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木材的性质讲义

花匠小妙招
2025-05-24 01:40

二、木材的性质

木材的性质主要包括含水率、湿胀干缩、强度等性能，其中含水率对木材的湿胀干缩性和强度影响很大。

(一)木材的含水率

木材的含水率是指木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分数。新伐木材的含水率在35％以上；风干木材的含水率为15％～25％；室内干燥木材的含水率常为8％～15％。木材中所含水分不同，对木材性质的影响也不一样。

1．木材中的水分

木材中的水分主要有三种，即自由水、吸附水和结合水。自由水是存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分，自由水的变化只与木材的表观密度、保存性、燃烧性、干燥性等有关；吸附水是被吸附在细胞壁内细纤维间的水分，吸附水的变化是影响木材强度和胀缩变性的主要因素。结合水即为木材中的化合水，它在常温下不变化，故其对木材性质无影响。

2．木材的纤维饱和点

当木材中无自由水，而细胞壁内吸附水达到饱和时，这时的木材含水率称为纤维饱和点。木材的纤维饱和点随树种而异，一般介于25％～35％，通常取其平均值，约为30％。纤维饱和点是木材性质发生变化的转折点。

3．木材的平衡含水率

木材中所含的水分是随着环境的温度和湿度的变化而改变的。当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时，木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡，这时木材的含水率称为平衡含水率。木材的平衡含水率随其所在地区不同而异，我国北方为12％左右，南方约为18％，长江流域一般为15％。

【4】下列各项中不属于木材的性质是（      ）。
A. 含水率
B. 湿胀干缩
C. 强度
D. 年轮
答案:D

【5】木材中水分包括三种，下列各项不属于其中的是（      ）。
A. 自由水
B. 结合水
C. 吸附水
D. 重力水
答案:D

【6】木材中水分包括三种，对木材的性质无影响是（      ）。
A. 自由水
B. 结合水
C. 吸附水
D. 重力水
答案:B

(二)木材的湿胀与干缩变形

木材具有很显著的湿胀干缩性能。当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随着含水率的增大，木材体积产生膨胀。当木材的含水率在纤维饱和点以上，只有自由水增减变化时，木材的体积不发生变化。

(纤维饱和点：自由水刚刚蒸发完毕，结合水呈饱和状态，木材许多性质即将发生改变的这个含水率，人们称之为纤维饱和点.它是木材的一种特定的含水率状态。其含水率数值因树种、温度以及测定方法的不同而有差异，通常以30%作为各个树种的含水率的平均值。含水率低于纤维饱和点时，含水率越大，强度越低，超过时不再有这种规律。)

由于木材为非匀质材料，其胀缩变形各向不同，其中以弦向最大，径向次之，纵向 (即顺纤维方向)最小。当木材干燥时，弦向干缩约为6％～12％，径向干缩3％～6％，纵向仅为0.1％～0.35％。木材弦向胀缩变形最大，是因受管胞横向排列的髓线与周围联结较差所致。板材距髓心越远，由于其横向更接近于典型的弦向，因而干燥时收缩愈大，致使板材产生背向髓心的反翘变形。木材的湿胀干缩变形还随树种不同而异，一般来说，表观密度大、夏材含量多的木材，胀缩变形就较大。

木材显著的湿胀干缩变形，对木材的实际应用带来严重影响。干缩会造成木结构拼缝不严、接榫松弛、翘曲开裂，而湿胀又会使木材产生凸起变形。为了避免这种不利影响，最根本的措施是，在木材加了制作前预先将其进行干燥处理，使木材干燥至其含水率与将作成的木构件使用时所处环境的湿度相适应时的平衡含水率。

【6】由于木材为非匀质材料，其胀缩变形各向不同，其中以哪个方向为最大(   )。
A. 弦向
B. 径向
C. 纵向
D.不分方向
答案:A

(二)木材的强度

1．木材的强度

在建筑结构中，木材常用的强度有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度。由于木材的构造各向不同，致使各向强度有差异，因此木材的强度有顺纹强度和横纹强度之分。木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，在工程上均充分利用木材的顺纹强度。理论上，木材强度以顺纹抗拉强度为最大，其次是抗弯强度和顺纹抗压强度，但实际上，木材的顺纹抗压强度最高，这是由于木材是经数十年自然生长而成的建筑材料，其间或多或少会受到环境不利因素影响而造成一些缺陷，如木节、斜纹、夹皮、虫蛀、腐朽等，而这些缺陷对木材的抗拉强度影响极为显著，从而造成实际抗拉强度反而低于抗压强度。

