第八章木材缺陷

1、第八章第八章 木材缺陷及其检验木材缺陷及其检验 重点介绍木材缺陷的分类、主重点介绍木材缺陷的分类、主要缺陷的概念以及缺陷产生的原因要缺陷的概念以及缺陷产生的原因和对加工利用的影响。缺陷的检量和对加工利用的影响。缺陷的检量方法。了解真菌、虫害的生活繁殖方法。了解真菌、虫害的生活繁殖习性。习性。 9.1 木材缺陷的概述木材缺陷的概述 9.1.1 木材缺陷的定义木材缺陷的定义 9.1.2 木材缺陷的形成及分类木材缺陷的形成及分类 9.1.3 木材缺陷的特点木材缺陷的特点9.1.4 研究木材缺陷的重要性研究木材缺陷的重要性 9.1.1 木材缺陷的定义木材缺陷的定义n 我国国家标准中规定，我国国家标准中

2、规定，凡呈现在木材上能降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低其质量，影响其使用的各种缺点均定为木材缺陷材缺陷。n实用观点的木材缺陷实用观点的木材缺陷：是对木材适合某一特是对木材适合某一特殊用途的质量缺损或偏离。殊用途的质量缺损或偏离。我国各材种木材我国各材种木材标准就是根据标准就是根据用途用途对不同缺陷规定允许的种对不同缺陷规定允许的种类和尺寸限度，这显然是符合实用观点确定类和尺寸限度，这显然是符合实用观点确定木材缺陷的要求。木材缺陷的要求。 n木材是复杂的天然材料，都可能存在缺陷。木材是复杂的天然材料，都可能存在缺陷。所谓所谓“缺陷缺陷”有相当一部分对树木而言是正有相当

3、一部分对树木而言是正常的，如节子，立木生长必须着枝。有枝就常的，如节子，立木生长必须着枝。有枝就有节。有节。 9.1.2 木材缺陷的形成及分类木材缺陷的形成及分类n9.1.2.1 木材缺陷形成的原因木材缺陷形成的原因n1.生理原因生理原因：树木生长过程产生的，此类缺：树木生长过程产生的，此类缺陷只可控制不可完全避免。如节子陷只可控制不可完全避免。如节子n2.病理原因病理原因：活立木或伐倒后受到生物因素：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、腐朽如真菌虫害等危害形成的。变色、腐朽n3.人为原因人为原因：由生产加工技术不良或经营管：由生产加工技术不良或经营管理不善造成的，可减轻或

4、避免。加工缺陷理不善造成的，可减轻或避免。加工缺陷n 一种缺陷往往不是单一的原因，而是多一种缺陷往往不是单一的原因，而是多因素互相作用的结果。因素互相作用的结果。9.1.2.2 木材缺陷的分类木材缺陷的分类n一一.根据国家标准规定原木和锯材共有的木材根据国家标准规定原木和锯材共有的木材缺陷类别（十类）：缺陷类别（十类）：节子、变色、腐朽、蛀节子、变色、腐朽、蛀孔、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷和孔、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷和损伤损伤。此外，锯材还有。此外，锯材还有木材加工缺陷和变形木材加工缺陷和变形n二二.根据木材缺陷的形成过程，通常分为：根据木材缺陷的形成过程，通常分为： 生长缺陷

5、：生长缺陷：存在于活立木中的缺陷存在于活立木中的缺陷 生物危害缺陷：生物危害缺陷：真菌虫害等危害形成的缺陷真菌虫害等危害形成的缺陷 加工缺陷：加工缺陷：木材锯解和干燥过程形成的缺陷木材锯解和干燥过程形成的缺陷9.1.3 木材缺陷的特点木材缺陷的特点9.1.3.1 立木缺陷和伐倒木缺陷立木缺陷和伐倒木缺陷 一一.立木缺陷中有立木缺陷中有节子、心材变色和腐朽、节子、心材变色和腐朽、虫害、裂纹、树干形状缺陷木材构造缺陷虫害、裂纹、树干形状缺陷木材构造缺陷和伤疤和伤疤等。等。是与树木生长有关的缺陷是与树木生长有关的缺陷 二二.伐倒木缺陷中有伐倒木缺陷中有边材变色和腐朽、虫害、边材变色和腐朽、虫害、裂纹

