木材基本知識

樹木是由樹根、樹干、樹冠三部分組成的

1．樹根，樹 根是樹木的比較下部，即地下部分，占立木材積5%~25%，其作用是：（1）從土壤中吸收水分和礦物質(zhì)，沿樹干由下向上運送到樹枝和樹葉，借助于光和葉綠素 進行光合作用，制成有機營養(yǎng)物質(zhì)后，再沿樹干韌皮部向下運到樹干根部。（2）貯藏由樹干韌皮部下降的備用營養(yǎng)物質(zhì)。（3）穩(wěn)定樹干，把樹木固定在土地上， 保持樹木的穩(wěn)定生長。另外，樹根在利用上多作薪材，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、科學(xué)進步，樹根也成為藝術(shù)之品的好材料—根雕，也有的樹根如松樹伐根，可提取松節(jié)油和 松香等。

2．樹干，樹干是構(gòu)成樹木的比較主要部分，即樹木的木材部分，占立木材積的50%~90%，其作用是：（1）樹干和樹根結(jié)成一體，支撐樹冠。（2）從樹根向上輸送水分和 礦物質(zhì)，再從樹冠向下經(jīng)韌皮部運送有機營養(yǎng)物質(zhì)。（3）貯藏營養(yǎng)物質(zhì)，供樹木生長和繁殖使用。另外，樹木形成的木質(zhì)部以樹干為比較多，木材主要來自樹干，具 有重要的使用價值。

3．樹冠，樹 冠是樹枝和樹葉的總稱，位于樹木的比較上部分，占立木材積的5%～25%，其作用是：（1）樹葉用從空氣中攝取來的二氧化碳和經(jīng)樹根從土壤中吸取來的水分和 礦物質(zhì)，在陽光的輻射下、借助于葉綠素進行光合作用，經(jīng)光合作用制成營養(yǎng)物質(zhì)，供樹木生長需要。（2）樹枝可以上下輸送、貯藏水分和營養(yǎng)物質(zhì)，并且支持樹 葉。另外，樹枝除可作小徑木外，一般多為薪材，但隨著剩余物利用手段的增加，樹枝也可用作削片、造紙、纖維板、刨花板的原料；樹葉可作飼料，也可從中提取 化學(xué)藥品等。

樹干的組成

從樹干的橫切面觀察，樹干是由樹皮、形成層、木質(zhì)部、髓組成的。

1．樹皮。樹皮是樹干的比較外層，即形成層以外的一切組織均稱為樹皮。樹皮通常分為外皮、周皮和內(nèi)皮。外皮和內(nèi)皮中間有一層薄皮，稱為周皮（肉眼看不見）。周皮以外稱為 外皮，又稱死皮，通常顏色較深，起著保護樹木不受外界因子影響及削弱機械損傷的作用；周皮以內(nèi)稱為內(nèi)皮，即韌皮部，是生活的組織，在樹木生長過程中具有向 下輸送營養(yǎng)物質(zhì)的作用。

（1）樹皮組成：外皮、周皮和內(nèi)皮。

（2）樹皮作用：防止樹木水分蒸發(fā)，輸送葉子制造的養(yǎng)分并能貯藏養(yǎng)分，是樹木的保護層。另外，不同樹種的樹皮有著不同的作用。例如樺木樹皮可煉樺皮焦油，用于醫(yī)藥和制革；厚 樸、苦木、杜仲等樹種的樹皮是貴重的藥材等。同時，由于樹皮的外部形態(tài)、厚薄、顏色、質(zhì)地、剝落情況、氣味、滋味等各有所不同，因此，樹皮是現(xiàn)場識別木材 主要的依據(jù)之一。