当以顺纹抗拉强度为1时，木材理论上各强度大小关系见表14-10-1所示，我国建筑

工程上常用树材的主要物理力学性能见表14-10-2。

【7】在木材的各项强度指标中，在理论上强度最大的是(   )。
A. 抗拉强度
B. 抗压强度
C. 抗弯强度
D. 抗剪强度
答案:A

木材理论上各强度大小关系表14-10-1

抗压强度

抗拉强度

抗弯强度

抗剪

强度

顺纹

横纹

顺纹

横纹

顺纹

横纹切断

1／10～1／3

2～3

1／20～1／3

3／2～2

1／7～l／3

1／2～l

木材的强度检验是采用无疵病的木材制成标准试件，按《木材物理力学试验方法》(GBl927～1943—91)进行测定。试验时，木材在各向上受不同外力时的破坏情况各不相同，其中顺纹受压破坏是因为细胞壁失去稳定所致，而非纤维断裂。横纹受压是因木材受力压紧后产生显著变形而造成破坏。顺纹抗拉破坏通常是因非纤维断裂而后拉断所致。木材受弯时其上部为顺纹受压，下部为顺纹抗拉，水平面内则有剪力，破坏时首先是受压区达到强度极限，产生大量变形，但这时构件仍能继续承载，当受拉区也达强度极限时，则纤维及纤维间的联结产生断裂，导致最终破坏。

常用树种的木材主要物理力学性能表14-10-2

树种名称

产地

气干表观

密度

(kg·m-3)

顺纹抗

压强度

(MPa)

顺纹抗

拉强度

(MPa)

抗弯强度

(MPa)

顺纹抗剪强度

径面

弦面

针叶树材：

杉木

红松

马尾松

落叶松

伍鳞云杉

柏木

阔叶树材：

柞栎

麻栎

水曲柳

杨木

湖南

四川

东北

安徽

东北

湖北

东北

安徽

东北

陕西

371

416

440

533

641

451

600

766

930

686

486

38．8

39．1

32．8

41．9

55．7

42．4

54．3

55．6

52．1

52．5

42．1

77．2

83．5

98．1

99．0

129．9

100．9

117．1

155．1

155．4

138．1

107．0

63．8

68．4

65．3

80．7

109．4

75．1

100．5

124．1

128．6

118．6

79．6

4．2

6．0

6．3

7．3

8．5

6．2

9．6

11．8

15.9

11．3

9．5

4．9

5．9

6．9

7．1

6．8

11．1

12．9

18．0

10．5

7．3

木材受剪切作用时，根据作用力方向与木材纤维方向的异同，可分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断三种。顺纹剪切破坏是由于纤维间联结撕裂产生纵向位移和受横纹拉力作用所致；横纹剪切破坏完全是因剪切面中纤维的横向联结被撕裂的结果；横纹切断破坏则是木材纤维被切断，这时强度较大，一般为顺纹剪切的4～5倍。

2．木材强度的主要影响因素

(1)含水量

木材含水率的大小直接影响着木材的强度。当木材含水率在饱和点以上变化时，木材的强度不发生变化。当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随着木材含水率降低，即吸附水减少，细胞壁趋于紧密，木材强度增大，反之，则强度减小。

我国木材试验标准规定，测定木材强度时，应以其标准含水率(即含水率为15％)

时的强度测值为准，对于其他含水率时的强度测值，应换算成标准含水率时的强度值。其换算经验公式如下：

σ15＝σw[1+α(W-15)]

式中σ15—含水率为15％时的木材强度(MPa)；

σw—含水率为W(％)时的木材强度(MPa)；

W—试验时的木材含水率(％)；

α —木材含水率校正系数。

木材含水率校正系数。一般随着作用力和树种不同而发生变化。如木材在顺纹抗压

时，所有树帅木材的含水率校正系数α均为0.05；当木材在顺纹抗拉时，阔叶树的含水率校正系数α为0.015，针叶树的为0；当木材在弯曲荷载作用下，所有树种木材的含水率校正系数α为0．04；当木材在顺纹抗剪时，所有树种木材的含水率校正系数α为0．03。

