木材学复习资料(全)

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：是指构成木材细胞壁物质的密度。

木材的空隙度
概念：指木材在绝干状态时其空隙体积占总体积的百分率。

6.1.2 影响木材密度大小的因素
1 树种：空隙度大的树种，密度较小。

2 抽提物含量：空隙度相同，抽提物含量高，密度大。

如心材抽提物含量比边材高，心材密度大。

3 立地条件：包括气候、地理环境等因素的影响。

4 树龄：随树龄增加而增大，成熟期趋于平缓，过熟期后有转为下降的情况。

5 木材在树干上的部位
6.1.3 纤维饱和点含水率及其实际意义
概念：当木材内的自由水蒸发殆尽而吸着水仍处于饱和状态时的含水率称纤维饱和点含水率。

注意：它是一种特定的含水状态，约为23%~32%，通常以30%作为各树种纤维饱和点含水率的平均值。

实际意义：是木材许多性质发生变化的转折点。

6.2.2 木材的含水率及其测定方法
木材含水率：指木材中水分重量占木材重量的百分率。

表示方法有两种：相对含水率：水分重量占含水木材重量的百分率。

绝对含水率：水分重量占绝干材重量的百分率；
绝对含水率用得多，因为增减相同重量的水分时，含水率的变化值相等。

6.1.3木材吸湿性的有关概念
吸湿：当空气中的蒸汽压力大于木材表面的蒸汽压力时，木材自外吸收水分，这种现象叫吸湿。

解吸：当空气中的蒸汽压力小于木材表面的蒸汽压力时，木材向外蒸发水分，这种现象叫解吸。

吸湿性：指木材从空气中吸收和蒸发水分的性质。

即木材的吸湿和解吸统称为木材的吸湿性
吸湿性不等于吸水性，吸湿性吸收的水分存在于木材的细胞壁，而吸水性吸收的水分还包括自由水。

木材的吸湿机理
木材的吸湿性是指木材从空气中吸收和蒸发水分的性质。

木材的吸湿机理有两个方面：
1 木材细胞壁中极性基团（主要为羟基并通过氢键）对水分的吸附，这是木材的主要吸湿机理。

2 细胞壁微毛细管系统在周围环境的相对湿度较高时可以吸附水蒸汽形成凝结水。

6.1.5 木材的含水率与环境条件的关系
的温、湿度有很大关系，椐此可以绘制出木材的平衡含水率图表。

低的现象。

吸湿滞后产生的原因：
①在干燥过程中，一部分羟基会放出水分相互靠拢，甚至形成氢键，在木材再由干变湿时，即使吸进再多的水分，也无法打开这些直接相连的价键。

②木材干燥时，由于微毛细管内的空隙已经有一部分被渗透进来的空气所占据，这样也妨碍了木材对水分的吸收。

③木材具有塑性，变干后的胞壁微毛细管空间变小，吸水后不会完全回弹。

6.1.6 木材中水分的移动（机理）分三种: 毛细管压力差；水蒸汽分压；含水率梯度。

木材中水分的移动可分为含水率在纤维饱和点以下和以上两种情况来讨论： 1 含水率低于纤维饱和点时，吸着水以液体或蒸汽状态沿三个途径移动： 以液体状态沿微纤丝之间的微毛细管移动；
以蒸汽状态沿细胞腔与纹孔所构成的大毛细管移动；
以蒸汽和液体不断交替的状态沿彼此相邻的微纤丝之间的微毛细管与细胞腔移动。

2 含水率高于纤维饱和点时，只有液体状态的自由水沿着细胞腔和纹孔移动，这种情况引起水分移动的动力为毛细管张力。

6.1.7 干缩和湿胀的原因和种类
原因：因为木材在失水或吸湿时，木材内所含水分向外蒸发或干木材由空气中吸收水分，使细胞壁内纤丝间、微纤丝间、微晶间水层变薄而靠拢或变厚而伸展，从而导致细胞壁乃至整个木材尺寸和体积发生变化。

