建筑木工材料的常用知識

1、建筑木工的常用知識一、木材的分類、構造21. 宏觀構造22. 微觀構造4二、木材的主要性質51. 木材的物理性質52. 木材的力學性質6三、木材的應用91 木材產品92. 木材的干燥113. 木材的防腐114. 人造板材12四、常用膠粘劑141. 常用膠粘劑、粘合劑142. 分類143. 木工常用膠14木章簡要介紹了木材的分類及木材的宏觀構造和微觀構造。詳細地論述了木材的物 理性質和力學性質。應深刻領會木材的各向異性、濕脹干縮性、含水率對木材性質的 影響，影響 木材強度大小的因素等。此外，還應了解木材 在建筑工程屮的主要用途及 木材的綜合利用途徑，木材的腐朽原理及防腐途徑。一、木材的分類、構造

2、木材是曲樹木加工而成的，樹木分為針葉樹和闊葉樹兩大類，見表1。建筑中應用 最多的是針葉樹。木材的構造是決定木材性質的主要因素。一般對木材的研究可以從宏觀和微觀兩方 而進行。表1樹木的分類和特點種類特點用途樹種針葉樹樹葉細長，成針狀，多為常綠樹；紋理 順直，木質較軟，強度較高，表觀密度?。荒透g性較強, 脹縮變形小，木質無導管是建筑工程小主要使用的樹 種，多用作承重構件、門窗等松樹、杉樹、柏樹等闊葉樹樹葉寬大，葉脈呈網狀，大多為落葉樹; 木質較駛，加工較 難；表觀密度大，脹 縮變形大常用作內部裝飾、次要的承巫 構件和膠合板等榆樹、 樺樹、 水曲柳 等1 宏觀構造用肉眼或低倍放大鏡所看到的木材組織

3、稱為宏觀構造。為便于了解木材的構造，將 樹木切成3個不同的切面，如圖1所示橫切面垂直丁樹軸的切面徑切面通過樹軸的切面弦切面和樹軸平行與年輪相切的切面。在宏觀下，樹木可分為樹皮、木質部和髓心三個部分。而木材主要使用木質部。圖1 樹干的3個切面1樹皮；2木質部；3年輪；4髓線；5髓心a. 木質部的構造特征a）邊材、心材在木質部屮，靠近髓心的部分顏色較深，稱為心材。心材含水量較少，不易翹曲變 形，抗蝕 性較強；外面部分顏色較淺，稱為邊材。邊材含 水量高，易干燥，也易被濕 潤，所以容易翹曲變 形，抗蝕性也不如心材b）年輪、春材、夏材橫切面上可以看到深淺相間的同心圓，稱為年輪。年輪中淺色部分是樹木在春季

4、生 長的，由于生長快，細胞大而排列疏松，細胞壁較薄，顏 色較淺，稱為春材（早材）； 深色部分是樹木在夏季生長的，由于生長遲緩，細胞小，細胞壁較厚，組織緊密堅實， 顏色較深，稱為夏材（晩材）。每一年輪內就是樹木一年的生長部分。年輪中夏材所占 的比例越大，木材的強度越高。c）髓心、髓線第一年輪組成的初生木質部分稱為髓心（樹心）。從髓心成放射狀橫穿過年輪的條紋, 稱為髓線。髓心材質松軟，強度低，易腐朽開裂。髓線與周圍細胞聯(lián)結軟弱，在干燥過程中， 木材易沿髓線開裂。2.微觀構造在顯微鏡下所看到的木材組織，稱為木材的微觀構造（見圖2和圖3）o在顯微鏡下，可以看到木材是由無數(shù)管狀細 胞緊密結合而成。細胞橫

5、斷面呈四角 略圓的正方 形。每個細胞分為細胞壁和細胞腔兩個部分，細 胞壁由若干層纖維組成。 細胞之間縱向聯(lián)結比橫向聯(lián)結牢固，造成細胞縱向強度高，橫向強度低。細胞之間有 極小的空隙，能吸附水和滲透水分。圖9. 2顯微鏡下松木的橫切片示意圖1細胞壁；2細胞腔；3樹脂流出孔；4一木髓線123圖9.3細胞壁的結構1細胞腔；2初生層；3細胞間層二、木材的主要性質1 木材的物理性質a. 木材的含水率a）木材中的水分自由水：存在丁木材細胞腔和細胞間隙中的水分。吸附水：吸附在細胞壁內細纖維z間的水分結合水：形成細胞化學成分的化合水b）木材的纖維飽和點木材受潮時，首先形成吸附水，吸附水飽和后，多余的水成為自由水

