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木材

补充:0  浏览:7689  发布时间:2012-5-16

    木材是能够次级生长的植物,如乔木和灌木,所形成的木质化组织。这些植物在初生生长结束后,根茎中的维管形成层开始活动,向外发展出韧皮,向内发展出木材。木材是维管形成层向内的发展出植物组织的统称,包括木质部和薄壁射线。 木材对于人类生活起着很大的支持作用。根据木材不同的性质特征,人们将它们用于不同途径。
木材的种类
  木材可分为针叶树材和阔叶树材两大类。杉木及各种松木、云杉和冷杉等是针叶树材;柞木、水曲柳、香樟、檫木及各种桦木、楠木和杨木等是阔叶树材。中国树种很多,因此各地区常用于工程的木材树种亦各异。东北地区主要有红松、落叶松(黄花松)、鱼鳞云杉、红皮云杉、水曲柳;长江流域主要有杉木、马尾松;西南、西北地区主要有冷杉、云杉、铁杉。
木材的构造
  树干由树皮、形成层、木质部(即木材)和髓心组成。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。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。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。阔叶树材主要由导管、木纤维、轴向薄壁组织、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,形成顺纹和横纹的差别。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。
木材的缺陷
  也称疵病,可分为三大类:
① 天然缺陷。如木节、斜纹理以及因生长应力或自然损伤而形成的缺陷。木节是树木生长时被包在木质部中的树枝部分。原木的斜纹理常称为扭纹,对锯材则称为斜纹。
② 生物为害的缺陷。主要有腐朽、变色和虫蛀等。
③ 干燥及机械加工引起的缺陷。如干裂、翘曲、锯口伤等。缺陷降低木材的利用价值。
④ 干燥的木材极易着火。
  为了合理使用木材,通常按不同用途的要求,限制木材允许缺陷的种类、大小和数量,将木材划分等级使用。腐朽和虫蛀的木材不允许用于结构,因此影响结构强度的缺陷主要是木节、斜纹和裂纹。
木材的物理性质
  木材的主要物理性质有:
① 密度
  指单位体积木材的重量。木材的重量和体积均受含水率影响。木材试样的烘干重量与其饱和水分时的体积.烘干后的体积及炉干时的体积之比,分别称为基本密度.绝干密度及炉干密度。木材在气干后的重量与气干后的体积之比,称为木材的气干密度。木材密度随树种而异。大多数木材的气干密度约为0.3~0.9克/厘米3。密度大的木材,其力学强度一般较高。
② 木材含水率
  指木材中水重占烘干木材重的百分数。木材中的水分可分两部分,一部分存在于木材细胞胞壁内,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)。当吸附水达到饱和而尚无自由水时,称为纤维饱和点。木材的纤维饱和点因树种而有差异,约在23~33%之间。当含水率大于纤维饱和点时,水分对木材性质的影响很小。当含水率自纤维饱和点降低时,木材的物理和力学性质随之而变化。木材在大气中能吸收或蒸发水分,与周围空气的相对湿度和温度相适应而达到恒定的含水率,称为平衡含水率。木材平衡含水率随地区、季节及气候等因素而变化,约在10~18%之间。
③ 胀缩性
  木材吸收水分后体积膨胀,丧失水分则收缩。木材自纤维饱和点到炉干的干缩率,顺纹方向约为0.1%,径向约为3~6%,弦向约为 6~12%。径向和弦向干缩率的不同是木材产生裂缝和翘曲的主要原因。
木材的力学性质
  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、含水率及温度等因素的影响,其中以木材缺陷及荷载作用时间两者的影响最大。因木节尺寸和位置不同、受力性质(拉或压)不同,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。
木材加工处理和应用
  除直接使用原木外,木材都加工成板方材或其他制品使用。为减小木材使用中发生变形和开裂,通常板方材须经自然干燥或人工干燥。自然干燥是将木材堆垛进行气干。人工干燥主要用干燥窑法,亦可用简易的烘、烤方法。干燥窑是一种装有循环空气设备的干燥室,能调节和控制空气的温度和湿度。经干燥窑干燥的木材质量好,含水率可达10%以下。使用中易于腐朽的木材应事先进行防腐处理。用胶合的方法能将板材胶合成为大构件,用于木结构、木桩等。木材还可加工成胶合板、碎木板、纤维板等。
  在古建筑中木材广泛应用于寺庙、宫殿、寺塔以及民房建筑中。中国现存的古建筑中,最著名的有山西五台山佛光寺东大殿,建于公元857年;山西应县木塔,建于公元1056年,高达67.31米。在现代土木建筑中,木材主要用于建筑木结构、木桥、模板、电杆、枕木、门窗、家具、建筑装修等。

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