建筑材料与检测第12章课件

建筑材料与建筑材料与检测2024/7/18Page 1建筑材料与检测2023/8/15Page 1第第 12 章章12.1 12.1 木材的构造木材的构造12.2 12.2 木材的物理力学性能木材的物理力学性能2024/7/18Page 2木材及制品木材及制品12.3 12.3 木材的防腐和防火木材的防腐和防火12.4 12.4 木材的综合利用木材的综合利用 第 12 章12.1 木材的构造12.2 木材的物理力学性能木木木木材材材材具具具具有有有有很很很很多多多多优优优优良良良良的的的的性性性性能能能能，如如如如轻轻轻轻质质质质高高高高强强强强，导导导导电电电电、导导导导热热热热性性性性低低低低，有有有有较较较较好好好好的的的的弹弹弹弹性性性性和和和和韧韧韧韧性性性性，能能能能承承承承受受受受冲冲冲冲击击击击和和和和振振振振动动动动，易易易易于于于于加加加加工工工工等等等等。目目目目前前前前，木木木木材材材材较较较较少少少少用用用用于于于于外外外外部部部部结结结结构构构构材材材材料料料料，但但但但由由由由于于于于它它它它有有有有美美美美观观观观的的的的天天天天然然然然纹纹纹纹理理理理，装装装装饰饰饰饰效效效效果果果果较较较较好好好好，所所所所以以以以仍仍仍仍被被被被广广广广泛泛泛泛用用用用作作作作装装装装饰饰饰饰与与与与装装装装修修修修材材材材料料料料。但但但但由由由由于于于于木木木木材材材材构构构构造造造造不不不不均均均均匀匀匀匀、各各各各向向向向异异异异性性性性、易易易易吸吸吸吸湿湿湿湿变变变变形形形形、易易易易腐腐腐腐易易易易燃燃燃燃等等等等缺缺缺缺点点点点，且且且且树树树树木木木木生生生生长长长长周周周周期期期期缓缓缓缓慢慢慢慢、成成成成材材材材不不不不易易易易等等等等原原原原因因因因，因因因因此此此此在在在在应应应应用用用用上上上上也也也也受受受受到到到到限制限制限制限制，所以，所以，所以，所以对木材的节约使用和综合利用是十分重要的。对木材的节约使用和综合利用是十分重要的。对木材的节约使用和综合利用是十分重要的。对木材的节约使用和综合利用是十分重要的。2024/7/18Page 3木材具有很多优良的性能，如轻质高强，导电、导热性低，有较好的 了解木材的构造、物理力学性质。了解木材的构造、物理力学性质。了解木材的构造、物理力学性质。了解木材的构造、物理力学性质。熟悉木材的腐朽虫害及防护。熟悉木材的腐朽虫害及防护。熟悉木材的腐朽虫害及防护。熟悉木材的腐朽虫害及防护。了解木材产品的种类和应用。了解木材产品的种类和应用。了解木材产品的种类和应用。了解木材产品的种类和应用。能在工程实践中合理地选用木材及其制品。能在工程实践中合理地选用木材及其制品。能在工程实践中合理地选用木材及其制品。能在工程实践中合理地选用木材及其制品。2024/7/18Page 4学习目标 了解木材的构造、物理力学性质。2023/8/15Page2024/7/18Page 512.1.1 木材的宏观构造木材的宏观构造木材是非均质材料，其构造应从树干的横切面（垂直于树轴的切面）、径切面（通木材是非均质材料，其构造应从树干的横切面（垂直于树轴的切面）、径切面（通过树轴过树轴的纵切面的纵切面）和弦切面（平行于树轴的切面）三个主要切面来剖析。）和弦切面（平行于树轴的切面）三个主要切面来剖析。如图如图12.1所示，木材由树皮、木质部和髓心所组成。所示，木材由树皮、木质部和髓心所组成。年轮、早材和晚材。年轮、早材和晚材。边材和心材。边材和心材。髓线：又称木射线髓线：又称木射线 树脂道和导管树脂道和导管。2023/8/15Page 512.1.1 木材的宏观构造木2024/7/18Page 612.1.2 木材的微观构造木材的微观构造在光学显微镜下观察到木材是由许许多多的管状细胞紧密地结合组成。