建筑装饰材料——木质装饰材料

建筑装饰材料李敏BuildingDecorativeMaterials第六部分木质装饰材料一木材的基础知识二常用木质装饰制品三竹质装饰材料木材作为建筑及装饰材料，已有悠久的历史，它历来与钢材、水泥并列为建筑工程的三大材料。木材具有以下优良的性能：质量轻、强度高；弹性、韧性较高，耐冲击和振动；木质较软，易于加工和连接；对热、声、电的传导性小；耐久性较高；具有美丽的天然纹理，装饰性好，且易于着色和油漆。因此，木材作为装饰装修材料，具有独特的魅力和价值，从而被广泛地使用。但木材也存在如下缺点：内部构造不均匀，导致各向异性；易吸水吸湿产生变形并导致尺寸及强度变化；易腐朽及虫蛀、易燃烧；生产周期长、天然疵病较多；尺寸受到限制等。但是经过一定的加工和处理，木材的这些缺点可以得到一定程度的弥补。•木材的分类•（1）按树木种类分•木材按树种通常分为针叶树材和阔叶树材两大类。•针叶树材多为常绿树，材质均匀轻软，纹理平顺，加工性较好，故又称软材。其强度较高，表观密度和干湿变形较小，耐腐蚀性较强，为建筑工程中主要用材，广泛用于承重结构构件和门窗、地面用材及装饰用材等。常用树种有冷杉、云杉、红松、马尾松、落叶松等。一木材的基础知识阔叶树材大多为落叶树，材质一般重而硬，较难加工，故又称硬材。其通直部分一般较短，干湿变形大，易翘曲和干裂。建筑上常用作尺寸较小的构件，不宜作承重构件。有些树种纹理美观，适合用于室内装修、制作家具及胶合板等。常用树种有榆木、水曲柳、樱桃木、杨木、柞木、槐木等。•（2）按加工程度和用途分•按加工程度和用途的不同，木材可分为原条、原木和板方材，见表7-1。原条指已经除去皮、根、树梢的木料，但尚未加工成规定尺寸的材类；原木指已经除去皮、根、树梢的木料，并加工成一定直径和长度的木段；板方材指已按一定尺寸锯解、加工成的板材和方材，宽度为厚度的3倍或3倍以上的称为板材，不足三倍的称为方材。木材按加工程度和用途的分类分类说明用途原条除去皮、根、树梢的伐倒木用作进一步加工原木除去皮、根、树梢的木料，并加工成一定直径和长度的木段用作屋架、柱、檩条等，也可用于加工板方材和胶合板等板方材板材（宽度为厚度的3倍或3倍以上）薄板：厚度12～21mm门芯板、隔断、木装修等中板：厚度25～30mm屋面板、装修、地板等厚板：厚度40～60mm门窗方材（宽度小于厚度的3倍）小方：截面积50cm2以下椽条、隔断木筋、吊顶格栅中方：截面积50～100cm2支撑、格栅、扶手、檩条大方：截面积101～225cm2屋架、檩条特大方：截面积226cm2以上木或钢木屋架•木材的宏观构造•木材的宏观构造系指用肉眼或借助低倍放大镜(通常为10倍)所能观察到的木材特征。根据木材的各向异性，我们可从树干的三个切面上来剖析其宏观构造，三个切面分别为横切面(垂直于树轴的切面)、径切面(通过树轴的纵切面)和弦切面(平行于树轴的纵切面)，如图7-1所示。由图可见，树干是由树皮、木质部和髓心三部分组成。31678452木材的宏观构造1－弦切面；2－横切面；3－径切面；4－树皮；5－木质部；6－髓心；7－髓线；8－年轮•（1）树皮•树皮是指木材外表面的整个组织，起保护树木作用，建筑上用途不大。针叶树材树皮一般呈红褐色，阔叶树材多呈褐色。•（2）木质部•木质部是木材作为建筑材料使用的主要部分，研究木材的构造主要是指木质部的构造。木质部接近树干中心颜色较深的部分，称为芯材，仅起支持树干的力学作用。芯材含水量较少，所以湿胀干缩较小，抗腐蚀性也较强。靠近横切面的外部，颜色较浅的部分称为边材。它含水量较多，易翘曲变形，抗腐蚀性较芯材差。（3）髓心在树干中心由第一轮年轮组成的初生木质部分称为髓心。其材质松软，强度低，易腐朽开裂。从髓心向外呈放射状穿过年轮分布的横向纤维，称为髓线。木材弦切面上髓线呈长短不一的纵线，在径切面上则形成宽度不一的射线斑纹。髓线的细胞壁很薄，质软，其与周围细胞结合力弱，木材干燥时易沿髓线开裂。