木材学(10.1.2)--木材缺陷(1)

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。

木材的缺点：1、亲湿性，易于干缩，湿胀2、木材容易腐朽，虫蛀和燃烧3、变异性大4、为海生钻孔动物所侵害5、有许多天然缺陷散孔材：指在一个生长轮内早晚材管孔的大小没有明显区别，分布也比较均匀，如：杨木、椴木、冬青、荷木、蚬木、木兰、槭木、鹅掌楸、柳木等6、轴向薄壁组织的排列分为离管型轴向薄壁组织是指轴向薄壁组织不依附于导管周围。

傍管型轴向薄壁组织是指排列在导管周围，将导管的一部分或全部围住，并且沿发达的一侧展开的轴向薄壁组织。

★、具有正常树脂道的针叶树材主要有松属、云杉属、落叶松属、黄杉属、银杉属及油杉属。

木材纹理指构成木材主要细胞的排列方向。

9、木材的结构指构成木材细胞的大小及差异的程度。

10、树干由树皮、木质部和髓三部分组成。

11、树木由树根、树干、树冠组成。

树干的构造：表皮、皮层、韧皮部、形成层、木质部、髓。

12、早晚材界限有急变和缓变★、纹孔是指木材细胞壁加厚产生次生壁时，初生壁上未被增厚的部分、即次生壁上的凹陷。

16、纹孔对：纹孔多数成对，即细胞壁上的一个纹孔与相邻细胞的另一个纹孔位置相对，构成纹孔对。

★、纹孔分为单纹孔（薄壁细胞）和具缘纹孔（管胞）对木材鉴别有重大意义。

18、纹孔对对为单纹孔对、具缘纹孔对和半具缘纹孔对。

19、纹孔、纹孔对及其意义：a.立木中是相邻细胞间进行水分和养料交换的通道；b.对木材的渗透性影响很大——如：木材干燥、胶接、木材染色、防虫处理、防腐处理、阻燃处理以及木材改性；c.可能影响木材的强度。

20、螺纹加厚是在次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状突起，呈螺旋状环绕着细胞内壁的加厚组织。

（注：可提高木材的强度）细胞分为输导组织、机械组织、、薄壁组织、、分泌组织、★、针叶的管胞宽（直径）：30—45um，长：3—5mm/3000—5000 um。

约占针叶树材组织的90%以上。

★、交叉场纹孔是在径切面由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交叉区域的纹孔式。

它是针叶树材识别最重要的特征。

木材缺陷产生的原因及检量1木材缺陷概述1.1木材缺陷形成的原因产生木材缺陷的原因很多，归纳起来，包括以下几点。

1）生理原因：即树木在生长过程中产生的缺陷，此类缺陷只可适量控制，不可完全避免，如节子、树干形状缺陷、木材构造缺陷等。

2）病理原因：在生长过程中或伐倒后受到生物因素如菌类、虫类等危害而形成的缺陷，是后天性的，保护措施适当则可减缓甚至避免发生，如变色、腐朽、虫眼、裂纹、伤疤等。

3）人为原因：由生产、加工技术不良或经营管理不善而造成的缺陷，这类缺陷也是后天性的，可减轻或避免，如机械损伤、加工缺陷等。

此外，一种缺陷的形成往往不是单一的原因，而是多因素相互作用的结果，如木材开裂和翘曲，既有生理原因造成的缺陷，又有加工保管的不当造成的，生产中须视具体情况采取相应措施。

1.2缺陷对木材及加工利用的影响任何一种木材缺陷对木材产品等级都有一定的影响，如使木材失去完整性，增大不均匀性，减弱耐久性，减少使用年限，降低甚至失去原有强度，加工中影响木材的经济出材率，降低锯材质量，提高生产成本，但合理利用则可大大降低木材缺陷带来的负面影响，有时还可提高木材的利用和经济价值。

