木材学实验指导.docx

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木材学实验指导

木材学实验指导

Aguidebookforexperimentsofwoodscience

罗建举徐峰梁宏温编著

二○○八年十二月

第一章木材构造/Woodstructure...................................1

实验一木材宏观构造/Grossstructureofwood......................1

实验二针叶材宏观构造/Grossstructureofsoftwood................5

实验三阔叶材宏观构造

（1）/Grossstructureofhardwood...........8

实验四阔叶材宏观构造

（2）/Grossstructureofhardwood..........12

实验五进口木材宏观识别/Woodidentificationofimportedspecies.....16

实验六木材制片/Preparationofwoodsectionspecimen...........18

实验七针叶树材显微构造

（1）/Minutestructureofsoftwood.......23

实验八针叶树材显微构造

（2）/Minutestructureofsoftwood.......26

实验九阔叶树材显微构造

（1）/Minutestructureofhardwood.......29

实验十阔叶树材显微构造

（2）/Minutestructureofhardwood.......32

实验十一木材解剖分子的离析与测量/

Isolationandmeasurementofwoodelements.............35

第二章木材物理力学/Woodphysico-mechanicalproperties............37

实验十二木材年轮宽度与晚材率测定/Determinationofgrowth

incrementwidthandlatewoodpercentage................37

实验十三木材含水率、干缩性和密度测定/Determinationof

moisturecontent,shrinkageandwooddensity..........39

实验十四木材顺纹抗压强度测定/Determinationof

longitudinalcompressionstrength......................42

实验十五木材抗弯强度及抗弯弹性模量测定/

DeterminationofMOEandMOR..........................45

实验十六木材顺纹抗剪强度测定/Determinationof

sheeringstrengthalongthegrain.....................48

实验十七木材冲击韧性测定/Determinationofimpacttoughness...51

实验十八木材硬度测定/Determinationofhardness.................53

第三章木材化学/Woodchemistry....................................55

实验十九木材化学式样采集与制备/SamplingforChemicalanalysis..55

实验二十木材灰分含量分析/Ashcontentanalysis..................56

实验二十一木材水抽提物含量分析/Extractivescontentanalysis....58

实验二十二木材1%NaOH抽提物含量分析/

1%NaOHextractivescontentanalysis..................60

实验二十三木材综纤维素含量分析/Holocellulosecontentanalysis..62

实验二十四木材纤维素含量分析/Cellulosecontentanalysis.......64

实验二十五木材戊聚糖含量分析/

5-C-polysaccharidecontentanalysis..................66

实验二十六木材木素含量分析/Lignincontentanalysis.............69

实验二十七木材pH值分析/phvalueanalysis......................71

实验二十八木材酸碱缓冲容量分析/

Buffercapacitytoacidandalkaline.................72

实验二十九利用木素显色反应区分针、阔叶树材/Differentiationof

softwoodfromhardwoodbythelignincolorreaction..74

第四章木材保护与改性技术/Woodprotectionandmodification........75

实验三十木材阻燃处理/Firretardancetreatment..................75

实验三十一木材防腐处理/Preservationtreatment..................77

实验三十二木材尺寸稳定化处理/

Dimensionalstabilizationtreatment..................79

实验三十三木材软化与弯曲成型/

Softeningtreatmentandbendingofwood.............81

