第12章 木材及制品

2．木材的构造与组成 木材的构造是决定术材性能的重要因素。树种不同，其构造相差很 大，通常可从宏观和微观两方面观察。
(1)木材的宏观构造 宏观构造是指肉眼或放大镜能够观察到的木材组织。由于木材是各 向异性的，可通过横切面（与树干垂直的方向切面）、径切面（通过树 轴的切面）和弦切面（与树轴平行的纵向切面）来了解构造。 ①树干由树皮、形成层、木质部（即木材）和髓心组成。有些木材， 在树干的中部，颜色较深，称心材；在边部，颜色较浅，称边材。 ②从树干横截面的木质部上可看到环绕髓心的年轮。每一年轮一般 由两部分组成：色浅的部分称早材（春材），是在季节早期所生长，细 胞较大，材质较疏；色深的部分称晚材（秋材），是在季节晚期所生长， 细胞较小，材质较密。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12.1 木材的基本知识
1．树木的分类 树木分为针叶树和阔叶树两类。 针叶树，常绿树，生长较快、材质较软、树干直且大；表观密度 和胀缩变形较小、强度较高、耐腐蚀性较强。木质较软且易加工，又 称为软木材，为建筑中主要用材，被广泛用于承重构件，常用的树种 有松、杉、柏等。 阔叶树，落叶树，生长较慢、材质坚硬；胀缩变形较大、容易翘 曲开裂、坚硬耐磨。多数树种树干通直部分较短，材质坚硬，较难加 工，故又称为硬木材。对于具有美丽天然纹理的树种，特别适合用于 装饰装修、家具及胶合板等。在建筑中常用于尺寸较小的构件，常用 的树种有水曲柳、榆木、柞木等。
(2)木材的微观构造
在显微镜下所见到的木材组织称为微观构造。木材是由无数的细小空腔圆柱形细胞紧 密结合组成，每个细胞都有细胞壁和细胞腔，细胞壁由细胞纤维组成，其连接纵向较横向牢 固，因此细胞壁纵向强度高，横向强度低。在组成细胞壁的纤维之间存在有极小的空隙，能 吸附和渗透水分。针叶树和阔叶树的微观构造不同。 ①针叶树材主要由管胞、木射线及轴向薄壁组织等组成，排列规则，材质较均匀。 ②阔叶树材主要由导管、木纤维、轴向薄壁组织及木射线等组成，构造较复杂。 由于组成木材的细胞是定向排列的，故形成了顺纹和横纹的差别。横纹又可区别为与木 射线一致的径向；与木射线相垂直的弦向。针叶树材一般树干高大，纹理通直，易加工，易 干燥，开裂和变形较小，适于作结构用材。某些阔叶树材，质地坚硬、纹理色泽美观，适于 作装修用材。
(4)木材的强度 ①木材强度的种类 木材按受力可分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度，抗拉、抗压、抗弯强度有 顺纹和横纹之分。与纤维排列方向平行则是顺纹；反之，则是横纹。 a．抗压强度：顺纹抗压强度大于横纹抗压强度；径向抗压强度大于弦向抗 压强度。 b．抗拉强度：顺纹抗拉强度是横纹抗拉强度的10～40倍； c．抗剪强度：顺纹抗剪强度低于横纹抗剪强度；弦切面的顺纹抗剪强度高 于径切面的抗剪强度；横纹切断强度是顺纹抗剪强度的4～5倍。 d．抗弯强度：木材抗弯强度介于顺纹抗拉强度和抗压强度之间。 ②影响木材强度的主要因素 木材强度除去本身的组织构造因素外，还与含水率、疵点（木节、斜纹、裂 纹、腐朽、变色和虫蛀等）、负荷时间、温度等因素有关。 a．含水率：纤维饱和点以下时，含水率增加，强度下降；含水率对顺纹抗 压强度影响较大，对顺纹抗剪强度影响较小，对顺纹抗拉强度没有影响。 b．温度：受热降低木材的强度。 c．荷载作用时间：木材的耐疲劳荷载差，长期作用使强度降低。 d．缺陷：木节、斜纹、弯曲等缺陷使木材性能降低。
