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1、木材学复习总结材料贵州大学林学院木材学复习材料 舒德远 第一章木材宏观构造 1、木材都有哪些主要的宏观特征？ 木材三切面：横切面、径切面、弦切面 年轮、生长轮 早材、晚材 边材、心材 木射线 管孔 胞间道 轴向薄壁组织 2、木材宏观特征的意义是什么？ 为木材合理利用提供科学依据 为木材材质改良提供科学依据 为识别和坚定木材提供科学依据 为植物分类提供解剖学证据 3、树皮的形态有哪些？ 平滑、粗糙、纵裂、横裂、纵横裂、鳞片裂、刺凸 4、三切面的定义 横切面：是与树干主轴或木材纹理成垂直的切面，及树干的端面或横断面。 径切面：是顺着树干长轴方向，通过髓心与木射线平行或与年轮相垂直的纵切面 弦切面：
2、是顺着树干主轴或木材纹理方向，不通过髓心与年轮平行或与木射线成垂直的纵切面。 5、年轮、生长轮的概念。 年轮：温带、寒带及亚热带地区树木一年内仅生长一层木材，所以称为年轮 生长轮：热带或南亚热带地区，部分树木生长季节仅与雨季和旱季的交替有关，一年内会形成几圈木质层，所以称为生长轮。 6、早晚材的概念及差异 早材：亦称春材。在一个生长季中，早期所形成的次生木质部，由于这时气候温和，雨量充足均匀，形成层活动旺盛，所形成的细胞较大，形成的导管细胞多，管腔大，木纤维成分少，细胞壁较薄，材质显得疏松。 晚材：亦称秋材，得名来自其生长时期。是在生长季后期所形成的次生木质部，这时期气候逐渐变得干冷，形成层活
3、动减弱，以至停止。所形成的细胞较小，细胞壁厚而扁平，材质显得紧密、坚实。 7、边材、心材的概念 边材：位于树干外侧靠近树皮部分的木材。含有生活细胞和贮藏物质(如淀粉等)。边材树种是指心与边材颜色无明显差别的树种。 心材：在木材横切面上，靠近髓心部分，木材颜色较深的木材。由边材演化而成。心材树种是心材和边材区别明显的树种。 8、木射线的概念及其在三切面上的表现形式 木射线：木材横切面上可以看到一些颜色较浅或略带有光泽的线条，它们沿着半径方向呈辐射状穿过年轮，这些线条称为木射线。 横切面：辐射线状，能看到宽度和长度。 径切面：横向平行线状，能看到长度和高度。 弦切面：纺锤形，能看到高度和宽度。 9
4、、管孔的分布类型、排列、及组合 阔叶树材的导管在横切面上呈孔穴状称为管孔。 分布类型：环孔材、散孔材、半环孔材 排列 散孔材：分散型、倾斜型、弦列型、径列型 环孔材晚材：星散型、倾斜型、弦列型、径列型 组合：单管孔、复管孔、管孔链、管孔团 10、树脂道与树胶道有什么区别？ 树脂道：针叶材中长度不定的细胞间隙，其边缘为分泌树脂的薄壁细胞，储藏树脂。常见于松科松属、落叶松属、云杉属、黄杉属、银杉属、油杉属。 树胶道：阔叶树材的胞间道内含有树胶、油类等胶状物质，称为树胶道。 11、轴向薄壁组织的类型 离管型轴向薄壁组织：星散状、切线状、离管带状、轮界状 傍管型轴向薄壁组织：稀疏环管状、环管束状、翼状
