1、第第8 8章章 木材木材 本章學習指導本章學習指導 本章共本章共3 3個個知識點。知識點。 本章本章學習目標學習目標是一般性了解木材物理力是一般性了解木材物理力學性能及其應用。學性能及其應用。重點重點是木材物理力學性能及其對土木工是木材物理力學性能及其對土木工程應用的影響。程應用的影響。 難點難點是木材的濕脹干縮性與防腐。是木材的濕脹干縮性與防腐。歷史的啟迪歷史的啟迪 應縣木塔建于遼清寧二年應縣木塔建于遼清寧二年（公元年），至今已（公元年），至今已有近千年，是我國現存最高最有近千年，是我國現存最高最古的一座木結構塔式建筑。應古的一座木結構塔式建筑。應縣木塔之所以千年不倒，除精縣木塔之所以千年不

2、倒，除精巧的結構和當地易于木材保存巧的結構和當地易于木材保存的獨特氣候外，對建筑材料的的獨特氣候外，對建筑材料的精 心 選 擇 也 是 一 個 關 鍵 。精 心 選 擇 也 是 一 個 關 鍵 。 學習本章，就能更深刻地學習本章，就能更深刻地 了解木材的性能及應用。了解木材的性能及應用。 應縣木塔千年不倒之謎應縣木塔千年不倒之謎 基礎知識基礎知識8.18.1 木材的分類與構造木材的分類與構造 8.1.2 8.1.2 木材的結構木材的結構8.1.1 8.1.1 木材的分類木材的分類 8.1.1 8.1.1 木材的分類木材的分類 木材產自木本植物中的喬木，分為針葉樹和闊木材產自木本植物中的喬木，分

3、為針葉樹和闊葉樹兩大類。大部分針葉樹紋理直、木質較軟、易葉樹兩大類。大部分針葉樹紋理直、木質較軟、易加工、變形小，建筑上廣泛用作承重構件和裝修材加工、變形小，建筑上廣泛用作承重構件和裝修材料，如杉樹、松樹等。大部分闊葉樹質密、木質較料，如杉樹、松樹等。大部分闊葉樹質密、木質較硬、加工較難、易翹裂、紋理美觀，適用于室內裝硬、加工較難、易翹裂、紋理美觀，適用于室內裝修，如水曲柳、核桃木等。修，如水曲柳、核桃木等。 闊葉樹闊葉樹針葉樹針葉樹8.1.2 8.1.2 木材的結構木材的結構1. 1. 木材的宏觀構造木材的宏觀構造2.2. 木材的微觀構造木材的微觀構造 從木材三個不同切面觀察木材從木材三個不

4、同切面觀察木材的宏觀構造可以看出（右圖），樹的宏觀構造可以看出（右圖），樹干由樹皮、木質部、髓心組成。從干由樹皮、木質部、髓心組成。從木材的橫切面上看，有許多樹種的木材的橫切面上看，有許多樹種的木材，靠近樹皮的部分材色較淺，木材，靠近樹皮的部分材色較淺，水分較多，稱為邊材。在髓心周圍水分較多，稱為邊材。在髓心周圍部分，材色較深，水分較少，稱為部分，材色較深，水分較少，稱為心材。心材。 1.1. 木材的宏觀構造木材的宏觀構造 2.2. 木材的微觀構造木材的微觀構造 木材的微觀構造是指借助光學顯微鏡觀察的木材的微觀構造是指借助光學顯微鏡觀察的結構。各種木材的微觀構造是各式各樣的。針葉結構。各種木材

5、的微觀構造是各式各樣的。針葉樹顯微構造簡單而規則，其木射線一般較細且在樹顯微構造簡單而規則，其木射線一般較細且在肉眼下不可見，年輪界明顯，早、晚材區別明顯。肉眼下不可見，年輪界明顯，早、晚材區別明顯。闊葉樹的顯微構造較復雜，其細胞主要有導管、闊葉樹的顯微構造較復雜，其細胞主要有導管、木纖維、木射線和軸向薄壁組織等。木纖維、木射線和軸向薄壁組織等。 觀觀察與討論與討論討論討論8.18.1 木材的分類與構造木材的分類與構造 兩種木材的結構與用途兩種木材的結構與用途 請觀察圖請觀察圖A A和圖和圖B B所示的所示的A A、B B兩種木材的紋理，兩種木材的紋理，何為針葉樹？何為闊葉樹？并請討論它們的用