(3)纤维板 纤维板是将树皮、刨花、树枝等废料，经破碎浸泡、研磨成木桨，加入 胶粘剂或利用木材自身的胶粘物质，经过热压成型、千燥处理而制成的人造 板材。按成型温度和压力可将纤维板分为硬质、半硬质和软质三种。 纤维板的特点：木材利用率高，材质均匀，各方向强度一致，弯曲强度 大，不易胀缩和翘曲开裂。可替代木板用于家具制作，室内装修。 (4)刨花板、木丝板、木屑板 刨花板、木丝板、木屑板是将木材加工工程中产生的刨花、木丝、木屑 等废料，经干燥与胶合料拌和，最后经过热压而制成的人造板材。胶结材料 有动植物胶、合成树脂、无机胶凝材料等。其表观密度小，强度低。主要用 作绝热和吸声材料，经饰面处理可作为装饰材料（吊顶、隔板）。
2．人造板的甲醛释放量的问题 人造板材是装饰装修材料中使用最多的材料之一，主要包括胶合板、刨花 （碎料）板和纤维板等三大类产品，其延伸产品和深加工产品达上百种。人造板 的诞生，标志着木材加工现代化时期的开始，使过程从单纯改变木材形状发展到 改善木材性质。人造板还可提高木材的综合利用率，1m3人造板可代替3～5m3原木 使用。 人造木板材在我国普遍采用的胶粘剂是酚醛树脂和脲醛树脂，二者皆以甲醛 为主要原料，使用中会散发有毒、有害物质，影响环境质量。据有关部门抽查， 甲醛释放量超过国外的标准几十倍，由于甲醛释放时间长，对人的健康产生很大 的影响，是致癌物质之一。为控制民用建筑使用人造板材及饰面板材的甲醛释放， 必须测定游离态的甲醛含量和释放量。国家出台了《民用建筑工程室内环境污染 控制规定》(GB 50325-200)，规定：人造板材及饰面人造板材根据游离甲醛含量 或释放量限量划分为El类和E2类。El类为可直接使用的人造板材；E2类为必须经 过饰面处理后才能用于室内装饰的人造板材。 因此，在生活中要求一定要使用安全的材料，这样才能保证自己的健康生活。
2．木材的防腐 防腐主要是破坏腐朽菌生存的四个条件：温度、水分、空气和养料， 防止菌类繁殖。 木材在自然环境中，由于适当的水分、空气和温度，能够导致腐朽， 因此我们可以让木材保持干燥状态，含水率保持在20%以下，就可以保 持木材的力学性能。干燥的方式可以分为自然干燥和人工干燥。 还可以利用化学方法让木材保持力学性能。主要使用化学的防腐剂， 有水溶性、油溶性和浆膏类三种。水溶性防腐剂多用于内部木结构的防 腐，常用氯化锌、氟化钠、硫酸铜等。油溶性防腐剂药力持久、毒性大、 不易被水冲走、不吸湿，有臭味，多用于室外、地下、水下，常用煤焦 油等。浆膏类防腐剂有恶臭，木材处理后呈黑褐色，不能油漆，如氟砷 沥青等。
3．木材的力学性能 木材有很好的力学性质，但木材是有机各向异性材料，顺纹方向与 横纹方向的力学性质有很大差别。木材的顺纹抗拉和抗压强度均较高， 但横纹抗拉和抗压强度较低。木材强度还因树种而异，并受木材缺陷、 荷载作用时间、含水率、温度、位置和受力性质（拉或压）等因素的影 响，其中以木材缺陷及荷载作用时间两者的影响最大。另外，有节木材 的强度比无节木材可降低30%～60%。在荷载长期作用下木材的长期强度 几乎只有瞬时强度的一半。
参考文献
