竹材讲课课件

刚直心虚玉肤洁，狂风不弯宁可折。脱箨方显凌云志，神州大地添春色。目录绪论第一章竹类资源材料第二章竹的形态和繁育第三章竹材的构造和性质第四章竹材加工利用绪论随着社会经济的发展，地球表面原始森林遭到严重破坏，特别是热带和亚热带的森林面积急剧减少，水土流失日益严重，如何保存地球上得森林？如何恢复热带和亚热带的森林？已成为全球人类共同关心的问题。竹类是热带和亚热带植物，它以生长快，繁殖能力强和容易更新为特点，它的用途广，经济价值高，因此近几十年来，地球表面的竹林面积逐年扩大。例如，中国在1950年前，纯竹林面积约165万hm2,1980年为341万hm2.过去的30年间，竹林面积平均每年增长2.45%。现在中国的纯竹林面积为520万hm2。竹子生长快、产量高、用途广，是我过经济建设的重要原材料，与人们的生活密切相关。毛竹竹材具有一般木材所不及的优点：收缩量小，割裂性、弹性和韧性较高，顺纹抗压强度60~80MPa,约为杉木的1.5倍，顺纹抗拉强度180MPa，约为杉木的2.5倍。约40~50根竹子可以代替1m3的木材。竹子的作用对人类发展的有重要的意义。第一章竹类资源材料竹子的植物分类竹类属种子植物门←被子植物亚门←单子叶植物纲←禾本目←禾本科←竹亚科。竹亚科和禾亚科同属禾本科。两者的区别是：竹亚科为木本，秆茎木质化程度高、坚韧、多年生，叶片具短柄，与叶鞘连接处常具关节而易脱落；而禾亚科为草本，秆常为草质，叶片不具短柄而与叶鞘连接，也不易自叶鞘上脱落。竹类植物种类世界竹类植物有70多属，1200多种，中国是世界上种类资源最丰富的国家，有约48属，近500余种。我国作为竹材利用的主要竹种有刚竹属的毛竹、桂竹、淡竹、刚竹，矢竹属的茶秆竹，苦竹属的苦竹，簕竹属的车筒竹，牡竹属的麻竹，慈竹属的慈竹等。其中毛竹在我国分布最广、蓄积量和产量最大是人工栽培工业用竹材中最重要的竹种。竹类植物的地理分布竹类植物分布于热带和亚热带，目前全世界竹林面积约为2200万hm2,可分为三大竹区：亚太竹区：世界最大的竹类资源分布区。竹林面积超过1000万hm2.有竹子50多属，900余种。主要产竹国有中国、印度、泰国、越南、柬埔寨等。其中中国和印度是世界上最大的两个产竹国。美洲竹区：竹林面积近1000万hm2,共18个属270多种。主要分布在南北美洲的东部地区。非洲竹区：非洲竹子种类少，仅10余种，竹林面积近150万hm2。中国的竹类资源分布竹林面积520万hm2,大致分为四个竹区：黄河至长江竹区：位于北纬30~40度，主要有刚竹属、苦竹属等散生竹为主。长江至南岭竹区：位于北纬25~30度，这是我国面积最大，竹子资源最丰富的地区毛竹比例最大，仅浙江、江西、湖南三省的毛竹林约占全国毛竹总面积的60%西南高山竹区：位于华西海拔的1000~3000m的高山地带。本区主要为原始竹丛华南竹区：北纬10~25度，这是我国竹种数量最多的地区，是丛生竹的主要分布区域我国天然竹林主要分布在长江流域以南海拔100~800m丘陵山区及河谷平地。其中福建省建瓯县、江西的宜丰县和湖南的桃江县比较突出。全国每年的采伐量1000万t以上。其中毛竹四亿根左右，竹材约800万t;其他竹种竹材约200万t。竹林的利用农业：做生产生活用具，全国每年生产的竹材，约有70%~80%消耗在农业生产方面。手工业：我国手工竹制品历史悠久，品种繁多，竹筷生产数量居世界之首，每年需用毛竹600万根以上。建筑建材业：竹秆质量轻、强度高、纹理美观，用作建筑用材安全可靠，经济适用。人造板工业：主要有竹编胶合板和竹材胶合板，用作车厢板，水泥模板、包装箱和家具等。每年代替木材10万m3以上。造纸工业：全国有几十家以竹为原料的纸厂，年生产竹纸25万t以上。食品加工业：竹笋制作笋干，用于出口。医药业：竹的秆、枝、叶、鞭都可作为中药，治疗人体疾病。观赏及生态保护：休闲观光（十里竹廊）、调节气候保持水土。