木材

木材 

&Nbsp;   木材是人類生活中必不可少之材料，具備質輕，有較高強度，容易加工之優點，且某些樹種紋理美觀；但也有容易變形，易腐，易燃，質地不均勻，各方向強度不一致，并且常有天然缺陷，故認識木材重要性，才能正確使用木材。 

一、木材的樹種和分類  

　　樹木分為針葉樹和闊葉樹兩大類，針葉樹理直、木質較軟、易加工、變形小。大部分闊葉樹質密、木質較硬、加工較難、易翹裂、紋理美觀，適用于室內裝修。 
　　木材的樹種和分類

　　二、木材的性質

　　1.木材強度 
　　質地不均勻，各方面強度不一致是木材之重要特點，也是其缺點。木材沿樹干方(習慣叫順紋)之強度較垂直樹干之橫向(橫紋)大得多。例圖為松木與雜木三方向之抗壓強度。各方面強度之大小，可以從管形細胞之構造、排列之方面找到原因。木纖維縱向聯結比較強，故順紋抗拉強度比較高。木材順紋受壓，每個細胞都好象一根管柱，壓力大到一定程度細胞壁向內翹曲然后破壞。故順紋抗壓強度比順紋抗拉強度小。橫紋受壓，管形細胞容易被壓扁，所以強度僅為順紋抗壓強度之1/8左右，彎曲強度介于抗拉，抗壓之間。

　　木材順紋抗拉強度比較高，是指用標準試件作拉力試驗得出數值，實際上，木材常有木節、斜紋、裂縫等“疵病”，故抗拉強度將降低很多，強度值不穩定，一般木材多用作柱、樁、斜撐、屋架上弦等順紋受壓構件，疵病對順紋抗壓強度影響不是很大，強度值也較穩定。木工師傅常說“立木頂千斤”，很好地表達了木材順紋抗壓較強之特點。木材也用作受彎構件，如梁、板。對受彎構件之木材須嚴格挑選，避免疵病之影響。 

　　2.木材含水量對強度，干縮之影響 
　　木材之另一特性是含水量大小值直接影響到木材強度和體積，木材含水量即木材所含水分之重量與木材干重之比，亦稱為含水率，取一塊木材稱一下重量，假定是4.16Kg，把它烘干到絕對干燥狀態，再稱重量是3.4Kg，則此木材之干重為3.4Kg，所含水分之重量為4.16-3.4=0.76Kg。這塊木材之含水率為： 
　　含水率（w%）=（含水木材之重量-干木材之重量）/（干木材之重量） x100%=0.76/3.4x100%=22.3% 
　　新伐木材，細胞間隙充滿水，100%含有水分，在場地堆放時，細胞腔里之水先蒸發出去，此時木材總重量減輕，但體積和強度都沒有什么變化。到一定時候，細胞腔之水都蒸發完畢，可細胞壁里還充滿水，此情況叫“纖維飽和”。這時含水率約為30%，為方便起見，就規定含水率30%為“纖維的飽和點”。含在細胞壁之水繼續蒸發，引起細胞壁變化，這時，木材不但重量減輕，體積也開始收縮，強度開始增加。

　　木材強度隨含水率變化是因為細胞壁纖維間之膠體是“親水”之故。水分蒸發后，膠體塑性減小，膠結力增加，可以和纖維共同抵抗外力之作用，含水量變化對順紋抗拉強度影響較小，對順紋抗壓強度和彎曲強度影響較大。例如松木在纖維飽和點順紋抗壓強度約為3KN/CM2。

　　木材因含水量減少引起體積收縮之現象叫作干縮，干縮也叫作“各向異性”例如從纖維飽和點降到含水率0%時，順紋干縮甚小，為0.1~0.3%，橫紋徑向干縮為3.66%，弦向干縮比較大竟大9.63%，體積干縮為13.8%，所以當木材紋理不直不勻，表面和內部水分蒸發速度不一致，各部分干縮程度不同時，就出現彎、扭等不規則變形、干縮不勻就會出現裂縫。