2木材的主要缺陷及其检量2.1节子1）定义：树干内部活枝条或枯死枝条的基部，在用材中称为节子，是树木生长的正常生理现象，但在木材利用上被认为是一种主要缺陷。

将由树木的活枝条形成的与周围木材紧密连生，质地坚硬，构造正常的节子称为活节，而由树木枯死枝条形成的与周围木材大部分或全部脱离，质地坚硬或松弛，在板材中有时脱落形成空洞的节子称为死节，这是检验标准中最常用的分类方式。

2）节子对木材性质及加工利用的影响：节子是评定木材等级的主要因素，据统计70％-90％的木材等级取决于节子，可见其对材质、加工及利用的影响之大。

节子对木材质量的影响主要取决于节子类型、尺寸、密集程度、分布位置和木材的用途，一般活节影响最小，死节次之，漏节影响最大。

3）节子木材的合理利用：原木生产时，合理选材是关键，应注意看料下锯，把节子密集或节子尺寸最大部分加工成对节子不加限制的直接使用原木、造纸用材；制材时则应视节子大小、多少、密集程度将节子分散或集中在不同或同一块板材上，尽量降低节子缺陷的程度，提高木材等级。

木材缺陷图解目录（图1）树干纵切面中的节子分布位置（图2）节子著生部位（图3）在树干同一横断面中节子的分布（图4）岔节（图5）各种节子的纵剖面（示意图）（图6）全部连在的健全节（图7）脱落节（图8）隐生节（图9）健全节（图10）脱落节（图11）条状节（图12）掌壮节（图13）桦木中的须状斑（图14）桦木树干上的眉棱（图15）板材中的青斑（图16）腐朽的种类（按腐朽性质分）（图17）腐朽的种类（按断面部位分）（图18）表面虫害（皮花、虫沟）（图19）在板材面上的虫害（图20）径裂（图21）带径裂原木的下锯法（图22）带径裂的板材（图23）轮裂（图24）板材中的轮裂（图25）冻裂（图26）断面平裂（原木）（图27）断面干裂（成材）（图28）弯曲（图29）一面弯曲量法（图30）多面弯曲量法（图31）大兜（肥大根干）（图32）凹兜（凸凹根干）（图33）原木的扭转纹（图34）成材中的斜纹（由原木扭转纹而来）（图35）成材中的人为斜纹（由不正确下锯而来）（图36）波状乱纹（图37）不贯通单涡纹（图38）贯通单涡纹（图39）不贯通双涡纹（图40）贯通双涡纹（图41）偏宽年轮（偏心）材的横断面（图42）成材中的局部偏宽年轮（图43）偏宽年轮的形成（图44）双心（图45）成材斜纹量法（图46）割脂伤（图47）外夹皮（图48）内夹皮（图49）夹皮与偏枯（图50）树脂束（油眼）——9 ——2 ——3 ——4 ——5 ——6 ——7 ——8 ——1 ——10 ——11（图1）树干纵切面中的节子分布位置1——3 活节4——5 枯死不久的死节 6——10 隐生较浅的节 11—— 隐生在树干极深部位的死节1 2 3（图2）节子著生部位1——内部节 2——隐生节 3——外部节12 3（图3）在树干同一横断面中 节子的分布 1、单生节 2、轮生节 3、花瓣形（十字状）节1 32岔节4（图4） 岔节1、树干上岔节生成的形状2、岔节部分的横截面3、板材中（径切面）岔节的形状4、板材中岔节的形状与下锯方向的关系（图5） 各种节子的纵剖面 （示意图）A 、外部活节（连生节）B 、内部活节（连在节）C 、外部死节（不连在节）D 、内部死节（不连生节）（图6） 全部连在的健全节 （节子年轮与木材的年轮组成一个整体） （图7） 脱落节 （注意节子与木材的年轮排列情况）（图8）隐生节（图9） 健全节 （图10） 脱落节 （图11） 条 状 节 （图12） 掌壮节（图13） 桦木中的须状斑 （图14） 桦木树干上的眉棱（图15） 板材中的青斑 1、原木青斑（原生青斑） 2、垫木青斑 3、落层青斑（后生青斑）1 321 2（图16）腐朽的种类（按腐朽性质分）1、粉状腐朽（红糖色）2、筛状腐朽（蚂蚁蛸）（图17）腐朽的种类（按断面部位分）1、内部（心材）腐朽2、外部（边材）腐朽3、边心材混合腐朽1 32（图18）表面虫害（皮花、虫沟）（图19）在板材面上的虫害（图20）径裂1——单径裂①平行的单径裂②不平行的单径裂2——折径裂①平行的折径裂②不平行的折径裂1 12 2（图21）带径裂原木的下锯法（图22）带径裂的板材（图23）轮裂1、全轮裂（环裂）2、部分轮裂（弧裂）1 2。