(2)负荷时间

木材抵抗荷载作用的能力与荷载的持续时间长短有关。木材在长期荷载作用下不发生破坏的最大强度，称为持久强度。木材的持久强度比其极限强度小得多，一般为极限强度的50％～60％。木材在外力作用下产生等速蠕滑，经过长时间后，会产生大量连续变形，从而导致木材的破坏。

木结构的构筑物一般都处于某一种负荷的长期作用下，因此在设计木结构时，应该充分考虑负荷时间对木材强度的影响。

(3)温度

木材的强度随着环境温度的升高而降低。一般当温度由25℃升到50℃时，针叶树种的木稠抗拉强度降低10％～15％，其抗压强度降低20％～24％。当木材长期处于60℃～100℃时，木材中的水分和所含挥发物会蒸发，从而导致木材呈暗褐色，强度明显下降，变形增大。当温度超过140℃时，木材中的纤维素发生热裂解，色渐变黑，强度显著下降。因此，长期处于高温环境的构筑物，不宜采用木结构。

(4)疵病

疵病是指木材的缺陷。木材在生长、采伐、保存过程中，在其内部和外部产生包括木节、斜纹、腐朽和虫害等缺陷，统称为疵病。一般木材或多或少都存在一些疵病，致使木材的物理力学性质受到影响。

木节分为活节、死节、松软节、腐朽节等几种。木节使木材顺纹抗拉强度显著降低，对顺纹抗压强度影响较小。在木材受横纹抗压和剪切时，木节反而增加其强度。在木节中，活节对木材的性能影响比较小。

斜纹木材是指木纤维与树轴形成一定夹角的木材。斜纹显著降低了木材的顺纹抗拉度，对抗弯强度的影响次之，对顺纹抗压强度影响较小。裂纹、腐朽、虫害等疵病，会不同程度地造成木材构造的不连续性或破坏其组织，因此严重影响木材的力学性质，有时甚至能使木材完全失去使用价值。

（木节即包被在树干中枝条的基部。木节在树干中呈尖端向着髓心的圆锥形，在成材中视节子被切割的方向可呈圆形、卵圆形、长条形或掌状（图14-10-1）。根据木节与树干的连生程度，木节分为活节、半活节和死节；与树干紧密连生的木节称为活节（图14-10-2）。与树干脱

离的木节称为死节；与树干部分连生的木节称为半活节或半死节。

从图14-10-1，14-10-2节子的形成明显地看出，节子的纤维与其周围的纤维成直角或倾斜，节子周围的木材形成斜纹理，使木材纹理的走向受到干扰。节子破坏了木材密度的相对均质性，而且易于引起裂纹。节子对木材力学性质的影响决定于节子的种类、尺寸、分布及强度的性质。

木节对顺纹抗拉和顺纹抗压强度的影响，决定于节子的质地及木材因节子而形成的局部斜纹理。当斜纹理的坡度，大于1/15时，开始影响顺纹抗压强度。木节对顺纹抗拉强度的影响大于对顺纹抗压强度的影响。

木节对抗弯强度的影响，当节子位于试样的受拉一侧时，其影响程度大于位于受压一侧的影响，尤其当节子位于受力点下受拉一侧的边缘时，其影响程度最大。当节子位于中性层时，可以增加顺纹抗剪强度。木节对抗弯强度的影确程度，除随木节的分布变异以外，还随木节尺寸而变化。）

【8】木材强度的主要影响因素包括(   )。
A. 含水量
B. 负荷时间
C. 温度
D. 疵病
答案:A.B.C.D

三、木材的等级与应用

尽管当今世界已发展生产了多种新型建筑结构材料和装饰材料，但由于木材具有其独特的优良特性，木质饰面给人以一种特殊的优美观感，这是其他装饰材料无法与之相比的。所以，木材在建筑工程尤其是装饰领域中，始终保持着重要的地位。但是，林木生长缓慢，我国又是森林资源贫乏的国家之一，这与我国高速发展的经济建设需用大量木材，形成日益突出的矛盾。因此，在建筑工程中，一定要经济合理地使用木材，做到长材不短用，优材不劣用，并加强对木材的防腐、防火处理，以提高木材的耐久性，延长使用年限。同时应该充分利用木材的边角碎料，生产各种人造板材，这是对木材进行综合利用的重要途径。