绝大在光学显微镜下观察到木材是由许许多多的管状细胞紧密地结合组成。绝大部分是纵向部分是纵向排列排列，少部分是横向排列髓线。每一个细胞分细胞壁和细胞腔两，少部分是横向排列髓线。每一个细胞分细胞壁和细胞腔两部分，细胞壁由细纤维构成，部分，细胞壁由细纤维构成，纵向纵向联结较横向牢固。细纤维之间有极小的空联结较横向牢固。细纤维之间有极小的空隙，能够吸附和渗透水分。木材的细胞壁越厚、隙，能够吸附和渗透水分。木材的细胞壁越厚、腔越腔越小，木材便越密实，密小，木材便越密实，密度和强度也越大，但湿胀干缩也较严重。春材与夏材相比较，夏材度和强度也越大，但湿胀干缩也较严重。春材与夏材相比较，夏材的细胞壁的细胞壁较厚，腔较小些。较厚，腔较小些。2023/8/15Page 612.1.2 木材的微观构造在2024/7/18Page 7木材的平均密度约为木材的平均密度约为1.55g/cm3。常用木材的表观密度平均为。常用木材的表观密度平均为500kg/m3。表观密度。表观密度大小大小与木材与木材种类及含水率有关。例如，夏材含水量多其表观密度大。当木材含水种类及含水率有关。例如，夏材含水量多其表观密度大。当木材含水率变化时，木材率变化时，木材表观密度表观密度随之发生变化，所以在确定木材的表观密度时，随之发生变化，所以在确定木材的表观密度时，要规定要规定在含水率为在含水率为15%时的标准时的标准含水率含水率情况下进行。情况下进行。12.2.1 密度、表观密度密度、表观密度2023/8/15Page 7木材的平均密度约为1.55g/2024/7/18Page 8木材中的含水量以含水率表示，即木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分数。木材中的含水量以含水率表示，即木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分数。12.2.2 含水量含水量 1木材中的水2纤维饱和点3平衡含水率2023/8/15Page 8木材中的含水量以含水率表示，即2024/7/18Page 9木材具有显著的湿胀干缩性。当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，自由水蒸木材具有显著的湿胀干缩性。当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，自由水蒸发不发不改变其改变其尺寸；继续干燥，细胞壁中吸附水蒸发，细胞壁基体相收缩，从而引尺寸；继续干燥，细胞壁中吸附水蒸发，细胞壁基体相收缩，从而引起木材体积收缩。反之起木材体积收缩。反之，干燥，干燥木材吸湿时将发生体积膨胀，直到含水量达到纤维木材吸湿时将发生体积膨胀，直到含水量达到纤维饱和点为止。细胞壁越厚，则胀缩越大。饱和点为止。细胞壁越厚，则胀缩越大。因而，表观密度大、夏材含量多的木材胀缩变形较大因而，表观密度大、夏材含量多的木材胀缩变形较大。12.2.3 湿胀与干缩湿胀与干缩2023/8/15Page 9木材具有显著的湿胀干缩性。当木2024/7/18Page 10由于由于木材构造不均匀，各方向、各部木材构造不均匀，各方向、各部位胀缩也不同，其中弦向最大，径向位胀缩也不同，其中弦向最大，径向次之，次之，纵向最小纵向最小，边材大于心材。图，边材大于心材。图10.3所示为新伐木材的干燥曲线示意图。所示为新伐木材的干燥曲线示意图。由于复杂的构造原因由于复杂的构造原因，木材，木材弦向收缩弦向收缩总是大于径向，弦向收缩与径向收缩总是大于径向，弦向收缩与径向收缩比率通常为比率通常为2 1。