名词解释：木材缺陷：对木材适合某一特殊用途的质量缺损或偏离。

十种缺陷：节子变色腐朽蛀孔裂纹树干形状缺陷木材构造缺陷损伤加工缺陷变形；平衡含水率：木材在空气中吸收和散失水分的速度相等，达到动态平衡相对稳定的含水率。

纤维饱和点：木材胞壁含水率处于饱和状态而胞腔无自由水的含水率。

形成层：位于树皮和木质部之间，是包裹着整个树干、树枝、树根的一个连续的鞘状层。

木质部：位于形成层和随之间，是树干的主要部分。

交叉场纹孔：在径切面上，射线薄壁细胞和轴向管胞相交区域内观察的纹孔式。

单列木射线：由一列偶尔两列射线细胞组成的射线。

纺锤形木射线：多列射线或在木射线中央，由于径向树脂道的存在而使木射线呈纺锤形。

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，贮藏树脂。

聚合木射线；在多列木射线中夹杂木纤维或导管组成的木射线。

填空题：螺纹裂隙与螺纹加厚的区别在于螺纹加厚多见于正常材，螺纹裂隙多见于应压木。

螺纹加厚限于内壁，螺纹裂隙延至复合胞间层。

用于要求尺寸稳定性较好的场合，最好选径切板气干材含水率12%木材调节室内湿度原因木材具有吸湿解吸的特性。

辨析题：1由于水分子…而降低:对，因为水分子只进入非晶区，不进入结晶区。

2 20*20*20的木块…力学强度不变：错，含水率在纤维饱和点30%以下，主要是吸着水增大，所以对木材力学影响较大。

3．60%增加到100%，体积几乎不变：对，含水率在30%以上。

4．干燥木材…自由水排除：错，木材干燥是排除自由水和吸着水。

简答题：木材学的内涵及外延？内涵：木材科学是研究木质原材料的学科，它的范围包括木材结构、性质（物理化学力学）缺陷和性质改良理论等内容。

外延：木质化天然材料及其制品的生物学、化学、物理性质，生产、加工工艺的科学依据。

木材优点：A容易加工，加工所需能量较低，不易污染环境；B木材质轻而强度高，强重比大；C是热与电的不良导体，保温性好，不易结露；D木材吸收能量大，耐冲击；E是弹性塑性的复合体；F具有天然美丽的花纹光泽颜色，起到装饰作用；G对紫外线的吸收和对红外线的反射作用；H具有隔音性能；I有调节湿度的功能。

