简介
木材是维管形成层向内的发展出植物组织的统称，包括木质部和薄壁射线。 木材对于人类生活起着很大的支持作用。
分类
按成长状况
木材按树木成长的状况分为外长树木材和内长树木材。外长树是指树干的成长通常是向外发展的，由细小逐渐长粗成材，且成长情况因为季节气候的差异而有所不同，因而形成年轮。内长树的成材则主要是内部木质的密实过程，热带地区木材几乎全为内长树木材。
按外观形状
由树叶的外观形状可将木材分为针叶树木材和阔叶树木材。针叶树的叶呈现针状，树干直而高大，纹理顺直，木质相对较软，故又称软木材。软木材比较容易加工，表面密度和胀缩变形较小，强度较高，耐腐蚀性较强，建筑工程上常用来作为承重结构的材料，如杉木、红松、白松、黄花松、马尾松等。阔叶树的叶宽较大，树干通直部分较短，材质坚硬，故又称硬木材。硬木材一般较重，加工较困难，胀缩变形较大，易翘曲、开裂，不宜作承重结构材料，大多数情况下用于内部装饰和家具，如榆木、曲柳、柞木等。
按加工不同
按木材加工的不同可以分为原木、板材和枋材。原木是指去皮去枝梢后，按照一定规格锯成一定长度的木料；板材是指宽度为厚度三倍或三倍以上的木料；枋材则指宽度不足厚度三倍的木料。
构造
木材的构造直接影响着木材的性能。树种及生长环境的不同，木材的构造也会有差异，通常从宏观和微观两方面观察和研究。
宏观构造
木材的宏观构造是指用肉眼和放大镜就能观察到的木材组织。由于木材是各向异性的，故可从树干的三个切面（横切面、径切面、弦切面）进行剖析。
树木是树皮、木质部和髓心三部分组成，一般树的树皮均无使用价值。髓心位于树干中心，质地松软，易于腐蚀，这也是为什么在对材质要求高的用材时去除髓心的缘故。木质部是建筑使用中木材的主要部位，它颜色不均，一般而言，接近树干中心者木色较深，称心材，靠近外围的部分颜色较浅，称边材。
从木材的横切面可以看出，木质部具有深浅相间的同心圆环，称为年轮，在同一年轮内，春天生长的木质往往颜色较浅，质地较松，故称春材，也叫早材；而夏天和秋天生长的木质颜色相对较深，质地较密集，故称夏材，也叫晚材。在树种相同的情况下，年轮越密集、越均匀，木材的材质越好；夏材部分越多，木材的强度也越高。
从髓心向外的辐射线，称为木射线，与年轮组成了美丽的天然纹理。
微观构造
木材的微观结构是指在显微镜下观察到的木材组织。借助显微镜可以观察到，木材是由无数管状细胞紧密结合而成，大多都是纵向地排列着，也有少数是横向排列的。每个细胞由细胞壁和细胞腔两部分组成，细胞壁是由细纤维组成，既可以吸附和渗透水分，又能承受力的作用，细胞腔则是由细胞壁包裹而成的空腔，所以木材的细胞壁越厚，细胞腔越小，木材越密实，其表观密度和强度也越大，同时，木材的胀缩变形也越大。较之春材，夏材的细胞壁厚，细胞腔小。
针叶树显微结构简单而规则，主要由管胞和木射线组成，木射线较细且不明显。阔叶树显微结构较复杂，木射线发达，粗大而明显。
性质
物理性质
密度与表观密度
各物种木材的密度相差不大，一般为1.48～1.56g/cm3，平均约为1.55g/cm3。木材的表观密度则差别很大，随着孔隙率、含水量等因素的变化而不同。小的能到280kg/m3，如泡桐，大的能达到1128kg/m3，如蚬木。大多数木材的表观密度都在400～600kg/m3，平均约为500kg/m3。
含水率与吸湿性
木材的含水率是指木材所含水的质量占干燥木材质量的百分数。木材中的水分包括三个部分，一个是细胞壁内的吸附水，一个是细胞腔中的自由水，另一个则是木材中的化学结合水。
