木材

    木材是能夠次級生長的植物，如喬木和灌木，所形成的木質化組織。這些植物在初生生長結束后，根莖中的維管形成層開始活動，向外發展出韌皮，向內發展出木材。木材是維管形成層向內的發展出植物組織的統稱，包括木質部和薄壁射線。 木材對于人類生活起著很大的支持作用。根據木材不同的性質特征，人們將它們用于不同途徑。
木材的種類
　　木材可分為針葉樹材和闊葉樹材兩大類。杉木及各種松木、云杉和冷杉等是針葉樹材；柞木、水曲柳、香樟、檫木及各種樺木、楠木和楊木等是闊葉樹材。中國樹種很多，因此各地區常用于工程的木材樹種亦各異。東北地區主要有紅松、落葉松(黃花松)、魚鱗云杉、紅皮云杉、水曲柳；長江流域主要有杉木、馬尾松；西南、西北地區主要有冷杉、云杉、鐵杉。
木材的構造
　　樹干由樹皮、形成層、木質部（即木材）和髓心組成。從樹干橫截面的木質部上可看到環繞髓心的年輪。每一年輪一般由兩部分組成：色淺的部分稱早材（春材），是在季節早期所生長，細胞較大，材質較疏；色深的部分稱晚材（秋材），是在季節晚期所生長，細胞較小，材質較密。有些木材，在樹干的中部，顏色較深，稱心材；在邊部，顏色較淺，稱邊材。針葉樹材主要由管胞、木射線及軸向薄壁組織等組成，排列規則，材質較均勻。闊葉樹材主要由導管、木纖維、軸向薄壁組織、木射線等組成，構造較復雜。由于組成木材的細胞是定向排列，形成順紋和橫紋的差別。橫紋又可區別為與木射線一致的徑向；與木射線相垂直的弦向。針葉樹材一般樹干高大，紋理通直，易加工，易干燥，開裂和變形較小，適于作結構用材。某些闊葉樹材，質地堅硬、紋理色澤美觀，適于作裝修用材。
木材的缺陷
　　也稱疵病，可分為三大類：
① 天然缺陷。如木節、斜紋理以及因生長應力或自然損傷而形成的缺陷。木節是樹木生長時被包在木質部中的樹枝部分。原木的斜紋理常稱為扭紋，對鋸材則稱為斜紋。
② 生物為害的缺陷。主要有腐朽、變色和蟲蛀等。
③ 干燥及機械加工引起的缺陷。如干裂、翹曲、鋸口傷等。缺陷降低木材的利用價值。
④ 干燥的木材極易著火。
　　為了合理使用木材，通常按不同用途的要求，限制木材允許缺陷的種類、大小和數量，將木材劃分等級使用。腐朽和蟲蛀的木材不允許用于結構，因此影響結構強度的缺陷主要是木節、斜紋和裂紋。
木材的物理性質
　　木材的主要物理性質有：
① 密度
　　指單位體積木材的重量。木材的重量和體積均受含水率影響。木材試樣的烘干重量與其飽和水分時的體積.烘干后的體積及爐干時的體積之比，分別稱為基本密度.絕干密度及爐干密度。木材在氣干后的重量與氣干后的體積之比，稱為木材的氣干密度。木材密度隨樹種而異。大多數木材的氣干密度約為0.3～0.9克/厘米3。密度大的木材，其力學強度一般較高。
② 木材含水率
　　指木材中水重占烘干木材重的百分數。木材中的水分可分兩部分，一部分存在于木材細胞胞壁內，稱為吸附水；另一部分存在于細胞腔和細胞間隙之間，稱為自由水(游離水)。當吸附水達到飽和而尚無自由水時，稱為纖維飽和點。木材的纖維飽和點因樹種而有差異，約在23～33%之間。當含水率大于纖維飽和點時，水分對木材性質的影響很小。當含水率自纖維飽和點降低時，木材的物理和力學性質隨之而變化。木材在大氣中能吸收或蒸發水分，與周圍空氣的相對濕度和溫度相適應而達到恒定的含水率，稱為平衡含水率。木材平衡含水率隨地區、季節及氣候等因素而變化，約在10～18%之間。
③ 脹縮性
　　木材吸收水分后體積膨脹，喪失水分則收縮。木材自纖維飽和點到爐干的干縮率，順紋方向約為0.1%，徑向約為3～6%，弦向約為 6～12%。徑向和弦向干縮率的不同是木材產生裂縫和翹曲的主要原因。
木材的力學性質
　　木材有很好的力學性質，但木材是有機各向異性材料，順紋方向與橫紋方向的力學性質有很大差別。木材的順紋抗拉和抗壓強度均較高，但橫紋抗拉和抗壓強度較低。木材強度還因樹種而異，并受木材缺陷、荷載作用時間、含水率及溫度等因素的影響，其中以木材缺陷及荷載作用時間兩者的影響最大。因木節尺寸和位置不同、受力性質（拉或壓）不同，有節木材的強度比無節木材可降低30～60%。在荷載長期作用下木材的長期強度幾乎只有瞬時強度的一半。
木材加工處理和應用
　　除直接使用原木外，木材都加工成板方材或其他制品使用。為減小木材使用中發生變形和開裂，通常板方材須經自然干燥或人工干燥。自然干燥是將木材堆垛進行氣干。人工干燥主要用干燥窯法，亦可用簡易的烘、烤方法。干燥窯是一種裝有循環空氣設備的干燥室，能調節和控制空氣的溫度和濕度。經干燥窯干燥的木材質量好，含水率可達10%以下。使用中易于腐朽的木材應事先進行防腐處理。用膠合的方法能將板材膠合成為大構件，用于木結構、木樁等。木材還可加工成膠合板、碎木板、纖維板等。
　　在古建筑中木材廣泛應用于寺廟、宮殿、寺塔以及民房建筑中。中國現存的古建筑中，最著名的有山西五臺山佛光寺東大殿，建于公元857年；山西應縣木塔，建于公元1056年，高達67.31米。在現代土木建筑中，木材主要用于建筑木結構、木橋、模板、電桿、枕木、門窗、家具、建筑裝修等。