木材的缺陷和改善方案
木材在生长和采伐过程中往往会出现一些缺陷，这些缺陷可能会影响木材的质量和使用价值。

下面介绍一些常见的木材缺陷及其改善方案。

1. 裂缝：木材容易出现裂缝，特别是在干燥过程中。

裂缝会降低木材的强度和稳定性。

改善方案可以使用防裂剂来减少木材的干缩率，并在加工时注意控制湿度和温度。

2. 结节：一些木材会出现结节，这是由于树木生长受到环境因素或病虫害的影响。

结节会影响木材的外观和加工性能。

改善方案可以在处理木材时选择去除结节部分，或是使用防腐剂和杀虫剂来防止结节的形成。

3. 空洞：一些木材内部可能存在空洞，这是由于虫害或树木内部组织的腐烂所致。

空洞会降低木材的强度和稳定性，并影响木材的使用寿命。

改善方案可以在采伐过程中选择健康的树木，并在干燥和处理过程中进行合适的控制，避免木材内部的腐烂和虫害。

4. 翘曲：木材在干燥过程中容易产生翘曲，这是由于不均匀的干燥引起的。

翘曲会影响木材的加工和使用，使其难以用于精确的建筑和制作。

改善方案可以在干燥过程中使用均匀的温度和湿度控制，避免木材的不均匀收缩和翘曲。

5. 色泽不均：木材的色泽可能不均匀，这是由于树木在生长过程中受到环境和遗传因素的影响。

色泽不均会影响木材的外观
和装饰效果。

改善方案可以在采伐过程中选择具有均匀色泽的树木，或是在加工和涂饰过程中使用染色剂来调整木材的色泽。

总之，木材的缺陷在一定程度上会影响其质量和使用价值。

通过合理的采伐和加工控制，以及选择适当的改善方案，可以减少木材的缺陷并提高其质量。

木材缺陷对材质的影响及利用材质受木材缺陷影响很大。

经济的快速发展使得木材的使用量逐年增长，对森林资源的消耗量巨大。

作为生长周期较长的木材而言，合理的利用既是节约成本之必须，也是发展循环经济的重要举措，因此，充分利用缺陷木材是木尽其用，提高企业经济效益应当牢固树立的观点。

要想充分利用缺陷材质，就要知己知彼，了解越全面深刻，越能因材制宜、有的放矢地提出各种利用方案，形成一种缺陷木材的高效利用技能，在生产实践活动中极大地提高生产效益。

1.木材缺陷的含义木材缺陷是指木材本身固有的减损木材的使用价值或商品价值的某些特征，也即不符合某些使用目的和特殊用途的缺陷。

比如，木材有损伤会就会减损木材的硬度和承受度和木质结构，进而会影响到木材的加工工作、成品的质量和外观。

对木材的缺陷的检测项目包括材质腐朽，这是较为常见的木材缺陷，主要因为腐朽菌对木材的侵入引起；其次还有虫蛀现象，源于木材的有机物质性质；木材的表面的树干部分和枝头部分容易长节子；裂缝也较为常见，根据裂纹类型，有轮裂、径裂之分，根据产生原因有干裂、冻裂等分类，这主要是在生长过程中长期受气候影响造成的；此外还有灾害影响、金属锈蚀等一些影响木材质量的情况。