细胞壁内的吸附水存在于木纤维中，木材的干湿变形以及力学强度均受其影响。当干燥的木材从大气中吸收水分时，通常先由细胞壁吸收成为吸附水；达到饱和后，水分进入细胞腔和细胞间隙，成为自由水。自由水是存在于细胞腔和细胞间隙中的水分，对木材细胞的吸附能力很弱。自由水含量的多少，会影响到木材的表观密度、导热性、抗腐朽能力和燃烧性等，而对木材的变形和强度几乎无影响。化学结合水是木纤维中有机高分子形成过程中所吸收的水分，是构成木材不可或缺的成分，正常状态下木材的结合水应该是饱和的，常温下对木材的性质影响不大。
木材干燥时首先是自由水蒸发，而后是吸附水蒸发；木材吸潮时，先是细胞壁吸水，细胞壁中的水分达到饱和后，自由水才开始吸入。通常我们把细胞腔和细胞壁中无自由水，而细胞壁吸附水饱和时含水率，叫做木材的纤维饱和点，其值介于25%到35%之间。均值约为30%。纤维饱和点是木材物理力学性质变化的转折点。
木材的含水率受温湿度的影响较大。当长时间处于一定温度和湿度的空气中时，木材的含水率就会趋于稳定，即水分的蒸发和吸收趋于平衡，此时木材的含水率称为平衡含水率。图10.2为木材平衡含水率与空气相对湿度和温度的关系。新伐木材的含水率一般在35%以上，风干木材的含水率为15%～25%，室内干燥木材的含水率通常是8%～15%。
湿胀干缩与变形
湿胀干缩是指材料在含水率增加时体积膨胀，减小时体积收缩的现象。木材的湿胀干缩性质呈现一定的规律性：当含水率在纤维饱和点以下变化时，含水率增大，木材体积会发生膨胀，含水率减小，木材的体积会发生收缩；而当木材的含水率在纤维饱和点以上变化时，只是自由水的增减，木材的体积没有变化。含水率对松木胀缩变形的影响，可以看出，木材的纤维饱和点是木材发生湿胀干缩变形的转折点。
由于木材内部构造并不均匀，其各方向的胀缩也有不同。木材品种相同时，其弦向胀缩最大，径向次之，而顺纤维的纵向最小。如木材干燥时，弦向干缩6%～12%，径向干缩3%～6%，纵向干缩则是0.1%～0.35%，木材弦向的胀缩变形最大，是因髓线与周围连接较差所致；木材树种不同时，其胀缩也不同，一般情况下，木材的表观密度越大、夏材含量越多，其胀缩变形也就越大。
木材的湿胀干缩变形，对其应用方面有很大的影响，干缩会造成木结构接缝不严、接榫松弛、翘曲开裂，湿胀会使木材结构产生凸起变形。针对这种不利影响，可提前对木材进行干燥处理，尽可能地使木材含水率达到与工作环境相适应的平衡含水率。
其他物理性质
木材的导热系数受其表观密度的影响，随其增大而增大，且顺纹方向的导热系数要大于横纹方向。木材干燥时，其电阻很大。但随着木材含水量的提高，木材的电阻会相对降低；另外，当温度升高时，木材的电阻也会减小。木材的吸声性能较好，故常用软木板、木丝板、穿孔板等作为吸声材料，应用相当广泛。
力学性质
木材的强度
木材根据受力状态的不同，有抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。由于木材构造的特点，使木材的各种力学性能具有明显的方向性，在顺纹方向（作用力与木材纵向纤维平行的方向），木材的抗拉和抗压强度都比横纹方向（作用力与木材纵向纤维垂直的方面）高，所以在工程上应充分利用它们的顺纹强度。
（1）抗压强度
目前，木材广泛应用于受压构件。木材细胞壁丧失稳定性会造成顺纹受压破坏。木材的顺纹抗压强度较高，仅次于顺纹抗拉和抗弯强度，且木材的疵病对其影响较小。工程中常见的柱、桩、斜撑及桁架等承重构件均是顺纹受压。木材横纹抗压强度比顺纹抗压强度低得多，通常只有顺纹抗压强度的10%～20%。当木材横纹受压时，细胞壁发生弹性变形，变形与外力呈正比例变化。当到达比例极限点后，细胞壁开始失稳，细胞腔被压扁，这时会产生较大的变形。所以，木材的横纹抗压强度可以由使用中所限制的变形量来决定，通常取其比例极限作为衡量横纹抗压强度的指标。
