木材学-第九章

木材学课程负责人吴义强教授湖南省精品课程木材科学与技术国家重点学科木材的缺陷形成原木缺陷与锯材缺陷的检测方法及自动检测技术第九章木材的缺陷构造缺陷分类生长缺陷加工缺陷等9.1木材缺陷概述9.1.1定义木材缺陷defectsofwood指降低木材商品价值和使用价值的各种特征总称。我国国家标准有关木材缺陷的定义：凡呈现在木材上能降低其质量、影响其使用的各种缺点，均为木材缺陷。材色无区别，但含水率不同，中心水分较少的部分称为熟材。国家标准将木材缺陷分为10大类：节子、变色、腐朽、虫害、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷、伤疤（损伤）、木材加工缺陷和变形。9.1.2木材缺陷的形成及分类缺陷天然缺陷生物危害缺陷加工缺陷采伐前产生的缺陷是生长过程中由于生长和环境等原因在木材内部产生的缺陷。是由于生物对活立木伐倒木或成材的危害而产生的缺陷。木材在加工、干燥不当所产生的缺陷。9.2.1.1节子（节疤knot）9.2木材的主要缺陷9.2.1生长缺陷分类按断面形状分按节子与周围木材的连续程度分圆形节掌状节条状节活节漏节死节节子定义树木生长期间、生长在树干内部的枝条或枯死枝条的基部，在用材中称节子。发生于圆木材表面或成材的弦切面径切面发生于成材，呈单行排列，长条状发生于成材径切面，呈两个对称排列的长条状节子与周围木材有机地连续，构造正常，质地坚硬节子与周围木材全部或部分脱离，是枯死枝条埋藏在树干的部分节子本身构造已大部分破坏，呈筛孔状、粉末状或空洞，并已延伸到木材内部与内腐相连链接9.2.1.1节子节子对材质的影响破坏木材的均匀性质和完整性，是木材评等分级的主要因子;形成斜纹，弯曲条纹，一般要影响到力学性质强度。造成加工困难：①切削阻力上升（由于节子本身致密，硬度较高）②干燥时易产生裂纹、翘曲（由于节子色深，其木纹方向与树干方向不一致，因此干燥时收缩不均）③由于节子中多含树脂，涂饰油漆困难。影响力学性质：降低强度受影响较大的顺纹拉伸强度下降，抗弯强度上升。原因：节子周围的局部的木材纹理的紊乱和在节子的内部与周围存在干燥开裂。9.2.1.2裂纹开裂定义由于风造成的树干的振动所致的形成层的损伤。生长应力、严重的霜冻等各种自然原因，在立木的树干内产生的应力破坏了木质部而引起的。也叫环裂即平行于生长轮的纵向开裂，主要原因是风引起的树干的振动所造成的，故也称风裂，实质上生长应力在树干内引起的径向拉应力产生的。形式轮裂径裂霜冻轮冻裂从髓心沿着木射线，垂直于生长轮方向开裂而形成的裂纹。在年轮内呈褐色线条平行于年轮，形成层尚未木质化，出现不正常多的薄壁组织，射线增多，影响木材的强度。①是在径向产生的从立木基部附近的韧皮部穿过其内侧的木质部的树干轴向开裂。②严寒季节，阔叶材基部、径向开裂，老树易发生，是因为木材的导热性差。链接9.2.1.3树干形状缺陷弯曲尖削斜纹木材中纤维的排列方向于树干的主轴方向不平行。应拉木(tensionwood)应压木(compressionwood)针叶树材倾斜树干下方，凹面的受压部位对材质的影响有应力木9.2.1.4木材构造缺陷由于S2层的微纤丝倾角大，导致轴向干缩率增大，顺纹拉伸强度下降，顺纹抗压强度低。密度上升，即密度大，15-40%，强重比下降。不能做乐器共振材①因具胶质纤维，通常早材上存在胶质纤维，切削时材面起毛，锯解时夹锯②轴向干缩率增大（胶质层（G层）的倾角极小）③顺压、抗弯强度加重降低④干燥时，胶质纤维的G层的微纤丝进行明显的集聚，因这种集聚是不可塑的，所以其易产生塌陷。链接双心在树干的同一横断有两个或两个以上髓心的现象。伪心材9.2.1.4木材构造缺陷心、边材区别不明显的阔叶树材，中心部位颜色较深，且不均匀，形状也不规则。压缩破坏压坏——纤维局部的屈伏，在纵切面上呈现皱痕。成因：①强风或大雪使树木弯曲造成的顺纹受压的永久变形②机械碰伤。压坏使木材强度下降，以冲击韧性为显著。树脂囊又名油眼，为年轮中间全部或局部充塞树脂的条状槽沟。