木材的性质

2018-10-19

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。木纤维纵向联结最强，故顺纹抗拉强度最高。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。

木材顺纹抗拉强度最高，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，把它烘干到绝对干燥状态，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%，弦向干缩最大竟大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%，家具类高档用材，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
376440588500635686376529610956702