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第9章木材
土木工程材料
第9章木材
木材的优点:
①轻质高强,对热、声和电的传导性能比较低;
②有很好的弹性和塑性,能承受冲击和振动等作用;
③容易加工、木纹美观;
④在干燥环境或长期置于水中均有很好的耐久性。
木材的缺点:构造不均匀,各向异性,易吸湿吸水从而导致形状、尺寸、强度等物理、力学性能变化;长期处于干湿交替环境中,其耐久性变差;易燃、易腐、天然疵病较多等。
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§ 木材的分类与构造
木材的分类
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。
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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
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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。
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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年轮。
在同一年轮内,春天生长的木材,色浅、质松,强度低,称为早材(春材)。
夏、秋二季生长的木材,色深、质硬,强度高,称为晚材(夏材)。
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木材由无数管状细胞紧密结合而成。绝大部分纵向排列,少数横向排列(髓线)。每一个细胞由细胞壁和细胞腔两部分构成。细胞壁由细纤维组成,其纵向联结较横向牢固。细纤维间具有极小的空隙,能吸附和渗透水分。木材的细胞壁愈厚,腔愈小,木材愈密实,表观密度和强度也越大。但其胀缩变形也越大。与春材相比,夏材的细胞壁较厚,腔较小。
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§ 木材的主要性能
物理性质

木材的密度是指构成木材细胞壁物质的密度。约为 ~ g/cm3,各材种之间相差不大, g/cm3。
木材的表观密度则随木材空隙率、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,其湿胀干缩率也越大。处于气干状态下的木材表观密度平均为500kg/m3。
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2. 吸湿率与含水率
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、吸附水和化学于结合水。
自由水是存在木材细胞腔和细胞间隙中的水,它影响木材的表观密度、燃烧性和抗腐蚀性。
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。
化学结合水是木材化学组成中的结合水。它在常温下不变化,故其对木材的性质无影响。
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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。木材干燥时,首先是自由水蒸发,而后是吸附水蒸发。 当木材细胞腔和细胞间隙中的自由水完全脱去为零,而细胞壁吸附水尚为饱和时,木材的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25%~ 35%之间,平均为30%左右。
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。