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12.3 木材的腐朽与防止
1．木材的腐朽 木材受到真菌侵蚀后，其细胞变色，结构逐渐变松、变脆，强度和 耐久性降低，这种现象称为木材的腐蚀（腐朽）。 木材腐朽主要是由真菌所致，真菌有霉菌、变色菌和腐朽菌三种。 对木材起破坏作用的主要是腐朽菌。它们在木材中生存和繁殖必须县备 三个条件：适当的水分、足够的空气和适宜的温度。 木材还要受到白蚁、甲壳虫、天牛等昆虫的蛀蚀，使木材的木质结 构遭到破坏，强度降低。
12.4 木材在工程中的应用
1．木材的综合利用 木材的综合利用就是将木材加工过程中的大量边角、余料、刨花、木屑等， 经过加工再处理利用，制成各种人造板材，有效提高木材利用率，节约木材， 提高效率，合理利用资源。 (1)胶合板 将原木沿年轮旋切成大张薄片，经过干燥处理，再用胶粘合，加热压制而 成。层数为奇数，一般为3～13层或更多。粘合时，相邻两薄片纤维相互垂直。 胶合板的特点：材质均匀，强度高，吸湿性小，不翘曲开裂，无疵病，幅 面大，使用方便，装饰性好。广泛用于室内装修工程。 (2)细木工板 细木工板属于特殊的胶合板，芯板用木条拼接而成，两个表面为胶贴木质 单板的实心板材。细木工板按结构分为芯板条不胶拼和芯板条胶拼两种。按加 工程度可以分为一面砂光、两面砂光和不砂光。按所使用胶合剂不同可分为I类 胶细木工板和Ⅱ类胶细木工板。按面层材料和加工工艺质量，可分为一、二、 三等材料。细木工板具有吸声、绝热、质坚、易加工等特点。主要用于家具制 作和室内装修。
复习思考题12
1．木材的纤维饱和点、平衡含水率、标准含水率各有什么实用意义？ 2．施工现场木材的贮存需要注意哪些问题？ 3．试述木材综合利用的实际意义。 4．木材从宏观构造观察有哪些主要组成部分？ 5．木材含水率的变化对其性能有什么影响？ 6．影响木材强度的因素有哪些？如何影响？ 7．简述木材的腐蚀原因及防膺方法。
(2)木材的含水量 木材的含水量用含水率表示，指木材所含水的质量占木材干燥质量的百分率。 ①木材的水分 木材的吸水性很强，含水量随所处的环境的湿度变化而不同，木材中的水分可分 两部分，一部分存在于木材细胞壁内，称为吸附水；另一部分存在于细胞腔和细胞间 隙之间，称为自由水（游离水）。 ②木材的纤维饱和点 细胞壁吸附水饱和，而细胞腔和细胞间隙中的自由水为零时的含水率。当含水率 大于纤维饱和点含水率时，含水量的变化对强度和胀缩无影响；当含水率小于纤维饱 和点含水率时，含水率的变化则会引起强度和胀缩的变化。一般树种为25%～35%，平 均值为30%。 ③木材的平衡含水率 在一定温度和湿度环境下，木材的含水率与周围大气环境处于平衡状态，此时的 含水率为平衡含水率。木材的平衡含水率随大气的湿度变化而变化。我国的平衡含水 率平均为15%（北方约为12%，南方约为18%）。 (3)木材的湿胀干缩 木材细胞壁内吸附水含量的变化会引起木材的变形，即湿胀与干缩。由于细胞壁中 吸附水的增多或减少，导致细胞壁中的细纤维之间的距离发生变化，而造成术材的体积 湿胀干缩。干燥时，同一木材的干燥值：弦向最大，6%～12%；径向次之，3%～6%；纵 向最小， 0.1% ～0. 35%。 木材的胀缩容易引起木材产生变形、开裂和翘曲。
12.2 木材的主要性质