浙江安吉蜀南竹海第二章竹的形态和繁育地下茎：竹秆的地下部分和根状茎，统称为地下茎。地下茎具有节和节间，节上生根，节侧有芽，可以萌发出新的地下茎或发笋出土新竹。根据竹子的地下茎形态特征，可分为三种类型:单轴型：地下茎细长，横走地下，可长距离的蔓延生长，每节通常有一个鞭芽。这类竹秆稀疏散生，称散生竹(刚竹属、唐竹属）。合轴型：地下茎不是横生，而是向上、粗大、短缩，状似烟斗的秆基。不能长距离蔓延，新竹一般靠近老秆，形成密集竹丛。故称丛生竹。簕竹属、慈竹属、牡竹属梨竹、泡竹等可横行，成散秆复轴型：兼有单轴型和合轴型地下茎的特点，由它生成的竹子称为混生竹矢竹属、苦竹属竹秆：竹秆是竹子的主体，分为秆柄、秆基和秆茎三个部分。秆柄：竹秆的最下部分，连接于母竹秆基或根状茎，通常实心。节上有退化叶，但不生根，不发芽。秆基：位于竹秆下部，入土生根，直径粗大可萌笋长竹，也可抽鞭或仅长成根状茎的芽。秆茎：为竹秆的地上部分，通常端直，圆筒形，有节，二节之间称节间。竹种不同，节间长短、数目及形状有所变化。竹壁厚度随竹种变化差异较大，但也有实心竹。枝：竹枝中空有节，枝节由箨环和秆环组成。按竹秆的正常分支情况分4种类型。一枝型：竹秆每节处单生一支（箬竹属）二枝型：竹秆每节处生枝2枚，一主一次长短差异。（刚竹属）三枝型：竹秆每节生枝3枚，一中心主枝，两侧各生一枚次主枝（苦竹属）多枝型：竹秆每节多枝丛生（慈竹属、簕竹属、单竹属、牡竹属等）叶和箨：叶：竹秆上各节生叶，互生，排列成两行。箨：竹子主秆所生之叶称叶箨，或笋箨，箨着生于箨环上，对节间起保护作用，箨一般会自然脱落。花和果：竹子一般要在50—100年时才会有开花现象，花后竹子多枯死，俗称自然枯。《本草纲目》中载：“竹米，通神明，轻身益气。”更具有清热解毒之功效，可作清凉饮料或煲粥食用，还可治肝病和癌病，是难得的养胃护胃之佳品。各种竹果竹类植物的繁育：开花结实是种子植物的共同特性。竹子的开花周期不规则，30~40年或以上，开花后的竹子迅速死亡变质而无利用价值。竹子的地下茎具有很强的无性繁殖能力，竹子的引种和更新主要通过营养体的分生来实现。竹类种子，立即播种发芽率较高。实生竹苗成活率高，长势强。中国已有利用毛竹种子人工育苗的成功经验。竹类植物的生长：竹类生长可分为三个阶段：a.竹笋的地下生长：竹类植物地下部分的侧芽在湿度适宜时开始萌发分化为笋芽，全笋的节数到出土前已定，出土后不再产生新节。b.竹笋的秆形生长：竹子是生长最快的植物，能在40~120天的时间内达到成竹的高度（15~30m或40m).高生长，主要靠居间分生组织形成的节间来实现。各单竹节的生长累积的总和，就是秆茎的高生长量。高生长中除细胞增长外，还有细胞壁增厚。同时木质化程度显著。c.秆茎的成熟过程：秆形生长结束后，其高度、直径和体积不再有明变化，主要表现为材质成熟，材质变化分为3个阶段：增进阶段、稳定阶段和下降阶段。表11-1竹材和木材在生成上的差异项目竹材木材高生长高生长时间短，主要依靠居间分生组织，在2-4个月内完成；秆茎上、下的高生长虽起始有早、晚，结束有先后，但可认为居间分生组织在全长范围内均有作用。在树木全生活期均有高生长，主要依靠顶端的原始分生组织完成，在次生长的树径（形成层）部位是不会产生高生长的。直径生长居间分生组织在竹笋—幼竹高生长期，秆茎基本保持不变，竹壁、直径略加粗；在高生长完成后，秆茎不再增大。树木的直径生长是由形成层分生完成的，在树木整个生活期均有直径生长。第三章竹材的构造和性质竹材的构造与木材有所不同，主要区别为：竹材是单子叶植物，维管束成不规则分布，没有径向传递组织和形成层，具有节间分生组织，因此竹子只有高生长而没有直径生长；无真正的髓和射线组织，节中空、节间以节膜相隔，具空随；所有细胞都严格地按轴向排列，其构造较木材更为整齐；因此竹材的抗拉强度较大，但易于劈裂，即抗剪强度小。竹壁的构造：竹壁在宏观下自外向内由三部分组成：竹皮：竹壁横切面上不具维管束的最外侧部分，表面光滑，具蜡质，俗称竹青。