福建农林大学大学木材学2008-2009学年期末考试题库.doc

木材结构名称解释心材：在靠近髓心周围与边材之间（通常颜色较深）的木质部，在立木时已不具有生理功能的。边材：在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环部分，含水率高，立木时具生理功能的木材称边材，担负着由下往上输送水分和养分早材：在一个生长轮内，靠近髓心一侧，是树木生长季节早期形成的部分，材色较浅，组织松软又称为春材晚材：在一个生长轮内，靠近树皮一侧，是树木生长季节后期形成的部分，材色较深，组织紧密，材质坚硬，又称为秋材管孔：阔叶材各类纵向细胞中有一种直径较大，专门承担输导作用的组织叫导管；导管在横断面上的孔穴状称管孔。纹孔：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。在立木中，纹孔是相邻细胞间的水分和养分的通道。穿孔：两个导管分子纵向相连时，其端壁相通的孔隙称为穿孔井字区：径切面上射线薄壁细胞与轴向管胞相交的平面，又称交叉场。交叉场纹孔可分为五种类型：窗格状，松木型，云杉型，杉木型，柏木型。螺纹加厚：在细胞次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起，呈螺 旋状环绕着细胞内壁螺纹裂隙：在应压木中，有些管胞壁上具有一种贯穿胞壁的螺纹裂隙，称为螺纹裂隙螺纹裂隙与螺纹加厚的区别在于螺纹加厚见于正常材，螺纹裂隙见于应压木；螺纹加厚与轴线的夹角大于45，螺纹裂隙与轴线的夹角小于45；螺纹加厚限于内内壁，为加厚，螺纹裂隙延至复合胞间层。结晶区：在大分子链排列最致密的地方，分子链规则平行排列，定向良好，反映出一些晶体的特征，所以被称为纤维素的结晶区。无定形区：当纤维素分子链排列的致密程度减小、分子链间形成较大的间隙时，分子链与分子链彼此之间的结合力下降，纤维素分子链间排列的平行度下降，此类纤维素大分子链排列特征被称为纤维素非结晶区氢键：当氢原子以主价健与电负性很强的氧原子结合后再以付价键与另一电负性很强的原子相结合所形成的键。树脂道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。胞间道指由分泌细胞围绕而成的长形细胞间隙（特殊孔道）。 树脂道贮藏树脂的胞间道。存在于部分针叶树材中。(红松) 树胶道贮藏树胶的胞间道。存在于部分阔叶树材中导管由一连串的轴向细胞形成无一定长度的管状组织，构成导管的单个细胞称为导管分子。导管是由管胞演化而成的一种进化组织，专司输导作用。木射线位于形成层以内的木质部上，呈带状并沿径向延长的薄壁细胞壁集合体。同形射线 射线组织全部由横卧细胞组成的射线 同形单列 射线组织全为单列射线或偶见二列射线，且全由横卧细胞组成。如杨属、苦木、丝棉木、海南锥 同形单列及多列 射线组织由单列和多列射线，全由横卧细胞组成异形射线 射线组织全部或部分由方形或直立细胞组成 异形单列 射线组织全为单列或偶尔出现成对者，由横卧与直立或方形细胞所组成 异形多列 射线组织全为二列以上，偶见单列，由横卧与直立或方形细胞组成异形型 由单列和多列射线组成。单列射线由直立和方形细胞构成；多列射线弦面观察其单列尾部较多列部分要长，单列尾部由直立细胞构成，多列部分有横卧细胞构成异型型 由单列和多列射线组成。与异形型区别为多列射线的单列尾部较多列部分要短异形型 由单列和多列射线组成。单列射线全为横卧细胞或直立与横卧细胞混合组成。多列射线的单列尾部通常为一个方形细胞，一个以上者也应为方形细胞；多列部分由横列细胞所组成。