9.1.1 木材的分类
木材是由树木加工而成的,树木按树种可分为针叶树和阔叶树两大类。
1)针叶树
针叶树树叶细长呈针状,大多为四季常青树。树干通直高大,易得大材;纹理顺直,材质均匀,木质较软,易于加工,故又称软木材。针叶树材强度较高,表观密度和胀缩变形较小,耐腐性较强,在建筑中多用于承重构件、制作模板、门窗等。常用的树种有松、杉、柏等。
2)阔叶树
阔叶树树叶宽大,叶脉呈网状,大多为落叶树。树干通直部分较短,材质较硬,较难加工,故又称硬木材。阔叶树材一般表观密度大,胀缩和翘曲变形大,易开裂,建筑中常用来制作尺寸较小的构件。有些树种加工后纹理清晰美观,适用于室内装饰、制作家具和胶合板等。常用的树种有榆木、柞木、水曲柳等。
9.1.2 木材的构造
木材的构造是决定木材性能的重要因素。树种不同、生长环境不同,其构造特征差异很大。木材的构造可从宏观和微观两方面进行研究。
1)木材的宏观构造
木材的宏观构造是指用肉眼或放大镜所观察到的木材组织。木材是各向异性的,其构造应从树干的3个主要切面来剖析。
①横切面:与树轴垂直的切面。
②径切面:通过树轴的纵切面。
③弦切面:垂直于横切面而切于年轮的面。
根据图9.1可知,树木主要由树皮、木质部和髓心3个部分组成,木材主要是使用木质部。木质部是髓心和树皮之间的部分,是木材的主体。在木材的横切面上,靠近树皮的颜色较浅的部分称为边材;靠近髓心颜色较深的部分称为心材。心材含水量较小,不易翘曲变形,耐蚀性也较强;边材含水量较大,易翘曲变形,耐蚀性也不如边材。
图9.1 木材的三个切面
1—横切面;2—径切面;3—弦切面;4—树皮;5—木质部;6—年轮;7—髓线;8—髓心
在横切面可以看到许多围绕髓心的同心圆,称为年轮。温带和寒带生长的树木每年生长季开始时生长旺盛,形成层分生出来的细胞比较大,木材的材色浅,组织松软,称为春材或早材;此后分生出来的细胞壁厚,腔小,材色深,组织致密,称为夏材或晚材。夏材越多,木材质量越好。年轮越密且均匀,木材质量较好。在木材横切面上,有许多径向的、从髓心向树皮呈辐射状的细线条,或断或续地穿过整个年轮,称为髓线,是木材中脆弱的部位,干燥时常沿髓线出现裂纹。
2)木材的微观构造
木材的微观构造是指在显微镜下观察到的木材组织。
如图9.2和图9.3所示,在显微镜下观察木材的切片,木材是由无数管状细胞紧密结合组成的。它们绝大部分与树干、树枝同轴向排列,少数横向排列(如髓线)。每个细胞由细胞壁和细胞腔组成,细胞壁又由若干细胞纤维组成,其连接纵向较横向牢固,因而造成细胞壁纵向强度高,横向强度低。在组成细胞壁的纤维之间存在极小的孔隙,能吸附和渗透水分。细胞壁承受力的作用,故木材的细胞壁越厚,腔越小,木材越密实,强度也越大,但胀缩也大。春材细胞壁薄而腔大,夏材细胞壁厚而腔小。
图9.2 马尾松的显微构造
1—管胞;2—髓线;3—树脂道
图9.3 柞木的显微构造
1—导管;2—髓线;3—木纤维
木材细胞按功能主要分为管胞、导管、木纤维、髓线等。针叶树主要由管胞、树脂道和髓线组成。管胞约占木材总体积的90%,主要起支撑作用,同时为树木生长输入养分。针叶树的髓线较细小且不明显。阔叶树主要由导管、木纤维及髓线组成。导管是壁薄而腔大的细胞,约占木材总体积的20%。木纤维是壁厚腔小的细胞,长约1mm,起支撑作用,占木材总体积的50%以上。在木材的横切面上可见有导管的管孔,故称阔叶树为有孔材。而针叶树在横切面上看不见导管的管孔,故称无孔材,这也是识别针叶树和阔叶树的主要标志之一。另外,阔叶树的髓线发达而明显,也是识别阔叶树的显著特征。
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