2．形成層，形成層是位于韌皮部和木質(zhì)部之間的一層狹窄且具有分生能力的細(xì)胞層。形成層中具有分生能力的母細(xì)胞，不斷地分生子細(xì)胞。母細(xì)胞向外分生韌皮部，形成樹皮；向 內(nèi)分生木質(zhì)部，構(gòu)成木材，因而它是產(chǎn)生木材的源泉。（1）形成層的組成，形成層細(xì)胞是由原始細(xì)胞組成的，原始細(xì)胞又可分為紡錘形原始細(xì)胞和射線形原始細(xì) 胞。（2）形成層的作用，形成層具有分裂細(xì)胞的作用，即具有分生作用。

3．木質(zhì)部，木質(zhì)部位于形成層和髓心的中間，是樹干中比較具有經(jīng)濟價值的部分，也是比較主要的木材部分。（1）木質(zhì)部的組成，根據(jù)細(xì)胞組成的來源，木質(zhì)部可分為初生木質(zhì)部和 次生木質(zhì)部。初生木質(zhì)部起源于頂端分生組織，分量極小，它圍繞在髓心的周圍；次生木質(zhì)部是由形成層分生而來的。木質(zhì)部的絕大部分是次生木質(zhì)部，也可以說， 樹干的次生木質(zhì)部是比較有利用價值的。（2）木質(zhì)部的作用，從地下吸收水分和礦物質(zhì)，輸導(dǎo)和貯存養(yǎng)分，是形成木材的源泉。

4.髓，髓 位于樹干的中心部位（往往是偏心的），被木質(zhì)部包圍，髓（是一種薄壁組織）和第一年生的初生木質(zhì)部一起構(gòu)成髓心。髓心的形狀、大小、顏色、構(gòu)造等因樹種的 不同而不同，是識別木材的依據(jù)之一。（1）髓心的形狀，多數(shù)樹種的髓心在橫切面上呈圓形或橢圓形，如馬尾松、榆木，色木等。但也有特殊形狀的，如星狀的櫟 木、楓香、菱形的大葉、黃楊、五角形的白楊等。（2）髓心的顏色，大多數(shù)樹種的髓心呈褐色或淡褐色，但也有特殊顏色的，如泡桐的髓心是白色的。（3）髓心 的大小， 針葉樹種的髓心一般都很小，約3～5mm，并且相差不大；闊葉樹種髓心有大有小，大的髓心可達到數(shù)厘米。（4）髓心的構(gòu)造，髓心的構(gòu)造因樹種而異，片狀的 如核桃楸，中空的如泡桐，充滿柔軟薄壁組織的如梧桐。另外，髓心組織較松軟、強度低、易開裂，因此，對質(zhì)量要求較高的材種有影響，但對于一般的材種影響不 大。

第二節(jié) 木材構(gòu)造

木材三個切面

樹木是生物體，是由無數(shù)個形狀各異、大小不同、排列方式不同的細(xì)胞組成，這些細(xì)胞呈立體狀態(tài)存在于木材組織中，因此為了正確地了解木材的構(gòu)造，必須從三個切面來進行觀察。這三個切面分別是橫切面、徑切面、弦切面。其中，橫切面是木材的比較重要切面。

（1）橫切面，與樹干主軸相垂直的切面稱為橫切面。除年輪之外，木材紋理的特征都暴露在這個切面上，橫切面是識別木材比較重要的切面，這個切面硬度大、耐磨損，可做鋪路木塊。

（2）徑切面，與樹干主軸相平行，并且通過髓心的切面稱為徑切面。此切面板材收縮小，不易翹曲，適合做木尺和樂器共鳴板等。

（3）弦切面，與 樹干主軸相平行，不通過髓心且與年輪相切的切面稱弦切面。它是一個年輪的切線，又是另一個年輪的弦線。在不同的切面上可以觀察到木材的不同結(jié)構(gòu)。如橫切面 上可以觀察到木射線的寬度和長度以及木材細(xì)胞間的相互聯(lián)系；徑切面上可以觀察到年輪呈條狀，相互平行，而與木射線相互垂直；弦切面上可以觀察到年輪呈 “V”字形。