成因：形成层受伤，停止分生管胞，在短期内分生树脂分泌细胞流出的树脂污染木制品表面，影响涂饰和胶合，小构件中影响强度。链接外伤系立木的木质部中埋藏着小块树皮疤。9.2.1.5损伤偏枯影响木材构造的均匀性，对材质的影响视其在成材中的位置大小数量而定，如夹皮本身带腐朽，还会引起树干腐朽，则影响更加严重。夹皮9.2木材的主要缺陷9.2.2生物危害缺陷所造成的木材缺陷腐朽木腐菌着色菌变色分为几类：化学性变色、初期腐朽变色、霉菌变色、变色菌变色。链接破坏胞壁中的木素，改变木素的性质虫害定义：由于木腐菌引起的侵入，改变木材颜色和结构，并引起其破坏。褐腐菌白腐菌破坏纤维素霉发生于木材表面，仅使表面变色，可以擦掉。边材变色菌侵入边材内部而变色，这种变色不易除去，针、阔叶材的青变就是这种菌造成的。危害木材的昆虫：小蠹虫、天牛、白蚁、树蜂等髓斑小虫孔大虫孔由于昆虫的幼虫侵吞形成层所致φ=0.025-0.6cm系小蠹虫为害造成φ=0.3-2.5cm9.2.3加工缺陷锯割缺陷干燥缺陷钝棱弯曲锯口缺陷人为斜纹成材边棱的欠缺部分堆积不当及干燥不均所至，成材弯的现象有三种：顺弯、横弯、翘弯.制材时由于压锯技术不良或锯机偏差造成的材面，呈波浪状的现象。超过容许限度时，木材降等。下锯不合理形成的缺陷变形开裂翘曲扭曲按翘曲的方向可分为横弯、顺弯、翘弯材面四角不在同一平面上分为：断裂、表裂、内裂链接9.3木材检验要想知道一件（根、块）木材尺寸的大小、材积的多少、材质的好坏、是什么树种的木材、可作什么用途，就必须对其进行尺寸检量，计算其材积，评定其材积，识别其木种（木材种类）和决定其用途。这一系列的工作，统称为木材检验，简称检验和木检。工人正在伐木贮木场造材大兴安岭贮木场a.木材检验是贯彻执行国家木材标准技术政策的具体表现。9.3.1木材检验的重要性b.木材检验是计算产品生产数量的基础。c.木材检验是保证产品质量的重要一环。e.木材检验是木材产品产值和成本核算的依据。d.木材检验是产品品种区分的重要工作内容之一。9.3.2木材检验的技术依据木材标准是对森林采伐产品(如原条、原木等)和木材机械加工产品(如板材、方材、枕木、胶合板等)的树种、用途、规格、品质、检验方法、计算方法等所作的统一规定，是以科学技术和实践经验综合成果为基础的，是木材检验的技术依据。a.对国家木材标准和木材检验有关政策、法规的宣传、贯彻及实施工作。9.3.3木材检验的工作内容b.对木材生产过程中的合理砍伐、合理造材、制材、合理利用木材工作进行”技术指导。c.对木材树材种或产品品种的识别区分。e.对木材产品质量(等级)评定、材性的测定、试验工作。d.对木材产品(采运工业产品——原条和原木；木材机械加工半产品——锯材、枕木、胶合板、纤维板)进行尺寸(长级、径级、宽度、厚度)检量和材积计算。f.对木材产品进行野帐记码、货额的统计计算工作。g.对木材产品号印的标志工作。9.3.4木材检验技术及其研究对象木材检验技术是研究木材产品的质量、尺寸及数量问题的科学，是木材检验对象、检验工具和检验方法的有机结合。它强调如何运用检验工具，依据木材标准，快速而正确地进行木材材质评定、尺寸检量与材积计算。它还研究木材检验基本技术技能与技巧、检验工具及检测手段的发展问题。9.3.5木材检验员的职责和任务1、本着对国家和人民负责的精神，对自己所担负的检验或检验技术指导工作尽职尽责。严格执行国家木材标准，按标准规定认真行使检验工作，以维护国家及消费者的利益。2、认真宣传和贯彻执行《标准化法》、《产品质量法》及木材标准，与违犯标准化和木材标准的行为作坚决斗争。3、遵守职业道德，严格检验，数据准确，确保林农、用户和企业的利益。4、认真学习木材检验技术，不断提高自身业务水平。9.4木材检验常用术语9.4.1木材圆材圆形的木材原条经打枝、剥皮而没有进行加工造材的伐倒木。原木原条经过造材或其他原因而截成的木段。剖开材原木经材长纵轴方向剖开为两等或接近两等的半圆形材。锯材原木经锯切加工得到的产品。