（2）抗拉强度
通常木材的各种力学强度中最高的是木材的顺纹抗拉强度，如木材单纤维的抗拉强度可高达80～200MPa。因此顺纹受拉破坏时往往不是纤维被拉断而是纤维间被撕裂。顺纹抗拉强度为顺纹抗压强度的2～3倍。但木材在使用中不可能是单纤维受力，木材的疵病（木节、斜纹、裂缝等）会使木材实际能承受的作用力远远低于单纤维受力。例如当树节断面是受拉试件断面的1/4时，其抗拉强度约为无树节试件抗拉强度的27%。同时，木材受拉杆件的连接处所受到的应力也相当复杂，这样就很难充分利用其顺纹抗拉强度。另外，含水率对木材顺纹抗拉强度的影响不大。由于木纤维之间横向连接处较为薄弱，所以其横纹抗拉强度很小，一般仅为顺纹抗拉强度的1/40～1/10。
（3）抗弯强度
木材受力弯曲时内部应力比较复杂，上部纤维是顺纹受压，下部纤维为顺纹受拉，在水平面中还有剪切应力作用。破坏时，通常是受压区首先达到抗压强度，出现一些微小但不明显的皱纹。然后外力的继续增大，皱纹逐渐增多增大，出现大量的塑性变形。最后当受拉区内纤维达到其抗拉强度时，木纤维出现断裂，且纤维间连接被撕裂，木材发生破坏。
木材的抗弯强度很高，为顺纹抗压强度的1.5～2倍，因此，在土木工程中木材多用作受弯构件，如用于桁架、梁、桥梁、地板等。但木节、斜纹等对木材的抗弯强度影响很大，特别是当它们分布在受拉区时尤为显著。
（4）剪切强度
木材的剪切根据作用力与木纤维方向的不同，可以分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断三种情况。顺纹剪切时，木纤维基本上未破坏，但剪切面上纤维间的连接却发生了破坏。因此，顺纹抗剪强度很小，通常为同一方向抗压强度（顺纹抗压强度）的15%～30%。横纹剪切时，剪切面中纤维的横向连接遭到破坏，一般情况下，木材的横纹剪切强度还要低于其顺纹剪强度。横纹切断时，木纤维被切断，因此，横纹切断强度较大，一般为顺纹剪切强度的4～5倍。
影响木材强度的主要因素
木材除了本身的组织构造会影响木材强度之外，含水率、负荷持续时间、疵病（木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等）、温度等不同，木材的强度也会不同。
（1）含水率的影响。木材的含水率对木材强度的影响很大，当细胞壁中水分增多时，木纤维间的连接力减小，使细胞壁软化，含水率在纤维饱和点以上变化时，是自由水的变化，因而不影响木材强度；在纤维饱和点以下时，随着含水率的降低，吸附水减少，细胞壁趋于紧密，木材强度增大，反之，强度减小。研究表明，木材含水率的变化，对木材各种强度的影响程度是不同的，对抗弯和顺纹抗压影响较大，对顺纹抗剪影响较小，而对顺纹抗拉几乎没有影响。
（2）负荷时间的影响。在外荷载的长期作用下，木材会在应力小于强度极限时发生疲劳破坏。我们把木材在长期外力作用下所能承受的不致引起破坏的最大应力，称为持久强度。木材的持久强度仅为极限强度的50%～60%。木材在外力作用下会产生塑性流变，当应力不超过持久强度时，变形到一定限度后趋于稳定；若应力超过持久强度时，经过一定时间后，变形急剧增加，从而导致木材破坏，因此，在设计木结构时，应考虑负荷时间对木材强度的影响，一般应以持久强度为依据。
（3）疵病的影响。木材在生长、砍伐、储存等过程中，所产生的一些结构上的缺陷，统称为疵病。木材的疵病主要有木节、斜纹、裂纹、腐朽和虫害等，木材出现一些疵病是一种常见的现象，这会致使木材的物理力学性质受到影响。