木材構(gòu)造特征

這里所說的木材構(gòu)造特征是指木材宏觀構(gòu)造或粗視構(gòu)造，既可以用肉眼或放大鏡觀察到的特征。

（1）心材、邊材

從橫切面觀察，在髓心周圍，顏色較深，含水量少的部分，稱為心材；靠近樹皮部分，顏色較淺，含水量多的部分，稱為邊材。

（2）生長輪、年輪、早材、晚材

樹木在一個生長周期內(nèi)所形成的一層木質(zhì)環(huán)輪，稱為生長輪。對于溫帶、寒帶地區(qū)的樹木，每年生長輪只出現(xiàn)一次，因而生長輪又稱年輪；對于熱帶地區(qū)的樹木，每年生長輪可出現(xiàn)幾次，因此一般不叫年輪，只稱生長輪。

生長季節(jié)早期形成的木材稱為早材，其特點：細(xì)胞分裂速度快，體積大，胞壁薄，材質(zhì)較松軟，材色淺；生長季節(jié)晚期形成的木材稱為晚材，其特點：細(xì)胞分裂速度慢，分裂能力減弱，胞壁厚，材質(zhì)致密、堅硬，材色深。

（3）木射線

木射線是木材中唯一成輻射狀、橫向排列的組織，在樹木的生長過程中，起橫向輸送和貯藏養(yǎng)分的作用。同時，寬木射線的木材是制作家具的好材料。另外，木射線是由薄壁細(xì)胞組成的，是木材中較脆弱而強度較低的部分，尤其在進行木材干燥時易沿木射線發(fā)生開裂，降低了其使用價值。

（4）管孔、胞間道

管孔是識別針、闊樹種的重要依據(jù)。針葉樹種無管孔，又稱無孔材；闊葉樹種有管孔，又稱有孔材。導(dǎo)管在橫切面上呈孔穴狀，稱為管孔，管孔分布、組合和排列等是識別闊葉樹種的主要特征之一。

（1）管孔的類型從分布上分為:

環(huán)孔材是指在一個年輪內(nèi)，早材管孔明顯比晚材管孔大，沿著年輪成環(huán)狀排列。

散孔材是指在一個年輪內(nèi)，早、晚材管孔的大小沒有明顯的區(qū)別，呈均勻或比較均勻的分布。

半散（環(huán)）孔材是指在一個年輪內(nèi)，管孔的排列介于散孔材和環(huán)孔材之間，也就是說，早材管孔稍大，略呈環(huán)狀排列，從早材到晚材的管孔逐漸變小，界限不明顯。

輻射孔材是指早、晚材管孔大小沒有明顯差別，它的排列是沿半徑方向呈輻射狀，穿過一個年輪至數(shù)個年輪。

切線孔材是指在一個年輪內(nèi)、全部管孔呈數(shù)列弦鏈狀。

（2）管孔的類型從組合上分為:

單孔是指一個管孔完全被其它分子所環(huán)繞，單獨分布在年輪中。

復(fù)孔是指兩個或兩個以上的管孔沿徑向緊密相連，除兩端的管孔仍呈圓形外，中間連接處的管孔呈扁平

管孔團是指管孔不規(guī)則地聚合在一起。

管孔鏈是指數(shù)個管孔徑向排列在一起，每個管孔仍保持原來的形狀。

（3）管孔的類型從排列上分為:

星散狀是指大多數(shù)管孔是單獨的，呈均勻或比較均勻分布，如水曲柳、荷木。

榆木狀是指管孔幾個一團連續(xù)成波浪形或傾斜狀的弦向排列，略與年輪平行并呈切線狀，如榆木。

火焰狀是指早材管孔較大，管孔的排列好像火焰一樣，而晚材管孔較小，形似徑列火舌，如板栗。

“《”字形狀是指在斜列中，管孔比較有規(guī)則的排列，呈“《”字形，如黃連木.