6、、木材构造缺陷（人为斜纹）、伤疤、裂纹、木材构造缺陷（人为斜纹）、伤疤、木材加工缺陷和变形木材加工缺陷和变形。 9.1.3.2 寄生性缺陷和非寄生性缺陷寄生性缺陷和非寄生性缺陷一一.寄生性缺陷寄生性缺陷是外部的生物因子如真菌、细菌、昆虫和是外部的生物因子如真菌、细菌、昆虫和海洋蛀虫等为害造成的缺陷（海洋蛀虫等为害造成的缺陷（生物危害缺陷生物危害缺陷）。）。二二.非寄生性缺陷非寄生性缺陷，有节子、裂纹、树干形状缺陷、木材，有节子、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷、伤疤、变形和木材加工缺陷，还应包括机构造缺陷、伤疤、变形和木材加工缺陷，还应包括机械磨损和成分降解。械磨损和成分降解。 9.1.3.3

7、木材缺陷的影响状况木材缺陷的影响状况一一.木材缺陷的影响具相对性木材缺陷的影响具相对性。如乱纹，一方面能降低木。如乱纹，一方面能降低木材强度，但同时使木材具有美丽花纹。材强度，但同时使木材具有美丽花纹。二二.木材缺陷的影响随用途而有程度上的差异木材缺陷的影响随用途而有程度上的差异。如直接用。如直接用原木，标准对节子和斜纹可不作限制，但是特级原本原木，标准对节子和斜纹可不作限制，但是特级原本对它们就应有较严的限度规定。这正是木材缺陷实用对它们就应有较严的限度规定。这正是木材缺陷实用观点定义的理论依据。观点定义的理论依据。 9.1.4 研究木材缺陷的重要性研究木材缺陷的重要性n对木材缺陷的研究首先

8、应该非常深入与全面对木材缺陷的研究首先应该非常深入与全面地地研究各种缺点对锯材及原木材种性质的影研究各种缺点对锯材及原木材种性质的影响响，这样才能使各材种木材标准根据用途而，这样才能使各材种木材标准根据用途而规定的缺陷允许限度能有依据，并合理。规定的缺陷允许限度能有依据，并合理。n我国有关材种的我国有关材种的木材标准木材标准，一般有，一般有3部分：部分：根据用途要求的树种；有关尺寸的规定；缺根据用途要求的树种；有关尺寸的规定；缺陷限度或分等限度陷限度或分等限度。n为了扩大木材的应用范围，合理利用木材，为了扩大木材的应用范围，合理利用木材，还必须深入地研究和了解缺陷的种类、形成还必须深入地研究和

9、了解缺陷的种类、形成原因、减除方法和对带有各种缺陷木材的合原因、减除方法和对带有各种缺陷木材的合理利用等问题。理利用等问题。 9.2 木材的主要缺陷和检量木材的主要缺陷和检量 9.2.1 节子节子 9.2.2 变色与腐朽变色与腐朽 9.2.3 裂纹裂纹 9.2.4 树木的生长应力树木的生长应力9.2.1 节子节子9.2.1.1节子定义及分类节子定义及分类一一.根据节子的质地及与周围根据节子的质地及与周围木材的连生程度分：木材的连生程度分：（1）活节：活节：由树木的活枝条形由树木的活枝条形成，活节与周围木材紧密相连，成，活节与周围木材紧密相连，分布在树干上部，质地坚硬，构分布在树干上部，质地坚硬

10、，构造正常。造正常。（2）死节：）死节：由树木的枯死枝条，由树木的枯死枝条，木材组织与周围木材部分或全部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。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。有的质地坚硬，有的腐朽松软。 活节活节死节死节n 活节与死节的区别活节与死节的区别 区别区别 活节活节 死节死节 形成条件形成条件 枝生活中枝生活中 枝枯死后枝枯死后 和周围木材和周围木材的连生状况的连生状况 相连相连 脱离脱离 在成熟树干在成熟树干上的分布上的分布 靠近树梢的上部靠近树梢的上部多分布在树干中多分布在树干中上部上部 在木材中的在木材中的形态形态 圆锥形圆锥形 圆