干缩会使木材翘曲。干缩会使木材翘曲开开裂裂、接榫松弛、拼缝不严，湿胀则造、接榫松弛、拼缝不严，湿胀则造成凸起。为了避免这种情况，在木材成凸起。为了避免这种情况，在木材加工制作前加工制作前必须预先必须预先进行干燥处理，进行干燥处理，使木材的含水率比使用地区平衡含水使木材的含水率比使用地区平衡含水率低率低2%3%。湿材干燥后，。湿材干燥后，将改变将改变其截面形状和尺寸，引起翘曲、局部其截面形状和尺寸，引起翘曲、局部弯曲、扭曲、反翘，也会发生裂缝等弯曲、扭曲、反翘，也会发生裂缝等现象，如现象，如图图12.4和图和图12.5所示。所示。12.2.3 湿胀与干缩湿胀与干缩2023/8/15Page 10由于木材构造不均匀，各方向、2024/7/18Page 11木材的强度与木材中承担外力作用木材的强度与木材中承担外力作用的厚壁细胞数有关，这类细胞数越的厚壁细胞数有关，这类细胞数越多，细胞壁越厚，多，细胞壁越厚，则强度则强度越高，因越高，因此，木材的表观密度越大。夏材的此，木材的表观密度越大。夏材的厚壁细胞数含量越多，则强度越高。厚壁细胞数含量越多，则强度越高。12.2.4 木材的强度木材的强度1抗压强度2抗拉强度3抗弯强度4剪切强度5影响木材强度的因素2023/8/15Page 11木材的强度与木材中承担外力作2024/7/18Page 12木材的腐朽为真菌侵害所致。真菌是一种低等的生物。引起木材变质和腐朽的真木材的腐朽为真菌侵害所致。真菌是一种低等的生物。引起木材变质和腐朽的真菌有菌有3种种，即，即霉菌、变色菌和腐朽菌。前两种真菌对木材质量影响较小，但腐朽菌霉菌、变色菌和腐朽菌。前两种真菌对木材质量影响较小，但腐朽菌影响很大，腐朽菌影响很大，腐朽菌寄生在寄生在木材的细胞壁中，它能分泌出一种酵素，把细胞壁物质木材的细胞壁中，它能分泌出一种酵素，把细胞壁物质分解成简单的养分，供其藏身摄取分解成简单的养分，供其藏身摄取生存生存，这就使细胞壁结构遭受完全的破坏，使，这就使细胞壁结构遭受完全的破坏，使木材产生腐朽。木材产生腐朽。真菌在木材中生存和繁殖时必须同时具备真菌在木材中生存和繁殖时必须同时具备3个条件，即要有适当的水分、温度和空个条件，即要有适当的水分、温度和空气。气。（1）水分）水分真菌繁殖生存时适宜的木材含水率是真菌繁殖生存时适宜的木材含水率是35%50%，亦即木材含水率在稍超过纤维，亦即木材含水率在稍超过纤维饱和点饱和点时易时易产生腐朽，而含水率在产生腐朽，而含水率在20%以下的气干木材不会发生腐朽。以下的气干木材不会发生腐朽。（2）温度）温度真菌繁殖的适宜温度为真菌繁殖的适宜温度为2535，温度低于，温度低于5时，真菌停止繁殖，而高于时，真菌停止繁殖，而高于60时，时，真菌则真菌则死亡。死亡。（3）空气）空气真菌繁殖和生存需要一定氧气的存在，所以完全浸入水中的木材，则因缺氧而不真菌繁殖和生存需要一定氧气的存在，所以完全浸入水中的木材，则因缺氧而不易腐朽。易腐朽。12.3.1 木材的腐朽木材的腐朽2023/8/15Page 12木材的腐朽为真菌侵害所致。真2024/7/18Page 13依据木材产生腐朽的原因，木材的防腐通常采取依据木材产生腐朽的原因，木材的防腐通常采取2种形式：一种是创造条件，使木材不适种形式：一种是创造条件，使木材不适于真菌的寄生和繁殖；另一种是把木材变成含毒的物质，使其不能作真菌的养料。于真菌的寄生和繁殖；另一种是把木材变成含毒的物质，使其不能作真菌的养料。（1）破坏真菌生存的条件）破坏真菌生存的条件最常用的方法是对木材进行干燥，使其含水率降至最常用的方法是对木材进行干燥，使其含水率降至20%以下（即干法保管法）。储存和以下（即干法保管法）。