木材的非構(gòu)造性特征

（1）材色

（2）氣味與滋味

（3）結(jié)構(gòu)

（4）紋理

（5）光澤

（6）重量和硬度

第三節(jié) 樹種的識別

木材樹種識別是通過木材的內(nèi)、外部特征來識別樹種的一種適用技術(shù)。它是木材檢驗的基礎(chǔ)和不可缺少的重要環(huán)節(jié)，在木材生產(chǎn)、流通和使用過程中起著非常重要作用。

1．樹種

樹種是木材根據(jù)樹木分類學(xué)上的分類法而分的種別，即樹木種類，如紅松、落葉松、樟子松、水曲柳、楊木、榆木等。也可以說，樹種是指樹木作為生物物種的名稱。

2．商品材樹種

木材作為商品生產(chǎn)、加工、流通、使用時的木材名稱，叫商品材名稱。它是木材價格分類的主要依據(jù)之一，又是木材作為商品流通的統(tǒng)稱。

商品材名稱本身反映了木材歸類及命名兩個方面內(nèi)容。把眾多樹種的木材歸并為數(shù)目較少類，以“類”代“種”，即能滿足木材的合理利用，又能照顧到生產(chǎn)上的方便易行。

商品材名稱的命名可借用“樹種”名稱，但這個“樹種”應(yīng)是商品材樹種。因此，木材標(biāo)準(zhǔn)中的樹種系商品材樹種。商品材樹種是依據(jù)木材外貌特征相仿、構(gòu)造和材性相似的原則歸類的

3．商品材樹種命名原則

（1）以樹木分類的屬為基礎(chǔ)歸類。

（2）以材質(zhì)為主的歸類原則。

（3）以樹木分類的樹種名稱為商品材名稱。

（4）采用生產(chǎn)單位習(xí)慣名稱為商品材名稱。

（5）同科不同屬的少數(shù)樹種歸類原則。

樹種識別方法

1．通過樹皮，材表進行識別。

2．通過木材構(gòu)造和非構(gòu)造特征進行識別。

3．通過木材識別檢索表、木材標(biāo)本、科學(xué)鑒定進行識別。

樹種識別工具

一把鋒利的小鏟子和十倍放大鏡。

樹種識別要點

1．針葉樹種

針葉材屬于裸子植物亞門，樹皮的外皮多為鱗片狀，內(nèi)皮較薄。木材幾乎全為管胞組成，無導(dǎo)管，心邊材區(qū)別明顯或不明顯。生長輪中早晚材區(qū)別明顯，早材色淺，晚材色深，木材多輕軟，部分木材具有樹脂道和特殊氣味。紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)的占多數(shù)。材表多平滑。

（1）紅松（松科．松屬）

（2）興安落葉松（松科．落葉松屬）

（3）樟子松（松科．松屬）

（4）馬尾松（松科．松屬）

（5）云杉（松科．云杉屬）

（6）冷杉（松科．冷杉屬）

（7）鐵杉（松科．鐵杉屬）

（8）杉木（杉科．杉木屬）

2．闊葉樹種

闊葉樹屬被子植物亞門雙子葉植物綱，種類繁多，區(qū)別于針葉樹的比較大特征為具有管孔，木射線有寬、有細(xì)、薄壁組織豐富，部分樹種具有樹膠道及氣味，木材構(gòu)造較針葉樹復(fù)雜。

（1）椴木（椴木科．椴木屬）

（2）楊木（楊柳科．楊屬）

（3）樺木（樺木科．樺木屬）

（4）柞木（殼斗科．櫟屬）

（5）水曲柳（木犀科、白蠟屬）

（6）黃波蘿（云香科、黃蘗屬）

（7）櫸木（榆科、櫸樹屬）

（8）樟木（樟科、樟屬）

樹種識別步驟

樹種識別要多實踐，認(rèn)真總結(jié)，積累經(jīng)驗，切忌不懂裝懂。識別樹種時，需要備有一把銳利的小鏟刀、一個10倍的擴大鏡，以便觀察木材構(gòu)造時用。識別的步驟如下：

