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木材的性质

2021-03-10 05:03:08    147次浏览

1.木材强度

质地不均匀,各方面强度不一致是木材之重要特点,也是其缺点。木材沿树干方(习惯叫顺纹)之强度较垂直树干之横向(横纹)大得多。例图为松木与杂木三方向之抗压强度。各方面强度之大小,可以从管形细胞之构造、排列之方面找到原因。木纤维纵向联结强,故顺纹抗拉强度。木材顺纹受压,每个细胞都好象一根管柱,压力大到一定程度细胞壁向内翘曲然后破坏。故顺纹抗压强度比顺纹抗拉强度小。横纹受压,管形细胞容易被压扁,所以强度仅为顺纹抗压强度之1/8左右,弯曲强度介于抗拉,抗压之间。

木材顺纹抗拉强度,是指用标准试件作拉力试验得出数值,实际上,木材常有木节、斜纹、裂缝等“疵病”,故抗拉强度将降低很多,强度值不稳定,一般木材多用作柱、桩、斜撑、屋架上弦等顺纹受压构件,疵病对顺纹抗压强度影响不是很大,强度值也较稳定。木工师傅常说“立木顶千斤”,很好地表达了木材顺纹抗压较强之特点。木材也用作受弯构件,如梁、板。对受弯构件之木材须严格挑选,避免疵病之影响。

2.木材含水量对强度,干缩之影响

木材之另一特性是含水量大小值直接影响到木材强度和体积,木材含水量即木材所含水分之重量与木材干重之比,亦称为含水率,取一块木材称一下重量,假定是4.16Kg,把它烘干到干燥状态,再称重量是3.4Kg,则此木材之干重为3.4Kg,所含水分之重量为4.16-3.4=0.76Kg。这块木材之含水率为:

含水率(w%)=(含水木材之重量-干木材之重量)/(干木材之重量)x100%=0.76/3.4x100%=22.3%

新伐木材,细胞间隙充满水,100%含有水分,在场地堆放时,细胞腔里之水先蒸发出去,此时木材总重量减轻,但体积和强度都没有什么变化。到一定时候,细胞腔之水都蒸发完毕,可细胞壁里还充满水,此情况叫“纤维饱和”。这时含水率约为30%,为方便起见,就规定含水率30%为“纤维的饱和点”。含在细胞壁之水继续蒸发,引起细胞壁变化,这时,木材不但重量减轻,体积也开始收缩,强度开始增加。

木材强度随含水率变化是因为细胞壁纤维间之胶体是“亲水”之故。水分蒸发后,胶体塑性减小,胶结力增加,可以和纤维共同抵抗外力之作用,含水量变化对顺纹抗拉强度影响较小,对顺纹抗压强度和弯曲强度影响较大。例如松木在纤维饱和点顺纹抗压强度约为3KN/CM2。

木材因含水量减少引起体积收缩之现象叫作干缩,干缩也叫作“各向异性”例如从纤维饱和点降到含水率0%时,顺纹干缩甚小,为0.1~0.3%,横纹径向干缩为3.66%,弦向干缩竟大9.63%,体积干缩为13.8%,所以当木材纹理不直不匀,表面和内部水分蒸发速度不一致,各部分干缩程度不同时,就出现弯、扭等不规则变形、干缩不匀就会出现裂缝。

木材强度变化和干缩,为使用木材带来诸多不便,我们不可能消除这种客观存在之不利变化,但能认识掌握其变化规律,控制此变化。木材水分可以被蒸发到空气中,空气中水分也会被吸进来,后一现象为“吸湿”,吸湿为木材之特性,主要是木材含水率达到相对饱和点,其含水率过高,或过低都会给木材基本物理性能带来不利因素。例图为空气湿度与相对湿度关系因素。

对应某一空气湿度和相对湿度,就有一个木材含水率数值,这个值称为“平衡含水率”。例:当地室内平均湿度32。,相对湿度55%。从图中查出平衡含水率为10%,家具类用材,一般含水率为15%,一般木材制品(含木制包装),有关部门定为18%~25%左右为达标产品,因木材在含水率18%以下,木腐菌就无法生存繁殖。

3.木材密度之大概值

所有木材之密度几乎相同,约为1.44~1.57,平均值为1.54,其表现密度因树种不同而稍有不同。(例表)

不同木材之表现密度(Kg/m3)

沙木 红松 柏木 铁杉 桦木 水曲柳 柞木 樟木 楠木 麻栎 梗木

376 440 588 500 635 686 376 529 610 956 702

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