6、途。何為針葉樹？何為闊葉樹？并請討論它們的用途。 圖圖A A 圖圖B B 兩種木材的結構與用途兩種木材的結構與用途 A A木屬針葉樹，紋理順直，材質均勻，且其木屬針葉樹，紋理順直，材質均勻，且其通直高大，易得大材，木質較軟且易加工，脹縮通直高大，易得大材，木質較軟且易加工，脹縮變形較小，在土木工程中可作承重構件。變形較小，在土木工程中可作承重構件。B B木屬木屬闊葉樹，紋理圖案較多，材質堅硬，通直部分較闊葉樹，紋理圖案較多，材質堅硬，通直部分較短，強度高，脹縮變形較大，宜作小尺寸的裝修、短，強度高，脹縮變形較大，宜作小尺寸的裝修、裝修構件或家具。裝修構件或家具。 討論討論工程實實例分析現象現象

7、原因分析原因分析8.18.1 木材的分類與構造木材的分類與構造 客廳木地板的選用客廳木地板的選用 某客廳采用白松實木地板裝修，使用一段時間后某客廳采用白松實木地板裝修，使用一段時間后多處磨損。多處磨損。 原因分析原因分析客廳木地板的選用客廳木地板的選用 白松屬針葉樹材，木質軟，硬度低。雖受潮白松屬針葉樹材，木質軟，硬度低。雖受潮后不易變形，但用于走動頻繁的客廳則不妥。可后不易變形，但用于走動頻繁的客廳則不妥。可考慮改用質量好的復合木地板，其板面堅硬耐磨，考慮改用質量好的復合木地板，其板面堅硬耐磨，可防高跟鞋、家具的重壓、磨刮。可防高跟鞋、家具的重壓、磨刮。 8.2 8.2 木材的性能及應用木材

8、的性能及應用 8.2.2 8.2.2 木材及其制品的應用木材及其制品的應用8.2.1 8.2.1 木材的性能木材的性能基礎知識基礎知識8.2.1 8.2.1 木材的性能木材的性能1. 1. 密度密度 2.2. 含水率含水率 3.3. 濕脹干縮性濕脹干縮性4. 4. 強度強度1. 1. 密度密度 木材的木材的實質密度實質密度是指構成木材細胞壁物質的是指構成木材細胞壁物質的密度。約為密度。約為 1.501.56 gcm3，各材種之間相差，各材種之間相差不大，不大，實際計算和使用中常取實際計算和使用中常取1.53 g/cm3。 2.2. 含水率含水率 木材的含水率木材的含水率是木材中水分質量占干燥木

9、材質是木材中水分質量占干燥木材質量的百分比。量的百分比。木材中的水分木材中的水分按其與木材結合形式和按其與木材結合形式和存在的位置，可分為存在的位置，可分為自由水、吸附水和化學結合水。自由水、吸附水和化學結合水。 當木材中無自由水，而細胞壁內吸附水達到飽當木材中無自由水，而細胞壁內吸附水達到飽和時，這時的木材含水率和時，這時的木材含水率稱為稱為纖維飽和點纖維飽和點。木材中。木材中所含的水分是隨著環境的溫度和濕度的變化而改變所含的水分是隨著環境的溫度和濕度的變化而改變的，當木材長時間處于一定溫度和濕度的環境中時，的，當木材長時間處于一定溫度和濕度的環境中時，木材中的含水量最后會達到與周圍環境濕度

10、相平衡，木材中的含水量最后會達到與周圍環境濕度相平衡，這時木材的含水率稱為這時木材的含水率稱為平衡含水率平衡含水率。3.3. 濕脹干縮性濕脹干縮性 木材具有顯著的濕脹干縮性。木材含水率在纖木材具有顯著的濕脹干縮性。木材含水率在纖維飽和點以下時吸濕具有明顯的膨脹變形現象，解維飽和點以下時吸濕具有明顯的膨脹變形現象，解吸時具有明顯的收縮變形現象。吸時具有明顯的收縮變形現象。 木材具有各向異性，各個方向的干縮率不同。木材具有各向異性，各個方向的干縮率不同。木材弦向干縮率最大。木材在干燥的過程中會產生木材弦向干縮率最大。木材在干燥的過程中會產生變形、翹曲和開裂等現象，木材的干縮濕脹變形還變形、翹曲和開