9.4木材检验常用术语9.4.2尺寸材长木材长度的简称直径通过断面中心，量得断面相对周边之间的尺寸。尺寸检量实际尺寸——实际量得的尺寸。一般长度量至厘米数，直径、宽度、厚度量至毫米数，不足上述尺寸的舍去。断面中心――断面的几何中心。梢端直径（梢径）――原条梢端的直径或梢头断面的直径。小头直径――原木小头断面的直径。中央直径――材长1/2处的直径。大头直径――原条或原木大头断面的直径。原条直径――离大头斧口或锯口2.5m处量得的直径。锯材材面凡经纵向锯割出来的任何一面。尺寸检量短径——通过断面中心量得的最短直径。长径——通过断面中心与短径相互垂直量得的直径。平均直径——长径与短径的平均值。围径——用篾尺或卷尺围量出来的直径。着锯面——在材面上显露的锯割部分未着锯面——在材面上显露的未着锯部分宽材面——板方材的较宽材面窄材面——板方材的较窄材面9.4.2.1尺寸检量9.4.3标准尺寸-------产品标准规定的尺寸长级――长度尺寸的系列。如2.0m,2.2m,2.4m,……径级――直径尺寸的系列。如14cm,16cm,18cm,20cm,……标准宽度――产品标准规定的宽度尺寸。标准厚度――产品标准规定的厚度尺寸。9.4.4检尺尺寸检尺长----长度的实际尺寸(材长)按有关标准的规定，经进舍为标准规定的长级。检尺径----直径的实际尺寸按有关标准的规定，经进舍为标准规定的径级。检尺宽----宽度的实际尺寸按有关标准的规定，经进舍为标准规定的标准宽度。检尺厚----厚度的实际尺寸按有关标准的规定，经进舍为标准规定的标准厚度。公差----尺寸允许的变动数偏差----某一尺寸减其标准尺寸的代数差。正偏差：实际尺寸减其标准尺寸为正值。负偏差：实际尺寸减其标准尺寸为负值。让尺（扣尺）----减少长度或直径的尺寸。9.4.5材质a.材质评定——对木材质量的评定b.等级——对木材质量好次而划分的级别c.木材缺陷d.限度——对各种缺陷在木材产品中允许存在的程度。如最大尺寸或最多个数。e.不许有——指不允许有。f.不计——指不予计算g.不限——指不加限制h.不足某尺寸——指小于某尺寸，不包括某尺寸本身，i.自某尺寸以上——指足尺寸以上，包括某尺寸本身在内。j.最严重的缺陷——指对降等最低的缺陷，或缺陷尺寸比率最大，或个数最多。9.5木材检验方法9.5.1树种识别原条包含杉原条、松原条和阔叶树原条等原木包含直接用原木的坑木、电杆，单板用原木，锯切用原木、特级原木、小径原木、檩材、椽材等锯材包含针、阔叶树锯材的板材、方材、枕木、船舶锯材、乐器锯材等9.5.2材种区分9.5.3尺寸检量木材长度：以米(m)为计量单位。圆材直径：以厘米(cm)为计量单位。锯材宽度和厚度：以毫米(mm)为计量单位。木材材积：以立方米(m3)为计量单位。锯材面积：以平方米(m2)为计量单位。为木材检尺9.5.3.1尺寸计量单位9.5.3.2尺寸进级与分级针、阔叶树锯切用原木的检尺长按0.2m进级检尺径按2cm进级，对不足2cm的尺寸，凡足1cm进到2cm，不足1cm者舍去。偏差是指某一尺寸减其标准尺寸的代数差，即木材实际尺寸减其标准尺寸的差值。9.5.3.3尺寸偏差9.5.3.4尺寸的检量方法长度检量检量方法原条原木锯材包括杉原条、松原条和阔叶树原条，从大头斧口（或锯口）处量至梢端短径足6cm处，以1m进位，不足lm的舍去，经进尺后的长度为检尺长包括杉原木、松原木和阔叶材原木，是在原木大小头两端断面之间相距最短处取直检量。包括板方材，是沿材长方向检量两端面最短距离实际材长小于长度，但不超过负偏差时，仍按规定的长度计算如超过负偏差，则应按下级长度计算。直径检量原条原木锯材直径应在离大头斧口(或锯口)2.5m处检量，以2cm进级，不足2cm时，凡足1cm者进位，不足lcm者舍去，经进舍去的直径为检尺径。检尺径以2cm进级，实际尺寸不足2cm时，足1cm的增进，不足1cm的舍去。在材长范围内除去各15cm的任意无纯棱部位检量。枕木断面尺寸的检量，是以辅轨范围内量