11、状柱圆状柱 活节和死节活节和死节的相连关系的相连关系 圆材材表的活节圆材材表的活节其内仍是活节其内仍是活节 圆材材表的死节圆材材表的死节向内至某一深度向内至某一深度就转为活节就转为活节 二二. 根据节子的材质分：根据节子的材质分：（1）健全节：）健全节：节子材质完好，无腐朽迹象。节子材质完好，无腐朽迹象。（2）腐朽节：）腐朽节：节子本身已经腐朽，但并未透入树干内部，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。节子周围材质仍完好。（3）漏节：）漏节：不但节子本身已经腐朽，而且深入到树干内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。部，引起木材内部。 漏节常成为树干内部腐

12、朽的外部特征。漏节常成为树干内部腐朽的外部特征。三三.按照节子断面形状分：按照节子断面形状分：（1）圆形节：）圆形节：节子断面呈圆形（长短径比不足节子断面呈圆形（长短径比不足3）。）。（2）条状节：）条状节：在锯材的径切面呈长条状（长宽比在锯材的径切面呈长条状（长宽比3）。）。（3）掌状节：）掌状节：在锯材径切面呈两相对称排列的长条状。在锯材径切面呈两相对称排列的长条状。 （针叶树材具有）（针叶树材具有）9.2.1.2 节子在树干中的分布节子在树干中的分布n一一. 在径向的分布在径向的分布n节子直径从髓心沿径向逐渐增加节子直径从髓心沿径向逐渐增加n二二. 在轴向的分布在轴向的分布n树干梢部为活

13、节区树干梢部为活节区n树干中部为活节区、死节区树干中部为活节区、死节区n树干基部为活节区、死节区、无节区树干基部为活节区、死节区、无节区n在树干下部的周围部分的无节区，材质特别在树干下部的周围部分的无节区，材质特别优良，通常所称优良，通常所称“无节良材无节良材”，就是指这一，就是指这一部分的木材。部分的木材。9.2.1.3 节子对材质的影响节子对材质的影响 n 节子为木材中不可避免的缺陷节子为木材中不可避免的缺陷 ，是评定，是评定木材等级的主要因子。据统计木材等级的主要因子。据统计70%-90%的木的木材等级取决于节子。节子对材质的影响取决材等级取决于节子。节子对材质的影响取决于于节子类型、尺

14、寸、密集程度、分布位置和节子类型、尺寸、密集程度、分布位置和木材的用途木材的用途。总结有如下几方面：。总结有如下几方面：一节子损坏木材外观的一致性一节子损坏木材外观的一致性 二节子影响木材的力学强度二节子影响木材的力学强度 三节子破坏木材的均匀性三节子破坏木材的均匀性 四含松脂树种的节子有树脂渗出、油漆困难四含松脂树种的节子有树脂渗出、油漆困难 五节子造成所在材面不均匀磨损五节子造成所在材面不均匀磨损 9.2.1.4 节子木材的合理利用节子木材的合理利用n一一. 合理下锯合理下锯，将节子尽量集中在一两块板，将节子尽量集中在一两块板材上。材上。n二二. 尽量降低节子的不良影响尽量降低节子的不良影

15、响，把节子密集，把节子密集或节子尺寸较大部分加工成对节子不加限制或节子尺寸较大部分加工成对节子不加限制的直接使用原木、造纸用料等。的直接使用原木、造纸用料等。n三三. 因势利导，变废为宝因势利导，变废为宝：将节子设计在次：将节子设计在次要部位或增强强度的受力方式，如：径向横要部位或增强强度的受力方式，如：径向横压、弦面硬度；利用节子在不同切面表现的压、弦面硬度；利用节子在不同切面表现的花纹以提高木材及其制品的经济价值。花纹以提高木材及其制品的经济价值。9.2.2 变色与腐朽变色与腐朽n9.2.2.1 造成木材变色和腐朽的真菌造成木材变色和腐朽的真菌 真菌是指那些具有真正细胞核，没有叶绿素的真菌

