，木材的体积和强度 均发生变化。自由水含量的变化仅影响木材的容重、抗 腐蚀性、干燥性和燃烧性。 木材内细胞壁吸水饱和，而细胞腔及细胞间隙内无自由 水时的含水率称为木材的纤维饱和点。纤维饱和点是水 分对木材物理力学性能影响的转折点。木材纤维饱和点 的数值，通常介于25～35%之间。一般，松木的纤维饱 和点约为30%。

由于木材中存在大量的孔隙，潮湿的木材在干燥的空气 中能放出水分，干燥的木材能从周围的空气中吸收水分， 这种性能称为木材的吸湿性，木材的吸湿性用含水率来 表示，即木材所含的水的质量与干燥木材质量的百分比 来表示。当木材在某种介质中放置一段时间后，木材从 介质中吸入的水分和放出的水分相等，即木材的含水率 与周围介质的湿度达到了平衡状态，此时的含水率称为 平衡含水率。木材的平衡含水率与周围介质的温度及相 对湿度有关。 木材在纤维饱和点以内含水率的变化对变形、强度等物 理力学性能影响极大，为了避免木材因为含水率大幅度 变化而引起变形及制品开裂，因此木材在使用前，使用 前必须使其含水率达到使用环境常年平均平衡含水率。 木材的平衡含水率随其所在的地区不同而异，我国北方 约为12%左右，南方约为18%左右，长江流域一般为15% 左右，南方更高些。

二 、湿涨干缩（变形）： 木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材变形，称为 湿胀干缩。当潮湿状态的木材处于干燥环境中首先放出 的是自由水木材尺寸不改变只是重量减轻，然后才放出 吸附水，木材才开始收缩。而干燥的木材处于潮湿环境 时，首先吸入的是吸附水，木材就会膨胀，如图9-5松木 的含水膨胀，由此可见，木材的干湿变形仅在纤维饱和 点以内变化时才发生，若含水率超过纤维饱和点，存在 于细胞壁和细胞间隙中自由水的变化，只会使木材的体 积密度及燃烧性能等发生变化，而对变形是没有影响的。 木材的干湿变形的大小随树种不同，变形的大小也不同。 一般体积密度大，夏材率含量高时，胀缩变形就大。 同时由于构造不均匀，同一木材当含水率变化时各方向 变形的大小也不同，其变形为弦向最大；径向次之；顺 纹方向变形最小如图9-6木材干燥后截面形状的改变。干 缩对木材的使用有很大的影响，它会使木材产生裂缝或 翘曲变形，以至引起木结构的结合松弛或凸起等

三、强度： 木材构造的各向异性决定了木材的各项强度都具 有明显的方向性，木材按受力状态分为抗压、抗 拉、抗弯和抗剪四种强度，而抗拉、抗压、抗剪 强度都有顺纹（作用方向与纤维方向平行）和横 纹（作用方向与纤维方向垂直）之分，这两种强 度有很大的差别。各种强度的对比如表9-1所示。 木材强度之间的关系 木材的强度除本身组织构造因素外，还与含水率、 疵病外（木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等）、 负荷时间、温度等因素有关。

当木材的含水率低于纤维饱和点时，含水率降低，吸附水减少，细 胞壁紧密，因此木材的强度增高；反之，吸附水增多，细胞壁膨胀， 组织疏松，强度下降。。而当木材的含水率超过纤维饱和点时，含 水率的变化只限于细胞腔和细胞间隙中的自由水发生变化，含水率 的变化对强度几乎无影响。同时，含水率在纤维饱和点以内变化时， 对不同方向的不同强度影响也不同，对顺纹抗压强度和抗弯强度影 响较大，对顺纹抗剪强度和顺纹抗拉强度影响较小。 环境温度升高，将使木纤维的胶凝物质处于软化状态，其强度和弹 性均降低，若木材受冻时，水结冰使木材强度增大，且材质硬脆， 一旦解冻，其各项强度均降低。 由于木纤维在长期荷载下蠕动产生的徐变，木材对长期荷载的抵抗 能力低于短期荷载的抵抗能力。木材在长期荷载作用下不致引起破 坏的最大强度，称为持久强度。一般情况下，木材的持久强度仅为 短期荷载强度的50～60%。因此木材用于长期荷载作用下的木结构， 必须考虑负荷时间对木材强度的影响。建筑中常见树种的的力学性 质见表9-3常见木材的力学性质 返回键

抗压 抗拉 抗弯 抗剪 顺纹 横纹 1 1/10-1/3 2-3 1/20-1/3 11/2-2 1/7-1/3 1/2-1 返回键

返回键 种类 特点 用途 树种 针叶树 树叶细长，成针状，树干直而高大，木质较软，易于加工，强度较高，表观密度较小，胀缩变形较小。 是建筑中主要使用的树种。多用作承重构件、门窗等。 松树、柏树、杉树等。 阔叶树 树叶宽大呈片状，大多为落叶树。树干通直部分较短，木质较硬，加工较困难，表观密度较大，易于胀缩，翘曲，裂缝 常用于内部装饰次要的承重构件和胶合板等 揄树、桦树、水曲柳等 返回键

