第3章 木材特性(2 / 3)

2.抗拉抗壓——木材的力學性質

木材是多孔性材料的一種,具有很強的負荷力學性質。通常,其力學性質是指木材抵抗外部機械力作用的能力,主要包括彈性、粘彈性、硬度、韌性、各類強度等。

①木材彈性是指木材在卸除發生變形的負荷後,回複原來的形狀、尺寸或位置的能力;

②木材強度是指抵抗外部機械力破壞的能力,包括拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度、抗剪強度等。

③木材硬度是抵抗其他剛性物體壓入的能力;木材剛性是抵抗外部機械力造成木材尺寸或形狀變化的能力。

④木材韌性是木材吸收能量和抵抗反複衝擊負荷,或抵抗超過比例極限的瞬間應力的能力。

木材還是一種有機導向性材料,當其受到外界壓力時,會產生一種抵抗壓縮變形破壞的能力——抗壓強度,其中又有順紋與橫紋兩種抗壓強度之分。順紋抗壓強度是指外部機械力與木材纖維方向平行時的抗壓強度。由於順紋抗壓強度變化小,所以常以順紋抗壓強度來表示木材的力學性質;橫紋抗壓強度是指外部機械力與木材纖維方向互相垂直時的抗壓強度。一般來說,木材的順紋抗拉和抗壓強度均較高,但橫紋抗拉和抗壓強度較低。由於木材主要是由許多管狀細胞組成,當木材橫紋受壓時,這些管狀細胞很容易被壓扁,因此木材的橫紋抗壓極限強度比順紋抗壓極限強度低。但是,橫紋受壓的麵積往往較大,所以破壞時的載荷也相應大些。

此外,木材強度還受樹種、溫度、含水率、木材缺陷、荷載作用時間等因素的影響,其中,尤以木材缺陷及荷載作用時間兩者的影響最大。因木節尺寸和位置不同、受力性質(拉或壓)的不同,有節木材的強度比無節木材低30%~60%。在荷載長期作用下木材的長期強度幾乎隻有瞬時強度的一半。

3.物盡其材——木材的加工應用

木材的用途十分廣泛,除直接使用原木外,木材都加工成板方材或其他製品使用。

在使用過程中,為了減小木材在使用中發生變形和開裂,通常板方材需要經過自然幹燥或人工幹燥。

所謂自然幹燥是將木材堆垛進行氣幹。首先將木材堆垛成材堆,上麵設置堆頂,下麵鋪設堆基,然後按照木材種類規劃材堆與木板之間的距離,以太陽能為熱源,利用空氣自然對流作用使木材幹燥。這種方法適用性廣,成本低。但幹燥周期長,占地麵積大,一般隻能幹到和氣候相應的平衡含水率。

人工幹燥主要用幹燥窯法,也可用簡易的烘、烤等方法。幹燥窯是一種裝有循環空氣設備的幹燥室,能調節和控製空氣的溫度和濕度,通常經幹燥窯幹燥的木材質量好,含水率可達10%以下。使用中易於腐朽的木材應事先進行防腐處理。用膠合的方法能將板材膠合成為大構件,用於木結構、木樁等。此外木材還可加工成膠合板、碎木板、纖維板等。

4.慧目獨具——木材的識別

由於樹種、木材的構造和材質差異很大,因而用途也就不同。所以,人們常說的木材識別指的就是木材樹種的識別,即就是說正確地識別木材的樹種,對於木材的按質論價、合理用材,節約成本有著重要的作用。

識別木材主要是以木材構造特征為依據,一般,針葉樹材的構造比較簡單,構成木材的絕大部分是管胞(木質部輸導結構之一)。其宏觀特征主要是樹脂道、心材與邊材(包括材色)、早材與晚材;其次是氣味、木射線、紋理、結構、輕重、軟硬等。而闊葉的構造特征則比較複雜,歸結起來,主要是管孔、軸向薄壁組織、木纖維和木射線。宏觀特征主要是管孔和軸向薄壁、組織的各種各樣的分布和排列、木射線的粗細、材色和心邊材的區別、波痕的有無等;其次是樹膠道、氣味、結構、紋理、輕重和軟硬等。