实验三十四木塑复合物（WPC）制备技术/PreparationofWPC...........83

实验三十五木材脱色与漂白/Bleachinganddecoloringtreatment....84

实验三十六木材染色/Dyeingofwood..............................86

作业题和思考题/Reflectionandpractice.............................88

第一章木材构造/WoodStructure

实验一木材宏观构造/Grossstructureofwood

一、实验目的

1.识别与掌握木材宏观构造的主要特征：

木材三切面、心材和边材、生长轮（年轮）、早材和晚材、木射线、树脂道、管孔等。

2.识别木材宏观构造的次要特征：

纹理和结钩、材色和气味、轻重和软硬等。

3.识别树皮和原木材身（表）特征：

外皮和内皮、内皮花纹和石细胞；材身槽棱、棱条、灯纱纹、波痕等。

二、实验仪器、设备

锋利小刀一把，10倍放大镜一把。

三、实验材料

马尾杉Pinusmassoniana

杉木Cunninghamialaceolata

铁坚杉Keteleeriafortunei

黄连木Pistaciachinensis

山合欢Albiziakalkora

麻栎Quercusacutissima

香樟Cinnamomumcamphora

蚬木Burretiodendronhsienmu

轻木Ochromalagopus

楝叶吴茱萸Euodiameliaefolia

四、实验项目与内容

1.木材三切面：

横切面、径切面和弦切面。

横切面是指与树干纵轴或木纹方向相垂直的切面。

在横切面上，生长轮呈同心圆环状，木射线呈辐射线状。

管孔、树脂道、轴向薄壁组织的分布及各种细胞组织间的联系能清楚地反映出来。

是木材识别最重要的切面。

径切面是指与树干纵轴或木纹方向相平行的、或与树干半径（木射线）方向相平行的纵切面。

在径切面上，生长轮呈平行竖线状，木射线呈片状并且与生长轮相互垂直。

弦切面是指与树干纵轴或木纹方向相平行的、并与树干半径（木射线）方向相垂直或与生长轮相平行的纵切面。

在弦切面上，生长轮呈抛物线状，木射线呈纺缍状。

2.心材和边材：

在木材横切面或径切面上观察，靠髓心材色较深部分称心材。

靠树皮材色较浅部分称边材。

心材和边材区别明显的树种称心材树种；例如：

杉木、山合欢、黄连木。

心材和边材区别不明显的树种称边材树种；例如：

铁坚杉、轻木。

心材有大小之别；心材直径大于该横断面直径一半者为大，例如：

杉木、山合欢。

心材直径小于该横断面直径一半者为小，例如：

黄连木。

心材和边材，主要描述心材的大小、颜色。

3.生长轮（年轮）：

是指在横切面上呈同心圆环状的木质层称生长轮。

主要描述生长轮的形状与明显与否。

4.早材和晚材：

是指在一个生长轮内，靠髓心材色较浅或管孔较大的部分称早材。

靠树皮材色较深或管孔较小的部分称晚材。

主要描述晚材带的大小，早材过度到晚材的变化是缓（渐）变还是急（突）变。

早材过度到晚材材色逐渐变深或管孔逐渐变小者为缓（渐）变；早材带与晚材带之间无明显界限；例如：

山合欢。

早材过度到晚材材色突然变深或管孔突然变小者为急（突）变；早材带与晚材带之间有明显界限；例如：

铁坚杉、马尾松、麻栎、黄连木。

5.木射线：

是指在横切面上呈辐射状排列的浅色细线条。

主要描述木射线的大小，分细、中、宽3级：

在肉眼下不见或隐约可见者为细木射线；例如：

铁坚杉、马尾松。

在肉眼下可见至易见者为中木射线；例如：

山合欢、轻木。

在肉眼下显著者为宽木射线；例如：

麻栎。

6.管孔：

是指在阔叶树材横切面上看到大小不等、但分布有规律的圆形小孔穴。

所以，阔叶树材又称有孔材。

例如：

麻栎、山合欢。

而在针叶树材横切面上看不到这样的圆形小孔穴，所以针叶树材又称无孔材。

例如：

杉木、铁坚杉、马尾松。

7.树脂道：

是指在松科某些木材横切面上看到大小不等、而且分布没有规律的小孔穴或浅色小点。

例如：

铁坚杉、马尾松。

8.木材结构：

是指木材细胞或组织大小及粗细而言。

结构粗者板面比较粗糙；在针叶树材中，凡晚材带宽、早材过度到晚材为急（突）变者或在阔叶树材中凡属环孔材、或具宽木射线者、或具大管孔者为粗。

而结构细者板面比较光滑、细腻；在针叶树材中，凡早材过度到晚材为缓（渐）变者或在阔叶树材中凡管孔小及具细木射线者为细。

属于上述两者之间过渡的为中结构。

9.木材纹理：

是指木材细胞的排列方向。

木材识别时分直纹理、斜纹理、交错纹理。

杉木、铁坚杉为直纹理；香樟为斜纹理；蚬木、枫香为交错纹理。

10.材色：

木材均具有颜色，识别心材树种时，应分别描述心材和边材的材色，并且应以新鲜切面的材色为准。

但是材色甚少纯色，描述时灵活掌握。

11.木材轻重与软硬：

木材重量分轻、中、重三级，按气干材密度小于0.40g/cm3为轻，0.41～0.80g/cm3为中，大于0.80g/cm3为重。

木材识别时，以手感来分。

轻手者为轻，例如：

杉木、轻木。

重手者为重，例如：

麻栎、蚬木。

一般木材轻则软，重则硬。

12.木材气味：

是指木材中含有挥发性物质的特殊气味。

例如：

杉木具杉香气味；松木具松香气味；香樟具樟脑气味。

应以新鲜切面的气味为准。

13.树皮特征：

树皮特征对原木识别很重要，分外皮和内皮。

外皮形态主要是开裂，分纵裂（浅纵裂、纵裂、深纵裂）、不规则裂；特殊外皮（皮孔、皮刺、栓皮）。

内皮特征主要是石细胞（粒状、片状、环状、条状、混合状）；花纹（火焰状、锯齿状、兰花状）。

针叶树材:

阔叶树材:

14.材表（身）特征：

材表特征对原木识别有一定帮助，特征主要有：

1）槽棱，即材表上的凹槽（整齐槽棱、不整齐槽棱、网纹槽棱、细长槽棱），例如：

麻栎。

2）灯纱纹，即材表上的细纱纹，放大镜下呈小纺缍形，例如：

楝叶吴茱萸。

3）波痕，即材表上与木纹垂直相交的细线条，例如：

蚬木。

4）棱条，即材表上凸起的条纹；分大棱条（基部宽度大于2cm），棱条（基部宽度1～2cm），小棱条（基部宽度小于1cm），例如：

槭木。

5）平滑，即材表上无任何特征；例如：

杉木、铁坚杉。

五、实验方法

先拿出木材标本，并用小刀将横切面削光滑。

取出放大镜，左手持木材标本，右手持放大镜，并调整焦距，直至看到清晰的木材特征。

描述的顺序，首先观察横切面，次为径切面，后弦切面。

亦可按表1所列的特征顺序逐项描述。

六、实验要求

1.实验前应认真预习实验指导书；

2.描述的木材标本数量应不少于5个树种；

3.实验结束时立即上交实验报告；

七、实验报告要求

1.将木材标本上能描述到的构造特征填入表1，描述的木材标本数量应不少于5个树种。

2.绘制木材三切面立体图，针、阔叶树材各1种。

要求示明树皮、年轮、早晚材、心边材、木射线在三个切面上的形态。

表1.木材宏观构造特征记载表

树种

名称

树皮

生长轮

管

孔

有

无

树脂（胶）道

心边材

木

射

线

纹

理

结

构

气

味

轻

重

材

表

备

注

外皮形态

内皮

明

显

度

形

状

早材至晚材变化

类

型

分

布

心材

边材

颜色

石细胞

花纹

树

脂

襄

（腔）

大

小

颜

色

第一章木材构造/WoodStructure

实验二针叶树材宏观构造/Grossstructureofsoftwood

一、实验目的

在掌握实验一所描述的宏观构造特征的基础上，本实验重点是掌握针叶树材的树脂道、生长轮（年轮）、早材和晚材、木射线等宏观构造特征。

并总结出针叶树材的树脂道、生长轮、早材和晚材、木射线、纹理、结构等宏观构造特征的规律。

二、实验仪器、设备

锋利小刀一把，10倍放大镜一把。

木材识别工具书一册。

三、实验材料

马尾杉Pinusmassoniana

细叶云南松P.yunnanensisvar.fortunei

杉木Cunninghamialaceolata

铁坚杉Keteleeriafortunei

银杉Cathayaargyrophylla

长苞铁杉Tsugalongibracteata

柏木Cupressusfunebris

冷杉Abiesyuanboshanensis

罗汉松Podocarpusneriifolius

四、实验项目与内容

1.树脂道：

树脂道分正常（天然）树脂道和受伤树脂道。

正常（天然）树脂道一般单个分布于早材带或晚材带中，例如：

马尾杉、细叶云南松；或2～3（5）个弦列，例如：