同胞射线：在针叶材中木射线由射线薄壁细胞组成异胞射线：在针叶材中木射线由射线薄壁细胞和射线管胞组成填空题、读图题木材的特点：变异性、多孔性、层次性、向异性树木来自种子植物，可分为两大类：木本裸子植物即针叶材，无孔材，硬材；木本双子叶被子植物即阔叶材，有孔才，软材树木的生长分为高生长与直径生长共同结果，而高生长起源于顶端分生组织；直径生长起源于侧生分生组织分生活动形成层原始细胞分为：1）射线原始细胞-分生出木射线和韧皮射线; 2）纺锤形原始细胞-分生出导管、管胞、木纤维等。韧皮部的细胞：针叶材有筛胞（特有）韧皮纤维，石细胞，韧皮轴向薄壁细胞，韧皮射线细胞；阔叶材有筛管（特有），伴胞（特有），韧皮纤维，石细胞，韧皮轴向薄壁细胞，韧皮射线细胞管孔的排列及分布 （1）环孔材： 2）散孔材（3）半环孔材或半散孔材（4）辐射孔材5）切线孔材（6）交叉孔材（或称花样孔材）环孔材晚材管孔排列星散排列径、斜列 a、单径列 b、火焰状 d、斜列弦向排列（切线状、榆木状）团型图案型： 轴向薄壁组织的分类（宏观）（包括傍管型和离管型）（1）傍管型薄壁组织：（环绕于导管周围与导管相连生） （2）离管型薄壁组织：（与导管没有联系）环管束状：如水曲柳。 切线状：如苦槠。翼状：如泡桐。 网状：柿树。聚翼状：如洋槐。 离管带状：黄檀。宽带状：如铁刀木。 轮界状：柚木、杨木。轴向薄壁组织的分类（微观）离管型薄壁组织层次厚度比例 /%薄层数/层化学组成/%纤丝倾角 /P针纤：针阔5070S27090%早3040晚150纤为主阔：半木针：木半1030S328% 16层纤维素半木素（最少）6090傍管型薄壁组织树木从小到大的结构单元和壁层结构纤维素大分子-基本纤丝-微纤丝-纤丝-粗纤丝-薄层-细胞壁各层-细胞-组织-器官-树干-树木通常可将细胞壁分为初生壁（P）、次生壁（S）、以及两细胞间存在的胞间层（ML）A.细胞腔； P.初生壁； S.次生壁； ML.胞间层；S1.次生壁外层； S2.次生壁中层； S3.次生壁内层木材的形成主要经过三个重要过程：形成层母细胞的分裂形成新（子）细胞；新生细胞和组织充分分化和成熟；成熟细胞的蓄积树干的构造（由树皮、形成层、木质部和髓组成）木材是通过形成层的细胞(cell)分裂、新生木质部细胞的成熟、成熟木质部细胞的蓄积三个过程形成的，即木材的直接起源是形成层分别描述针、阔叶材组成细胞分子针叶树材的组成分子主要有轴向管胞、木射线、轴向薄壁组织和树脂道 轴向管胞 轴向厚壁 索向管胞 树脂管胞 轴向细胞 轴向薄壁组织 轴向薄壁 轴向树脂道秘脂细胞 横向厚壁 射线管胞横向细胞 射线薄壁细胞 横向薄壁 横向树脂道秘脂细胞 阔叶树材的组成分子有导管、木纤维、轴向薄壁组织、木射线和阔叶树材管胞等 导管 木纤维 韧型纤维 纤维状管胞 轴向厚壁 环管管胞 阔叶材管胞轴向细胞 导管状管胞 轴向薄壁组织 轴向薄壁 轴向树胶道秘胶细胞 横向薄壁 无横向细胞 射线薄壁细胞 横向薄壁 横向树胶道秘胶细胞木材化学性质（1题大题）木材的化学组成：三要素的化学结构：木材主要化学成分是构成木材细胞壁和胞间层的物质，由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成。纤维素骨架结构；半纤维素填充物质； 木质素结壳物质。纤维素和半纤维素：针叶树材阔叶树材；质素：针叶树材阔叶树材纤维素是由D-葡萄糖基构成的直链状高分子化合物半纤维素是除纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖，与纤维素不同，半纤维素是两种或两种以上单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小，大多带有支链。