木材的性质木材与建筑工程有关的性质主要有密度与表观密度、含水率、湿胀干缩及强度等，其中对木材性质影响最大的是含水率。（1）密度与表观密度各种绝干木材的密度相差无几，平均约为1.55g/cm3。木材的表观密度，因含水率不同而有很大差异，通常以含水率为15％(标准含水率)时的表观密度为准，各类木材的表观密度平均值为500kg/m3。（2）木材的含水率木材的含水率指木材中所含水的重量占干燥木材重量的百分比。木材中所含水分，可分为自由水、吸附水和化合水三种。自由水是指呈游离状态存在于细胞腔、细胞间隙中的水分；吸附水是指呈吸附状态存在于细胞壁的纤维丝间的水分；化合水是含量极少的构成细胞化学成分的水分。自由水与木材的表观密度、导热性、抗腐蚀性、燃烧性等有关，而吸附水则是影响木材强度和胀缩的主要因素。1．纤维饱和点潮湿的木材在干燥大气中存放或人工干燥时，自由水先蒸发，然后吸附水才蒸发；反之，干燥的木材吸水时，则先吸收成为吸附水，而后才吸收成为自由水。当木材细胞壁中的吸附水达到饱和，但细胞腔和细胞间隙中尚无自由水时的含水率称为纤维饱和点。纤维饱和点随树种而异，通常为25％～35％。纤维饱和点是木材含水率是否影响其强度和湿胀干缩的临界值。2．平衡含水率木材很容易吸收周围环境中的水分，木材中的水分随大气湿度的变化而变化，始终处在一种动态的平衡之中。当木材长时间处于一定温度和湿度的空气中，其水分的蒸发和吸收趋于平衡，此时木材含水率相对稳定，称为平衡含水率。木材平衡含水率与大气的温度和相对湿度有关。新伐木材含水率一般大于其纤维饱和点，通常在35％以上。风干木材含水率介于15％～25％之间，室内干燥的木材含水率一般为8％～15％。（3）湿胀干缩木材具有显著的湿胀干缩性能。当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，蒸发的均为自由水，木材尺寸不变。继续干燥，当含水率降至纤维饱和点以下时，木材将发生体积收缩。在纤维饱和点以内，木材的收缩与含水率的减小一般为线性关系。反之，当干燥的木材吸湿后，产生体积膨胀，达到纤维饱和点时，其体积膨胀率最大。此后，即使含水率继续增加，其体积也不再膨胀。木材的湿胀干缩大小因树种而异。一般而言，木材表观密度越大，夏材含量越多，胀缩就越大。木材由于构造不均匀，致使各方向上胀缩也不一样，在同一木材中，这种变化沿弦向最大，径向次之，纵向（顺纤维方向）最小。为了避免木材在使用过程中含水率变化太大而引起变形或开裂，最好在木材加工使用之前，将其风干至使用环境长年平均的平衡含水率。含水率对木材膨胀变形的影响0102030405060123456789含水率(%)木材胀缩变形率(%)体积变形弦向径向纵向（4）强度由于木材结构构造的各向异性，因此木材的强度也有顺纹、横纹之分。作用力方向和木材纤维方向平行时，称为顺纹；作用力方向垂直于纤维方向时，称为横纹。在顺纹方向，木材的抗拉和抗压强度都比横纹方向高得多，所以工程上均充分利用木材的顺纹强度，而避免使其横向承受拉力或压力。另外，木材还有较高的顺纹抗弯强度，通常约为顺纹抗压强度的1.5～2倍。如果把木材顺纹抗压强度定为1时，木材的各种强度大小关系见表。木材各强度值大小关系抗压抗弯抗剪抗拉顺纹横纹顺纹横纹顺纹横纹11/10～1/31.5～21/7～1/31/2～12～31/20～1/3影响木材强度的主要因素有：1．含水率木材的强度随含水率变化而异：木材含水率在纤维饱和点以下时，其强度随含水率的增加而降低；在纤维饱和点以上时，含水率的增减对木材强度没有影响。实验证明，木材含水量的变化对其各种强度的影响程度是不同的，对顺纹抗压强度影响较大，其次是抗弯强度和顺纹抗剪强度，而对顺纹抗拉强度几乎没有影响。2．温度环境温度升高时，木材强度逐渐降低。木材含水率越大，其强度受温度的影响也较大。当木材长期处于60～100℃以下时，会引起水分和所含挥发物蒸发，而使木材呈暗褐色，强度下降，变形增大。所以如果环境温度可能长期在50℃以上的部位不宜采用木制结构。3．