11、裂等現象，木材的干縮濕脹變形還隨樹種不同而異。隨樹種不同而異。 4.4. 強度強度 工程上常利用木材以下幾種強度：工程上常利用木材以下幾種強度：抗壓、抗抗壓、抗拉、抗彎和抗剪。拉、抗彎和抗剪。由于木材是一種非均質材料，由于木材是一種非均質材料，具有各向異性，使木材的強度有很強的方向性。具有各向異性，使木材的強度有很強的方向性。木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強度，木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強度，稱為稱為持久強度持久強度。木材的持久強度比其極限強度小。木材的持久強度比其極限強度小得多，得多，一般為極限強度的一般為極限強度的50506060。 木材強度的影響因素木材強度的影響因素

12、主要有主要有含水率、環境溫含水率、環境溫度、負荷時間、表觀密度、疵病等度、負荷時間、表觀密度、疵病等。 觀察與討論觀察與討論8.2.1 8.2.1 木材的性能木材的性能 木材的干縮變形木材的干縮變形 觀察濕木材不同位置的干縮變形情況，討論產生干縮觀察濕木材不同位置的干縮變形情況，討論產生干縮變形的原因。木材為非勻質構造，邊材干縮大于心材。變形的原因。木材為非勻質構造，邊材干縮大于心材。工程實實例分析現象現象原因分析原因分析8.2.1 8.2.1 木材的性能木材的性能木地板拼縫不嚴木地板拼縫不嚴 某住宅某住宅4 4月份雨季時鋪地板，完工后尚滿意。月份雨季時鋪地板，完工后尚滿意。但半年后發現部分木

13、地板拼縫不嚴。但半年后發現部分木地板拼縫不嚴。原因分析原因分析木地板拼縫不嚴木地板拼縫不嚴 雨季時木板的含水率較高，至秋季木板干縮，雨季時木板的含水率較高，至秋季木板干縮，而其干縮程度隨方向有明顯差別，故會出現部分而其干縮程度隨方向有明顯差別，故會出現部分木板拼縫不嚴。此外，若芯材向下，裂縫就更為木板拼縫不嚴。此外，若芯材向下，裂縫就更為明顯。明顯。基礎知識基礎知識8.2.2 8.2.2 木材及其制品的應用木材及其制品的應用 木材，按供應形式可分為木材，按供應形式可分為原條、原木、板材和方材。原條、原木、板材和方材。原條原條是指已經除去皮、根、樹梢的木料，但尚未按一定是指已經除去皮、根、樹梢的

14、木料，但尚未按一定尺寸加工成規定木料。尺寸加工成規定木料。原木原木是原條按一定尺寸加工而成是原條按一定尺寸加工而成的規定直徑和長度的木料，可直接在建筑中作木樁、格的規定直徑和長度的木料，可直接在建筑中作木樁、格柵、樓梯和木柱等。柵、樓梯和木柱等。板材和方材板材和方材是原木經鋸解加工而成是原木經鋸解加工而成的木材，寬度為厚度的的木材，寬度為厚度的3 3倍和倍和3 3倍以上的為板材，寬度不倍以上的為板材，寬度不足厚度的足厚度的3 3倍者為枋材。倍者為枋材。 1.1. 膠合板膠合板2.2. 膠合木膠合木 3.3. 刨花板刨花板 4.4. 木屑板、木絲板、水泥木屑板木屑板、木絲板、水泥木屑板 1.1.