木质素是一种天然的高分子聚合物。是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物抽提物：木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸汽或水提取，所以称抽提物或浸出物。木材的抽提物是指木材中除构成细胞壁的纤维素、半纤维素、木素之外、经中性溶剂如水、酒精、苯、乙醚、丙酮等有机溶剂抽提出来的物质的总称。分别描述纤维素、半纤维素和木质素的化学结构特点和异同点：纤 维 素 半 纤 维 素1.糖基种类（分子结构） 单糖基构成的高聚物 两种或两种以上的糖基构成2结构型（分子形态）典型的线型高聚糖无侧链 支链型，主要是线型的但带 有各种短侧链（多聚糖）3物理结构由结晶区和无定形区交错 一般无结晶区联接而成的二相体系4聚合度很高，平均700015000 颇低仅含150-200个糖基5在细胞壁中的作用骨架物质 基体物质6吸湿性和润胀度吸附水只能进入无定形区， 为无定形物质，水分子容易进入结晶区对润胀有限制作用 故吸湿性和润胀度比纤维素高纤维素的化学结构纤维素为环式吡喃型，由D葡萄糖基在1-4位置，以甙键联结而成的链状高分子化合物。结构特点：葡萄糖基的连接为1、4-甙键联结。单元是D葡萄糖基，相邻的葡萄糖基旋转180度。葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原子上。 C1位置具隐性醛基，显还原性。葡萄糖基为环式结构。木质素的分离方法，按其基本原理可分为两类：将植物中木质素以外的成分溶解除去，木质素作为不溶性成分被过滤分离出来；将木质素作为可溶性成分溶解，纤维素等其他成分不溶解进行分离。苯丙烷作为木质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮木基结构（针叶树主要）、紫丁香基结构（阔叶树）和对羟苯基结构木材物理性质（2题大题）一、概念题木材是由木材细胞壁实质物质、水分及空气组成的多孔性材料，对应着木材的不同水分状态，木材密度可以分为生材密度、气干密度、绝干密度和基本密度。它们的定义如下：最常用:气干密度和基本密度。在运输和建筑上，一般采用生材密度。而在比较不同树种的材性时，则使用基本密度。木材吸湿性：木材的吸湿是指木材由空气中吸收水分或蒸发水分的性能。 木材具有吸湿性的原因有二： （1）许多自由羟基（-OH），它们在一定温度和湿度条件具有很强的吸湿能力。 （2）具高的空隙率和巨大的表面，胞壁微毛细管内水面上的饱和蒸汽分压小于木材周围空气中的饱和水蒸汽分压，所以木材有强烈的吸附性和毛细管凝结现象。 木材的水分吸着（P空气P木材）木材吸着水分的过程是水分子以气态进入细胞壁，与细胞壁主成分上的吸着点（ -OH ）产生氢键结合的过程。 吸收是一种表面现象，比如液态水进入木材的细胞腔，成为木材中的自由水的过程。 木材的水分解吸（P空气P木材）木材中水分向空气中蒸发过程木材的体积的测定：（1）直接量测法（2）排水法（3）水银测容器法（4）快速测定法木材水分存在的类型：根据木材中水分存在的区域和状态，可分为自由水、结合水（吸着水）和化合水三类木材平衡含水率：由于木材具有吸、解湿特性，当外界的温湿度条件发生变化时，木材能相应地从外界吸收水分或向外界释放水分，从而与外界达到一个新的水分平衡体系。木材在平衡状态时的含水率称为该温湿度条件下的平衡含水率。