6、；木材干燥 時，首先失去自由水，然后才失去吸附水。當吸附水處丁飽和狀態(tài)而無口由水存在時，此時對應的含水率稱為木材的纖維飽和 點。纖維飽和點隨樹種而異，一般為23%33%,平均為30%。木材的纖維飽和點是木材 物理、力學性質的轉折點。c）木材的含水率木材的含水率是隨著環(huán)境溫度和濕度的變化而改變的。當木材長期處于一定溫度和 濕度下，其含水率趨于一個定值，表明木材表面的蒸氣壓與周圍空氣的壓力達到平衡， 此吋的含水率稱為平衡含水率。它與周圍空氣的溫度、相對濕度的關系如圖4所示。 根拯周圍空氣的溫度和相對濕度可求出木材的平衡含水率?？諝鉁囟萬（°c）圖4木材的平衡含水率b. 濕脹干縮木材細胞壁

7、內吸附水的變化而引起木材的變形，即濕脹干縮。圖5是木材含水率與 脹縮變形的關系。由于木材構造的不均勻性，在不同的方向干縮值不同。順紋方向（纖維方向）干縮值 最小，平 均為01%035%；徑向較大，平均為3%6%；弦向最大，平均為6%12%。(£)0盼楚啓義*玉<含水率（）圖5木材含水率與脹縮變形的關系c. 木材的密度不同樹種的密度相差不大，平均約為1.55g/cm3 od. 表觀密度木材表觀密度的大小隨木材的孔隙率、含水量以及其他一些因索的變化而不同。因 此確定木材的表觀密度吋，應在含水率為標準含水率情況下進行。2.木材的力學性質a. 木材的強度按受力狀態(tài)，木材的強度分為抗拉、

8、抗壓、抗彎和抗剪四種強度。木材的強度檢驗是采用無疵病的木材制成標準試件，按木材物理力學試驗方法（gb1927194391）進行測定。木材受剪切作用時，由于作用力對于木材纖維方向的不同，可分為順紋剪切、橫紋 剪切和橫紋切斷三種，如圖6所示。當以木材的順紋抗壓強度為1時，木材理論上各強度大小關系見表2。3)圖6木材的剪切（a）順紋剪切（b）橫紋剪切（c）橫紋切斷抗抗抗彎抗順紋橫紋順紋橫紋順紋橫紋11()1/323力11.5-21/7-2力1表2木材各種強度間的關系b. 影響木材強度的因素a）含水率當含水率在纖維飽和點以上變化時，僅僅是口由水的增減，對木材強度沒有影響;當含水率在纖維飽和點以下變化時

9、，隨含水率的降低，細胞壁趨于緊密，木材強度增 加。如圖7所示。我國木材試驗標準規(guī)定，以標準含水率（即含水率12%）時的強度為標準值，其他含水率吋的強度，可按下式換算成標準含水率吋的強度。012 =ol+cx(w12)o o o o o o4 2 0 8 6 4亠 二 亠(edpvgw翌聖051015202530354045木材的含水率（）圖7 含水率對木材強度的影響1順紋抗拉；2抗彎；3順紋抗壓；4順紋抗剪b）負荷時間的影響木材在長期荷載作用下，只有當其應力遠低 于強度極限的某一范圍吋，才可避免 木材因長期負荷而破壞。木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強度，稱為持久強度。木材的持久強 度比

10、其極限強度小得多，一般為極限強度的50%60%,如圖8所示。荷載持續(xù)時間蟹石5圖8木材持久強度c) 環(huán)境溫度溫度對木材強度冇直接影響。當溫度曲25°c升至50°c時，將因木纖維和其間的膠體 軟化等原因，使木材抗壓強度降低20%40%,抗拉和抗剪強度降低12%20%；當溫度在 100°c以上時，木 材中部分組織會分解、揮發(fā)，木材變黑，強度明顯下降。因此，氏 期處于高溫環(huán)境下的建筑物不宜采用木結構。d) 木材的缺陷節(jié)子，節(jié)子能提高橫紋抗壓和順紋抗剪強度。木材受腐朽菌侵蝕后，不僅顏色改變，結構也變得松軟、易碎，呈篩孔和粉末 狀形態(tài)。裂紋會降低木材的強度，特別是順紋抗剪強

