木材的五大性能【批木网】

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  木材性能之声音性能

  木材是轻型材料，因此其隔音效果不是很好。表面致密、较厚、光滑的木结构静音效果也不好，所以木材本身并不是良好的吸音材料。木材的传音性能顺纹比横纹要好。紧密的木结构反射声音而且很容易的形成反射平面。这种特性在乐器上与音乐厅内得以利用。

  木建筑通常采用多层结构的方法实现隔音。具体方法在夹板或者镶板后留置空气间隙及多孔质吸音材料，如：保温层等形成板谐振，有效消除导致轻质结构振动的低频音问题。此外，通过木棚格或者表面钻孔形成孔谐振可有效减轻高音。

  多层的木结构建筑的隔音控制手段（间隔结构、声音隔断）颇具挑战，因为它们与实现结构的刚性方法（加固、连接、连续结构）正好相反。木地板的冲击声隔音可通过加厚地板，如浇注混凝土表面，或者在夹层上表面的弹性层安装浮筑地板。

  木材性能之耐火性能

  当木材温度上升到100°C时，化学结合水开始蒸发。到180°C左右时，干燥木材开始热软化；最高加热到320-380°C时，木质素、纤维素与半纤维素的结合体开始分解。潮湿木材的热软化更早，甚至在100°C时就开始软化。

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  木材的燃点温度受其加热时间长短的影响。通常木材的燃点是250-300°C。燃烧后，木材以每分钟约0.8mm的速度碳化。实木产品的燃烧缓慢，因为燃烧产生的碳层会阻止木材继续燃烧并延缓木材内层温度上升及燃烧的进度。例如：15mm的木材碳化的临界温度小于100°C，此特性可用于承重结构防火措施中。

  胶合板的碳化速度要小些，0.7mm/分钟。木材的可燃性随其密度、含水率及厚度的减小而增加。另外，木材的尖角、糙面、裂纹与裂缝等有助于木材燃烧。

  木材性能之含水性能

  木材具有吸水性，是吸水性材料。木材以三种方式吸取水分：以液态水的形式沿细胞腔移动，以气态水的形式透过细胞腔，以水分子的形式透过细胞壁。木材含水率指的是木材中的水分质量和木材绝干质量的百分比(例如：如果100kg的木材含水50kg，那么在此情况下含水率就是100%)。刚砍伐的树木含水率通常为40-200%。一般情况下木材含水率在8-25%之间，主要与空气的相对湿度有关。

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  木材平衡含水率指的是在一定空气温度与相对湿度的状态下达到稳定的木材含水率。对于木材平衡含水率需注意的是它取决于空气的相对湿度，而不是绝对湿度。空气的相对湿度表示空气中所含水汽量与该气温下饱和水汽量的百分比。初步干燥处理的木材在两周内会达到其平衡含水率水平。木材纤维饱和点指的是细胞壁中的结合水已达饱和，而细胞腔中无自由水的状态时的含水率。木材在干燥时因其含水率小于纤维饱和点而因此收缩。相应地，当木材重新吸收水分，在达到纤维饱和点之后，木材湿胀停止。芬兰主要木材的饱和点在+20°C时的含水率约30%。木材吸取和释放水分（含水量）的能力可被用于建筑结构，如建筑采用木材保温，使结构内水分子均衡流动。

  木材干缩湿胀因年轮的径向、弦向及纤维的方向不同而变化，这种现象被称为各向异性（anisotropy）。在干燥时，木材在由全湿到绝对干燥过程中收缩，弦向干缩率平均为8%，径向干缩率约为4%，而顺纹方向只有0.2-0.4%。心材通常比边材含水率小，这给木材干燥带来挑战。各向异性与木材内应力导致木材在干燥时变形。在建筑中木材的干缩湿胀需引以注意，它会造成建筑框架沉降等问题。此外，弦向收缩率大的木材会造成木材大面积开裂。木材通常在边材到髓心距离最短处开裂。

  随木材密度的增大，水分引起的干缩湿胀率通常会增加。木材干燥后的强度性能得到改善。如：当新鲜木材干燥到含水率为12-15%时，其抗压强度与抗拉强度约增至2倍。木材在含水率为6-12%时其抗拉强度最大。木材干燥至其含水率低于纤维饱和点时，其强度性能大大改善。在计算木建筑尺寸时，也需注意木材含水率，因为它会影响木材强度。如果含水率长期保持在20%以上，木材开始损坏。周边空气的相对湿度在此情况下通常会超过80-90%。如果周边空气相对湿度保持80%以上，木材会在几个月后开始霉变。空气的相对湿度70%为临界值。当空气的相对湿度超过90%，木材将开始腐烂，但木材霉变和腐烂的前提是温度在+0-+40°C。因此即使木材长期在零度以下、空气相对湿度长期超过85%的环境中也不会损坏，因为温度达不到霉变与腐烂的要求。真菌与霉菌孢子活动还需要氧气与养分，这些条件通常树木及其周边空气可以满足。