5、、聚翼状、傍管带状 12、木材有哪些次要宏观特征 材色 木材气味和滋味 木材髓斑 木材结构、纹理、花纹 木材质量和硬度 第二章、木材显微构造 1、如何理解纤维素、半纤维素、木质素对细胞的作用 木材细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分构成。纤维素以分子链聚集成束和排列有序的微纤丝状态存在于细胞壁中，起着骨架物质的作用，相当于钢筋水泥构件中的钢筋。半纤维素以无定形状态渗透在骨架物质中，起着基本粘结作用，故称为基体物质，相当于钢筋水泥构件中捆绑钢筋的细铁丝。木质素是在西部分化的最后阶段木质化过程中形成的，它渗透在细胞壁的骨架物质和基体物质之中，可是细胞壁坚硬，所以称其为硬固物质，相当于钢筋
6、水泥构件中的水泥。 2、描述木材细胞壁壁层结构 胞间层：两个西部之间的部分，通常将胞间层和相邻细胞的初生壁和在一起，称为复合胞间层。 初生壁：是细胞增大期间所形成的壁层。初生壁在形成初期，主要由纤维素构成，随着细胞增大速度的减慢，可以逐渐沉积其他物质，所以木质化后的细胞，初生壁木质素的含量特别高。 次生壁：是在细胞停止增大后形成的。占细胞壁厚的95%或以上。 3、名词解释 管胞：木质部输导结构之一。从系统的进化角度来看，管胞较为原始，导管分子是由管胞进化而成。管胞是木质部内具有输导水分、矿物质和支持功能，但不具穿孔的管状细胞。 管孔：导管或微管管胞在横切面上的孔洞，即胞腔。阔叶树材的导管在横切
7、面上呈孔穴状称为管孔。 具缘纹孔：纹孔边缘的次生壁向细胞腔内呈架拱状隆起，形成一个扁圆的纹孔腔，纹孔腔有一圆形或扁圆形的纹孔口，同时在纹孔膜(即纹孔所在的初生壁）中央也加厚形成纹孔塞。 木射线：在木材横切面上从髓心向树皮呈辐射状排列的射线薄壁细胞群。来源于形成层中的射线原始细胞，是树木体内的一种贮藏组织。 交叉场：在木材径切面上，由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交叉的区域，称为交叉场，该区域内的纹孔称为交叉场纹孔，分为窗格、松木、云杉、杉木、柏木等5种类型，是识别针叶树材最重要的特征。 4、木材细胞壁上的结构特征有哪几种 纹孔：木材细胞壁增厚产生次生壁过程中，次生壁上局部没有增厚而留下的孔隙。
8、内壁加厚： 螺纹加厚 澳柏型加厚 锯齿状加厚 薄壁的其他特征： 瘤层：内表面微起的隆起物 径列条：细胞的弦向壁的一侧横过细胞腔而至另一侧弦向壁的棒状结构。 眉条：在针叶树材管胞径面壁上的具缘纹孔上下边缘有弧形加厚的部分。 螺纹裂隙：是应压木中一种不正常的构造特征，其管胞内壁上具有一种贯穿次生壁并且呈螺旋状的裂隙。 5、纹孔的类型 单纹孔：细胞次生壁加厚时，所形成的纹孔腔在朝着细胞腔的一面保持一定宽度。 具缘纹孔：次生壁在纹孔膜上方形成拱形纹孔缘的纹孔。 6、螺纹加厚与螺纹裂隙如何区别 螺纹加厚多见于正常材，螺纹裂隙多见于应压木。螺纹加厚是树木一种正常的构造特征，其倾角通常与细胞的大小有关，壁厚
9、腔窄则螺纹的倾斜度较陡，反之则较平缓。螺纹裂隙的倾斜度一般较大，裂纹的距离也不等。螺纹加厚限于内壁，螺纹裂隙延至复合胞间层。 7、针叶材的鉴定特征 组成简单：主要由管胞组成，管胞占木材总体积89%-98%，木射线1.5%-7%，轴向薄壁细胞0-4.8%，泌脂细胞0-1.5%。 排列整齐：主要细胞在木材横切面上作整齐的径向排列。 木射线不发达：木射线多为单列，部分树种具射线管胞。 轴向薄壁组织量少：仅见于部分树种中。 材质均匀：由于分子组成简单，排列整齐，所以材质比较均匀。 8、交叉场纹孔类型 交叉场：在木材径切面上，由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交叉的区域，称为交叉场。 该区域内的纹孔称为交叉
