干燥能减轻自重,防止腐朽,开裂及弯曲,从而提高木材的强度和 耐久性. 锯材的干燥方法可分为自然干燥和人工干燥两种.自然干燥方法的 优点是简单,不需要特殊设备,但干燥时间长,而且只能干燥到风 干状态.人工干燥利用人工方法排除锯材中水分,常用方法有浸树 法,蒸树法和热坑法.
3)环境温度 温度对木材强度有直接影响.当温度由25℃升至50℃时,将因木纤 维和其间的胶体软化等原因,使木材抗压强度降低20%-40%,抗拉 和抗剪强度降低12%-20%;当温度在100℃以上时,木材中部分组 织会分解,挥发,木材变黑,强度明显下降.因此,长期处于高温 环境下的建筑物不宜采用木结构.
1)木材中的水分 自由水:存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分. 吸附水:吸附在细胞壁内细纤维之间的水分. 结合水:形成细胞化学成分的化合水. 2)木材的纤维饱和点 木材受潮时,首先形成吸附水,吸附水饱和后,多余的水成为自由 水;木材干燥时,首先失去自由水,然后才失去吸附水. 当吸附水处于饱和状态而无自由水存在时,此时对应的含水率称为 木材的纤维饱和点. 纤维饱和点随树种而异,一般为23%-33%,平均为30%.木材的 纤维饱和点是木材物理,力学性质的转折点.
木材是由树木加工而成的,树木分为针叶树和阔叶树两大类.建 筑中应用最多的是针叶树. 木材的构造是决定木材性质的主要因素.对木材的研究可以从宏 宏 微观两方面进行. 观和微观 微观 种类 特点 用途 树种 松树, 杉树, 柏树 等 榆树, 桦树, 水曲 柳等
针 树叶细长,成针状,多为常 是建筑工程中主要使 绿树;纹理顺直,木质较软, 叶 用的树种,多用作承 强度较高,表观密度小;耐 重构件,门窗等 树 腐蚀性较强,胀缩变形小 阔 叶 树 树叶宽大,叶脉呈网状,大 多为落叶树;木质较硬,加 工较难;表观密度大,胀缩 变形大 常用作内部装饰,次 要的承重构件和胶合 板等
(1)边材,心材 边材, 在木质部中,靠近髓心的部分颜色较深,称为心材.心材含水量较少, 不易翘曲变形,抗蚀性较强;外面部分颜色较浅,称为边材.边材含水 量高,易干燥,也易被湿润,所以容易翘曲变形,抗蚀性也不如心材. (2)年轮,春材,夏材 年轮,春材,夏材 横切面上可以看到深浅相间的同心圆,称为年轮.年轮中浅色部分是树 木在春季生长的,由于生长快,细胞大而排列疏松,细胞壁较薄,颜色 较浅,称为春材(早材);深色部分是树木在夏季生长的,由于生长迟缓, 细胞小,细胞壁较厚,组织紧密坚实,颜色较深,称为夏材(晚材).每一 年轮内是树木一年的生长部分.年轮中夏材所占的比例越大,木材的强 度越高. (3)髓心,髓线 髓心, 第一年轮组成的初生木质部分称为髓心(树心).从髓心成放射状横穿过年 轮的条纹,称为髓线.髓心材质松软,强度低,易腐朽开裂.髓线与周 围细胞联结软弱,在干燥过程中,木材易沿髓线开裂.
1.木材的物理性质 1.木材的物理性质 (1)木材的含水率 (2)湿胀干缩
1.原条 1.原条是已经除去皮(也 3.锯材 原条 3.锯材 有不去皮的),根,树梢 而未加工成规定材品的 木材.主要用于脚手架 或供进一步加工. 2.原木 2.原木是将原条按一定 原木 尺寸切取的木料.分为: 直接使用原木—用于屋 架,檩,椽,木桩,坑 木等. 加工原木—用于加工锯 材,胶合板等.
3)木材的平衡含水率 木材的含水率是随着环 境温度和湿度的变化而 改变的.当木材长期处 于一定温度和湿度下, 其含水率趋于一个定值, 表明木材表面的蒸气压 与周围空气的压力达到 平衡,此时的含水率称 为平衡含水率.
