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(gòu)造21. 宏觀構(gòu)造22. 微觀構(gòu)造4二、木材的主要性質(zhì)51. 木材的物理性質(zhì)52. 木材的力學(xué)性質(zhì)6三、木材的應(yīng)用91 木材產(chǎn)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(gòu)造和微觀構(gòu)造。詳細(xì)地論述了木材的物 理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。應(yīng)深刻領(lǐng)會木材的各向異性、濕脹干縮性、含水率對木材性質(zhì)的 影響，影響 木材強(qiáng)度大小的因素等。此外，還應(yīng)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(gòu)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(yīng)用 最多的是針葉樹。木材的構(gòu)造是決定木材性質(zhì)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(jìn)行。表1樹木的分類和特點(diǎn)種類特點(diǎn)用途樹種針葉樹樹葉細(xì)長，成針狀，多為常綠樹；紋理 順直，木質(zhì)較軟，強(qiáng)度較高，表觀密度??；耐腐蝕性較強(qiáng), 脹縮變形小，木質(zhì)無導(dǎo)管是建筑工程小主要使用的樹 種，多用作承重構(gòu)件、門窗等松樹、杉樹、柏樹等闊葉樹樹葉寬大，葉脈呈網(wǎng)狀，大多為落葉樹; 木質(zhì)較駛，加工較 難；表觀密度大，脹 縮變形大常用作內(nèi)部裝飾、次要的承巫 構(gòu)件和膠合板等榆樹、 樺樹、 水曲柳 等1 宏觀構(gòu)造用肉眼或低倍放大鏡所看到的木材組織

3、稱為宏觀構(gòu)造。為便于了解木材的構(gòu)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(zhì)部和髓心三個部分。而木材主要使用木質(zhì)部。圖1 樹干的3個切面1樹皮；2木質(zhì)部；3年輪；4髓線；5髓心a. 木質(zhì)部的構(gòu)造特征a）邊材、心材在木質(zhì)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(qiáng)；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(xì)胞大而排列疏松，細(xì)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(xì)胞小，細(xì)胞壁較厚，組織緊密堅實(shí)， 顏色較深，稱為夏材（晩材）。每一年輪內(nèi)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(qiáng)度越高。c）髓心、髓線第一年輪組成的初生木質(zhì)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(zhì)松軟，強(qiáng)度低，易腐朽開裂。髓線與周圍細(xì)胞聯(lián)結(jié)軟弱，在干燥過程中， 木材易沿髓線開裂。2.微觀構(gòu)造在顯微鏡下所看到的木材組織，稱為木材的微觀構(gòu)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(xì) 胞緊密結(jié)合而成。細(xì)胞橫

5、斷面呈四角 略圓的正方 形。每個細(xì)胞分為細(xì)胞壁和細(xì)胞腔兩個部分，細(xì) 胞壁由若干層纖維組成。 細(xì)胞之間縱向聯(lián)結(jié)比橫向聯(lián)結(jié)牢固，造成細(xì)胞縱向強(qiáng)度高，橫向強(qiáng)度低。細(xì)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(xì)胞壁；2細(xì)胞腔；3樹脂流出孔；4一木髓線123圖9.3細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)1細(xì)胞腔；2初生層；3細(xì)胞間層二、木材的主要性質(zhì)1 木材的物理性質(zhì)a. 木材的含水率a）木材中的水分自由水：存在丁木材細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙中的水分。吸附水：吸附在細(xì)胞壁內(nèi)細(xì)纖維z間的水分結(jié)合水：形成細(xì)胞化學(xué)成分的化合水b）木材的纖維飽和點(diǎn)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(dāng)吸附水處丁飽和狀態(tài)而無口由水存在時，此時對應(yīng)的含水率稱為木材的纖維飽和 點(diǎn)。纖維飽和點(diǎn)隨樹種而異，一般為23%33%,平均為30%。木材的纖維飽和點(diǎn)是木材 物理、力學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。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(dāng)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(dá)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(guān)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(xì)胞壁

7、內(nèi)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(guān)系。由于木材構(gòu)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(guān)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(yīng)在含水率為標(biāo)準(zhǔn)含水率情況下進(jìn)行。2.木材的力學(xué)性質(zhì)a. 木材的強(qiáng)度按受力狀態(tài)，木材的強(qiáng)度分為抗拉、