　　木材強度變化和干縮，為使用木材帶來諸多不便，我們不可能消除這種客觀存在之不利變化，但能認識掌握其變化規律，控制此變化。木材水分可以被蒸發到空氣中，空氣中水分也會被吸進來，后一現象為“吸濕”，吸濕為木材之特性，主要是木材含水率達到相對飽和點，其含水率過高，或過低都會給木材基本物理性能帶來不利因素。例圖為空氣濕度與相對濕度關系因素。 

　　對應某一空氣濕度和相對濕度，就有一個木材含水率數值，這個值稱為“平衡含水率”。例：當地室內平均濕度32。，相對濕度55%。從圖中查出平衡含水率為10%，家具類高檔用材，一般含水率為15%，一般木材制品（含木制包裝），有關部門定為18%~25%左右為達標產品，因木材在含水率18%以下，木腐菌就無法生存繁殖。

　　3.木材密度之大概值 
　　所有木材之密度幾乎相同，約為1.44~1.57，平均值為1.54，其表現密度因樹種不同而稍有不同。（例表） 
　　不同木材之表現密度(Kg/m3)

　　指板材暴露于空氣而干燥的板材，這類干燥通常在儲木場進行。而且不涉及人工加熱。 三、木材特征及其定義 
　　異常著色(Abnormal STain) 
　　指因真菌而引起的任何木材變色。通常在板面上見到的是黑色線條。 
　　氣干板材(Air-DRIed Lumber) 
　　指板材暴露于空氣而干燥的板材，這類干燥通常在儲木場進行。而且不涉及人工加熱。 
　　樹皮斑快(BarK Pocket) 
　　指板材表面含有樹皮狀斑塊，但該斑塊并不延伸至板材的側面。 
　　木材腐朽(Decay) 
　　木材腐朽是指因真菌侵入而導致木材內部組成發生變化。 
　　木材變色(Discoloration) 
　　指原木過度暴露于陽光使其顏色發生變化。 
　　疏松樹節(Encased Knot) 
　　當某一樹節與其周圍生長輪不連結在一起時，該樹節被稱為疏松樹節。 
　　生材(Green Lumber) 
　　指剛剛鋸切下的木材。 
　　窯干板材(Kiln-DRIed Lumber) 
　　指在干燥窯里用人工加熱的方法而干燥的板材。 
　　礦物質條紋和斑點(Mineral Streaks aNd Spots) 
　　在硬楓和鍛木中常會見到一些深色木材著色，這就是所謂的礦物質條紋和斑點。在無疵的鋸切木板中，這類礦物質條紋和斑點，或類似性質的條紋和斑點是允許存在的。但是。很多樹種如硬楓一等和二等及鍛木主要等級對板材表面著色都有限制條款。另外。無疵的鋸切木板不能有任何含樹皮的礦物質條紋。 
　　髓心(PITh) 
　　髓心指位于原木中心部位疏松的小圓柱。 
　　干燥而引起的裂紋（Season Checks） 
　　指木材因干燥而產生穿越若干年輪的開裂。無疵的鋸切木板里己不允許有這類裂紋存在，除非這些裂紋延伸很淺。但在堅實型鋸切木板里，如果這類裂紋不影響鋸切木板的強度是允許存在的。 輪裂(ShaKe) 
　　年輪與年輪之間而出現的開裂稱為輪裂。 
　　結實的樹節(Sound Knot) 
　　指不含樹皮或腐朽的硬樹節。 
　　木材開裂(Split) 
　　指木細胞撕開而導致的木材分裂。 
　　板材邊角缺陷(Wane) 
　　該缺陷指板材邊角含樹皮或缺少一部分木材。 
　　板材變型(Warp) 
　　指板材表面上的各種變形，包括弓形凸起、彎曲、杯狀變形、扭曲或若干種變形的組合。