吸着滞后现象：在相同的温湿度条件下，由吸着过程达到的木材平衡含水率总是低于由解吸过程达到的平衡含水率，这个现象称为吸着滞后现象吸着滞后现象产生原因（1） 吸湿的木材必定是经过干燥，而在这一过程中，木材的微毛细管系统内的空隙已有一部分被透进来的空气所占锯，这就妨碍了木材对水分的吸收；（2）木材解吸干燥后，用以吸取水分的羟基借氢键直接相连，使大部分羟基相互饱和而减少了对水分的吸着(-OH数量)；（3）木材的塑性。木材纤维饱和点的概念：把生材置在常温、相对湿度为100%的环境中，细胞腔中的自由水慢慢蒸发，当细胞腔中没有自由水，而细胞壁中结合水的量处于饱和状态，这时含水率称为纤维饱和点。（因树种、温度和测定方法不同而有差异）说明为什么木材纤维饱和点是材性的转折点体积 WWf: WV恒定(最大) WWf: WV成正比 W0 时V最小强度 WWf: W恒定(最小) WWf: W 成反比 W0 时最大导电性 木材是绝缘体、水是导体 WWf: WP增加几十倍。 WWf: WP（成正比） 0Wf P增加几百万倍。二简答题：木材纵向、横向干缩湿胀差异的原因：是由木材的构造特点造成的，绝大多数细胞都是纵向排列; 而细胞主要取决于次生壁中层(S2)微纤丝的排列方向。因此原因有二：（1）细胞壁微纤丝是由平行排列的大分子链所组成的，大分子链长度方向可移动的距离是大分子链横向之间的0.2%0.05%，纤丝间距离的变化主要表现在横向。（2）S2微纤丝的排列与细胞主轴成10-30几乎相平行，干缩湿胀时表现在纵向的量：asin；表现在横向的量：acos。 sin cos木材径向、弦向干缩湿胀差异的原因：（1）木射线对径向收缩的抑制 （2）早晚材差异的影响 （3）径向壁和弦向壁中的木质素含量差别的影响（4）径壁、弦壁纹孔数量的影响木材力学性质（2题大题）一概念题强度 是抵抗外部机械力破坏的能力。硬度 硬度是抵抗其它刚性物体压入的能力。刚性 刚性是抵抗外部机械力造成尺寸和形状变化的能力。韧性 韧性是木材吸收能量和抵抗反复冲击荷载；或抵抗超过比例极限的短期应力。泊松比 物体的弹性应变在产生应力主轴方向收缩（拉伸）的同时还伴随有垂直于主轴方向的横向应变，将横向应变与轴向应变之比称为泊松比黏弹性 木材具有弹性固体和黏性流体的特性，具有两者不同机制的形变，并体现弹性固体和流体的综合特性。木材的这种特性称为木材的黏弹性（流变学特性），它包括蠕变和松弛蠕变：在恒定应力下，木材应变随时间的延长而逐渐增大的现象松弛:在恒定应变条件下应力随时间的延长而逐渐减少的现象松弛与蠕变的区别在于：在蠕变中，应力是常数，应变是随时间变化的可变量；而在松弛中，应变是常数，应力是随时间变化的可变量三段式应力-应变曲线适合于哪一类型的木材：针叶树材和阔叶树材环孔材径向受压时的特征曲线木材横纹压缩是指作用力方向与木材纹理方向相垂直的压缩。木材进行压缩时，应力应变关系是一条非线性的曲线：常规型是散孔材横压时的特征，为不具平台的连续曲线。三段型是针叶树材和阔叶树材环孔材径向受压时的特征曲线:横纹压缩应力应变曲线OA-早材的弹性曲线AB-早材压损过程曲线BC-晚材弹性曲线弦向压缩时不出现3段式曲线木材物质力学性质的主要统计指标有5项算术平均数、均方差、变异系数、均值误差和准确指数二简答题：影响木材力学性质的主要因素，如何影响木材密度的影响（密度增大，木材强度和刚性增高，木材的弹性模量呈线性增高，木材韧性也成比例地增长）；含水率的影响（当含水率处在纤维饱和点以下时，随着含水率的下降，木材力学强度急剧增加）；温度的影响（木材强度随温度升高而较为均匀地下降。 湿材强度随温度升高而下降的程度明显高于干材。）；长期荷载的影响；纹理方向及超微构造的影响（荷载作用方向与纹理方向的关系是影响木材强度最显著因素之一，取决于两者的夹角和强度的类型。