木材的构造

由于树种和生成环境不同，各种木材在构造上也有很大差异。木材的构造是决定木材性质的主要因素，木材的构造一般从宏观构造和微观构造两方面进行研究。

(一)木材的宏观构造

木材的宏观构造用肉眼和放大镜进行观察和分析。由木材的横向、径向和弦向三个切面可知，木材是由树皮、形成层、木质部、年轮、髓心等部分组成。有的木材还可以看到放射状的髓线。其宏观构造如图9－1所示。

图9－1 木材的宏观构造

1．树皮

树皮在形成层的外表面，起着保护树木的作用。比较厚的树皮有内外两层，外层即外皮(粗皮)，内层为韧皮，紧靠形成层。

2．形成层

形成层为最后长成的一层很薄的活细胞，紧靠树皮。它向外生成树皮，向内生成木质部。借助形成层的成长，树木生成新的木材。

3．木质部

木质部是髓心和树皮之间，系由形成层逐年积聚的结果，是工程使用的主要部分。靠近树皮的部分，材色较浅，水分较多，称为边材。在髓心周围的部分，材色较深，水分较少，称为心材。心材材质较硬，密度较大，渗透性降低，耐久性和耐腐性均比边材好。但两者的力学性能无太大的差别。

4．年轮

由于形成层在成长过程中是不均匀的，所以在木材的横切面上能显示出深浅相间的同心圆，这些同心圆称为年轮，一般树木每生长一年一圈。年轮在木材的不同切面呈现出不同的形状，在横切面上为同心圆状，在径切面上为明显条状，在弦切面上为抛物线或V字花边。

在年轮中，色浅而质松的部分是春季生长的，称为春材(早材)；色较深而质较密的部分是夏秋生长的，称为夏材(晚材)。相同树种夏材所占的比例大，木材的强度相对比较高，年轮紧密而均匀，木材材质相对较好，但胀缩、变形也比较显著。

5．髓心

髓心位于树干的中心，生长期最长，材质松软，强度较低，易腐朽。由髓心呈放射状横向分布的纤维称髓线，髓线与周围联结较弱，干燥时在髓线处沿径向发生开裂。因此，在使用木材时，凡重要的木构件都应避开髓心。

6．髓线与射出髓

各类木材都有顺横断面半径方向的细胞，形成侧立的细带称为髓线；由髓心或离髓心若干距离处开始一直深入树皮的称为射出髓。

(二)木材的微观构造

木材的微观构造是从显微镜下观察的木材构造，又称为显微构造。在显微镜下观察到木材三个切面上的细胞排列，90%～95%都是由无数管状空腔细胞紧密结合而且为纵向排列的，只有少数为横向排列。每一个细胞分为细胞壁和细胞腔两部分，细胞组织中细胞壁是由纤维素(约占50%)、半纤维素(约占24%)和木质素(约占25%)组成，其纵向连接要比横向连接牢固。

纤维素的化学结构为(CHO)，为长链分子，n=8000～10000，大多数纤维素沿细胞长轴呈小角度螺旋状成束排列。半纤维素的化学结构类似纤维素，但为短链分子，n大约为150。木质素是一种无定形物质，其作用是将纤维素和半纤维素粘结在一起，构成坚韧的细胞壁，使木材具有强度和刚度。

细胞本身的组织构造在很大程度上决定木材的性质。木材的细胞壁愈厚，细胞腔愈小，组织越均匀，则木材越密实，表观密度和强度也越高，细胞壁吸附水分的能力也越强，但其湿胀干缩率相应也越大。

木材细胞因功能不同，可分为管胞、导管、木纤维、髓线等多种。针叶树的显微构造简单而规则，主要由管胞和髓线组成，其髓线较细小且不明显，管胞占木材总体积的90%以上。阔叶树的显微构造比较复杂，主要由导管、木纤维、纵行和横行薄壁细胞及髓线等组成，导管约占木材总体积的20%，木纤维是一种壁厚腔小的细胞，起着支撑作用，约占木材总体积的50%以上。