　　A: 活節：由樹木的活枝條所形成。節子與周圍木材緊密連生，質地堅硬，構造正常。 四、各種木材缺陷的名稱、定義和對材質的影響 
　　木材缺陷的名稱和定義，適用于中國所有針葉樹木材的圓材、鋸材和單板產品。 
　　1、節子 包含在樹干或主枝木材中產枝條部分稱為節子。 
　　A: 活節：由樹木的活枝條所形成。節子與周圍木材緊密連生，質地堅硬，構造正常。 
　　死節：由樹木的枯死枝條所形成。節子與周圍木材緊密大部或全部脫離，質地堅硬或松軟，在板材中有時脫落而形成空洞。 
　　B: 健全節：節子材質完好，系無腐朽跡象。 
　　腐朽節：節子本身已腐朽，但并未透入樹干內部，節子周圍材質仍完好。 
　　漏 節：不但節子本身已經腐朽，而且深入樹干內部，引起木材內部腐朽。因此漏李常成為樹干內部腐朽的外部特征。 
　　C: 圓形節(包括橢圓形節——節子斷面的長徑與短徑之比不足3)節子斷面呈圓形或橢圓形，多表現在圓材的表面和鋸材的弦切面上. 
　　條狀節：在鋸材的徑面上呈長條狀：節子縱截面的長徑與短徑或長度之比等于3或3以上，多由生散生節縱割而成. 
　　掌狀節：呈現在鋸材的徑切面上，成兩相對稱排列的長條狀。多由輪生節縱割而成。 
　　D: 散生節:在樹干上成單個地散生，這種節子比較常見。 
　　輪生節:圍繞樹干成輪狀排列，在短距離內節子數目較多，常見于松、云杉等屬的樹種。 
　　群生節:兩個或兩個以上的節子簇生在一起，在短距離內節子數目較多。 
　　岔節:因分岔的稍頭與主干縱軸線成銳角，而形成。在圓材上呈極長的圓形，在鋸材和單板，也呈橢圓形或長帶狀。 
　　E: 材面節：節子露于寬材面上（正方形即指四個縱向面上）。 
　　材 節：節子露于窄材面之上。 
　　材棱節：節子露于邊棱上。 
　　貫通節：在相對材面或相鄰材面貫通的節子。

　　節子對材質的影響： 
　　節子破壞木材構造的均勻性和完整性，不僅影響木材表面的美觀和加工性質，更重要的是降低木材的某些強度，不利于木材的有效利用。特別是承重結構所用木材的等，與節子尺寸的大小和數量有密切關系。節子影響利用的程度，主要是根據節子的材質、分布位置、尺寸大小、密集程度和木材的用途而定。節子對順紋抗拉強度的影響比較大，其次是抗彎強度，特別是位于構件邊緣的節子比較明顯；對順紋抗壓強度影響較小；與此相反，節子能提高橫紋抗壓和順紋強度。 
　　2、變色 凡木材正常顏色發生改變的，即叫做變色。有化學變色和真菌性變色兩種。 
　　A: 化學變色：伐倒木由于化學和生物化學的反應過程而引起線紅棕色，褐色或橙黃色等不正常的變色，即為化學變色。其顏色一般都比較均勻，且分布僅限于表層（深達1—5毫米），經過干燥后，即褪色變淡。但也有經水運的針葉材邊材部分經快速干燥后產生黃斑的現象。 
　　對材質的影響：化學變色對木材物理、力學性質沒有影響。嚴重時僅損害裝飾材的外觀。 
　　1色：木材因真菌侵入而引起的變色即真茵變色。 
　　2變色：邊材表面由霉菌的菌絲體和孢子體侵染所形成。其顏色隨孢子和菌絲顏色以及所分泌的色素而異；有藍、綠、黑、紫、紅等不同顏色。通常呈分散的斑點狀或密集的薄層。 
　　對材質的影響：霉菌只限于木材表面，干燥后易于清除，但有時在木材表面會殘留污斑，因而損害木材外觀，但不改變木材的強度性質。 
　　B: 變色菌變色：系伐倒木邊材在變色菌作用下所形成。比較常見的是青變或叫青皮。其次是其他邊材色斑，有橙黃色，粉紅色或淺紫色，棕褐色等。這種缺陷主要是由于干燥遲緩或缺乏保管措施所引起。 
　　對材質的影響：變色菌的變色，一般不影響木材的物理力學性質。但嚴重青變時，對木材抗沖擊強度稍有降低。并增強其吸水性，損害木材外觀。通常這種變色不會形成腐朽。 
　　腐朽菌變色：系朽菌侵入木材初期所形成。比較常見的是紅斑。有的呈淺紅褐色、棕褐色或紫紅色；有的也呈淡黃白色或粉紅褐色等。所有破壞木材的真菌，在其開始活動時，都將引起木材的變色。心材紅斑或其他色斑，多由于樹木在生長期中木腐菌侵入初期所引志。邊材紅斑或其他色斑，則是伐倒木或鋸材因保管不善導致木腐菌侵入初期所引起。 
　　對材質的影響：腐朽初期這色的木材仍保持原有的構造和硬度，其物理、力學性質基本沒有變化。但有的抗沖擊強度稍有降低，吸水性能略有增加，并損害外觀。在不干燥或不適當的保管和使用情況下，將發展成為腐朽。 