储存和使用木材使用木材时要注意通风和排湿。对木材构件表面应刷以油漆，使木材隔绝空气和水汽。时要注意通风和排湿。对木材构件表面应刷以油漆，使木材隔绝空气和水汽。总之，要总之，要保证保证使木构件经常处于干燥状态。使木构件经常处于干燥状态。干法保管法是木材的干法保管法是木材的3种物理保管方法之一。木材的另外种物理保管方法之一。木材的另外2种物理保管方法是湿存保管法种物理保管方法是湿存保管法和水存和水存保管法。它们的防腐原理，都是通过将木材保持在很高的含水率，使木材细胞腔保管法。它们的防腐原理，都是通过将木材保持在很高的含水率，使木材细胞腔被水分被水分所占据所占据，木材由于缺乏空气而破坏了真菌生存所需的条件，从而达到防腐的目的。，木材由于缺乏空气而破坏了真菌生存所需的条件，从而达到防腐的目的。（2）把木材变成有毒的物质）把木材变成有毒的物质将化学防腐剂注入木材内，把木材变成对真菌有毒的物质，使真菌无法生存。这是木材将化学防腐剂注入木材内，把木材变成对真菌有毒的物质，使真菌无法生存。这是木材的化学的化学保管法。保管法。注入防腐剂的方法很多，通常有表面涂刷法、表面喷涂法、浸渍法、冷热槽浸透法、注入防腐剂的方法很多，通常有表面涂刷法、表面喷涂法、浸渍法、冷热槽浸透法、压压力渗透力渗透法等，其中以冷热槽浸透法和压力渗透法效果最好。常用的水溶性防腐剂的品种法等，其中以冷热槽浸透法和压力渗透法效果最好。常用的水溶性防腐剂的品种有氟化钠有氟化钠、硼、硼酚合剂、氟硅酸钠等；常用的油质防腐剂有克鲁苏油、葱油等酚合剂、氟硅酸钠等；常用的油质防腐剂有克鲁苏油、葱油等。木材腐朽。木材腐朽除因真菌的存在外，还会遭到昆虫的蛀蚀。常见的蛀虫有：蠹虫、天牛、白蚁等。除因真菌的存在外，还会遭到昆虫的蛀蚀。常见的蛀虫有：蠹虫、天牛、白蚁等。防止虫蛀的办法是向木材内注入防虫剂。防止虫蛀的办法是向木材内注入防虫剂。12.3.2 木材腐朽的防治木材腐朽的防治2023/8/15Page 13依据木材产生腐朽的原因，木材2024/7/18Page 14木材属木质纤维材料，易燃烧，是具有火灾危险性的有机可燃物。为了提高木材木材属木质纤维材料，易燃烧，是具有火灾危险性的有机可燃物。为了提高木材的耐火性，的耐火性，常要常要对木材进行防火处理。木材的防火处理（也称阻燃处理）旨在提对木材进行防火处理。木材的防火处理（也称阻燃处理）旨在提高木材的防火性，使之不易燃烧高木材的防火性，使之不易燃烧；或；或当木材着火后，当木材着火后，火焰不致沿木材表面很快蔓火焰不致沿木材表面很快蔓延；延；或当火源移开后，或当火源移开后，木材表面上的火焰会立即熄灭。木材表面上的火焰会立即熄灭。常用的防火处理方法是在木材表面涂刷或覆盖难燃材料和用防火剂浸注木材。常用的防火处理方法是在木材表面涂刷或覆盖难燃材料和用防火剂浸注木材。常用的防火涂层材料有无机涂料（如硅酸盐类、石膏等）、有机涂料（如四氯苯常用的防火涂层材料有无机涂料（如硅酸盐类、石膏等）、有机涂料（如四氯苯酐醇树脂酐醇树脂防火防火涂料、膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料等）。涂料、膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料等）。浸注用的防火剂有以磷酸铵为主要成分的磷浸注用的防火剂有以磷酸铵为主要成分的磷氮系列、硼化物系列、卤素系列以氮系列、硼化物系列、卤素系列以及磷酸及磷酸氨基树脂氨基树脂系列等。系列等。12.3.3 木材的防火木材的防火2023/8/15Page 14木材属木质纤维材料，易燃烧，2024/7/18Page 1512.4.1 胶合板胶合板胶合板是用滋切机将原木沿年轮切成大张薄片，再用胶黏合热压而成。