拉伸强度和压缩强度均为顺纹方向最大，横纹方向最小。荷载与纹理方向的夹角为0强度最大，倾斜10降低50细胞壁的次生壁S2微纤丝倾角对强度影响较大，）；木材缺陷的影响（.节子.斜纹理 .树干形状的缺陷.裂纹.应力木.木材的变色与腐朽.虫眼 ）环境学特性环境学特性：木材的视觉特性 木材的触觉特性 木材的湿度调节 木材空间声学性质 木材的生物体调节特性颜色的三属性即明度、色调和色饱和度来描述木材的材色针叶树材与阔叶树材的对比：针叶树材的材色偏重于明度较高的橙黄色和浅黄白色，而阔叶树材的材色测量值则分布在一个较宽的空间范围内调湿作用：大气环境的温度和绝对湿度随着季节的变化不断变化。冬季和夏季的一天内外界温度和相对湿度的变化：在用5mm厚的木质胶合板装饰的房间内（没有冷暖气），相对湿度的变化与外界的湿度变化相比，饰有木材的室内的相对湿度处于比较稳定的状态。相对湿度的对数与温度之间呈近似的线性关系，直线的斜率定义为B值。木材的湿度调节能力一般可以用B值来衡量。如果材料的吸放湿特性可以使相对湿度在任意温度下保持恒定值，那么log H(T)和T之间的关系曲线的斜率为0，即B值为0-1。相反，如果材料完全没有湿度调节功能，斜率（B值）达到最小值。该值约为-0.0245-1缺陷和竹材（1题大题）木材缺陷 凡呈现在木材上能降低其质量，影响其使用的各种缺点均定为木材缺陷。木材缺陷形成的原因：1.生理原因：树木生长过程产生的，此类缺陷只可控制不可完全避免。如节子2.病理原因：活立木或伐倒后受到生物因素如真菌虫害等危害形成的。变色、腐朽3.人为原因：由生产加工技术不良或经营管理不善造成的，可减轻或避免。加工缺陷缺陷类别（十类）：节子、变色、腐朽、蛀孔、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷和损伤。此外，锯材还有木材加工缺陷和变形根据木材缺陷的形成过程，通常分为：生长缺陷存在于活立木中的缺陷；生物危害缺陷真菌虫害等危害形成的缺陷；加工缺陷木材锯解和干燥过程形成的缺陷根据节子的质地及与周围木材的连生程度分：（1）活节：由树木的活枝条形成，活节与周围木材紧密相连，分布在树干上部，质地坚硬，构造正常。（2）死节：由树木的枯死枝条，木材组织与周围木材部分或全部分离，主要分布在树干的中下部。有的质地坚硬，有的腐朽松软。根据节子的材质分：（1）健全节：节子材质完好，无腐朽迹象。（2）腐朽节：节子本身已经腐朽，但并未透入树干内部，节子周围材质仍完好。（3）漏节：不但节子本身已经腐朽，而且深入到树干内部，引起木材内部。漏节常成为树干内部腐朽的外部特征寄生木材的真菌可分为腐木菌、软腐菌和木材变色菌及霉菌三类白腐和褐腐 白腐即白色腐朽。主要由白腐菌破坏木质素，同时也能破坏纤维素。筛孔状或腐蚀性腐朽褐腐即褐色腐朽。主要由褐腐菌破坏胞壁的碳水化合物所形成。粉末状或破坏性腐朽边材腐朽（或称外部腐朽）系树木伐倒后，由于干燥迟缓，木腐菌自边材外表侵入所形成。心材腐朽（或称内部腐朽）是立木受木腐菌侵害所形成的心材（或熟材）部分的腐朽。木材纤维和纤维之间的分离所形成的裂隙，称开裂或裂纹裂纹的种类 菌类的生长繁殖必备条件：(1) 适宜的温度： 真菌和其它植物一样，在温暖条件下生长要比冷气气候下快得多。真菌的最佳生长温度24.430，低于或高于最佳温度均会延缓或仰制真菌的生长。(2) 氧的供给 (3) 适宜的木材含水率：30%40% (4) 充足的养料：木材是真菌良好食物。(5) 酸碱性：多数木材微酸性 竹子的在植物上分类的位置：禾本单子叶被子植物竹子的植物形态 ： （1）地下茎 ：是竹类植物在土壤中生长的茎部，地下茎具有节和节