最全面最系统最强悍的木材知识

木材基本知识主讲：张相星联系电话：[phone]QQ：732050204课程大纲一、木材概况二、木材的宏观构造三、木材的微观构造四、环境对木材构造、材质的影响五。抚育对木材构造、材质的影响六、木材的物理、力学性能七、木材的的防腐与防火八、木材的变色九、木材及其制品的分类与应用学习目标了解木材物理力学性能及其应用。重点是木材物理力学性能。难点是木材的湿胀干缩性与防腐。1.1世界森林的分布情况1.2中国林业概况1.3中国木材的进出口情况1.4木材的来源1.5小结一、木材概况1.1世界森林分布情况世界森林大致可分为三大类：热带森林。主要由阔叶树种构成。分布于南北回归线间的热带地区；北寒带森林，主要是针叶林，大多分布于北纬60°以北；温带森林，位于热带森林和北寒带森林之间地区，针阔叶林均有。马六甲海峡霍尔木兹海峡英吉利海峡白令海峡巴拿马运河曼德海峡直布罗陀海峡苏伊士运河麦哲伦海峡莫桑比克海峡巴斯海峡德雷克海峡土耳其海峡重要海峡和航线1.2中国林业概况中国幅员辽阔，自然气候条件和地形复杂，植物种类繁多，森林资源丰富，现存木本植物8000多种。占世界木本植物种类的1/3以上。其中乔木植物2000种以上，中国陆地由北向南，森林主要类型依次为针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、季雨林和雨林。人工林面积居世界首位，中国人均森林面积0.13hm²，相当于世界人均值的21.6%，居世界第134位；中国人均森林蓄积量9.42hm²。相当于世界人均值的14.7%，居世界第122位。1.3中国木材进出口情况据国家林业局第六次森林普查数据，我国每年森林消耗3.65亿m³。其中30%为薪材，约1亿m³。其余的2.6亿m³，出材率按65%计，约1.67亿m³。包括计划内产量5200万m³。以及超计划采伐和农村自产自用木材。由于中国国产木材资源严重不足，为满足市场需求，在较长时间内将要大量进口木材。进口：原木和锯材出口：以木家具和胶合板为主1.4木材的来源植物界可划分为藻菌植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物四大门。其中以种子植物的种最多，达20万种以上，我国约有3万种，木材来源于种子植物。乔木木本灌木种子植物木质藤本草本针叶材和阔叶材买麻藤目（藤本）裸子植物（木本）苏铁目（有高矮的木本）银杏目（乔木）针叶树材松杉木乔木阔叶树材木本木质灌木双子叶植物木质藤本被子植物草本单子叶植物种子植物木材杉树国营八一林场农田防护林水土保持林防风固沙林农田防护林宁夏盐池黑龙江克山山西黑龙江齐齐哈尔防护林海岸防护林草牧场防护林水源涵养林水源涵养林贵州黎平广东番遇呼伦贝尔北京密云桉树用材林用材林桉树纸浆林速生优质丰产定向高效稳定杉木用材林杉木用材林长白落叶松用材林兴安落叶松用材林潮白河杨树纸浆林樟子松用材林3经济林水果干果浆果药材板栗核桃茶叶林中厚朴林药用经济林厚朴林茶叶林中杜仲林Harvesting3yearoldSRCShort－rotation－coppiceHarvesting3yearoldSRC薪炭林（能源林）Fuelformixingwithcoal特种用途林风景游憩林国防林试验林名胜古迹林红松母树林班克松种子园北京红叶风景林1.5小结木材产自木本植物中的乔木，分为针叶树和阔叶树两大类。大部分针叶树理直、木质较软、易加工、变形小，建筑上广泛用作承重构件和装修材料，如杉树、松树等。大部分阔叶树质密、木质较硬、加工较难、易翘裂、纹理美观，适用于室内装修，如水曲柳、核桃木等。二、木材的宏观构造2.1树干2.2木材的三个切面2.3边材与心材2.4生长轮与年轮2.5早材与晚材2.7颜色与光泽2.6管孔与木射线2.8气味与滋味2.9纹理和花纹2.10髓斑与色斑2.1树干内皮外皮形成层木质部髓心2.2木材的三个切面1、横切面2、径切面3、弦切面横切面是与树干长轴相垂直的切面，亦称端面或横截面。