10、场纹孔，分为窗格型、松木型、云杉型、杉木型、柏木型等5种类型，是识别针叶树材最重要的特征。 9、树脂道与树胶道的区别 树脂道：针叶材在长度不定的细胞间隙，其边缘为分泌树脂的薄壁细胞，贮藏树脂。树脂道在年轮中多见于晚材或晚材附近部分，见于松属、落叶松属、云杉属、黄杉属、银杉属和油杉属中。有轴向树脂道和横向树脂道之分，有正常树脂道和受伤树脂道之分。 树胶道：某些阔叶材的胞间道内含有树胶、油类等胶状物质，称为树胶道。有轴向树脂道和横向树脂道之分，有正常树脂道和受伤树脂道之分。 10、管孔的分布与组合 根据管孔的分布状态，可将木材分为环孔材、散孔材、半环孔材三大类。 管孔的组合：单管孔、复管孔、管孔链
11、、管孔团 11、导管分子的穿孔 两个到过分子间底壁想通的孔隙称为穿孔，导管分子的穿孔有单穿孔、复穿孔、梯状穿孔、网状穿孔、筛状穿孔5种类型。 12、木纤维的种类 木纤维是两端尖锐，呈长纺锤形，腔小壁厚的细胞，其种类有纤维状管胞、韧型纤维、分隔木纤维、胶质木纤维4种。 13、阔叶材中木薄壁组织的类型 离管型薄壁组织类型：星散状、轮界状、切线状、离管带状。 傍管型薄壁组织：稀疏傍管状、单侧傍管状、环管束状、翼状、聚翼状、傍管带状。 14、木射线的组成及类型 针叶材： 组成：射线管饱、射线薄壁细胞 类型：单列木射线、纺锤形木射线 阔叶材： 组成：射线薄壁细胞 类型：单列木射线、双列木射线、多列木射线
12、、聚合木射线、栎木射线 15、针叶树材、阔叶树材的解剖结构差异 第五章、木材物理性质 1、纤维饱和点的含义 纤维饱和点指木材薄壁含水率处于饱和状态而饱腔无自由水的含水率。 含水率在纤维饱和点以上，其强度不因含水率的变化而变化，除质量变化外，木材无收缩和膨胀，外形均保持最大尺寸，体检不变。 含水率在纤维饱和点以下，其强度随含水率的降低而增加，两者成一定的反比关系。含水率增减，木材发生膨胀或收缩。 2、木材含水率的测定方法 干燥法：将欲测含水率的木材称其初重Gw后放入烘箱，先在60摄氏度低温下烘干2小时，之后将温度调至103+-2摄氏度，连续烘干8-10小时后至质量G0不变，期间2小时称重一次，至
13、最后两次称重之差极小，即可认为全干。此法对含树脂等挥发性物质含量高的木材，误差较大。 W=(Gw-G0)/G0*100% 蒸馏法：对树脂含量高的木材，采用蒸馏法。 W=水分质量/ *100% 导电法：利用木材电学性质与木材含水率间有规律的关系设计的一种测湿仪。 3、木材的干缩湿胀 湿材因干燥而缩减其尺寸的现象称之为干缩；干材因吸收水分而增加其尺寸与体积的现象称之为湿胀。干缩和湿胀现象主要在木材含水率小于纤维饱和点的这种情况下发生，当木材含水率在纤维饱和点以上，其尺寸、体积是不会发生变化的。 干缩与湿胀对木材利用有很大的影响。干缩对木材利用的影响主要是引起木制品尺寸收缩而产生的缝隙、翘曲变形与开
14、裂；湿胀不仅增大木制品的尺寸发生地板隆起、门与窗关不上，而且还会降低木材的力学性质，唯对木桶、木盆及船等浸润胀紧有利。 木材的干缩分为线干缩与体积干缩二大类。线干缩又分为顺着木材纹理方向的纵向干缩和与木材纹理相垂直的横向干缩。在木材的横切面上，按照直径方向和与年轮的切线方向划分，横向干缩分为径向干缩与弦向干缩。 4、木材干缩与湿胀各向差异的原因 纵向干缩与横向干缩差异的原因：木材纵向干缩小，横向干缩大。形成此种现象的主要原因，关键在于木材的构造和化学组成成分的特性。木材中仅有木射线细胞是横向排列，绝大部分细胞是纵向排列。而细胞壁以次生壁占绝大部分，次生壁中S2层占绝对优势，因此木材干缩主要取决