16、是指那些具有真正细胞核，没有叶绿素的生物。有高等与低等真菌之分。生物。有高等与低等真菌之分。n一造成木材变色和腐朽的真菌种类一造成木材变色和腐朽的真菌种类 寄生木材的真菌可分为寄生木材的真菌可分为腐木菌、软腐菌和木材腐木菌、软腐菌和木材变色菌及霉菌变色菌及霉菌三类。前两种为了它们自身的生存和三类。前两种为了它们自身的生存和繁殖的必需而分解繁殖的必需而分解木材细胞壁木材细胞壁，引起木材的腐朽和，引起木材的腐朽和破坏。木材变色菌和霉菌，则是从贮存在破坏。木材变色菌和霉菌，则是从贮存在细胞腔中细胞腔中的物质得到它们的食物，因此它们对木材物质本身的物质得到它们的食物，因此它们对木材物质本身的分解作用相

17、对较小。的分解作用相对较小。 n二真菌的形态、繁殖和传播二真菌的形态、繁殖和传播（1）真菌孢子：孢子对真菌相当于种子植）真菌孢子：孢子对真菌相当于种子植物的种子。真菌繁殖和传播依靠孢子，孢物的种子。真菌繁殖和传播依靠孢子，孢子可为单细胞或多细胞子可为单细胞或多细胞 。（2）真菌菌丝的特点）真菌菌丝的特点 真菌的构造较简单真菌的构造较简单是真菌的营养器官。是真菌的营养器官。（3）真菌的繁殖：）真菌的繁殖：真菌真菌孢子孢子真菌真菌菌丝菌丝菌丝菌丝体体三三. 木腐菌寄生的条件木腐菌寄生的条件 n(1) 适宜的温度：适宜的温度： 真菌和其它植物一样，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

18、得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低于或高于最佳温度均会延缓或仰制真菌的生长。菌的生长。n(2) 氧的供给氧的供给 n(3) 适宜的木材含水率适宜的木材含水率：30%40% n(4) 充足的养料充足的养料：木材是真菌良好食物。：木材是真菌良好食物。n(5) 酸碱性酸碱性：多数木材微酸性多数木材微酸性 9.2.2.2 变色变色一一. 概念及成因概念及成因凡木材正常颜色发生改变。分为：凡木材正常颜色发生改变。分为：（1）化学变色）化学变色：由于化学和生物化学的反应：由于化学和生物化学的反应使得木材产生浅棕

19、红色、褐色等不正常颜色，使得木材产生浅棕红色、褐色等不正常颜色，较均匀仅限于材表。较均匀仅限于材表。 霉菌变色霉菌变色（2）真菌变色）真菌变色： 变色菌变色变色菌变色 腐朽菌变色（腐朽菌变色（初期腐朽初期腐朽）二二. 变色对材质的影响变色对材质的影响 n 变色对木材的变色对木材的均匀性、完整性和力均匀性、完整性和力学性质学性质均没有影响，只使木材均没有影响，只使木材颜色颜色发生发生改变，有损于木材外观。但腐朽菌变色改变，有损于木材外观。但腐朽菌变色使冲击韧性稍有降低，吸水性略有增加，使冲击韧性稍有降低，吸水性略有增加，在保管不善情况下会演变成腐朽在保管不善情况下会演变成腐朽。9.2.2.3 腐

20、朽腐朽一一. 概念概念 木材由于木腐菌侵入，逐渐改变其颜色和木材由于木腐菌侵入，逐渐改变其颜色和结构，使细胞壁受到破坏，物理、力学性质结构，使细胞壁受到破坏，物理、力学性质随之发生变化，最后变得松软易碎，呈孔状随之发生变化，最后变得松软易碎，呈孔状或粉末状，此种状态称为腐朽。或粉末状，此种状态称为腐朽。二二. 木材腐朽的类别木材腐朽的类别（1）按腐朽的性质可分为）按腐朽的性质可分为白腐白腐和和褐腐褐腐 白腐白腐即白色腐朽。主要由白腐菌破坏木质即白色腐朽。主要由白腐菌破坏木质素，同时也能破坏纤维素。素，同时也能破坏纤维素。筛孔状或腐蚀性腐朽筛孔状或腐蚀性腐朽褐腐褐腐即褐色腐朽。主要由褐腐菌破坏胞