总之影响木材外在美观和内在使用的特征均可构成木材缺陷。

木材产品的等级会受到木材缺陷的影响。

木材耐久性差、不完整、不均匀，使用年限短，强度减弱，都会造成木材加工后出材率降低，影响材质，增大生产成本。

合理利用缺陷木材则可将这些缺陷的负面影响大大的削弱，从而提升这些木材的经济价值，节约社会成本，创造更多的利润。

2.木材缺陷对材质的影响2.1节子对木材质的影响节子对木材的完整性和均匀性能造成极大的破坏。

节子有活节和死节之分，其硬度是周边木材硬度的2-3倍左右。

容易改变周围木材纤维的方向，从而影响木材纹理的均匀和规则，并造成年轮的弯曲。

此外，活节和死节与周边木材伸缩系数的不同，容易破坏材质的完整性，活节质地比较坚硬，它与周边木材紧密连生。

1.木材缺陷：降低木材及其制品的商业价值和使用价值的性状的总称。

是影响木材质量和等级的重要因素，也是木材检验的重要对象之一。

节子裂纹树干形状缺陷木材构造缺陷斜纹损伤2.生物危害缺陷：细菌真菌昆虫海洋钻孔动物等外界生物侵害木材造成的木材缺陷3.加工缺陷：锯割缺陷和干燥缺陷4.应力木：树木为了保持树干笔直，树枝回到正常位置，树木内部产生生长应力，产生应力的部位就是应力木，分为应压木和应拉木5.应压木：针叶树材的倾斜或弯曲的树干或者枝条下方，受压部分的木质部断面上，一部分年轮或者晚材偏宽的现象6.应拉木：阔叶树材的倾斜或者弯曲的树干和枝条上方，受压部分的木质部断面上，一部分年轮偏宽的现象7.产生木材缺陷的原因：8.缺陷的种类：节子裂纹树干形状缺陷木材构造缺陷斜纹损伤9.节子对木材材质的影响：1破坏木材外观的一致性2破坏木材完整性3改变木材的力学性质4切削加工木材时对刀具造成损伤10.应压木｛7｝与正常材的区别：应压木早材管胞细胞壁较厚，晚材管胞细胞壁与正常材差别不大/同一年轮中应压木管胞较短，尖端变细或产生分歧/应压木细胞壁微纤丝角大45-50度/应压木密度与正常材密度之比约为4：3/应压木（2）中纤维素和半纤维素含量较高（2），木质素含量较低/应压木的顺纹收缩率和膨胀率较大/应压木力学性能降低，易弯曲和开裂11.应拉木｛7｝与正常材的区别：应拉木早材中有胶质纤维/由于胶质纤维的存在，应拉木加工时易起毛，难于干燥，易翘曲变形/应拉木中管孔数量减少，尺寸减小/应拉木密度较大/应拉木（1）木质素含量较高（1），纤维素和半纤维素含量较低/应拉木的顺纹干缩率大，横纹干缩率小/应拉木的力学强度降低12.腐朽对材质的影响：1、化学性质：木腐菌分泌的酶对木材主成分和抽提物的分解过程，白腐使木材中木质素（白木）含量大幅下降，褐腐使全纤维素（褐全）含量大幅下降2材色：白腐初期颜色变化明显，中期颜色变浅，褐腐初期颜色变化不明显，中期颜色变暗3物理性质：密度变小，为正常材的2/3-2/5，渗透性提高，干缩率提高，吸水性增强，干燥时易变形翘曲4燃烧性质：密度变小，单位体积的燃烧放出的热量变少，白腐（白热量小）使木质素含量降低，单位质量燃烧放出的热量降低，褐腐（褐热量大）使纤维素和半纤维素含量降低，木质素相对含量增加，碳含量增加，单位质量燃烧放出的热量变大5力学性质：密度变小，力学强度降低1、木材表面光泽度具有各向异性：横切面无光泽，弦切面稍显光泽，弦切面有较好光泽；平行》垂直2、木材花纹给人亲近感：从色度学上讲，大多数树种的纹理颜色都在YR橙色系内，呈暖色，给人视觉温暖感/从图形学上讲，木材纹理平行但不等距，给人自由轻松舒适感觉，木材纹理文雅清秀，令人感到亲切/从生理学来讲，木材纹理径向的变化节律暗合人体生物钟的涨落节律3、冷暖感（导热系数）粗滑感（粗糙度）轻重感（密度）干湿感（含水率）软硬感（硬度）4、调湿速度（反应水蒸气量变化时材料迅速反映的能力调试速度越小，材料迅速反应能力越强，调湿能力越强）调湿量（调湿量越大调适能力越强）当室内空间的相对湿度发生变化时，具有吸放湿特性的室内装饰材料和家具会相应的从外界吸收水分或向外界放出水分，从而达到缓和湿度变化的效果5、木材调湿性能的影响因素：气积比（气积比越大，调湿能力越强），树种，木材厚度，木材密度，木材表面处理6、木材空间声学特性：木材作为建筑内装材料或者特殊用途材料时，对空间声学效果，房屋隔音效果的影响和调整作用。