觀察是否有導(dǎo)管，分開針、闊葉。有導(dǎo)管的是闊葉樹；無導(dǎo)管的是針葉樹。

如果確定是闊葉樹，再觀察管孔在橫切面上的分布狀況和排列形狀等特征，一步一步分解觀察直至樹種名稱。

如果確定是針葉樹，再觀察是否有樹脂道。有樹脂道是松樹、落葉松、云杉、黃杉、銀杉、油杉等屬；無樹脂道是冷杉、鐵杉、杉木、柏木等屬。然后再按屬一步一步觀察下去直至樹種。

總之，在觀察木材特征時，一定要把握那些比較穩(wěn)定的特征，分清主次，把穩(wěn)定性比較大的特征列在前面，從主要到次要按木材識別檢索表一一核對直到樹種名稱。

第四節(jié) 木材性質(zhì)

木材化學(xué)性質(zhì)

木材的化學(xué)性質(zhì)是指通過化學(xué)分解才能了解到的性質(zhì)，主要包括木材的化學(xué)組成、木材主要化學(xué)成分的特性等。木材的化學(xué)成分十分復(fù)雜，概括起來有兩類。

1.有機物（1）纖維素,（2）半纖維素,（3）木質(zhì)素,（4）侵填體;2.無機物 ,無機物在木材中表現(xiàn)為灰分。木材燃燒時，即產(chǎn)生灰分?；曳值幕瘜W(xué)成分為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鈣、磷、無機鹽等。

木材物理性質(zhì)

木材物理性質(zhì)，是指不改變木材的化學(xué)成分，也不破壞其完整性，就能了解到的性質(zhì)。

1.含水率

（1）自由水。

（2）附著水。

自由水和附著水的化學(xué)組成完全相同，只是在材細(xì)胞中存在的部位不同，附著水是影響木材的主要因素。

（3）含水率（含水量）,木材中含水量的計算是以含水率（或含水量）來衡量的。木材中水分的含量，稱為含水率（或含水量）。含水率分為絕對含水率（W）相對含水率（W0）

絕對含水率（W）=（含水木材重量—絕干材重量）/絕干材重量×100%

相對含水率（W0）=（含水木材重量—絕干材重量）/含水木材重量×100%

絕對含水率多在工程上應(yīng)用；相對含水率多在科學(xué)實驗上應(yīng)用。絕對含水率通常稱為含水率,與相對含水率可以相互轉(zhuǎn)換。

W= 100 W0/ （100—W0 ）

W0= 100W /（100+W）

（4）木材按含水率分類

濕材是指長期浸在水中的木材，其含水率高于生材。

生材是指剛采伐的木材，其含水率70%～140%。

氣干材是指在空氣中天然干燥的木材，其含水率取決于空氣濕度，含水率在12%～18%之間，平均為15%。

窯干材是指將木材放在干燥窯中干燥到氣干材以下的程度，其含水率為4%～12%。

絕干材也稱全干材，是指放入烘箱在100～1050C下烘至含水率為零的木材。

（5）木材纖維飽和點

定義

當(dāng)自由水完全蒸發(fā)掉而細(xì)胞壁中的附著水正處于飽和狀態(tài)時， 其含水率在25%~35%之間，平均為30%。

意義

纖維飽和點的重要意義，不僅在于其含水率的大小，而主要在于它是木材強度、脹縮、導(dǎo)電性等材性變化的轉(zhuǎn)折點。

2.吸濕性

干木材從空氣中吸收水蒸氣的性能，稱為吸濕；濕木材向空氣中蒸發(fā)水蒸氣的性能，稱為解吸。這兩種現(xiàn)象合起來稱為木材的吸濕性。

木材放在空氣中，當(dāng)木材的濕度比空氣的濕度大時，木材中水分蒸發(fā)到空氣中。相反，當(dāng)木材的濕度比空氣濕度小時，木材吸收空氣中的水分。一般情況下，木材蒸發(fā) 出去的水分比吸收的要多，隨著木材的干燥、蒸發(fā)速度減慢，比較后達到即不從空氣中吸收水分、也不散失水分的狀態(tài)，也就是木材濕度等于空氣濕度，這時的木材的 含水率稱為平衡含水率。