竹肉：位于竹皮和髓环组织之间，竹肉中维管束的分布，由外向内，由密变疏。外侧致密坚韧，内侧疏松。髓环组织：竹壁邻接竹腔的一层薄膜，俗称竹衣或竹膜，不含维管束。在生产习惯上，常将竹壁厚度的不同组织由外至内称之为竹青、竹肉和竹黄三个部分。竹壁的解剖构造:竹材细胞分为表皮系统、基本系统和维管束系统三部分.表层系统是竹皮，位于茎秆的最外方，髓环和髓位于最内侧。把基本组织和维管束系统夹在中间。整个竹秆组织含有薄壁组织约50%、纤维40%和输导组织（含导管与筛管）10%，上述比例随竹种不同有差异。表层系统表皮层：由长形细胞、硅质细胞、栓质细胞和气孔器及刚毛等构成皮下层：通常为1~2层或3层柱状细胞，细胞壁稍厚或很厚，纵向排列，细胞成柱状，横切面为方形或矩形。皮层:皮层细胞横切面为圆形至椭圆形，细胞壁明显地比表皮细胞和皮下层细胞壁薄,基本系统基本薄壁组织：基本薄壁组织由薄壁细胞组成，主要分布在维管束系统之间，环绕维管束，其作用相当于填充物，是构成维管束内外的营养组织髓环：髓环位于髓腔竹膜外围，由多层排列紧密的石细胞组成，其质地相当坚硬。一般髓环细胞的石化程度与竹龄关系密切。髓：髓一般由大型薄壁细胞组成。髓组织破坏后留下的间隔，即竹秆的髓腔。髓呈一层半透明的薄膜粘附在秆腔内壁周围，俗称竹衣。但并不是所有竹种皆如此，也有含髓的实心竹。维管束系统:维管系统由包藏在基本薄壁组织中的维管束群组成，主要有向上输导水分和无机盐的木质部与向下输导光合作用产物的韧皮部两个部分，通常包含纤维、导管、筛管及伴胞等细胞。是竹子的输导组织和强固组织的综合体。图示维管束在竹壁中的分布维管束在横切面上略呈4瓣“梅花形”竹类植物维管束解剖结构（Grosser,Liese）1.外方纤维股2.薄壁组织3.维管束外鞘4.初生韧皮部的筛管5.后生木质部的2个大型导管6.小的后生木质部分子7.细胞间隙（由原生木质部深化而成，其中常具有1~2个环纹导管或填充体8.内方纤维股竹材秆茎壁维管束的立体剖视图1.后生木质部导管2.原生木质部导管3.筛管4.筛板5.伴胞6.基本组织壁细胞7纤维鞘8纤维9.导管末端上的穿孔10.导管侧壁上的纹孔竹材的性质：竹材的化学性质：竹材主要化学成分为有机组成，是天然的高分子聚合物，主要由纤维素（约55%）、木质素（约25%）和半纤维素（约20%）构成。竹材的纤维素含量随着年龄的增加而略减，不同秆茎部位含量也存在差异：从下部到上部略减。从内层到外层是渐增的。竹材的少量成分：用冷水、热水、醚、醇和1%氢氧化钠等溶剂浸泡竹材后，抽提物的成分十分复杂。因而，易发生虫蛀，霉变和菌腐。竹材的物理性质：含水率：竹子生长时含水率很高，平均约为80%~100%，通常年龄愈小，其新鲜材含水率愈高。密度：竹材的基本密度在0.40~0.9g/cm3.其实质密度约为1.481~1.514g/cm3.平均密度约为1.500g/cm3.竹子的绝干密度约为0.79~0.83g/cm3。主要取决于维管束的密度及其构成。随竹种、年龄、秆茎部位、立地条件和竹种发生变化。竹材的力学性质：非均质各项异性材料，密度小，强度大。是一种轻质高强材料。在某些方面优于木材，如顺纹抗拉强度约比密度相同的木材高1/2。顺纹抗压强度高10%左右。竹材基本密度大，则纤维含量大，机械性能高，力学强度就大。第四章竹材加工利用我国竹子加工利用历史悠久，在集约经营、新品种培育和新产品开发方面处于国际领先地位。随着竹子加工利用逐渐精深，使竹产品用领域不断拓展，在建筑、家具、造纸、包装运输、食品、医药、保健、纺织、旅游、环保、化工、军工等行业得到广泛应用。竹材人造板：我国对竹材人造板的研究始于20世纪70年代，目前已经开发成功有数十种工业化产品：竹编胶合板：包装箱板室内顶板、侧壁板等。竹材胶合板：主要作汽车车厢底板。竹材层压板：火车车厢底板、载重汽车的车厢底板，也用作集装箱底板。竹席竹帘胶合板：建筑模板。竹材刨花板：家具制造、