  霉菌并不能从木材表面侵入内部，因此它们对木材强度没有影响，但传播的霉菌孢子损害健康，会导致人体各种过敏及轻微中毒症状，如持续性鼻炎、头晕和头疼等。因此，我们要高度重视霉菌的出现。木材的蓝变通常被错认为是木材发霉。木材蓝变是蓝变真菌造成的变色，它也能侵入木结构的内部。蓝变真菌传播孢子或者菌丝体繁殖，尤其出现在针叶材中。蓝变真菌在+5°C以下不会生长，不会对木材强度造成严重影响。

 

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  如表所示，在室内温度+22°C，室内相对湿度RH50%时，木材含水率按照初始数据约为9.5%。

  木材性能之保温性能

  由于木材具有多孔性，其导热率相对较低。木材的导热率随密度增加而变大。木材顺纹的导热率约是其横纹方向导热率的二倍。例如：松树顺纹方向的导热系数是0.22W/m°C，横纹方向是0.14W/m°C。木材含水率的增加也会引起导热系数增大。一般来说，木材温度下降，强度增加。木材顺纹方向的热膨胀率非常小，而径向与弦向的热运动较大。木材的不同纹理方向上体现出的热膨胀系数和干缩湿胀系数的关系在木材的尺寸上也有类似的特征。木材温度的多次变化会降低木材强度。零度以下的木材会冷冻开裂，主要原因是细胞间隙的水分结冰使体积增大。

  木材的热容取决于木材密度、含水率、温度及其纹理方向。赤松与云杉的平均比热值在0-100°C时为2300J/kg°C。由于水的比热大于木材的比热，所以木材的含水率增加，木材比热增大。赤松的比热和砖基本相同，虽然木材的密度只有砖的1/3。尽管石棉等保温材料的隔热能力约为木材的三倍，但木材仍具有良好的热容性，粗糙的圆木墙是理想的外墙结构。

  木材性能之强度性能

  木材密度增加，木材强度加大。测定木材密度时必须说明测量一定质量与体积时的含水率水平。最常见的木材密度是气干密度值，即测量含水率为15%（或12%）时的木材的质量与体积。木材密度也常用干-鲜密度值表示。该方法测量木材的干重及处于纤维饱和点(含水率约30%）时的体积。芬兰的主要树种为松树、云杉和桦树。松木与云杉是最常用的建筑木材，芬兰赤松密度为370-550kg/m3,云杉300-470kg/m3，桦树为590-740kg/m3。

  在树木年轮中，木质呈浅色的早材明显少于木质呈深色的晚材。普通赤松的晚材部分所占比例平均约为25%，云杉约为15%。从木材强度来看，芬兰针叶材理想的年轮间距为1-1.5mm，这样树木的晚材部分相对比例最大。年轮间距小的木材并不一定意味着木材的强度高、密度大。例如：虽然拉普兰赤松的年轮间距十分小，但其早材尤为稀疏。因此，芬兰北部生长的松木比芬兰南部与中部的松木密度小，材质轻。

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  心材的耐用性不取决于其密度，这是因为芬兰主要树种：赤松、云杉和桦木的密度沿树心到边材增大。心材的耐用性主要取决于树脂含量，因其增加树木的耐久性、抗枯萎与抗虫性。芬兰主要树木的密度与强度从树根到树梢呈一定程度的递减。赤松纵纹密度变化要比云杉木大。这些品种的木材密度随着树龄增长而增加，沿树心到边材方向递增。

  木材的强度主要受其在负载时纹理方向的影响。木材顺纹的抗弯强度直接与木材密度成正比。均质、无缺陷的木材其抗弯强度与其拉伸强度相同。

  一般来说，木材顺纹方向的抗拉强度是其横纹方向抗拉强度的10-20倍。抗拉强度也取决于木材密度，例如：赤松早材的抗拉强度只有晚材的1/6。气干材的抗压强度只有其抗拉强度的一半。

  木材的剪切强度是其顺纹抗拉强度的10-15%。木材节疤、裂缝与缺陷会降低其剪切强度。木材的弹性模量及耐久性随着木材密度增加而增加。木材的顺纹弹性模量甚至是其横纹弹性模量的上百倍。径向弹性模量是其弦向弹性模量的2倍。

  由于木材性能受各种因素的影响很大，木材应按其使用目的分类。分类可按两个主要标准，即按照外观与强度性能进行划分。在木材的质量与强度分类中，90%的质量指标与木材节疤有关。强度分类可通过肉眼或者机器进行检查。
      

来源：批木网整理

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