在这个切面上，可以见到木材的生长轮、心材和边材、早材和晚材、木射线、薄壁组织、管孔(或管胞)，胞间道等，是木材识别的重要切面。横切面横切面弦切面径切面径切面横切面弦切面径切面径切面是顺着树干长轴方向，通过髓心与木射线平行或与生长轮相垂直的纵切面。在这个切面上可以看到相互平行的生长轮或生长轮线、边材和心材的颜色、导管或管胞线沿纹理方向的排列、木射线等。弦切面横切面弦切面径切面弦切面是顺着树干长轴方向，与木射线垂直或与生长轮相平行的纵切面。弦切面和径切面同为纵切面，但它们相互垂直。在弦切面上生长轮呈抛物线状，可以测量木射线的高度和宽度。在木材加工中通常所说的径切板和弦切板，与上述的径切面和弦切面是有区别的。在木材生产和流通中，借助横切面，将板宽面与生长轮之间的夹角在45°～90°的板材，称为径切板；将板宽面与生长轮之间的夹角在0°～45°的板材，称为弦切板。2.3边材和心材2.3.1边材和心材的定义边材：在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环部分。心材：髓心与边材之间（通常颜色较深）的木质部。2.3.2心材的形成边材的薄壁细胞在枯死之前有一个非常旺盛的活动期，淀粉被消耗，在管孔内生成侵填体，单宁增加，其结果是薄壁细胞在枯死的同时单宁成分扩散，木材着色变为心材。形成心材的过程是一个非常复杂的生物化学过程。在这个过程中，生活细胞死亡，细胞腔出现单宁、色素、树胶、树脂以及碳酸钙等沉积物，水分输导系统阻塞，材质变硬，密度增大，渗透性降低，耐久性提高。2.3.3边材树种、心材树种和熟材树种在实际工作中，通常根据心·边材的颜色、立木中心·边材的含水率，将木材分为以下三类：心材树种(显心材树种——心、边材颜色区别明显的树种叫心材树种(显心材树种)，如松属、落叶松属、红豆杉属、柏木属、紫杉属等针叶树材；楝木、水曲柳、桑树、苦木、檫木、漆树、栎木、蚬木、刺槐、香椿、榉木等阔叶树材边材树种——心、边材颜色和含水率无明显区别的树种叫边材树种，如桦木、椴木、桤木、杨木、鹅耳栎及槭属等阔叶树材。熟材树种(隐心材树种)——心、边材颜色无明显区别，但在立木中心材含水率较低，如云杉属、冷杉属、山杨、水青冈等。2.4生长轮、年轮通过形成层的活动，在一个生长周期中所产生的次生木质部，在横切面上呈现一个围绕髓心的完整轮状结构，称为生长轮或生长层。温带和寒带树木在一年里，形成层分生的次生木质部，形成后向内只生长一层，将其生长轮称为年轮。生长轮在不同的切面上呈不同的形状。多数树种的生长轮在横切面上呈同心圆状，如杉木、红松等；少数树种的生长轮则为不规则波浪状，如壳斗科、鹅耳枥、红豆杉、榆木等；石山树则多作偏圆形；蚬木似鲑壳的环纹。生长轮在横切面上的形状是识别木材的特征之一。生长轮在径切面上作平行条状，在弦切面上则多作V形或抛物线形的花纹。树木在生长季节内，由于受菌虫危害、霜、雹、火灾、干旱，气候突变等的影响，生长中断，经过一定时期以后，生长又重新开始，在同一生长周期内，形成两个或两个以上的生长轮，这种生长轮称作假年轮或伪年轮。假年轮的界线不像正常年轮那样明显，往往也不成完整的圆圈。杉木、柏木、马尾松常出现假年轮。假年轮2.5早材与晚材早材——形成层的活动受季节影响很大，温带和寒带树木在一年的早期形成的木材，或热带树木在雨季形成的木材，由于环境温度高，水分足，细胞分裂速度快，细胞壁薄，形体较大，材质较松软，材色浅，称为早材。晚材——到了温带和寒带的秋季或热带的旱季，树木的营养物质流动缓慢，形成层细胞的活动逐渐减弱，细胞分裂速度变慢并逐渐停止，形成的细胞腔小而壁厚，材色深，组织较致密，称为晚材。晚材在一个生长轮中所占的比率称为晚材率。其计算公式为：P=a/b*100%式中：P—晚材率(％)；a—相临两个轮界线之间晚材的宽度(cm)；b—相临两个轮界线之间的宽度(cm)。晚材率的大小可以作为衡量针叶树材和阔叶树环孔材强度大小的标志。识别应用（1）早材至晚材的变化缓急急变—硬松类：落叶松、马尾松、油松等缓变—软松类：红松、冷杉等（2）晚材率晚材率用于衡量针叶材。