如图
种类：
木材干缩和湿胀的各向异性
概念：木材的干缩和湿胀在不同方向上的差异称为木材干缩和湿胀的各向异性。

木材干缩
种类及大小：一般顺纹方向的干缩很小，而横纹干缩较大，横纹干缩中弦向的干缩又大于径向的干缩，约为2:1。

造成顺纹和横纹干缩差异的原因:主要在于细胞壁S2层的厚度和微纤丝的排列方向。

造成横切面径、弦向收缩差异的原因：（1）木射线对径向收缩有抑制。

（2）晚材收缩量大，对弦向收缩有促进。

（3）细胞壁径面纹孔数量多，对径向收缩有抑制。

（4）细胞壁径面木质素含量高，对径向收缩有阻碍。

第七章木材的环境学特性
7.1 节子概念：节子是在树干或主枝中包含的枝条部分，即枝丫的隐生部分。

活节：活树枝的基部与树干是有机联系在一起的，在用材中，节子与周围木材紧密相连，这样的节子叫活节。

死节：树枝枯死后，埋在树干内部的枯枝基部与周围树干没有有机联系，在用材中称为死节。

节子对材质的影响:1 节子损坏木材外观的一致性；2 影响木材的力学强度；3 破坏木材的均匀性；4 造成木材材面的磨损不均匀；5 含树脂树种的节子有树脂渗出。

7.2 木材腐朽的类别
（1）按腐朽的性质分为
白腐：由白腐菌破坏木质素和纤维素形成，为害木材干燥时表面不开裂，多呈白色或浅黄色，材质松软。

褐腐：由褐腐菌破坏胞壁的碳水化合物形成，为害木材常呈褐色、材质脆，干燥后表面开裂呈块状。

（二）裂纹的形成和种类裂纹：木材纤维和纤维之间的分离形成的裂隙呈开裂或裂纹。

1 立木裂纹：
径裂：从随心沿半径方向开裂，属内部裂纹，在树高方向延伸较长。

具宽木射线的树种容易发生，在伐倒后的干燥过程中会扩大。

轮裂：沿年轮走向开裂，在树高方向延伸的长度不大。

在伐倒后的干燥过程中也会扩大。

树干中窄年轮骤然变为宽年轮的部位容易发生。

冻裂：寒冷气候下形成的径向裂纹，沿树高方向开裂较大，属外部裂纹，在具粗壮初生根和宽阔树冠的老树中容易发生。

7.3 斜纹:斜纹木材中大多数纤维的长轴方向即纹理方向与树茎的长轴不平行，而是有一定角度时，叫纹理偏斜。

纹理指木材细胞的纵向排列，与木材长轴方向平行叫直纹理，否则叫斜纹理。

锯材上的天然斜纹和人为斜纹
（1）锯材上的天然斜纹
即圆材上的天然斜纹在锯材上的表现，其纤维倾斜现象仅在弦切面上表现明显，径切面上纤维方向与年轮平行（如图）。

（2）锯材上的人为斜纹
一般是由于锯解畸形原木（尖削、弯曲）形成。

年轮层倾斜（径切面明显）
纤维倾斜（弦切面明显）
7.4 应力木、应压木、应拉木概念
应力木指偏心横截面宽侧所形成的那部分木材；针叶材偏心横截面宽侧的
木材形成在倾斜树干的低侧或受压的一侧，称为应压木；阔叶材偏心横截面宽侧的木材形成在倾斜树干的上侧或受拉的一侧，称为应拉木。

树茎倾斜和弯曲通常是由于风力和重力造成的，在针、阔叶树材中，应力木形成的作用都是使树茎或枝恢复到原位置。

应压木与正常材的区别
（1）在解剖构造上，
应压木管胞呈圆形，细胞间隙明显；
管胞壁增厚，导致应压木颜色加深；
管胞间具缘纹孔呈狭缝状外延纹孔口，尤以晚材显著；
早、晚材区别不明显，早材到晚材的过度比正常材缓慢；
管胞长度比正常材短10~40%；
次生壁缺少S3层，S2层的微纤丝角度大，为45°或以上。

（2）在化学组成上，
应压木木质素含量高，纤维素含量低，不适于制浆造纸。

（3）在物理力学性质上，
应压木的密度比正常材大；
同时由于次生壁中层的微纤丝角度大，所以纵向收缩率比正常材大，横向收缩率低导致锯材翘曲变形，如图；
应压木的平衡含水率比正常材稍高，纤维饱和点含水率低于正常材；
生材状态下，应压木的静曲强度和顺纹抗压强度高于正常材，但抗拉强度有所降低。

2 应拉木与正常材区别
（1）在宏观上，应拉木的最大特征是在生材锯切时板面常产生毛刺，因为材面的细胞组织被撕成纤维束状。

（2）在解剖构造上，主要表现在木纤维细胞上，
变态的纤维通常只限于早材，纤维的直径略比正常材的小些，但长度通常大些；纹孔数量少，胞壁厚，外形略呈圆形；
应拉木纤维的胞壁内层为胶质层；
导管的形态与正常材没有区别，只是数量少，直径小
（3）在化学性质上
应拉木的木质素和半纤维素含量低，纤维素和灰分含量高，制浆时纤维分离比正常材容易，纸张强度比正常材低。

（4）在物理力学性质方面
密度：比正常材大；
干缩率：由于应拉木次生壁中层的微纤丝角度大，所以纵向收缩率比正常材大，横向收缩率低；
力学性质：任何含水率时，顺纹抗压强度、弹性模量、静曲强度和顺纹抗剪强度比正常材低；生材状态下，顺纹抗拉强度明显降低。

7.3 木材中生长应力的影响
（1）使立木中产生裂纹（内部裂纹）
（2）使有生长应力的树木在采伐时或原木横截时产生末端裂。

（3）含剩余生长应力的原木在锯解时，应力的释放会造成锯材横弯、顺弯和扭曲。

降低木材中生长应力的措施
（1）采伐前停止或限制树木的生长。

（2）伐倒或造材时在横截处的两侧捆扎。

（3）原木用水贮或用水喷数月。

第八章制材生产工艺
原条:树木伐倒后，只打去枝丫，截去树梢而不再锯截分段的整个树干。

原木：沿原条长向按尺寸、形状、质量、国家木材标准及企业材种计划，截成一定材种的木段。

8.1 合理造材的原则和方法
1 按照原木的材种、尺码要求进行合理的量材、造材。

做到先造特殊用材，再造一般用材，先造长材后造短材，先造优质材后造次等材。

一根正常原条采用两种方案造材的合理性：
2 按照原条的特殊形状（尖削、弯曲）量材、造材。

超过弯曲限度的在弯曲处截断，尖削度过大的原木宜造成短材种。

3 按照原木的材质进行合理的量材、造材。

做到材尽其用，优材不劣用，大材不小用。

8.2 提高锯材出材率的工艺措施
1 合理挑选原木。

2 弯曲原木合理截断。

3 原木小头进锯、划线下锯，最大限度地利用材面宽度和厚度，提高出材率。

4 根据材质标准合理留钝棱。

5 使用薄锯条，减少锯路损耗。

6 对大量的板皮充分利用，生产小规格材；加强对机床设备维修和保养，提高操作技术，消灭废品率
8.3 按翻转原木的下锯顺序分
四面下锯法：锯解顺序如下
三面下锯法：
毛板下锯法（两面下锯法）：锯解顺序如下。