木节有活节、死节、松软节、腐朽节之分，其中，活节对木材性能的影响最小。木节容易降低木材的顺纹抗拉强度，但对顺纹抗压强度几乎没用影响；在横纹抗压和剪切时，木节反而会使其强度增加。
在木纤维与树轴成一定夹角时，形成斜纹。木材中的斜纹严重降低其顺纹抗拉强度，对抗弯强度也有较大影响，对顺纹抗压强度影响较小。
裂纹、腐朽、虫害等疵病，会造成木材构造的不连续或破坏其组织，严重地影响木材的力学性质，有时甚至能使木材完全失去使用价值。
（4）温度的影响。温度直接影响木材强度的高低，当空气温度较高时，木材中的胶结物质呈现软化状态，其强度和弹性性质均会降低。研究表明，当温度由25℃升至50℃时，木材抗压强度会降低20%～40%，抗拉和抗剪强度降低12%～20%；当温度在100℃以上时，木材中部分组织会分解、挥发、变黑，强度大幅下降，达到275℃左右时木材开始燃烧。因此，规范要求，当空气温度超过50℃时，不应采用木结构。当温度低于0℃时，木材中水分结冰，木材强度虽然增大，但材质变脆。一旦解冻，木材的各项强度都将比未解冻时的强度要低。
木材的韧性
由于木结构具有良好的抗震性，所以相对于其他结构来说，木结构的韧性较好。影响木材韧性的因素有很多，如木材的密度和环境温度等，木材的密度越大，其冲击韧性越好；高温会使木材变脆，韧性降低；而负温则会使湿木材变脆，韧性也会降低；另外，任何缺陷的存在都会严重影响到木材的冲击韧性
木材的硬度和耐磨性
硬度和耐磨性主要取决于木细胞组织的紧密度，木细胞组织越紧密，细胞间的连接越好，木材的硬度和耐磨性也会越高。另外，木材各个截面上的硬度和耐磨性也不一样，木材横面的硬度和耐磨性都较径切面和弦切面为高，而且木髓线发达的木材，其弦切面的硬度和耐磨性均比径切面高。
土木工程应用
常用木材
常用的木材土木工程中常用的木材，按照用途和加工程度可分为原木、板材、枋材三类。
木材是传统的建筑材料，在古建筑和现代绿色建筑中都得到了广泛应用。在结构方面，木材主要应用于屋架和屋顶，如梁、柱、桁檩和斗拱等。我国许多古建筑物均为木结构，它们在建筑技术和艺术上均有很高的水平，并具有独特的风格。
在加工制作方面，木材常用于房屋的门窗、地板、天花板、扶手、栏杆、隔断和搁栅等。
木材制品
常用的木材制品除了直接使用木材外，还对木材进行加工，制成各种人造板材，作为室内装修用的材料。
条木地板
条木地板由龙骨、水平撑和地板三部分构成，有单层和双层两种情况。双层条木地板下层为毛板，钉在龙骨上，面层为硬地板，板材常选自水曲柳、柞木、枫木、柚木、榆木等硬质木料。单层条木地板直接钉在龙骨上或粘于地面，板材多为软木料，常选用松、杉等木材。条木地板自重轻，弹性好，脚感舒适，其导热性小，冬暖夏凉，且易于清洁。它适用于办公室、会客室、旅馆客房，卧室等场所。
拼花木地板
拼花木地板是高档的室内地面装修材料，分双层和单层两种，均用一定大小的硬木块镶拼而成，双层地板下层为毛板，面层板材多选用柚木、水曲柳、柞木、核桃木、栎木、榆木、槐木等质地优良而不易腐朽开裂的硬木材。拼花小木条通常均带有企口。双层拼花木地板是将面层小板条用暗钉钉在毛板上固定，单层拼花木地板是将硬木面板条直接粘贴于混凝土基层上。拼花木地板常用于宾馆、酒吧、舞厅、会议室、办公室、体育馆等的地面装饰。
复合木地板
复合木地板也即是强化木地板，主要采用中密度纤维板或木板条，然后覆盖上三氧化二铝等涂料制作而成，构造上包括耐磨表层、图案层、纤维板、防水防潮层。它抗压强度高，耐烫、耐污、耐磨性能好，而且施工安装较为方便。在地面平整度保证的前提下，复合木地板可直接浮铺在地面上，而不需要胶粘结。
复合木地板适用于办公室、会议室、商场、展览厅、民用住宅等的地面装饰。
胶合板