负荷时间的影响木材对长期荷载的抵抗能力远远低于对短期荷载的抵抗能力。木材在外力长期作用下，只有当其应力远低于极限强度的某一定范围以下时，才可避免木材因长期负荷而破坏。木材在长期荷载下不致引起破坏的最大强度，称为持久强度。持久强度比极限强度小得多，一般为极限强度的50％～60％。所以，在设计木结构时，应以持久强度作为极限值。4．疵病木材在生长、采伐、保存过程中，所产生的内部和外部的缺陷，统称为疵病。疵病使木材的强度等各项性能有不同程度的降低，甚至导致木材完全不能使用。木材的疵病主要有木节、斜纹、裂纹和腐朽、虫害等。由于木材的疵病是难以避免的，故在锯切时，应尽量避开疵病。此外木材的变色、腐朽、虫害、伤疤等疵病，都会影响木材强度的大小。建筑装饰常用树种及特点由于树木生长的地域和气候环境的不同，使各种木材的使用性能也略有差异。建筑装饰中常用的树种及其特性、用途见表。表7-3（上）建筑装饰中常用树种的特性、用途树种主要性能用途水曲柳纹理直，结构粗不均匀，木材较重，硬度、强度、干缩中等，耐腐蚀，不耐虫蛀，易加工，切削面光洁，握钉力强，胶粘性能好高级家具、胶合板及薄木、乐器、车辆、船舶、室内装修榉木纹理直切美观，结构中且不均匀，干缩小，强度中高，切削面光，油漆、粘结性能好，握钉力强，不易劈裂家具、单板、室内装饰胡桃木抗劈裂性和韧性好，干燥慢，弯曲性、加工性好，表面光滑，易雕刻、磨光，粘结性能好高档家具、装饰品、室内装修核桃木纹理直或斜，结构细且均匀，质重而稳定，变形小，硬度及强度中，干缩小，干燥慢，易劈裂，切削面光，耐腐蚀，油漆、粘结性能好，握钉力强家具、单板、室内装饰建筑装饰中常用树种的特性、用途椴木纹理直，结构略粗且均匀，质软，强度低，干燥易翘曲，易加工，不耐腐蚀，切削面光，油漆、粘结性能好，钉钉容易，但握钉力稍弱胶合板、装饰线条、器具楸木纹理交错美丽，结构略细且均匀，硬度中，干缩大，强度低，干燥快，不易变形，易加工，不耐腐蚀，切削面光，油漆、粘结性能好，握钉力小，不易劈裂家具、室内装修槐木纹理直，结构较粗且不均匀，材质重、硬，干缩、强度中，耐腐蚀性强，加工切削面光滑，油漆、粘结性能好，握钉力强家具、装修部件香樟交错纹理，结构细且均匀，材质较软，干缩小，强度低，易干燥，少翘曲，耐腐蚀和高温，易切削，切削面光，油漆、粘结性能好，握钉力中等，不劈裂家具、室内装饰、单板红松有光泽，松脂气味较浓，纹理直，强度较低，易锯刨加工，刨切面光滑，耐腐蚀，握钉力中船舶、车辆、建筑、门窗、室内装修柚木纹理直，结构中且不均匀，密度、硬度、强度中，干缩小，干燥质量好，性能稳定，，耐腐蚀，耐虫蛀，加工较难，刨切面光滑，油漆、粘结性能好，握钉力强高档家具、雕刻、单板、室内装修木材的防腐与防火木材在使用过程中存在两大明显的缺陷，一是易燃烧，二是易腐朽。因此在建筑工程中应用木材时，必须考虑木材的防腐与防火。（1）木材的防腐木材受到真菌侵害后，会使木材改变颜色，结构逐渐变得松软、脆弱，强度降低，这种现象称为木材的腐朽。木材腐朽主要是由于真菌中的腐朽菌侵害的结果。在适宜条件下，腐朽菌便可将木质细胞分解为养料，使细胞壁遭到完全破坏，使木材先变色或着色，最后软腐或粉化，强度降低，甚至失去全部承载能力。腐朽菌的生长必须同时具备下列三个条件：木材含水率高于20％；环境温度在2～35℃范围内；有氧气供应。若能破坏三个条件中的任何一个条件，即可抑制真菌生长，防止木材腐朽。在实际工程中，木材防腐通常采用以下两方面措施：1．破坏真菌的生存条件破坏真菌生存条件的主要方法是将木材经常保持通风和干燥状态，降低其含水率，并对木结构构件表面进行油漆或涂料涂刷处理，或将木材全部浸入水中保存。油漆涂层既可使木材隔绝空气和水分，又能木制品美观，增加装饰性能。2．注入化学防腐剂将化学防腐剂注入木材，使木材变成有毒物质而不能作为真菌的养料，使真菌无法寄生。木材防腐剂的种类很多，一般分为水溶性防腐剂、油质防腐剂和膏状防腐剂三类，常用防腐剂的种类、特性、适用范围见表7-4所示。木材注入防腐剂的方法通常有表面涂