15、于次生壁S2层微纤丝的排列方向。微纤丝是由纤维素长链状分子组成，纤维素与水有很大的亲和力，木材的含水率在纤维饱和点时，细胞壁完全充满水，如图510A。当含水率在纤维饱和点以下时，木材开始干燥，水分蒸出，微纤丝之间的距离逐渐缩小，如图510B；至绝干材时达到最大干缩量，如图510C。反之绝干材吸收水分后，微纤丝之间的距离逐渐增大，木材膨胀，直至纤维饱和点时达到最大湿胀量。 径向与弦向干缩差异的原因：木材径向干缩是弦向干缩的一半，产生这种现象的原因复杂，不是单一理论可以解释，而且与不同的树种、木材的构造有关。目前，解释其原因主要有早晚材的影响、径向木射线的抑制作用、细胞径向壁与弦向壁木素含量的差异
16、及纹孔数量多少的影响等理论。 早材与晚材的影响 木材收缩量与其细胞壁所含物质含量多少成正比。早材材质轻软，细胞壁物质含量少，密实程度低，干缩小；晚材材质较硬，细胞壁物质含量多，密实程度大，干缩大。横切面上径向，年轮中早材与晚材是串联的，径向干缩是早材干缩和晚材干缩的加权平均值。而弦向，年轮中早材与晚材是并联的，弦向干缩主要受晚材的影响，干缩大的晚材迫使整个年轮均随晚材干缩，因而使弦向干缩接近于晚材的干缩，而这样就造成木材的弦向干缩大于径向。 径向木射线的抑制作用 木材中，木射线是唯一横向排列细胞所组成。木射线细胞呈径向排列，其细胞微纤丝排列方向与射线细胞轴向一致，因其纵向收缩小，机械地抑制木材
17、径向收缩；而木材弦向为射线细胞的横向，横向干缩大。这使得木材径向收缩小于弦向。北美红栎实验表明，单一木射线组织径向上的全干缩为2.5； 而无射线的部分径向全干缩率为5.1。柳杉、赤松、扁柏等树种均与假设相等。 细胞径向壁与弦向壁中木素含量的差异的影响 木材主要化学成分中，木素的刚度比综纤维素高，木素的吸湿性比综纤维素小。木材纵向细胞的径面壁上木素的含量比弦面壁高，其吸湿性较弦面小，多少限制了木材径向干缩。 木材各种细胞干燥过程本身不均匀收缩 木材细胞分子中，导管、薄壁细胞弦向干缩大于径向干缩，木射线宽度方向干缩较长度方向干缩大，致使弦向干缩大于径向。早晚材管胞弦向干缩大于径向。木纤维各向干缩几
18、乎相同。 径壁、弦壁纹孔数量及其周围纤丝角度变大的影响 纹孔是细胞次生壁局部未能加厚而留下的孔道。纹孔的存在使其周围微纤丝的排列方向偏离了细胞主轴方向，纤丝角度变大，导致纹孔周围纵向干缩大，横向收缩小。径切面纹孔多，其纤丝角度大，纵向干缩大，横向收缩小。弦切面纹孔少，纤丝角度小，纵向干缩小，横向收缩大，故弦向大于径向。此外，纹孔越多，胞壁实质就越少，木材的干缩与胞壁实质成正比。径面壁上纹孔多，胞壁实质少，横向干缩小。 5、密度的种类及应用 基本密度：绝干材质量/浸渍体积 应用：木材材性研究、林业生产评价营林措施对木材性质的影响、森林培育计算单位面积上生物量及林木育种优良品系筛选和评价时都要用到