木片层数胶合板是用滋切机将原木沿年轮切成大张薄片，再用胶黏合热压而成。木片层数应成奇数应成奇数，一般，一般为为313层，胶合时应使相邻木片的纤维互相垂直。建筑工程中常层，胶合时应使相邻木片的纤维互相垂直。建筑工程中常用的是三合板和五合板。我国胶合板面板树种目前主要采用水曲柳、松木、探木、用的是三合板和五合板。我国胶合板面板树种目前主要采用水曲柳、松木、探木、马尾松及部分进口原木制成。马尾松及部分进口原木制成。胶合板厚度为胶合板厚度为2.7mm、3.5mm、4mm、5mm、5.5mm、6mm，自，自6mm起，按起，按1mm递增。厚度自递增。厚度自4mm以下为薄胶合板，以下为薄胶合板，3mm、3.5mm、4mm厚的胶合板为常用规格。胶合板的幅厚的胶合板为常用规格。胶合板的幅面尺寸规定见表面尺寸规定见表12.1。2023/8/15Page 1512.4.1 胶合板胶合板是2024/7/18Page 1612.4.2 纤维板纤维板纤维板是将木材加工下来的板皮、刨花、树枝等废料，经破碎浸泡，研磨成木浆，纤维板是将木材加工下来的板皮、刨花、树枝等废料，经破碎浸泡，研磨成木浆，再再加入一定加入一定的胶料，经热压成型、干燥处理而成的人造板材，分硬质纤维板、半的胶料，经热压成型、干燥处理而成的人造板材，分硬质纤维板、半硬质纤维板和硬质纤维板和软质纤维板软质纤维板三种。生产纤维板可使木材的利用率达三种。生产纤维板可使木材的利用率达90%以上。以上。纤维板的特点是材质构造均匀，各向强度一致，抗弯强度高，可达纤维板的特点是材质构造均匀，各向强度一致，抗弯强度高，可达55MPa，且耐，且耐磨，磨，绝热性绝热性好，不易胀缩和翘曲变形，不腐朽，无木节、虫眼等缺陷。好，不易胀缩和翘曲变形，不腐朽，无木节、虫眼等缺陷。密度大于密度大于800kg/m3的硬质纤维板，强度高，在建筑中应用最广，它可代替木板使的硬质纤维板，强度高，在建筑中应用最广，它可代替木板使用，用，主要用做主要用做室内壁板、门板、地板、家具等。通常在板表面施以仿木纹油漆处室内壁板、门板、地板、家具等。通常在板表面施以仿木纹油漆处理，可达到以假乱真理，可达到以假乱真的效果的效果。半硬质纤维板密度为。半硬质纤维板密度为400800kg/m3，常制成带有一，常制成带有一定孔型的盲孔板，板表面常施以定孔型的盲孔板，板表面常施以白色涂料白色涂料，这种板兼具吸声和装饰作用，多用做，这种板兼具吸声和装饰作用，多用做宾馆等室内顶棚材料。软质纤维板密度小于宾馆等室内顶棚材料。软质纤维板密度小于400kg/m3，适合，适合做保温隔热材料。做保温隔热材料。2023/8/15Page 1612.4.2 纤维板纤维板是2024/7/18Page 17是用木材加工后废弃的刨花碎片、木丝、木屑经干燥，加入胶结材料加压成型制是用木材加工后废弃的刨花碎片、木丝、木屑经干燥，加入胶结材料加压成型制成。成。胶结材料胶结材料可用动植物胶、合成树脂、水泥和菱苦土等。刨花板、木丝板和木可用动植物胶、合成树脂、水泥和菱苦土等。刨花板、木丝板和木屑板通常用作隔堵板屑板通常用作隔堵板、天花板、天花板、隔热板和吸声板等。、隔热板和吸声板等。12.4.3 刨花板、木丝板、木屑板刨花板、木丝板、木屑板2023/8/15Page 17是用木材加工后废弃的刨花碎片复复习思考思考题2024/7/18Page 181试述木材的宏观构造和微观构造。2木材含水量的变化对物理、力学性能有何影响？说明原因。3木材的强度有哪几种？影响木材强度的主要因素有哪些？是如何影响的？4木材腐朽的原因是什么？通常有哪些防腐措施？5试述综合利用木材的方法。复习思考题2023/8/15Page 181试述木材的宏观