15、 膠合板膠合板 膠合板膠合板是將一組單板按相鄰層木紋方向互相是將一組單板按相鄰層木紋方向互相垂直組坯膠合而成的板材。垂直組坯膠合而成的板材。 2.2. 膠合木膠合木 用較厚的零碎木板膠合成大型木構件，稱為用較厚的零碎木板膠合成大型木構件，稱為膠合膠合木。木。膠合木膠合木可以使小材大用，短材長用，并可使優劣可以使小材大用，短材長用，并可使優劣不等的木材放在要求不同的部位，也可克服木材缺陷不等的木材放在要求不同的部位，也可克服木材缺陷的影響。可用于承重結構。的影響。可用于承重結構。 3.3. 刨花板刨花板 刨花板刨花板是利用施加或未施加膠料的木質刨花或木是利用施加或未施加膠料的木質刨花或木質纖維材

16、料（如木片、鋸屑和亞麻等）壓制的板材。質纖維材料（如木片、鋸屑和亞麻等）壓制的板材。 4.4. 木屑板、木絲板、水泥木屑板木屑板、木絲板、水泥木屑板 利用木材加工的木屑、木絲、刨花拌以粘結劑利用木材加工的木屑、木絲、刨花拌以粘結劑壓制而成。用于保溫絕熱和吸音。壓制而成。用于保溫絕熱和吸音。 觀察與討論觀察與討論討論討論8.2.2 8.2.2 木材及其制品的應用木材及其制品的應用膠合板構造與木材性能膠合板構造與木材性能 請觀察膠合板的構造。討論此對改善木材的性請觀察膠合板的構造。討論此對改善木材的性能有何好處。能有何好處。 討論討論膠合板構造與木材性能膠合板構造與木材性能 膠合板是由一組單板按相

17、鄰層木紋方向互相膠合板是由一組單板按相鄰層木紋方向互相垂直組坯經墊壓膠合而成的板材。它有如下特點：垂直組坯經墊壓膠合而成的板材。它有如下特點：消除木材各向異性的缺點，避免板的翹曲，材質消除木材各向異性的缺點，避免板的翹曲，材質更均勻，強度更高。可將優質木材和劣質木材內更均勻，強度更高。可將優質木材和劣質木材內外搭配使用，利用紋理美觀的優質材作面板，普外搭配使用，利用紋理美觀的優質材作面板，普通材作芯板，增加裝飾木材的出產率。能使外層通材作芯板，增加裝飾木材的出產率。能使外層板避免木節和裂縫等缺陷。用小直徑的原木可制板避免木節和裂縫等缺陷。用小直徑的原木可制成寬幅的板。膠合板可用作擱板、地板、天

18、花板、成寬幅的板。膠合板可用作擱板、地板、天花板、護壁板、家具等，耐水膠合板可用作混凝土的模護壁板、家具等，耐水膠合板可用作混凝土的模板。板。 工程實實例分析8.2.2 8.2.2 木材及其制品的應用木材及其制品的應用對膠合板等裝飾材料含超標有害物質的思考對膠合板等裝飾材料含超標有害物質的思考 室內裝飾裝修材料有害物質限量室內裝飾裝修材料有害物質限量1010項強制性項強制性國家標準已于國家標準已于20022002年正式實施。規定從年正式實施。規定從20022002年年7 7月起月起市場上禁止出售不符合標準限量要求的產品。這市場上禁止出售不符合標準限量要求的產品。這1010項標準涉及了人造板、內

19、墻涂料、溶劑型木器涂料、項標準涉及了人造板、內墻涂料、溶劑型木器涂料、膠粘劑、聚氯乙烯卷材地板等多種建筑材料。膠粘劑、聚氯乙烯卷材地板等多種建筑材料。 然而有關的檢測人員于然而有關的檢測人員于20022002年下半年進行檢查，年下半年進行檢查，發現問題仍相當嚴重。浙江省林產品質量檢測站檢發現問題仍相當嚴重。浙江省林產品質量檢測站檢測人員在一次專項檢查中發現，還有測人員在一次專項檢查中發現，還有4040的人造板的人造板甲醛超標。甲醛超標。基礎知識基礎知識8.3 8.3 木材的防護與防火木材的防護與防火 8.3.1 8.3.1 木材的腐朽與防腐木材的腐朽與防腐 8.3.2 8.3.2 木材的防蟲木