19、基本密度。 生材密度：生材质量/生材体积 应用：估测木材运输量和木材干燥时所需时间与热量。 气干密度：气干材质量/气干材体积 应用：估算木材质量。 全干材密度：含水率为零时的密度 也称绝干材密度 绝干材质量/绝干材体积 应用：科研比较。 6、木材密度的测定方法 直接量测法：试样加工成尺寸为202020mm的标准的立方体，相邻面要互相垂直。在试样各相对面的中心线位置划圈，用螺旋测微尺分别测出其径向、弦向和顺纹方向的尺寸，准确至0.01mm，用千分之一的天平称重，准确至0.001g。气干密度试样以气干材制作，测量气干尺寸后立即称气干重，然后放入烘箱，用烘干法测出试样的绝干重量。试样烘干后，可立即测
20、出全干状态下体积。按有关公式计算气干密度和绝干密度。木材气干密度、绝干密度和木材的干缩性测定可采用同一试样。 水银测容器法：此法适用于不规则试样体积的测定。但管孔较大的木材，水银易进入管孔而影响测定精度。 排水法 利用水的密度为1，试样入水后排出水的重量，与试样体积数值相等的原理而设计的。测定时，将烧杯盛水至适当深度放置于天平托盘上，把金属针浸入水下12厘米后，在天平的另一端放置砝码使之平衡。然后将金属针尖插固于已称重的试样上并浸入水中，再加砝码使之重新平衡。托盘上前、后两次砝码重量(g)之差，即为试样的体积(crn3)。操作时应注意试样不得与烧杯壁接触，并使金属针在两次平衡时的浸水深度相同。
21、该方法对形状不规则的试样适合，尤其适合测定饱水状态下试样的体积。测定气干材或全干材体积时，须在试样入水前涂以石蜡，操作应迅速，防止试样因吸水而影响精度。如用电子数字显示天平则更为方便。 快速测定法 将试样制成2220cm的长方体，要求试样平直、规整，上下两端面相互平行。把试样全长刻划区分成10等分，依次标记为0.1，0.2，0.30.9。然后将试样标记0.1的一端浸入盛有水的玻璃筒中，勿使其与量筒壁接触，此时在水面处的试样标记，就为该木材的密度。测定气干试样密度时，应先对试样表面进行涂蜡，防水渗入木材内部。测定要迅速操作。此法适于测定密度小于1的木材，虽较粗放，但可用于林区或木材加工现场。 7
22、、简述木材的环境学特性 木材视觉特性 木材颜色 木纹图案和节子 木材表面光泽与透明涂饰 木材堆紫外线的吸收性与对红外线的反射性 木材触觉特性 木材表面冷暖感 木材表面粗滑感 木材表面的软硬感 木材使人听觉和谐 木材的调湿特性 木材气味与居室环境 杀灭螨虫的木材气味 去臭作用 木材气味的保健与调养功能 木材气味的利用 第六章、木材力学性质 1、名词解释 弹性：木材应力解除后即产生应变完全恢复的性质。 塑性：物体受外力作用产生变形，当外力解除后能保持变形后形状的性质。 蠕变：在恒定的应力下，木材的应变随时间增长而增大的现象称蠕变。 松弛：恒定应变条件下应力随着时间延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。
23、 容许应力：将小而无疵木材式样所测得的力学强度进行合理折扣后所得的强度值称为木材的容许应力。 应力木：因树干弯曲形成的异常木材称为应力木。 2、何为木材的应力松弛现象 木材这种材料在外力作用下产生变形，长时间观测就会发现，如果变形不变，对应此恒定变形的应力会随着时间延长而逐渐减小，这种现象称为木材应力松弛现象。松弛现象与木材密度成反比，随着含水率的增大而增大。 3、简述木材力学性质的影响因素 木材水分影响：含水率在纤维饱和点以下，木材强度随着木材水分的减少而增高，随着水分的升高而降低。 木材密度的影响：密度增大，木材强度和刚性增高；密度增大，木材的弹性模量呈线性增高，密度增大，木材韧性也增加。