铁坚杉。

受伤树脂道通常成串弦列，它还通常出现在无正常（天然）树脂道的木材中，例如：

长苞铁杉、冷杉。

2.生长轮（年轮）：

针叶树材的生长轮多数圆而明显，不明显较少，例如：

罗汉松。

主要描述生长轮的明显度和形状。

3.早材和晚材：

针叶树材的早材和描述是按材色深浅区分的，靠生长轮开始处材色较浅为早材，靠生长轮末端处材色较深为晚材。

主要描述晚材带的宽窄；早材过度到晚材的变化是缓（渐）变还是急（突）变。

早材过度到晚材材色逐渐变深者为缓（渐）变；早材带与晚材带之间无明显界限；例如：

杉木、柏木、罗汉松。

早材过度到晚材材色突然变深者为急（突）变；早材带与晚材带之间有明显界限；例如：

铁坚杉、马尾松。

4.树皮：

针叶树材的树皮也可分为外皮和内皮。

外皮特征：

纵裂者如杉木、柏木、罗汉松；不规则开裂者如马尾松；具栓皮层者如铁坚杉、艮杏。

内皮特征：

石细胞粒状者如长苞铁杉、铁坚杉、冷杉；石细胞片状或环状者如马尾松、细叶云南松；内皮具树脂襄（腔）带者如杉木、柏木。

5.木射线：

针叶树材的木射线一般较细，肉眼下不见至略可见。

6.结构：

针叶树材的结构可分粗细两类，结构粗的如铁坚杉、马尾松、长苞铁杉；结构细的如杉木、柏木、罗汉松。

7.纹理：

针叶树材的纹理一般较直。

8.材表（身）：

针叶树材的材表一般较平滑。

9.心材和边材：

针叶树材的心材和边材特征描述与实验一相同。

10.针叶树材分类：

根据针叶树材有无正常（天然）树脂道与树脂香气把针叶树材分为三大类。

脂道材：

具正常（天然）树脂道者。

松属（Pinus）、黄杉属（Pseudotsuga）、银杉属（Cathaya）、云杉属（Picea）、落叶松属（Larix）、油杉属（Keteleeria）。

有脂材：

无正常（天然）树脂道，但具受伤树脂道或树脂香气者。

杉科、柏科、松科除具正常（天然）树脂道的其它各属木材。

无脂材：

无正常（天然）树脂道又无受伤树脂道或树脂香气者。

艮杏科、罗汉松科、三尖杉科、红豆杉科。

五、实验方法

先拿出木材标本，并用小刀将横切面削光滑。

取出放大镜，左手持木材标本，右手持放大镜，并调整焦距，直至看到清晰的木材特征。

描述的顺序，首先观察横切面，次为径

切面，后弦切面。

亦可按表2所列的特征顺序逐项描述。

树脂道、早材至晚材缓变具正常树脂道、早材至晚材急变

受伤树脂道早材至晚材急变早材至晚材缓变

六、实验要求

1.实验前应认真预习实验指导书；

2.描述的木材标本数量应不少于5个树种；

3.实验结束时立即上交实验报告；

七、实验报告要求

1.将木材标本上能描述到的构造特征填入表2，描述的木材标本数量应不少于5个树种。

2.绘制木材三切面立体图，具树脂道和不具树脂道树种各1种。

要求示明树皮、年轮、早晚材、心边材、木射线在三个切面上的形态。

树种名称:

年轮明显度:

心边材明显度:

树脂道:

木射线宽窄:

表2.针叶树材宏观构造特征记载表

树种名称

树皮

生长轮

树脂道

心边材

木

射

线

纹

理

结

构

气

味

轻

重

材

表

材

类

外皮形态

内皮

明

显

度

形

状

早材至晚材变化

正

常

受

伤

大

小

分

布

心材

边材

颜色

石细胞

花

纹

树脂襄

大

小

颜

色

第一章木材构造/WoodStructure

实验三阔叶树材宏观构造

（1）/Grossstructureofhardwood

一、实验目的

管孔不仅是区分针、阔叶树材最重要的特征，也是识别阔叶树材的重要特征。

本实验重点是掌握阔叶树材的管孔类型，环孔材和半环孔材的晚材管孔排列方式，管孔组合与管孔大小，管孔内含物。

无孔阔叶树材与正常阔叶树材的区别。

阔叶树材木射线的宏观构造特征，以及与针叶树材的木射线有何不同。

二、实验仪器、设备

锋利小刀一把，10倍放大镜一把。

木材识别工具书一册。

三、实验材料

黄连木Pistaciachinensis

山合欢Albiziakalkora

麻栎Quercusacutissima

香樟Cinnamomumcamphora

蚬木Burretiodendronhsienmu

轻木Ochromalagopus

楝叶吴茱萸Euodiameliaefolia

榔榆Ulnusparviflora

榉木Zelkovasinica

青冈Cycrobalanopsisspp.

稠木Lithocarpusspp.

水青冈Faguslongipetialasa

红椎Castanopsishickelii

乌桕Sapiumsebiferum

山龙眼Heliciaretisulata

海南木五加Dendropanaxchevaieri

紫荆Madhucahainanensis

润楠Machilusspp.

深山含笑Micheliamauoliae

桂南木莲Manglietiachingii

陀螺果Melliodendronxylocarpum

荷木Schimasuperba

四、实验项目与内容

1.管孔：

是指阔叶树材中的导管在木材横切面上呈孔穴状，并且作有规律地分布。

绝大多数阔叶树材都具有管孔，所以，阔叶树材又称有孔材。

然而，在我国产的水青树（Tetracentronsinense）、昆栏树（Trochodendronaralioides）木材中没有管孔，所以，它们又称为无孔阔叶树材。

2.无孔阔叶树材的特征：

生长轮明显；木射线中至宽，肉眼下明显，在放大镜下木射线于生长轮界处略膨大。

材表灯纱纹明显。

木材重量中等；纹理直、结构略粗。

3.管孔类型：

即管孔在木材横切面上的配列方式，可分为6种类型。

环孔材：

同一生长轮内，早材管孔比晚材管孔大得多，肉眼下显著，沿生长轮作环状排成一至数列。

例如：

山合欢、麻栎、楝叶吴茱萸、黄连木。

散孔材：

同一生长轮内，管孔大小、疏密近一致，单个或2～3个分布。

例如：

轻木、荷木、深山含笑、桂南木莲、润楠。

半环孔材：

同一生长轮内，管孔大小、疏密及排列均介于环孔材与散孔材之间。

例如：

红椎、乌桕、海南木五加、水青冈。

辐射孔材：

同一生长轮内，管孔大小近一致，多数呈4个以上径列，或成串配列并与木射线平行或不规则斜列。

例如：

紫荆、青冈、稠木。

横列孔材：

同一生长轮内，管孔大小近一致，多数成串配列并与生长轮平行。

例如：

山龙眼。

交叉（花彩）孔材：

同一生长轮内，管孔大小近一致，多数成串交叉配列成网状。

例如：

陀螺果。

4.环孔材及半环孔材早晚材管孔的变化：

缓变：

同一生长轮内，早材管孔至晚材管孔逐渐变小，早材管孔与晚材管孔之间没有的明显界限。

例如：

山合欢、楝叶吴茱萸、乌桕。

急变：

同一生长轮内，早材管孔明显大于晚材管孔，早材管孔与晚材管孔之间有明显的界限。

例如：

黄