(一)木材的等级

建筑用木材，通常以原木、板材、枋材三种型材供应。原木系指去枝、去皮后按规格加工成一定长度的木料；板材是指宽度为厚度的三倍或三倍以上的型材；而枋材则为宽度不足三倍厚度的型材。

按照国家标准，根据木材的缺陷情况对各种商品木材进行了等级划分，通常分为一、二、三、四等。结构和装饰用木材一般选用等级较高的木材。对于承重结构用的木材，又根据《木结构设计规范》(GBJ 5—88)的规定，按照承重结构的受力要求对木材进行分级，即分为I、II、III三级，设计时应根据构件的受力种类选用适当等级的木材。例如承重木结构板材的选用，根据其承载特点，一般I级材用于受拉或受弯构件；II级材用于受弯或受压弯的构件；III级材用于受压构件及次要受弯构件。

(二)木材的应用

1．木材在结构工程中的应用

木材是传统的建筑材料，在古建筑和现代建筑中都得到了广泛应用。在结构上，木材主要用于构架和屋顶，如梁、柱、橼、望板、斗拱等。我国许多建筑物均为木结构，它们在建筑技术和艺术上均有很高的水平，并具独特的风格。

另外，木材在建筑工程中还常用作混凝土模板及木桩等。

2．木材在装饰工程中的应用

在国内外，木材历来被广泛用于建筑室内装修与装饰，它给人以自然美的享受，还能使室内空间产生温暖与亲切感。在古建筑中，木材更是用作细木装修的重要材料，这是一种工艺要求极高的艺术装饰。

(1)条木地板

条木地板是室内使用最普遍的木质地面，它是由龙骨、地板等部分构成。地板有单层和双层两种，双层者下层为毛板，面层为硬木条板，硬木条板多选用水曲柳、柞木、枫木、柚木、榆木等硬质树材，单层条木板常选用松、杉等软质树材。条板宽度一般不大于120mm，板厚为20～30mm，材质要求采用不易腐朽和变形开裂的优质板材。

(2)拼花木地板

拼花木地板是较高级的室内地面装修，分双层和单层两种，两者面层均为拼花硬木板层，双层者下层为毛板层。面层拼花板材多选用水曲柳、柞木、核桃木、栎木、榆木、槐木、柳桉等质地优良、不易腐朽开裂的硬木树材。双层拼花木地板固定方法，是将面层小板条用暗钉钉在毛板上，单层拼花木地板则可采用适宜的黏结材料，将硬木面板条直接黏贴于混凝土基层上。

拼花小木条的尺寸一般为长250～300mm，宽40～60mm，板厚20～25mm，木条一般均带有企口。

(3)护壁板

护壁板又称木台度，在铺设拼花地板的房间内，往往采用木台度，以使室内空间的材料格调一致，给人一种和谐整体景观的感受。护壁板可采用木板、企口条板、胶合板等装饰而成，设计施工时可采取嵌条、拼缝、嵌装等手法进行构图，以达到装饰墙壁的目的。

(4)木装饰线条

木装饰线条简称木线条。木线条种类繁多，主要有楼梯扶手、压边线、墙腰线、天花角线、弯线、挂镜线等。各类木线条立体造型各异，每类木线条又有多种断面形状，例如有平行线条、半圆线条、麻花线条、鸠尾形线条、半圆饰、齿型饰、浮饰、孤饰、S型饰、贴附饰、钳齿饰、十字花饰、梅花饰、叶型饰以及雕饰等多样。

建筑室内采用木条线装饰，可增添古朴、高雅、亲切的美感。木线条主要用作建筑物室内的墙腰装饰、墙面洞口装饰线、护壁板和勒脚的压条饰线、门框装饰线、顶棚装饰角线、楼梯栏杆的扶手、墙壁挂画条、镜框线以及高线建筑的门窗和家具等的镶边、贴附组花材料。特别是在我国的园林建筑和宫殿式古建筑的修建工程中，木线条是一种必不可缺的装饰材料。

(5)木花格

木花格即为用木板和枋木制作成具有若干个分格的木架，这些分格的尺寸或形状一般都各不相同。木花格具有加工制作较简便、饰件轻巧纤细、表面纹理清晰等特点。木花格多用作建筑物室内的花窗、隔断、博古架等，它能起到调节室内设计格调、改进空间效能和提高室内艺术质量等作用。