　　3、腐朽 木材由于木腐菌的侵入，逐漸改變其顏色和結構，使細胞壁受到破壞，物理，力學性質隨之發生變化，比較后變得松軟易碎，呈篩孔狀或粉末狀等形態，這種狀態即稱為腐朽。 
　　1白腐：即白色腐朽。主要由白腐菌破壞木素，同時也能破壞纖維素所形成。受害木材多呈白色或淡黃白色或淺紅褐色或暗褐色等，具有大量淺色或白色斑點，并顯露出纖維狀結構；其外觀多似蜂窩，狀如篩孔，也叫篩孔狀腐朽，或叫腐蝕性腐朽。白腐后期，材質松軟，容易剝落。 
　　2褐腐：即褐色腐朽。主要由褐腐菌破壞纖維素所形成。外觀呈紅褐色棕褐色，質脆，中間有縱橫交錯的塊狀裂隙。褐腐后期，受害木材很容易捻成粉末，所以稱為粉末狀腐朽，或叫破壞性腐朽。 
　　2.1邊材腐朽（外部腐朽）：樹木伐倒后，木腐菌自邊材外表侵入所形成。因邊腐產生在樹干周圍的邊材部分，故又稱外部腐朽。通常枯立木、倒木也容易引起邊腐。木材保管不善是導致邊材腐朽的主要原因。如遇合適條件，邊腐會繼續發展。 
　　2.2心材腐朽（內部腐朽）系立木受木腐菌侵害所形成的心材（或熟材）部分的腐朽。因在樹干內部，故又稱內部腐朽。多數心材腐朽在樹木伐倒后，不會繼續發展。心材腐朽呈空心狀，空心周圍材質堅硬者，稱為“鐵眼”。 
　　2.3根部腐朽：簡稱根腐。通常由木腐菌自根部的外傷侵入樹干心材而形成。腐朽沿樹干上升，越往上越小似楔形。 
　　2.4干部腐朽：簡稱干腐。通常由木腐菌自樹枝折斷處或樹干外傷侵入樹干心材所成。腐朽一般向上、下蔓延，狀似雪茄形。 
　　腐朽對材質的影響：腐朽嚴重影響木材的物理、力學性質。使木材重量減輕，吸水量大，強度降低，特別是硬度降低較明顯。通常褐腐對強度的影響比較為顯著；褐腐后期，強度基本上接近于0，白腐有時還能保持木材一定的完整性。一般完全喪失強度的腐朽材，其使用價值也就隨消失。 
　　4、蟲害 
　　因各種昆蟲害而造成的缺陷稱為木材蟲害。 
　　蟲眼（蟲孔）：各種昆蟲所蛀的孔道，叫做蟲孔或稱蟲眼。 
　　1表面蟲眼和蟲溝：指昆蟲蛀蝕圓材的徑向深度不足10毫米的蟲眼和蟲溝。 
　　2小蟲眼：指蟲孔比較小直徑不足3毫米的蟲眼。 
　　3大蟲眼：指蟲孔比較小直徑自3毫米以上的蟲眼。 
　　蟲害對材質的影響；表面蟲害和蟲溝常可隨板皮一起鋸除，故對木材的利用基本上沒有什么影響；分散的小蟲眼影響也不大；但深度在10毫米以上的大蟲眼和深而密集的小蟲眼，能破壞木材的完整性，并降低其力學性質；而且蟲眼也是引起邊材變色和腐朽的重要通道。