24、 温度：木材大多数力学强度随温度升高而降低。 木材缺陷：木节、斜纹理、树干形状的缺陷、裂纹、应力木、木材的变色和腐朽、虫眼。 4、用木材的蠕变曲线来说明木材属于黏弹性材料 木材具有弹性和黏性两种不同机制的变形，并体现着弹性固体和流体的综合特性，木材的这种特性就称着黏弹性。 瞬时弹性变形、蠕变、瞬时弹性恢复、蠕变恢复、塑性变形 5、木材主要力学性质有哪些、在受力方式与方向上有何不同？ 木材力学性质表示木材抵抗外部机械力作用的能力。 木材的抗拉强度 木材的抗拉强度分为顺纹抗拉和横纹抗拉强度。木材的顺纹抗拉强度是所有强度中最大的，各种木材的顺纹平均抗拉强度，约为顺纹抗压强度的23倍。实际应用中，很少
25、见到木材顺纹拉断。 木材的横纹抗拉强度一般只有顺纹抗拉强度的1/30-1/40。实际应用中，木材横纹受拉的情况也很少见。 木材的抗压强度 木材受到外界压力时，抵抗压缩变形破坏的能力，称为抗压强度。木材的抗压强度分为顺纹抗压强度和横纹抗压强度两种。 外部机械力与木材纤维方向平行时的抗压强度，称为顺纹抗压强度。木材的顺纹抗压强度大而且稳定，一般木材顺纹可承受压力。通常针叶树材的顺纹抗压强度 比阔叶树材的顺纹抗压经度大。 外部机械力与木材纤维方向互相垂直时的抗压强度，称为横纹抗压强度。横纹抗压强度约为顺纹抗压强度的1/3。但是，在应用时横纹受压的面积往往较大，所以破坏时的载荷也相应大些。 木材抗弯性
26、质 有一定跨度的木材木材的抗剪强度 使木材的相邻两部分产生相对位移的外力，称为剪力。木材抵抗剪应力的最大能力，称为抗剪强度。 阔叶树材的顺纹抗剪强度比针叶树材髙；阔叶树材弦向的顺纹抗剪强度比径向高，但针叶树材的径向和弦向顺纹抗剪强度没有多少差别。虽然木材的順纹抗 剪强度不大，但在实际应用上经常利用这种强章，如屋架斜梁与横梁、木制品的榫头联接处。木材的横纹抗剪强度为顺纹抗剪强度的3-4倍。 木材的硬度 木材的硬度是指木材抵抗其他刚体压入的能力，木材硬度的大小与木材的切削、磨损等有密切关系。硬度大的木材耐磨，但不易刨削、锯削，所以加工坚硬的木材时，必须选择适宜的刀具和切削速度。同一块木材，其硬度端
27、面最大，弦面次之，径面最小。 木材的冲击韧性 木材受冲击力而弯曲折断时，式样单位面积所吸收的能量。木材冲击韧性与木材密度、温度、和木材缺陷等因素有关。 木材工艺力学特性 抗劈力：木材的一端沿纹理方向抵抗劈开的能量，木材端部在尖楔的作用下可被顺纹劈开。 握钉力：木材抵抗钉子拔出的能力。 耐磨性：木材抵抗磨损的能力。 弯曲能力：木材弯曲破坏前的最大弯曲能力。 6木材蠕变与松弛各有何特点? 蠕变：在恒定的应力下，木材的应变随时间增长而增大的现象称蠕变。 松弛：恒定应变条件下应力随着时间延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。 7木材小而无疵试样测出的力学强度值能否直接用于木结构设计？如何确定木材的容许应力? 在实验室中按照国家标准试验方法求得，与世界使用中的木构件尺寸、质地、载荷情况均有极大的差别。因此，木材小而无疵试样测出的力学强度值不能直接用于木结构设计。 确定木材容许应力还需要考虑木材强度的变异、载荷的持久性、木材缺陷对强度的影响、构建干燥缺陷的影响、载荷偏差的折减等因素。通过综合考虑，予以合理的折扣。