(6)旋切微薄木

旋切微薄木是以色木、桦木或多瘤的树根为原料，经水煮软化后，旋切成厚0.1mm

左右的薄片，再用胶黏剂黏贴在坚韧的纸上(即纸依托)制成卷材。或者，采用柚木、水曲柳、柳桉等树材，通过精密旋切，制得厚度为0.2～0.5mm的微薄木，在采用先进的胶黏工艺和胶黏剂，黏贴在胶合板基材上，制成微薄木贴面板。

旋切微薄木花纹美丽动人，材色悦目，真实感和立体感强，具有自然美的特点。采用树根瘤制作的微薄木，具有鸟眼花纹的特色，装饰效果更佳。微薄木主要用作高级建筑的室内墙、门、橱柜等家具的饰面。这种饰面材料在日本采用较普遍。

此外，建筑室内还有一些小部位的装饰，也是采用木材制作的，如窗台板、窗帘盒、

踢脚板等，它们和室内地板、墙壁互相联系，相互衬托，使得整个空间的格调、材质、色彩和谐、协调，从而收到良好的整体装饰效果。

木材由于加工制作方便和良好的性能，被广泛地应用于建筑结构工程、建筑装饰工程等。

3．木材的综合利用

木材在加工成型材和制作成构件的过程中，会留下大量的碎块、废屑等，将这些下脚料进行加工处理，就可制成各种人造板材(胶合板原料除外)。常用人造板材有以下几种：

(1)胶合板

胶合板是将原木旋切成的薄片，用胶黏合热压而成的人造板材，其中薄片的叠合必须按照奇数层数进行，而且保持各层纤维互相垂直，胶合板最高层数可达15层。

胶合板大大提高了木材的利用率，其主要特点是：材质均匀，强度高，无疵病，幅面大，使用方便，板面具有真实、立体和天然的美感，广泛用作建筑物室内隔墙板、护壁板、顶棚板、门面板以及各种家具及装修。在建筑工程中，常用的是三合板和五合板。我国胶合板目前主要采用水曲柳、椴木、桦木、马尾松及部分进口原料制成。

(2)纤维板

纤维板是将木材加工下来的板皮、刨花、树枝等边角废料，经破碎、浸泡、研磨成木浆，再加入一定的胶料，经热压成型、干燥处理而成的人造板材，分硬质纤维板、半硬质纤维板和软质纤维板三种。纤维板的表观密度一般大于800kg／m3，适合作保温隔热材料。

纤维板的特点是材质构造均匀，各向同性，强度一致，抗弯强度高(可达55MPa)，

耐磨，绝热性好，不易胀缩和翘曲变形，不腐朽，无木节、虫眼等缺陷。生产纤维板可使木材的利用率达90％以上。

(3)刨花板、木丝板、木屑板

刨花板、木丝板、木屑板是分别以刨花木渣、边角料刨制的木丝、木屑等为原料，经干燥后拌入胶粘剂，再经热压成型而制成的人造板材。所用黏结剂为合成树脂，也可以用水泥、菱苦土等无机的胶凝材料。这类板材一般表观密度较小，强度较低，主要用作绝热和吸声材料，但其中热压树脂刨花板和木屑板，其表面可黏贴塑料贴面或胶合板作饰面层，这样既增加了板材的强度，又使板材具有装饰性，可用作吊顶、隔墙、家具等材料。

(4)复合板

复合板主要有复合地板及复合木板两种。

复合地板是一种多层叠压木地板，板材80％为木质。这种地板通常是由面层、芯板和底层三部分组成，其中面层又是由经特别加工处理的木纹纸与透明的蜜胺树脂经高温、高压压合而成；芯板是用木纤维、木屑或其他木质粒状材料等，与有机物混合经加压而成的高密度板材；底层为用聚合物叠压的纸质层。

复合地板规格一般为1200mm×200mm的条板，板厚8mm左右，其表面光滑美观，坚实耐磨，不变形、不干裂、不沾污及褪色，不需打蜡，耐久性较好，且易清洁，铺设方便。复合地板适用于客厅、起居室、卧室等地面铺装。

复合木板又叫木工板，它是由三层胶黏压合而成，其上、下面层为胶合板，芯板是由木材加工后剩下的短小木料经加工制得木条，再用胶黏拼而成的板材。

复合木板一般厚为20mm，长2000mm，宽1000mm，幅面大，表面平整，使用方便。复合木板可代替实木板应用，现普遍用作建筑室内隔墙、隔断、橱柜等的装修。