晚材率的大小不仅在识别中有用，而且是衡量木材强度及材质材性的一个重要标志。2.6管孔与木射线管孔导管：绝大多数阔叶材所具有的输导组织。管孔(vessels)：在横切面上导管呈孔穴状。有孔材(porouswood)—具有导管的阔叶材；无孔材(nonporouswood)—不具有导管的针叶材。导管的有无是区别阔叶材和针叶材的重要依据。针叶材除麻黄属、百岁兰属和买麻藤属的树种外，均不具导管；阔叶材除水青树属和昆栏树属外均具有导管。（白华、红松）木射线(woodray)在木材横切面上有颜色较浅的，从髓心向树皮呈辐射状排列的组织。在弦切面上，木射线呈短线或纺锤形，可显示出木射线的高度和宽度。顺着木材纹理方向为高度，垂直纹理方向为宽度。木射线的分类髓射线——在木材横切面上，有许多颜色较浅，从髓心向树皮方向呈辐射状排列的组织，称为髓射线。初生木射线——髓射线起源于初生组织，后来由形成层再向外延伸，它从髓心穿过生长轮直达内树皮，被称为初生木射线。次生木射线——起源于形成层的木射线，达不到髓心，称为次生木射线。木材中的射线大部分属于次生木射线。木射线——在木质部的射线；韧皮射线——在韧皮部的射线称为。射线是树木的横向组织，由薄壁细胞组成，起横向输送和贮藏养料作用。2.7颜色和光泽2.7.1颜色构成木材细胞壁的主成分之间无明显的颜色差异，但由于各种色素、单宁、树脂、树胶及油脂等物质沉积于木材细胞腔，并渗透到细胞壁中，使木材呈现不同的颜色。边材树种和熟材树种边心材的颜色无明显的区别，心材树种边材颜色较浅、心材颜色较深，应分别进行描述。木材的颜色能够反映树种特征，可以作为识别木材的特征之一。2.7.2光泽木材的光泽是指光线在木材表面反射时所呈现的光亮度。不同树种之间光泽的强弱与树种、表面平整程度、木林构造特征、侵填体和内含物、光线入射(反射)角度、木材切面的方向等因素有关。2.8气味和滋味木材的气味来源于细胞腔所含有的树脂、树胶、单宁以及各种挥发性物质。由于不同树种的木材所含有的化学物质不同，因而会散发出各种不同的气味，可用于木材的识别。木材的滋味来源于木材中所含的水溶性抽提物中的一些特殊化学物质。如黄柏、苦木、黄连木有苦味；糖槭有甜味；栎木、板栗有单宁涩味；肉桂具有辛辣及甘甜味。木材的气味和滋味不仅有助于木材树种的识别，而且还有一些重要的用途。如香樟可以提取樟脑油，用樟木制作的衣箱和书柜可以防虫蛀；檀香木可以提取白檀油，制作檀香扇及雕刻玩具。2.9纹理和花纹2.9.1纹理木材纹理指构成木材主要细胞（纤维、导管、管胞等）的排列方向。通常分为以下几类：(1)直纹理直纹理指木材轴向细胞的排列方向基本与树干长轴平行，如杉木、红松、榆木、黄桐、鸭脚木等。这类木材强度高，易加工，但花纹简单。(2)斜纹理斜纹理指木材轴向细胞的排列方向与树干长轴不平行，成一定角度。如圆柏、香樟、桉树、枫香、荷木等。斜纹理使木材强度降低，不易加工，但其中有一些花纹美丽，可在室内装饰和家具中发挥特殊的作用。斜纹理又可分为以下几种：①螺旋纹理指木材轴向细胞围绕树干长轴成单方向向左或向右的螺旋状排列，如侧柏、桉树等②交错纹理指螺旋纹理的方向有规律的反向，即左螺旋纹理与右螺旋纹理分层交替缠绕，如海棠木、大叶桉等。具有这类纹理的木材，在径切板上形成带状纹理，劈开后在板面上形成交错纵列的楔形槽。③波浪纹理指木材轴向细胞按一定规律向左右弯曲，呈波浪起伏状，如七叶树、樱桃、笔木等（图2-14）。④皱状纹理基本上与波状纹理相同，只是波浪的幅度较小，形如皱绸，常见于槭木、杨梅、桃花心木。2.9.2花纹木材的花纹－指木材表面因生长轮、木射线、轴向薄壁组织、颜色、节疤、纹理等而产生的图案。不同树种木材的花纹不同，对木材识别有帮助，并可作各种装饰材，使木制品美观华丽。常见的花纹有：(1)“V”形花纹在原木的弦切面或旋切单板上，由于生长轮早、晚材带管孔大小不同或材色不同，形成形似“V’状的花纹，如酸枣、山槐等。(2)银光花纹具有宽木射线或聚合木射线的树种，在径切面上由于宽木射线斑纹受反射光的影响而显示的花纹，如水青冈、栎木、山龙眼等