21、壁即褐色腐朽。主要由褐腐菌破坏胞壁的碳水化合物所形成。的碳水化合物所形成。粉末状或破坏性腐朽粉末状或破坏性腐朽（2）按在树干内、外部位）按在树干内、外部位 n边材腐朽边材腐朽（或称外部腐朽）（或称外部腐朽）系树木伐倒系树木伐倒后，由于干燥迟缓，木腐菌自边材外表侵入后，由于干燥迟缓，木腐菌自边材外表侵入所形成。所形成。n心材腐朽心材腐朽（或称内部腐朽）（或称内部腐朽）是立木受木是立木受木腐菌侵害所形成的心材（或熟材）部分的腐腐菌侵害所形成的心材（或熟材）部分的腐朽。朽。（3）按在树干上、下部位）按在树干上、下部位根部腐朽根部腐朽（根腐）（根腐）干部腐朽干部腐朽（干腐）（干腐）三三. 木材腐朽的判

22、定木材腐朽的判定 （1）外观特征）外观特征：担子菌子实体的出现；材色的：担子菌子实体的出现；材色的变化；木材变轻；材质变软；气味的变化。变化；木材变轻；材质变软；气味的变化。（2）物理性能特征）物理性能特征 原木或锯材是否健全，要看它的折断面。原木或锯材是否健全，要看它的折断面。 木材存在褐腐或软腐时，干缩后会出现一种木材存在褐腐或软腐时，干缩后会出现一种块状断裂。块状断裂。 把新锯开的或刨光的木材浸入水中，受微生把新锯开的或刨光的木材浸入水中，受微生物侵害部分要比健康材明显变暗。物侵害部分要比健康材明显变暗。 四腐朽对木材材质的影响四腐朽对木材材质的影响 n 对三个方面的影响：对三个方面的影

23、响：木材外观的影响木材外观的影响（材色、萤光和收缩）；（材色、萤光和收缩）；木材物理性能木材物理性能的影的影响（如对密度、燃烧热值、电性质和对水分响（如对密度、燃烧热值、电性质和对水分的关系等）；的关系等）；木材力学性质木材力学性质的影响。的影响。n（1）材色）材色 白腐材色变浅，褐腐变暗白腐材色变浅，褐腐变暗 n（2）收缩）收缩 收缩比健全材大收缩比健全材大 n（3）密度）密度 腐朽材比健全材密度低腐朽材比健全材密度低 n（4）吸水和含水性能）吸水和含水性能 腐朽材比健全材吸水迅速腐朽材比健全材吸水迅速 n（5）燃烧性能）燃烧性能 干的腐朽材比健全材更易点燃干的腐朽材比健全材更易点燃 n（6

24、）力学性质）力学性质 轻软、强度低轻软、强度低 五五.腐朽木材的合理利用和贮存中防止措施腐朽木材的合理利用和贮存中防止措施 （1）腐朽木材的合理利用）腐朽木材的合理利用对于根部心材腐朽，尽量作锯切用原木使用对于根部心材腐朽，尽量作锯切用原木使用在保证原木等级前提下，尽量将腐朽用在允在保证原木等级前提下，尽量将腐朽用在允许存在或要求较低的原木上。许存在或要求较低的原木上。（2）贮存中防止措施）贮存中防止措施 在能保证供给的条件下，应尽量在能保证供给的条件下，应尽量减少木材场减少木材场地贮存时间地贮存时间。控制木材。控制木材含水率含水率 25%以下以下 。贮木场。贮木场保保持清洁并进行消毒持清洁并

