木材

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比重

木材の比重は、樹種によって、大きくことなる。一般に針葉樹は0.3～0.5、広葉樹は0.5～0.7程度のものが多い。もっとも軽いというバルサ材が0.17、もっとも重いとされるリグナムバイタ材が1.23といわれている。

木材を構成する細胞壁実質の比重(真比重)は約1.5であって、空隙(くうげき)が少なく空気の割合が少ない構造の材ほど、比重が高いことになる。さらに、含有水分が多ければそれだけ高い値になる。つまり比重の高い材ほど細胞壁が厚く多い材であり、それだけ強い材といえる。→ 軸受

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水分

木材は伐倒した生材状態では、大量の水分をふくんでいる。木材の場合、水分状態を、水分のまったくない(全乾)材の重量に対する水分割合を、含水率(%)としてしめすが、生材ではこの値が50%をこえ、ときとして100%をこえる。これが乾燥していくとき、はじめに細胞の空孔にある自由水がぬけ、含水率が30%以下になると細胞壁にある結合水が減少しはじめ、これにともなって木材は収縮し、強度も大きくなっていく。最終的には外気の温度・湿度にみあった状態まで乾燥して平衡する。このときの含水率が日本の全国平均は15%で、気乾含水率とよぶ。

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収縮・膨張

木材は水分の増減によって細胞壁の寸法が増減し、全体として伸縮する。その程度は、接線方向がもっとも大きく、含水率1%当たり0.2～0.4%程度で、放射方向がその約1/2、繊維方向がその約1/20であり、これらの値は比重の大きい材ほど大きい。このような方向による収縮・膨張の違いが狂いや割れの原因になる。心持ち材では割れをさけるために、あらかじめ背割りをいれる。

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強度

木材は細胞構成がハニカム構造であることから、繊維方向の強度がきわめて大きく、しかも軽いという構造材としてすぐれた特徴をもっている。ただし横方向の強度は縦方向の強度の1/10ないし1/20程度である。ヒノキ材について無欠点材の繊維方向における強度値を例示すると、曲げ750kg/cm²、圧縮400kg/cm²、せん断強さ75kg/cm²、曲げヤング率9.0t/cm²である。実際につかわれる木材は欠点もあり、材質のばらつきを考慮してかなり低い許容応力度がさだめてある。

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耐久性

木材は、老化に対してはきわめて強い材料だが、多くの樹種は腐朽や虫害などの生物劣化には弱い。腐朽は腐朽菌の侵入により、木材が分解される現象で、温度20°C以上、含水率30%以上で活発におこる。しかし、ヒノキ、ヒバ、クリなどの樹種は、心材に抗菌性をもつ成分があって耐朽性が高い。また、アカマツ、エゾマツ、ブナなどの耐朽性はきわめて低く、辺材は樹種に関係なく腐朽しやすい。虫害のおもなものはシロアリで、水分が多く腐朽している木材にひきよせられる。ヒバ、コウヤマキなどは耐蟻性が高く、アカマツ、カラマツなどは低い。