8、抗壓、抗彎和抗剪四種強(qiáng)度。木材的強(qiáng)度檢驗(yàn)是采用無疵病的木材制成標(biāo)準(zhǔn)試件，按木材物理力學(xué)試驗(yàn)方法（gb1927194391）進(jìn)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(dāng)以木材的順紋抗壓強(qiáng)度為1時，木材理論上各強(qiáng)度大小關(guān)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(qiáng)度間的關(guān)系b. 影響木材強(qiáng)度的因素a）含水率當(dāng)含水率在纖維飽和點(diǎn)以上變化時，僅僅是口由水的增減，對木材強(qiáng)度沒有影響;當(dāng)含水率在纖維飽和點(diǎn)以下變化時

9、，隨含水率的降低，細(xì)胞壁趨于緊密，木材強(qiáng)度增 加。如圖7所示。我國木材試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)含水率（即含水率12%）時的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)值，其他含水率吋的強(qiáng)度，可按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)含水率吋的強(qiáng)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(qiáng)度的影響1順紋抗拉；2抗彎；3順紋抗壓；4順紋抗剪b）負(fù)荷時間的影響木材在長期荷載作用下，只有當(dāng)其應(yīng)力遠(yuǎn)低 于強(qiáng)度極限的某一范圍吋，才可避免 木材因長期負(fù)荷而破壞。木材在長期荷載作用下不致引起破壞的最大強(qiáng)度，稱為持久強(qiáng)度。木材的持久強(qiáng) 度比

10、其極限強(qiáng)度小得多，一般為極限強(qiáng)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(qiáng)度c) 環(huán)境溫度溫度對木材強(qiáng)度冇直接影響。當(dāng)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(qiáng)度降低20%40%,抗拉和抗剪強(qiáng)度降低12%20%；當(dāng)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(qiáng)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(jié)構(gòu)。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(qiáng)度。木材受腐朽菌侵蝕后，不僅顏色改變，結(jié)構(gòu)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(qiáng)度，特別是順紋抗剪強(qiáng)

11、度。而冃縫內(nèi)容易積水，加速木材的腐爛。構(gòu)造缺陷木纖維排列不正常均會降低木材的強(qiáng)度，特別是抗拉及抗彎強(qiáng)度。三、木材的應(yīng)用1 木材產(chǎn)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(jīng)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(jìn)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。可分為直接使用原木和加工原木。直接使用原木一一用于屋架、標(biāo)、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(shù)指標(biāo)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(jìn)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(xùn)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(diǎn)是簡單，不 需要特殊設(shè)備，但干燥時間長，而且只能干燥到風(fēng)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(zhì)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(dāng)?shù)乃帧⒆銐虻目諝夂瓦m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(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性而使強(qiáng)度嚴(yán)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(jié)構(gòu)預(yù)防法在結(jié)構(gòu)和施工屮，使木結(jié)構(gòu)不受潮濕，要冇良好的通風(fēng)條件；在木材與其他材料z間用防潮 墊；不將支點(diǎn)或其他任何木結(jié)構(gòu)封閉在墻內(nèi)；木 地板下設(shè)通風(fēng)洞；木屋架 設(shè)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(zhì)，達(dá)到防腐要求。4. 人造板材木材

16、經(jīng)加工成型和制作構(gòu)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(xué)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(jīng)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(jīng)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(jīng)破碎、浸泡、研磨成漿，然后經(jīng)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(zhì)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(zhì)纖維板（體積密度v500kg/m3）三種。硬質(zhì)纖維板的強(qiáng)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(zhì)細(xì)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(zhì)纖維板結(jié)構(gòu)松軟，強(qiáng)度較低，但吸咅性和保溫性好，主要用于吊頂?shù)取. 創(chuàng)花板刨花板是利用木材的邊角余料，經(jīng)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(zhì)均勻，具有隔聲、絕熱、防蛀、耐火等優(yōu)點(diǎn)。但易吸濕， 強(qiáng)度不高，可用于保溫、隔音、室內(nèi)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(zhì)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(jī)

20、物k丿膠粘劑在木工專業(yè)應(yīng)用極廣泛，已成為當(dāng)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(qiáng)度廠溶劑揮發(fā)型、三類"結(jié)構(gòu)性、粘合后的強(qiáng)度特性次結(jié)構(gòu)性 '三類非結(jié)構(gòu)性固化形式的不同j化學(xué)反應(yīng)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(jīng)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(qiáng)度較高等特點(diǎn)，粘接層具冇較好的韌性不易老化等它的特點(diǎn)、用 途、性能。b皮膠、骨膠（動物膠）a）動物膠的性