第三节 木材的干燥与防腐 为了保持所有的尺寸和形状，延长使用寿命，木材在加 工和使用前必须进行干燥处理和防腐处理。 一 、 木材的干燥 干燥方法可分为自然干燥和人工干燥 1、自然干燥 该方法是将锯开的板材或方材按一定的方 式堆积在通风良好的场所，避免阳光的直射和雨淋，使 木材中的水分自然蒸发。这种方法简单易行，不需要特 殊设备，干燥后木材的质量良好。但干燥时间长，占用 场地大，只能干燥到风干状态。 2、人工干燥 这种方法利用人工的方法排除木材中的水 分，常用的方法有：水浸法、蒸材法和热炕法等

二 、木材的防腐 木材的腐蚀是由真菌侵入所至，真菌侵入将改变木材的 颜色和结构使细胞壁受到破坏，从而导致木材物理力学 性能降低，使木材松软或成粉末，此即为木材的腐蚀。 引起木材变质腐蚀的真菌分三种，即霉菌、变色菌和腐 朽菌。霉菌只寄生于木材表面，对木材不起破坏作用； 通常称为发霉。变色菌以细胞腔内淀粉、糖类等为养料， 不破坏细胞壁，故对木材的破坏作用也很小。而腐蚀菌 是以细胞壁物质分解为养料，进行繁殖、生长，故木材 的腐蚀主要来自于腐蚀菌。 真菌是在一定的条件下才能生存和繁殖的，其生存繁殖 的条件：一是水分，木材的含水率为18%时即能生存： 30～60%时最宜生存、繁殖；二是温度，真菌最适宜生 存繁殖的温度为15～30℃，高出60℃无法生存；三是氧 气，有5%的空气即可生存；四是养份，木质素、淀粉、 糖类等为营养。 木材的腐蚀一般是由一些菌类和昆虫的侵害造成的。

在适当的温度（25-30度）和湿度（含水率在35- 50%）等条件下，菌类、昆虫易于在木材中繁殖， 破坏木质，严重影响木材的使用。为了延长木材 的使用寿命，对木材可采用以下两种防腐处理方 法： 1、结构预防法 在设计和施工中，使木材构件不 受潮湿，在良好的通风条件下，在木材和其他材 料之间用防潮衬垫，不将支节点或其他任何木构 件封闭在墙内，木地板下设置通风洞，木屋顶采 用山墙通风，设置老虎窗等。 2 、防腐剂法 是通过涂刷或浸渍防腐剂，使木材 含有有毒物质，以起到防腐和杀虫作用。常用的 防腐剂有：水剂（如氯化钠、氯化锌、硫酸铜、 硼酚合剂）油剂的（如林丹五氯合剂）和乳剂的 （如氯化钠沥青膏浆）。 返回键

第四节 木材和人造板材 一 、 木材产品 木材按其加工程度和用途不同，常分为：原条、原木、 枕木和锯材四种。 原条是指去皮（也有不去皮的）而未经加工成规定材品 的木材，主要用于建筑工程的脚手架和供进一步加工等。 原条是指除去树皮（也有不去的）和树梢并按尺寸切取 的材料，有直接使用原木和加工原木之分，直接使用原 木在建筑工程中用做屋架、檩条等；加工原木用于锯制 普通锯材，加工胶合板等。 锯材是指已经加工锯解成一定尺寸的的木料。凡宽度为 厚度三倍以上的，称为板材，不足三倍为枋材。 针叶树和阔叶树剧材均根据节子、腐朽、裂纹、虫害等 七项缺陷分等。

　桃柚 金坛木 花梨木 红檀香

二 、人造板材 它是利用木材或含有一定量的纤维的其他 植物作原料，采用一般物理和化学方法加工制成的。这 类板材与天然木材相比，板面宽、表面平整光洁，没有 节子、虫眼和各向异性等缺点，不翘曲、不开裂，经加 工处理后还具有防火、防水、防腐、防酸等性能。 常用 的人造板材有：胶合板、纤维板、刨花板等。

1、胶合板 它是使三层或多层单板的纤维方向互 相垂直胶合而成的薄板。一般可分为阔叶树材普 通胶合板和松木普通胶合板两种，其特性和适用 范围见表9-6。 2、纤维板 它是将树皮、刨花、树枝等废料经破 碎、浸泡、研磨成木浆，再经加压成型、干燥处 理而成的板材。因此成型时温度和压力不同，纤 维板分为硬质=半硬质、软质三种。 纤维板构造均匀，而且完全克服了木材的各种疵 病，不易胀缩、翘曲和开裂，各个方向强度一致 并有一定的绝缘性。 硬质纤维可以代替木材，用于室内墙面、天花板、 地板、家具等，软质纤维可用作保温、吸声材料。

三、刨花板 它是利用木材加工是产生的碎木、刨花，经 干燥，拌胶，在压制而成的板材，也称碎木板。 刨花板 表观密度小、性质均匀、花纹美丽，但容易吸湿，强度 不高，可用作保温、隔音或室内装饰材料。 返回键

树种类 锯材分类 厚度（mm) 宽度（mm) 长度(m) 尺寸范围 进级 针叶树 薄板 12、15、18、21 50-240 1-6 1-8 中板 25、30 50-260 阔叶树 厚板 40、50、60 60-300 返回键