3.吸水性

木材浸在水中時吸收水分的能力，稱為吸水性。

吸水程度主要取決于木材在水中停留的時間，同時又因樹種、孔隙度、容量等不同而不同。例如容重大的木材比容重小的木材吸水慢而少，心材比邊材的吸水性能差。了解木材的吸水性，有助于木材的防腐和運輸?shù)取?/span>

4.透水性

木材的透水性，又稱導(dǎo)水性，是指木材一面與水接觸，另一面與空氣接觸，讓水在流體靜壓力或其它壓力下通過木材的能力。

木材透水性的大小取決于樹種，切面方向，是心材還是邊材以及含水率等因素。

5.干縮與濕脹

當(dāng)木材的含水率在纖維飽和點以下時，才能談到木材的干縮和濕脹。木材從纖維飽和點起，繼續(xù)干燥，附著水蒸發(fā)，木材收縮，直到絕干材為止，這一過程稱為干縮。 木材從絕干狀態(tài)起，吸濕或吸水，木材膨脹，直到纖維飽和點為止，這一過程稱為濕脹。因此木材的脹縮性是指木材的含水率在纖維飽和點以下時，隨水分的增加或 減少，而改變其尺寸大小的性能。

6.密度

木材密度=試件絕干材質(zhì)量/ 試件飽和水分體積

木材密度的大小取決于木材空隙度的大小和細(xì)胞壁的厚薄。木材空隙度小，細(xì)胞壁厚，組織致密，木材密度值就大；木材空隙度大，細(xì)胞壁薄，組織松疏，木材密度值就小。在生產(chǎn)上還可用密度值的大小來估計木材的強度。也有人把木材密度稱為木材容重。

7.木材導(dǎo)熱性

木材的導(dǎo)熱性能是用熱導(dǎo)率表示的。熱導(dǎo)率，即在單位時間內(nèi)通過木材單位面積和單位長度，在木材兩面間引起10C溫度差異所需要的熱量。

8.導(dǎo)電性

木材的導(dǎo)電性很小，絕干材幾乎是不導(dǎo)電的。

9.傳聲性

木材具有傳聲性能。因為木材中有許多空隙，成為空氣的跑道，空氣可以傳播聲音。

木材另一較重要性質(zhì)是共振性，這是因為木材是由管狀細(xì)胞組成的。木材的共振性因其密度、彈性、結(jié)構(gòu)均勻度等的差異而不同。年輪均勻、材質(zhì)致密、紋理通直的木材，其共振性好，如云杉就是樂器的良好材料。

木材的力學(xué)性質(zhì)的幾個術(shù)語

極限強度是指木材從受力至破壞所能承受的比較大外力。

硬度是指木材抵抗其它固體壓入的能力。

彈性是指木材受力后恢復(fù)變形的能力。

剛性是指木材抵抗變形或保持原有形狀的能力。

塑性是指木材受力后不能恢復(fù)其原狀而成永久變形的能力。

韌性是指木材發(fā)生比較大變形而不破壞的能力。

工藝性是指木材抵抗劈、釘、磨的能力。

木材品質(zhì)系數(shù)是指木材抵抗靜曲和順紋壓力的極限強度的高低，也就是木材的極限強度與容積重之比

影響木材力學(xué)性質(zhì)的因素

影響木材力學(xué)性質(zhì)的因素很多，主要因素是木材缺陷、密度、含水率、生長條件等。一般情況下，密度大，強度也大。但由于各種樹種的木材構(gòu)造和內(nèi)含物等不同，密度相同的木材其強度可能也有差別。