20、材的防蟲8.3.3 8.3.3 木材的防火木材的防火 8.3.1 8.3.1 木材的腐朽與防腐木材的腐朽與防腐 1. 1. 木材的腐朽木材的腐朽 木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真菌木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真菌在木材中生存和繁殖，必須同時具備在木材中生存和繁殖，必須同時具備四個條件：四個條件： 適宜的溫度；適宜的溫度；木材含水率適當；木材含水率適當；有足夠的空有足夠的空氣；氣；適當的養料。適當的養料。2.2. 木材的防腐木材的防腐 根據木材產生腐朽的原因，木材防腐有根據木材產生腐朽的原因，木材防腐有兩種方法：兩種方法：一種是一種是創造條件，控制溫度、含水率和隔絕空氣，使創造條件

21、，控制溫度、含水率和隔絕空氣，使木材不適于真菌的寄生和繁殖；木材不適于真菌的寄生和繁殖；另一種方法是另一種方法是在木材在木材中加入一些物質，使其不能作真菌的養料。中加入一些物質，使其不能作真菌的養料。 8.3.2 8.3.2 木材的防蟲木材的防蟲 木材除受真菌侵蝕而腐朽外，還會遭受昆蟲的蛀木材除受真菌侵蝕而腐朽外，還會遭受昆蟲的蛀蝕。蝕。常見的蛀蟲常見的蛀蟲有白蟻、天牛等。有白蟻、天牛等。 木材蟲蛀的防護方法木材蟲蛀的防護方法，主要是采用，主要是采用化學藥劑化學藥劑處理。處理。木材防腐劑木材防腐劑也能防止昆蟲的危害。也能防止昆蟲的危害。 8.3.3 8.3.3 木材的防火木材的防火 一般木材是

22、可燃性建筑材料。一般木材是可燃性建筑材料。在木材被加熱過在木材被加熱過程中，析出可燃氣體，隨著溫度不同，析出的可燃程中，析出可燃氣體，隨著溫度不同，析出的可燃氣濃度也不同，此時若遇火源，析出的可燃氣也會氣濃度也不同，此時若遇火源，析出的可燃氣也會出現閃燃、引燃。若無火源，只要加熱溫度足夠高，出現閃燃、引燃。若無火源，只要加熱溫度足夠高，也會發生自燃現象。對木材及其制品的也會發生自燃現象。對木材及其制品的防火保護防火保護有有浸漬、添加阻燃劑和覆蓋浸漬、添加阻燃劑和覆蓋三種方法三種方法。 觀觀察與討論與討論討論討論8.3 8.3 木材的防護與防火木材的防護與防火 木材的腐朽木材的腐朽 下圖是水中木

23、樁腐朽最嚴重的一段，它發生在水下圖是水中木樁腐朽最嚴重的一段，它發生在水面上與水交界的部位。請分析原因。面上與水交界的部位。請分析原因。 被腐蝕蝕的木樁樁 討論討論 木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真菌是一種木材的腐朽是真菌在木材中寄生引起的。真菌是一種低等植物，可分為破壞性真菌和非破壞性真菌。非破壞性低等植物，可分為破壞性真菌和非破壞性真菌。非破壞性真菌主要以邊材細胞中的淀粉、糖類為食，細胞壁并不會真菌主要以邊材細胞中的淀粉、糖類為食，細胞壁并不會被削弱。破壞性真菌分解細胞壁的成分作為養分，造成木被削弱。破壞性真菌分解細胞壁的成分作為養分，造成木材的腐朽敗壞。材的腐朽敗壞。 真菌在木材中

24、生存和繁殖，必須同時具備四個條件：真菌在木材中生存和繁殖，必須同時具備四個條件： 適宜的溫度；適宜的溫度；木材含水率適當；木材含水率適當；有足夠的空氣；有足夠的空氣；適當的養料。真菌生長最適宜含水率在木材纖維飽和點左適當的養料。真菌生長最適宜含水率在木材纖維飽和點左右。木材遠離水面部分的含水率低于右。木材遠離水面部分的含水率低于2020，真菌難于生長；，真菌難于生長；在水下，含水率過大，空氣難于流通，真菌得不到足夠的在水下，含水率過大，空氣難于流通，真菌得不到足夠的氧或排不出廢氣，也難于生長。只有在水面上部位的木材氧或排不出廢氣，也難于生長。只有在水面上部位的木材的含水率適合真菌的生長，造成木