工程中木材按其加工程度和用途分为原条 原木 锯材 原条,原木 锯材,枕木四类. 原条 原木,锯材 此外还有各类人造板材. 锯材的规格,尺寸( 锯材的规格,尺寸(mm)
4)木材的缺陷 ①节子能提高横纹抗压和顺纹抗剪强度. ②木材受腐朽菌侵蚀后,不仅颜色改变,结构也变得松软,易碎, 呈筛孔和粉末状形态. ③裂纹会降低木材的强度,特别是顺纹抗剪强度.而且缝内容易积 水,加速木材的腐烂. ④构造缺陷木纤维排列不正常均会降低木材的强度,特别是抗拉及 抗弯强度.
1)含水率 当含水率在纤维饱和点以上变化 时,仅仅是自由水的增减,对木 材强度没有影响;当含水率在纤 维饱和点以下变化时,随含水率 的降低,细胞壁趋于紧密,木材 强度增加. 标准含水率(含水率12%)时的强 度为标准值,其他含水率时按下 式换算成标准含水率时的强度:
按受力状态,木材 的强度分为抗拉, 抗压,抗弯和抗剪 四种强度. 木材 的强度检验是采用 无疵病的木材制成 标准试件,按《木 抗压 材物理力学试验方 法》(GB1927顺纹 横纹 1943-91)进行测定. 1
在显微镜下所看到的木材组织,称为木材的微观构造. 在显微镜下,可以看到木材是由无数管状细胞紧密结合而成.细 胞横断面呈四角略圆的正方形.每个细胞分为细胞壁和细胞腔两 个部分,细胞壁由若干层纤维组成.细胞之间纵向联结比横向联 结牢固,造成细胞纵向强度高,横向强度低.细胞之间有极小的 空隙,能吸附水和渗透水分.
用肉眼或低倍放大镜所看到的木材组织称为宏观构造. 便于了解木材的构造,将树木切成3个不同的切面: 横切面-垂直于树轴的切面; 径切面-通过树轴的切面; 弦切面-和树轴平行与年轮相切的切面.
不同树种的密度相差不大,平均约为1.55g/cm3. 木材表观密度的大小随木材的孔隙率,含水量以及其他一些因素 的变化而不同.因此确定木材的表观密度时,应在含水率为标准 含水率情况下进行.
含水率对木材强度的影响 顺纹抗拉; 抗弯; 1-顺纹抗拉;2-抗弯; 3-顺纹抗压;4-顺纹抗剪 顺纹抗压;
2)负荷时间的影响 木材在长期荷载作用下,只有当 其应力远低于强度极限的某一范 围时,才可避免木材因长期负荷 而破坏. 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. 木材的持久强度比其极限强度小 得多,一般为极限强度的5060%.
木材的剪切 a)顺纹剪;(b)横纹剪切; c)横纹切断 顺纹剪;(b)横纹剪切 (a)顺纹剪;(b)横纹剪切;(c)横纹切断
(3)木材的密度与表观密度 2.木材的力学性质 2.木材的力学性质 (1)木材的强度 (2)影响木材强度的因素
木材细胞壁内吸附水的变化而引 起木材的变形,即湿胀干缩 湿胀干缩. 湿胀干缩 由于木材构造的不均匀性,在不 同的方向干缩值不同.顺纹方向 (纤维方向)干缩值最小,平均 为0.1-0.35%;径向较大,平均 为3-6%;弦向最大,平均为612%. 一般来讲,表观密度大,夏材含 量多的木材,湿胀变形较大.
1.木材的腐朽 1.木材的腐朽 木材的腐朽为真菌侵害所致.真菌分霉菌,变色菌和腐朽菌三种,前两种 真菌对木材质量影响较小,但腐朽菌影响很大. 真菌在木材中生存和繁殖必须具备三个条件,即适当的水分,足够的空气 和适宜的温度.此外,木材还易受到白蚁,天牛等昆虫的蛀蚀,使木材形 成很多孔眼或沟道,甚至蛀穴,破坏木质结构的完整性而使强度严重降低. 2.木材的防腐 2.木材的防腐 木材防腐的基本原理在于破坏真菌及虫类生存和繁殖条件,常用方法有以 下两种: (1)结构预防法 在结构和施工中,使木结构不受潮湿,要有良好的通风条件;在木材与其 他材料之间用防潮垫;不将支点或其他任何木结构封闭在墙内;木地板下 设通风洞;木屋架设老虎窗等. (2)防腐剂法 该方法是通过涂刷或浸渍水溶性防腐剂(如氯化钠,氧化锌,氟化钠,硫酸 铜),油溶性防腐剂(如林丹五氯酚合剂),乳剂防腐剂(如氟化钠,沥青膏) 等,使木材成为有毒物质,达到防腐要求 .