11、度。而冃縫內容易積水，加速木材的腐爛。構造缺陷木纖維排列不正常均會降低木材的強度，特別是抗拉及抗彎強度。三、木材的應用1 木材產品工程中木材按其加工程度和用途分為原條、原木、鋸材、枕木四類。此外還有各類 人造板材。a.原條原條是已經除去皮(也有不去皮的)、根、樹梢而未加工成規(guī)定材品的木材。主要用 于腳手架或供進一步加工。原條體積計算1. 檢尺徑自10cm以上的算式：v = 0.39 x (3.50 + d)2 x (0.48 + l) t 10 000式中v材積,品；l檢尺長，m;d檢尺徑，cnio2. 檢尺徑為8crn的算式：v = 0.4902( 4-10 000b. 原木原木是將原條按一

12、定尺寸切取的木料?？煞譃橹苯邮褂迷竞图庸ぴ尽Ｖ苯邮褂迷疽灰挥糜谖菁?、標、椽、木樁、坑木等。加工原木用于加工鋸材、膠合板等。c. 鋸材鋸材按其厚度、寬度可分為薄板、中板、厚板。其尺寸見表3。鋸材冇特等鋸材和普通鋸材之分。根據(jù)針葉樹鋸材(gb 153.2-84)和闊葉樹 鋸材分等(gb 481.72-84)的規(guī)定，普通鋸材分為一、二、三等。各等級技術指標見 表4。鋸材體積計算鋸 材的材積按下列公式計算：fv = l - w - r/1 ooo oooi式中v鋸材材積，rn3 ;l鋸材長度，rn;u鋸材菟/芟t mm ；t鋸材丿孚.度，mnio分類厚度寬度尺寸范圍進級薄板12, 15, 18,

13、 2150240中板25, 305026010厚板40, 50, 6060300表3 針葉樹、闊葉樹鋸材寬度、厚度(mm)缺陷名禰檢at方糖允許眼度待等 鋸材針葉樹普通惦材倔材岡葉梅等通鋸材第二筆三耶二嫁三緋活節(jié) 死節(jié)地大尺寸不訓過材寛的10%20%3%不m10%20%40%不隈任的個致 不得繪過3s)0246wn聞田不得&過所在樹賀養(yǎng)積不許有不許材10%25%不許祁|不許右10kstt.x 皮長度不他過易長的5%10%力不*10k40%不限aw任倉制長lm范田內的個飲 不不許有不許有1$不不許有不許芥8不慶8（彎不得1s過 尬彎不得粗過0.3% 1%0.5%2%2%3%3% 不槪0.

14、5%1%1h2%2%3%4% 不垠不得過水平長的5%10%20%不jks%2%20%不限表4鋸材的分等標準2. 木材的干燥干燥能減輕自重，防止腐朽、開裂及彎曲，從而提高木材的強度和耐久性。木材的干燥方法可分為自然干燥和人工干燥兩種。自然干燥方法的優(yōu)點是簡單，不 需要特殊設備，但干燥時間長，而且只能干燥到風干狀態(tài)。人工干燥利用人工方法排 除鋸材中水分，常用方 法有浸樹法、蒸樹法和熱坑法。3. 木材的防腐a. 木材的腐朽木材的腐朽為真菌侵害所致。真菌分霉菌、變色菌和腐朽菌三種，前兩種真菌對木 材質量影響較小，但腐朽菌影響很人。真菌在木材屮生存和繁殖必須具備三個條件，即適當?shù)乃?、足夠的空氣和適宜的

15、 溫度。此外，木材述易受到白蟻、天牛等昆蟲的蛀 蝕，使木材形成很多孔眼或溝道，其 至蛀穴，破壞木質結構的完整性而使強度嚴重降低。b. 木材的防腐木材防腐的基木原理在于破壞真菌及蟲類生存和繁殖條件，常用方法有一下兩種：小結構預防法在結構和施工屮，使木結構不受潮濕，要冇良好的通風條件；在木材與其他材料z間用防潮 墊；不將支點或其他任何木結構封閉在墻內；木 地板下設通風洞；木屋架 設老虎窗等。b）防腐劑法這種方法是通過涂刷或浸漬水溶性防腐劑（如氯化鈉、氧化鋅、氟化鈉、硫酸銅）、 油溶性防腐劑（如林丹五氯酚合劑）、乳劑防腐劑（如氟化鈉、瀝青膏）等，使木材成為冇 毒物質，達到防腐要求。4. 人造板材木材