25、进行消毒。（消毒剂应具备的条件是，对真菌具有毒性，而对人的有害（消毒剂应具备的条件是，对真菌具有毒性，而对人的有害性小；经消毒剂处理的木材应无色、无味；消毒剂价格低廉性小；经消毒剂处理的木材应无色、无味；消毒剂价格低廉和处理方便。）和处理方便。） 9.2.3 裂纹裂纹9.2.3.1 定义定义 木材纤维和纤维之间的分离所形成木材纤维和纤维之间的分离所形成的裂隙，称开裂或裂纹。它可在树木的裂隙，称开裂或裂纹。它可在树木生长期间，或伐到后形成。裂纹是使生长期间，或伐到后形成。裂纹是使锯材降等的第二或第三位因素。锯材降等的第二或第三位因素。9.2.3.2 裂纹的种类裂纹的种类 形成时期形成时期方向方向

26、立木立木（立木裂纹立木裂纹） 伐倒木伐倒木（干燥裂纹干燥裂纹） 径向径向（径向裂纹）（径向裂纹） 径裂径裂 单径裂单径裂 干裂干裂干燥不干燥不当的径向裂纹，当的径向裂纹，可用加工措施避可用加工措施避免。免。复径裂复径裂 冻裂冻裂 弦向弦向（弦向裂纹）（弦向裂纹） 轮裂轮裂 环裂（环裂（半个周长）半个周长）弧裂（半个周长）弧裂（半个周长）9.2.3.3 裂纹对材质的影响裂纹对材质的影响 n 裂纹破坏木材的裂纹破坏木材的完整性完整性，降低木材的强，降低木材的强度；在不良的保管条件下，裂隙还能成为变度；在不良的保管条件下，裂隙还能成为变色菌或腐朽菌浸入木材的通路，引起木材的色菌或腐朽菌浸入木材的通路

27、，引起木材的变色和腐朽变色和腐朽。立木的径裂，在干燥过程中还。立木的径裂，在干燥过程中还会发展。会发展。n 裂纹对木材力学强度的影响随裂纹对木材力学强度的影响随荷载性质、荷载性质、作用力方向作用力方向和裂纹和裂纹大小大小等因子而不同。等因子而不同。n裂纹除对化学加工用原木无关外，对于其他裂纹除对化学加工用原木无关外，对于其他用材都有程度不同的影响，尤其在杉木上特用材都有程度不同的影响，尤其在杉木上特别明显，显著降低木材的使用价值和等级。别明显，显著降低木材的使用价值和等级。9.2.3.4 裂纹木材的合理利用裂纹木材的合理利用一一.在制材时合理下锯：消除裂纹在制材时合理下锯：消除裂纹二二.尽量作

28、为直接使用原木，如坑木尽量作为直接使用原木，如坑木三三.若裂纹满足若裂纹满足1、2等材时，尽量作为长材使用等材时，尽量作为长材使用四四.在不影响下节原木等级时，可将裂纹的长度在不影响下节原木等级时，可将裂纹的长度适当分散在不同原木上。适当分散在不同原木上。总之，尽可能地缩小裂纹的不良影响。总之，尽可能地缩小裂纹的不良影响。9.2.4 树木的生长应力树木的生长应力9.2.4.1 立木中生长应力的形成立木中生长应力的形成 生长应力是纤维细胞成熟期间，由次生壁内木生长应力是纤维细胞成熟期间，由次生壁内木素的沉积和聚合而产生。木素的填入造成纤维横切面素的沉积和聚合而产生。木素的填入造成纤维横切面有小的侧向膨胀，按照泊松比在长度上就应有相应的有小的侧向膨胀，按照泊松比在长度上就应有相应的减小。但它与内侧的木材细胞连成一个整体，它在长减小。但它与内侧的木材细胞连成一个整体，它在长度上要有收缩，内侧的细胞就会对它进行限制，也就度上要有收缩，内侧的细胞就会对它进行限制，也就是说对它形成了是说对它形成了拉伸作用拉伸作用。相反靠心部木材每个细胞。相反靠心部木材每个细胞在长度方向受到在长度方向受到压缩作用压缩作用。 对桉树