胶合板比较常见，它是用蒸煮软化的原木旋切成大张薄片，再用胶粘剂按奇数层以各层纤维互相垂直的方向黏合热压而成的人造板材，因此，又称层压板。胶合板层数可达15层。根据木片层数的不同，而有不同的称谓，如三合板、五合板等。我国胶合板目前主要采用松木、水曲柳、椴木、桦木、马尾松及部分进口原木制成。
胶合板的主要特点有：由小直径的原木制得宽幅的板材，木材的利用率较高；因其各层单板的纤维互相垂直，故能消除各向异性，木材纵横向有着相同的强度、干湿变形小、没有木节和裂纹等缺陷。胶合板广泛用作建筑室内隔墙板，天花板、门框、门面板以及各种家具及室内装修等。
刨花板、木丝板、木屑板
刨花板、木丝板、木屑板是分别以刨花碎片、短小废料刨制的木丝、木屑等为原料，经干燥后拌入合成树脂或水泥等胶料，再经热压而制成的人造板材。通常这类板材表观密度较小，强度较低，主要用作绝热和吸声材料，但不易用于潮湿处。其表面可粘塑料贴面或胶合板作饰画层，这样既增加了板材的强度，又使板材具有装饰性，可用作吊顶、隔墙、家具等。
防腐
腐朽原因
木材的腐朽变质是遭受到真菌或昆虫侵害所致。木材受到真菌侵害后，其细胞改变颜色，结构逐渐变松、变脆，强度和耐久性降低，这种现象称为木材的腐朽（腐蚀）。真菌的种类很多，木材中常见的有霉菌、变色菌、腐朽菌三种。霉菌生长在木材表面，是一种发霉的真菌，经过抛光后可去除；变色菌以木材细胞腔内含物为养料，不破坏细胞壁，所以霉菌、变色菌只使木材变色，影响外观，而不影响木材的强度。腐朽菌以木质素为其养料，它分泌出的酶可以分解木材细胞壁组织中的纤维素、半纤维素，使木材腐朽败坏，对木材危害严重。
腐朽条件
木材中的真菌生存和繁殖，有三个必不可少的条件：水分、适宜的温度和氧气。当木材的含水率低于20%或高于150%、温度大于60℃或小于5℃时，真菌难以生存，所以保持通风干燥或将木材完全浸于水中，木材就不会腐蚀破坏。温度为25～30℃，含水率在纤维饱和点以上到50%，又有一定量的空气，最适合真菌的繁殖。
容易侵害木材的昆虫如白蚁、天牛、蠹虫等。它们在树皮或木质部内生存、繁殖，使木材形成很多孔眼或沟道，破坏木质结构的完整性而使强度严重降低，甚至结构崩溃。
防腐方法
无论是真菌还是昆虫，其生存繁殖均需要水分、温度和氧气，因此，破坏其生存条件就可以防止木材腐朽。例如将木材置于通风、干燥处，使木材隔绝水分；将木材浸没在水中、深埋于地下或表面涂油漆等，可以使木材隔绝空气；此外，还可采用化学有毒药剂，经喷淋、浸泡或注入木材，从而抑制或杀死真菌、害虫，达到防腐蚀的目的。
木材的防腐剂有很多，常用的有水溶性的、油溶性的及浆膏类的。水溶性防腐剂多用于内部木构件的防腐，常用氯化锌、氟化钠、铜铬合剂、硼氟酚合剂、硫酸铜等。油溶性防腐剂主要有杂酚油（又称克里苏油）、杂酚油-煤焦油混合液等。药力持久、毒性大、不易被水冲走、不吸湿，但有臭味，多用于室外、地下、水下等木构件。复合防腐剂主要品种有硼酚合剂、氟铬酚合剂、氟硼酚合剂等。这类防腐剂对菌、虫毒性大，对人、畜毒性小，药效持久，应用广泛。
防火
木材是木质纤维材料，容易燃烧。所谓木材的防火，其实是用化学物质涂刷、覆盖或者浸注木材，使其变成难燃的材料。处理后的木材，耐火性大大提高，木材不易燃烧，即使木材着火，火焰也不致沿材料表面很快蔓延。
常用的防火涂层材料有无机涂料（如硅酸盐类、石膏等）和有机涂料（如四氯苯酐醇树脂防火涂料、膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料等），覆盖材料可用各种金属制成。
浸注用的防火剂有以磷酸铵为主要成分的磷-氮系列、硼化物系列、卤素系列及磷酸氨基树脂系列等。