16、經加工成型和制作構件時，會留下大量的碎塊廢屑，將這些廢腳料或含有一定 纖維量的英他作物作原料，采用一般物理和化學方法加工而成的即為人造板材。這類 板材與天然木材相比，板面寬，表面平整光潔，沒有節(jié)了，不翹曲、開裂，經加工處 理后還具冇防水、防火、防腐、防酸性能。常'用人造板材有膠合板、纖維板、創(chuàng)花板。&膠合板膠合板是用原木旋切成薄片，經干燥處理后，再用膠粘劑按奇數(shù)層數(shù)，以各層纖維 互相垂直的方向粘合熱壓而成的人造板材。一般為313層，建筑工程中常用的有三 合板和五合板。一般口j分為闊葉樹普通膠合板和松木普通膠合板兩種。膠合板厚度為 2. 4mm> 3mm> 3. 5m

17、m> 4 mm、5. 5mm> 6mm,自 6mm 起按 1mm 遞增。膠 合 板幅面尺寸見表5。其特性及適用范圍見表6。寬度長度915122018302135244091591512201830213512201220183021352440表5 膠合板的幅面尺寸（mm）稱名膠性 w阿葉挪普通膠合皈類1的shn膠皿版srnwb潛用%一松木«通膠合扳板 合 * ft a 0 坑*k6k 1 外用 畫使0uy<厶;1皿» w表9. 6膠合板分類、特性及適用范圍b. 纖維板纖維板是以植物纖維為原料經破碎、浸泡、研磨成漿，然后經熱壓成型、干燥等工 序制成的一種人

18、造板材。纖維板所選原料可以是木材采伐或加工的剩余物（如板皮、 創(chuàng)花、樹枝），也可以是稻草、麥秸、玉米桿、竹材等。纖維板按其體積密度分為：硬質纖維板（體積密度800kg/m3）.中密度纖維板（體 積密度500800 kg/m3）和軟質纖維板（體積密度v500kg/m3）三種。硬質纖維板的強度高、耐磨、不易變形，可代替木板用于墻面、天花板、地板、家 具等。中密度纖維板表面光滑、材質細密、性能穩(wěn)定、邊緣牢固，且板材表面的再裝飾 性能好。主要用于隔斷、隔墻、地面、高檔家具等。軟質纖維板結構松軟，強度較低，但吸咅性和保溫性好，主要用于吊頂?shù)?。c. 創(chuàng)花板刨花板是利用木材的邊角余料，經切碎、干燥、拌膠（或

19、未施膠）熱壓i佃成的一種人 造板材。其規(guī)格尺寸為：長度 915mm、1220mm> 1525mm> 1830mm、2135mm；寬度 915mm、1000mm、 1220mm；厚度 6mm> 8mm> 13mm> 16mm> 19mm、22mm> 25mm> 30mm 等。刨花板表觀密度小，性質均勻，具有隔聲、絕熱、防蛀、耐火等優(yōu)點。但易吸濕， 強度不高，可用于保溫、隔音、室內裝飾材料。四、常用膠粘劑1.常用膠粘劑、粘合劑膠粘劑：把兩個相同的或不同的固體材料連接在i起的物質者可以稱為膠粘劑。天然物、膠粘劑合成樹脂粘合性能的許多物都屈丁膠粘劑。無機

20、物k丿膠粘劑在木工專業(yè)應用極廣泛，已成為當代建筑和家具不可缺少的配套材料之一。2.分類膠合劑的種類繁多，按主耍成分不同分類：固化形式、外觀形態(tài)、粘合后的強度廠溶劑揮發(fā)型、三類"結構性、粘合后的強度特性次結構性 '三類非結構性固化形式的不同j化學反應型a熱熔型（溶液型、乳液型 外觀形態(tài)不i彳膏糊型五類粉末型j薄膜型3 木工常用膠白乳膠、皮膠、骨膠、酚醛樹脂膠粘劑、腺醛樹脂膠粘劑等。a.白乳膠口乳膠是由醋酸與乙烯合成醋酸乙烯，再經乳液聚合而成具有常溫固化，配制使用 方便，固化較快粘接強度較高等特點，粘接層具冇較好的韌性不易老化等它的特點、用 途、性能。b皮膠、骨膠（動物膠）a）動物膠的性