土木工程材料

木材密度各树种相差不大，约1.48～1.56g/cm³（教材亦约1.54）。表观密度随孔隙率、含水率变化大，气干平均约500kg/m³，可粗略评估物理力学性质。

含水率为木材中水质量占干材质量百分数。新伐常＞35%；风干约15%～25%；室内干燥常约8%～15%。水分分自由水（细胞腔与间隙，影响表观密度、抗腐、燃烧、干燥）、吸附水（细胞壁纤维间，影响强度与胀缩）、化学结合水（常温不变，影响可忽略）。干燥先失自由水再失吸附水；吸湿则细胞壁先饱和再进自由水。

纤维饱和点：无自由水而细胞壁吸附水饱和时的含水率，一般约23%～32%，常取30%。是强度与变形随含水变化的转折点：其上含水变化主要为自由水，对强度体积影响甚微；其下吸附水变化显著影响强度与体积。

平衡含水率：木材与环境温湿度长期平衡、内部含水不再变化时的含水率。工程宜用已达平衡含水率的木材以保持性能稳定。我国北方约12%，南方约18%，长江流域一般约15%。

湿胀干缩：含水率在纤维饱和点以下时，含水增则胀、减则缩；在纤维饱和点以上仅自由水增减时体积基本不变。纤维饱和点是湿胀干缩转折点。自纤维饱和点至炉干，干缩率大致：顺纹约0.1%，径向约3%～6%，弦向约6%～12%。弦向与径向干缩差是裂缝、翘曲主因；胀缩弦向最大、径向次之、纵向最小。

木材各向异性，工程充分利用顺纹强度（远大于横纹）。理论上顺纹抗拉最大，实际因缺陷等常表现为顺纹抗压更高。受弯时上部顺纹受压、下部顺纹受拉，最终常因受拉区断裂破坏。剪切分顺纹剪切、横纹剪切、横纹切断；横纹切断强度较大，约为顺纹剪切的4～5倍。

含水率在纤维饱和点以下时，含水降低则强度增大（抗弯、顺纹抗压影响较明显，顺纹抗拉影响较小）；纤维饱和点以上强度基本不随含水变化。试验强度常换算到标准含水率。教材给出含水率$W$时强度换算至12%的经验式：

其中$\alpha$为含水率校正系数，随受力与树种而异（如顺纹抗压各树种常取0.05；抗弯常取0.04；顺纹抗剪常取0.03等）。

持久强度：长期荷载下不致破坏的最大强度，一般仅为极限强度的约50%～60%。设计木结构须考虑荷载持续时间。温度升高强度降低；长期60～100℃强度明显下降，超过约140℃纤维素热裂解、强度显著下降，故长期高温建筑不宜采用木结构。

疵病包括木节、斜纹、裂纹、腐朽、虫害等。腐朽虫蛀材不可用于结构；影响结构强度的主要是木节、斜纹、裂纹。活节影响较小；木节显著降低顺纹抗拉，对顺纹抗压影响较小，横纹抗压或剪切时反而可能增强。斜纹严重降低顺纹抗拉并影响抗弯，对抗压影响较小，装饰时斜纹可成美观花纹。

裂纹常见径裂（心裂）、轮裂（环裂/弧裂）与干裂。干裂外宽内窄由外向内，多因干燥不均。裂纹破坏完整性并降低强度。密度增大则强度、刚度、韧性一般增高。