木材学复习资料全教材.docx

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木材学复习资料全教材

第一章木材的生成

1.1.木材的优点：

木材的视觉，触觉，听觉，吸湿性能等。

1.2.木材的缺点：

　１.干缩和湿胀；２.木材易发生腐朽和受到虫蛀；３.木材作为沿海水工建筑材料或木船时，容易被海生钻孔动物所侵害；４.木材易于燃烧；５.木材的变异性差别很大；６.木材有很多天然的缺陷。

1.3.树干的组成（由外向内）

（一）树皮:

1表皮：

幼茎最外边的保护层；

　2皮层：

表皮内侧的薄壁组织，有贮存养分及通气的作用；

　3韧皮部：

俗称内树皮，由形成层产生，是植物中输导养分的组织。

4周皮：

成熟树干最外边的保护层，由木栓层、木栓形成层和栓内层组成，俗称外树皮；

（二）形成层:

位于树皮和木质部之间，是包裹着整个树干、树枝和树根的一个连续的鞘状组织层。

（三）木质部:

位于形成层和髓之间，是形成木材的主要部分，根据细胞的来源分为：

　　　初生木质部：

起源于顶端分生组织，由原形成层分生形成。

与髓紧密相连，占树木的体积很少；

　　　次生木质部：

是次生分生组织—形成层活动的结果，占树木体积的绝大部分，是木材利用中最主要的部分。

（四）髓：

位于树干的中心，是被木质部包围的薄壁组织，其功能是贮存养分供树木生长，在木材利用上价值很小，但其颜色、大小、形状、质地因树种不同而有差异，所以在木材识别上有特征意义。

1.4.形成层带：

形成层原始细胞的重复分裂产生木质部母细胞和韧皮部母细胞，这些母细胞和形成层原始细胞形态相似，也可以进行几次分裂，然后才进入到成熟阶段，所以把这层未分化的细胞带叫形成层带，一般有6~8层细胞。

1.5.高生长（顶端生长、初生长）：

即长高，是顶端分生组织分生的结果；

1.6.直径生长（次生长）：

即长粗，是形成层原始细胞平周分裂的结果。

1.7.幼龄材与成熟材的区别：

（一）在结构方面：

1幼龄材的纤维长度短，直径小；2幼龄材晚材百分率低；3幼龄材出现螺旋纹理的倾向较大；4幼龄材细胞次生壁中层的微纤丝角较大。

（二）在物理力学性质方面1幼龄材的密度低；2由于S-2微纤丝角度大，造成它的纵向收缩大，横向收缩小，干燥时容易翘曲，降低锯材质量；3力学强度降低约15%~30%，由于由于S-2微纤丝角度增大，顺纹抗拉强度明显降低。

第二章木材的宏观构造

2.1.2木材的三个切面:

１.横切面：

指与树干主轴或木纹方向垂直锯剖所得的切面，也称横截面，端面。

２.径切面：

指沿树干长轴方向且通过髓心的纵截面。

３.弦切面：

指沿树干长轴方向且与半径方向相垂直的纵截面。

2.1.2心、边材概念

　　　边材：

指靠近树皮部分材色较浅、水分含量较多的木材；

　　　心材：

指靠近髓心部分材色较深、水分含量较少的木材；

心、边材形成：

形成层经过分生形成边材，边材经过各种生理生化变化形成心材。

边材转变为心材过程中发生的变化:

1生活的薄壁细胞失去生理作用，变为死细胞；

2细胞中水分含量降低；

3阔叶树材导管中可能形成侵填体，针叶树材产生纹孔闭塞，形成对输导线路的堵塞；

4细胞中沉积树脂、单宁、色素、矿物质等，形成木材抽提成分；

2.1.3根据心、边材颜色的差异对木材进行分类

　１.显心材树种（心材树种）：

心、边材颜色区分明显或比较明显；如图

　２.隐心材树种（熟材树种）：

心、边材颜色没有区别，但心、边材含水率不相同；

　３.边材树种：

心、边材颜色没有区别，心、边材含水率也没有不同。

2.1.4年轮在木材三切面上的表现特征

　　横切面：

年轮呈围绕髓心的同心圆；

　　径切面：

年轮呈明显平行的条状，称之为生长带；

　　弦切面：

年轮呈抛物线型或倒“Ｖ”字型美丽花纹。

2.1.5木射线在木材三切面上的反映：

　１.横切面：

呈浅色细线，显示其宽度和长度；

　２.径切面：

呈深色宽带状，有光泽，又称射线斑块，显示其长度和高度；

　３.弦切面：

呈深色纺锤状或短线，显示其宽度和高度。

2.1.6早晚材

早材：

指年轮中靠近髓心，颜色较浅，材质较松软的部分木材，其细胞腔大壁薄，又称春材。

晚材：

指年轮中靠近树皮，颜色较深，材质较硬的部分木材，其细胞腔小壁厚，又称秋材。

早、晚材急变：

早、晚材间分界明显；早、晚材缓变：

早、晚材间分界不明显。

晚材率：

指早晚材急变的针叶材其晚材在一个年轮内所占的比例。

2.1.7导管与管孔：

导管是阔叶树材中输导水分和营养物质的细胞，它们上、下相连形成细长、中空的组织叫导管（水青树、昆兰树除外）；管孔是木材横切面上呈孔穴状的导管；在木材横切面上管孔的排列型式叫管孔式。

阔叶材管孔式一般分为三类：

１.环孔材：

早材管孔的直径明显大于晚材管孔，且都沿年轮呈环状排列。

但其晚材管孔有不同的排列，如星散状、弦列状、径列状、斜列状及不规则状。

如：

水曲柳、榆木等。

２.半散（环）孔材：

早材到晚材管孔直径逐渐由大到小，数量也由多变少。

如：

核桃木、柿树、枫杨等。

３.散孔材：

早、晚材管孔大小在一个年轮内无显著差别，分布也比较均匀。

如：

槭木、桦木、杨木。

侵填体是导管内的泡沫状填充物。

当阔叶树边材转变为心材时，由于导管内水分的丧失，使

其周围的薄壁细胞及其原生质挤入导管，局部或全部占据管腔。

2.1.8轴向薄壁组织

１概念：

是一串薄壁、长方形、具有单纹孔的细胞。

细胞腔大壁薄且上下成串，成串的两端细胞形体尖锐。

２来源：

由形成层中一个纺锤形原始细胞经横向分裂形成。

3在阔叶材中的分类：

根据其与导管在横切面上的连生情况分两类：

离管薄壁组织：

单独分布于木质部内，不与导管连生。

傍管薄壁组织：

环绕于导管周围并与管孔连生。

2.1.9木射线：

（一）概念

　　　树干横切面上沿半径方向辐射的线条称射线，包含在木质部中的射线称木射线，它是木材中唯一横向排列的组织。

（二）木射线在木材三切面上的反映：

　１.横切面：

呈浅色细线，显示其宽度和长度；

　２.径切面：

呈深色宽带状，有光泽，又称射线斑块，显示其长度和高度；

　３.弦切面：

呈深色纺锤状或短线，显示其宽度和高度。

第三章木材细胞

3.1.1形成层原始细胞的分裂

平周分裂：

分生出次生木质部和次生韧皮部，使细胞层数增加，即径向增加；

垂周分裂：

使形成层的细胞数增加，即增大形成层的周长。

3.1.2形成层原始细胞种类

1纺锤形原始细胞（a）—长轴沿树高方向，两端尖削，呈纺锤形，是木质部中纵行细胞的来源；

2射线原始细胞（b）—形体小，聚集成射线状，是木质部中横行细胞的来源。

3.2.3木材细胞壁壁层结构（以管胞和纤维为例）

1.胞间层：

2.初生壁（P）：

3.次生壁：

包括三S1、S2、S3三层。

4.瘤层

3.1.4纹孔：

是在木材细胞壁加厚产生次生壁时，初生壁上未被加厚的部分，即次生壁上的凹陷。

第四章木材的显微结构

4.1针叶树材的显微结构：

4.1.1轴向管胞（即管胞）：

管胞是针叶树材中的一种纵行的纤维状厚壁细胞，两端封闭尖锐，占木材总体积的90%以上，是组成针叶树材的主要细胞。

4.1.2木射线:

位于形成层以内的木质部中，呈带状并沿径向延长的薄壁细胞集合体。

分为单列木射线;纺锤形木射线.

4.1.3轴向薄壁组织:

来源于形成层同一个纺锤形原始细胞。

在横切面上的分布类型有三种：

星散型、切线型、轮界型

4.1.4树脂道

树脂道概念：

由薄壁的分泌细胞环绕而成的孔道，是具有分泌树脂功能的一种组织，为针叶树材构造特征之一。

根据树脂道发生和发展可分为正常树脂道和创伤树脂道。

具有正常树脂道的：

落叶松属、云杉属、黄杉属、银杉属、油杉属、松属。

阔叶树材的显微结构：

导管：

20%木纤维；50%木射线；17%轴向薄壁组织；2~50%阔叶树材管胞；树胶道

4.2.8阔叶材与针叶材显微结构的区别

1在组织结构上的区别：

有无导管；构成细胞种类、多少；细胞的排列；2在射线组织上的区别；3在薄壁组织上的区别；4在胞间道上的区别；5所含矿物质不同。

针叶树材：

1不具有导管；2管胞木纤维：

管胞是主要分子，构成木材体积的90%以上。

管胞横切面呈四边形或六边形。

年轮中早晚材的管胞差异较大。

3构成细胞类型：

少，主要构成细胞是管胞，占体积的90%以上4细胞排列：

横切面上管胞呈径向排列，每一径列行的细胞来源于同一个纺锤形原始细胞。

5轴向薄壁组织：

不发达，有的树种甚至没有，横切面上呈单个细胞，有星散型、切线型和轮界型。

6木射线：

不发达，多数是单列，具有横向树脂道的树种会形成纺锤形木射线。

组成射线的细胞都是横卧细胞，松科部分树种具射线管胞7胞间道：

仅松科某些属具有树脂道，其分布多为星散，或短切线状（轴向正常的为两个树脂道隔着木射线并列，而创伤树脂道呈短切线状弦向排列）。

8矿物质：

仅少数树种细胞含有草酸钙结晶，不含二氧化硅。

阔叶树材：

1具有导管2具有阔叶材管胞，但木纤维（纤维状管胞和韧性纤维）是主要分子，占木材体积的50%左右。

细胞横切面形状不规则，早晚材之间差异不大。

3多，除导管和木纤维外，轴向薄壁组织和木射线也占了一定比例。

4横切面上各种类型细胞排列无规则，但同一树种内排列有规律。

5较发达、发达至很发达，根据其与导管的连生情况分为离管和傍管两类。

每一类又有多种分布类型6仅为单列的树种少，多数为多列射线，有些含聚合射线。

组成射线的细胞有都是横卧的，但多数是横卧和直立都有，不具射线管胞。

7具有树胶道。

某些树种具有轴向和横向两种。

有些仅有轴向，而多数仅有横向。

轴向胞间道的排列有同心圆状、短切线状或星散状等。

8在不少树种细胞中含有草酸钙结晶，结晶形状多样。

有些热带树种细胞中含有二氧化硅。

第五章木材的化学性质

5.1木材的化学组成：

主要组分：

木材细胞壁主要由三种高分子物质—纤维素、半纤维素和木质素构成，它们约占木材重量的90~99%，是木材的主要化学组分。

少量组分：

木材中还有少量的非细胞壁成分—抽提物和灰分，是木材的少量化学成分。

5.2半纤维素对木材材性和加工利用的影响

半纤维素：

与纤维素紧密联结，起粘结作用，主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖、岩藻糖等几种单糖组成，另外，还有少量的糖醛酸。

阔叶材中的半纤维素较针叶材多。

1对木材强度的影响：

半纤维素在细胞壁中起粘结作用，赋予木材一定的刚性和剪切强度，半纤维素损失会使木材韧性、硬度、耐磨性及其它强度降低。

2对木材吸湿性的影响：

半纤维素是木材中吸湿性强的组分，是木材产生吸湿膨胀、变形开裂的因素之一。

对木材进行加热处理，使半纤维素发生降解可降低木材吸湿性，减少膨胀与收缩。

3对木材酸碱度的影响：

半纤维素具有较多还原性末端，易被氧化成羧基；同时在潮湿环境中，乙酰基易于发生水解生成醋酸，使木材酸性增强。

4对纤维板生产工艺的影响：

由于半纤维素的热塑性及水解作用，有利于湿法纤维板工艺中原料的软化处理和磨浆过程中纤维的分离；热压过程中，半纤维素的热解产物与木质素及其降解产物具有良好的粘结作用，是湿法纤维板无胶胶合的原理。

5阿拉伯半乳聚糖使落叶松属木材渗透性降低，导致其难以浸注和改性处理效果不好；对水泥固化产生不良影响，延缓水泥固化并降低固化强度

5.3木材中的抽提物

概念：

是指用水或乙醇、苯、乙醚、二氯甲烷等有机溶剂从木材中抽提出来的物质的总称。

木材抽提物对材性、加工和利用的影响

1对木材颜色的影响2对木材气味、滋味的影响3对木材强度的影响4对木材渗透性的影响5对木材胶合性能的影响6对木材涂饰性能的影响7对木材接枝聚合作用的影响8对木材表面耐候性的影响9对木材加工工具的影响

第六章木材的物理性质

6.1.1木材密度的种类

1生材密度=生材重量/生材体积2气干材密度=气干材重量/气干材体积3绝干材密度=绝干材重量/绝干材体积4基本密度=绝干材重量/生材体积

木材的实质密度概念：