25、材的腐朽。的含水率適合真菌的生長，造成木材的腐朽。 木材的腐朽木材的腐朽 工程實實例分析現象現象原因分析原因分析8.3 8.3 木材的防護與防火木材的防護與防火 木地板腐蝕原因分析木地板腐蝕原因分析 某郵電調度樓設備用房于某郵電調度樓設備用房于7 7樓現澆鋼筋混凝土樓樓現澆鋼筋混凝土樓板上，鋪爐渣混凝土板上，鋪爐渣混凝土50 mm50 mm，再鋪木地板。完工后設，再鋪木地板。完工后設備未及時進場，門窗關閉了備未及時進場，門窗關閉了1 1年，當設備進場時，發年，當設備進場時，發現木板大部分腐蝕，人踩即斷裂。現木板大部分腐蝕，人踩即斷裂。 木地板腐蝕原因分析木地板腐蝕原因分析 爐渣混凝土中的水分封

26、閉于木地板內部，慢爐渣混凝土中的水分封閉于木地板內部，慢慢浸透到未做防腐、防潮處理的木格柵和木地板慢浸透到未做防腐、防潮處理的木格柵和木地板中，門窗關閉使木材含水率較高，此環境條件正中，門窗關閉使木材含水率較高，此環境條件正好適合真菌的生長，導致木材腐蝕。好適合真菌的生長，導致木材腐蝕。原因分析原因分析創新能力培養創新能力培養創造性思維點撥創造性思維點撥木材的改性木材的改性 木材具有許多的優點，但同時也存在許多缺點。木材具有許多的優點，但同時也存在許多缺點。因而，在木材的應用中，應對木材進行改性。請結因而，在木材的應用中，應對木材進行改性。請結合所學的知識進行思考。合所學的知識進行思考。 創造

27、性思維點撥創造性思維點撥 拓寬思維空間，從材料的結構、種類、用途等，對拓寬思維空間，從材料的結構、種類、用途等，對木材進行改性。如木材具有明顯的各向異性及缺陷，其使木材進行改性。如木材具有明顯的各向異性及缺陷，其使用因此受到諸多限制。因此，將木材制成單板后再通過膠用因此受到諸多限制。因此，將木材制成單板后再通過膠粘劑粘結成膠合板，即可克服木材的這一問題。而目前制粘劑粘結成膠合板，即可克服木材的這一問題。而目前制成的膠合板所采用的膠粘劑普遍采用脲醛和酚醛等。它們成的膠合板所采用的膠粘劑普遍采用脲醛和酚醛等。它們在使用的過程都會或多或少地釋放出甲醛。這是一種已被在使用的過程都會或多或少地釋放出甲醛

28、。這是一種已被公認的致癌物質。是否可以用不釋放甲醛的粘結劑，如無公認的致癌物質。是否可以用不釋放甲醛的粘結劑，如無機膠粘劑用于木材的改性？機膠粘劑用于木材的改性？ 類比思維：通過其他材料的改性思路，移植到木材類比思維：通過其他材料的改性思路，移植到木材的改性。的改性。 橡膠的改性常采用摻入炭黑和白炭黑來改善其強度等橡膠的改性常采用摻入炭黑和白炭黑來改善其強度等性能。木材的耐磨性較差，將木材表面涂刷或者浸漬某些性能。木材的耐磨性較差，將木材表面涂刷或者浸漬某些耐磨性好的材料以提高木材的耐磨性，你認為是否可行？耐磨性好的材料以提高木材的耐磨性，你認為是否可行？ 木材的改性木材的改性 常見問題見問題及解答 8-1 8-1 為何木材多用來做承受順壓和抗彎構件，而不為何木材多用來做承受順壓和抗彎構件，而不宜做受拉構件？宜做受拉構件？ 8-2 8-2 為什么在使用木材之前，必須使木材的含水率為什么在使用木材之前，必須使木材的含水率接近使用環境下的平衡含水率？接近使用環境下的平衡含水率？ 8-3 8-3 干木材吸收水份后強度會降低，但當含水率大干木材吸收水份后強度會降低，但當含水率大于一定數值，如于一