木头是什么?
在古代,人们最初不经加工就用树木获取食物。后来,他们把棍子和石头(石斧)以及棍子和石头(长矛)结合在一起,从而第一次制造出工具。随着学会用火,几千年来,木材成为人类最重要的能源。所以人类对木材的应用是从获取能量开始的。在新石器时代到中石器时代的过渡时期(约1000年前),人类学会了加工木材,用木材建造船只和简易房屋,制作各种家用电器。直到最近三四千年,木材作为原料的应用才发展到现在的局面。现在我们在技术和艺术活动中随处可见木材。
木材虽然密度大,但仍然是一种多孔的有机材料。木材是由细胞组成的,细胞壁的空腔中充满了许多不同的物质。木材的原始形态,即未加工的形态,称为原木。木立地是指被砍伐后,长短、粗细、质量不同的树木。可见,木材既是原料,也是材料。木材主要产于经济林,一定程度上也来源于林外(道路、通道)。大陆13都是森林覆盖,当然有50%是很难通过的。大约有35%的森林面积没有被利用,也就是说这片森林的生长没有人为的影响。世界森林面积只有约11%属于经济林。为了获取木材,人类努力经营经济林。木材切割分为两个阶段,小的是区分初始利用和最终利用。根据森林建设和质量保证的要求,第一次采伐应在种植15 ~ 30年后进行。每隔5 ~ 10年重复一次(疏林,初用)。等到树木完全成熟时(不同树种的成熟期在80 ~ 140年之间),整个林区生产的所有木材的40% ~ 60%已被砍伐进行初步利用,其中大部分是优良的木材品种,然后砍伐剩下的树木(粗材品种)。
物理上,木材不致密,含有大大小小的空洞,故称多孔体。细胞壁的空腔(毛细管)比细胞的小得多。并且在一定程度上充满水或水蒸气混合物。木材的水分对其强度有很大影响。木材的容重在300 ~ 900 kg/m3,软木和硬木的界限在500 kg/m3左右。如果不考虑空洞,所谓的“净密度”,木质纤维为65,438+0,600 kg/m3,木质素为65,438+0,400 kg/m3,所有树种的可用平均值为65,438+0,500 kg/m3。木材吸收空气中的水蒸气,就像任何填隙物一样,这意味着它具有吸湿性。随着空气温度和湿度的不同,木材总是有相应的湿度,也就是说,木材与环境空气之间的吸湿总是达到一种平衡的状态。当空气相对温度为60%,湿度为20%时,经过一段时间的适应,木材的湿度达到11%。木头吸水膨胀,反之亦然。俗话说,这是木头“干活”。其轴向膨胀收缩率大多减少0.5%,可以忽略不计;切线方向的长度变化(松树为8%)几乎是经向的两倍,但膨胀和收缩只发生在湿度为0%-30%的范围内,然后达到所谓的纤维饱和状态,过程停止,水分继续增加但膨胀不会继续增加。木材的热延展性并不重要。木头的磁性也是相当有利的,因为当天线的塔是木头做的时候,几乎不影响天线发出的电磁场。木材的声学特性明显不同于其他材料。因此,优选用于制造乐器。最典型的例子就是声阻和隔音能力比金属高十倍左右。木头也有很好的弹性。如果木梁的载荷在虎克定律范围内,并且离断裂载荷足够远,那么当载荷释放后,变形几乎完全消失,这是典型的弹性材料特性。当然,木材也和其他材料一样存在屈服现象,即在一定载荷下,变形与时间有关。
木材的强度(在羊毛密度的条件下测量)是突出的,然而,木材的容许载荷仅为破断拉力的i0%左右,所有的强度特性都与木材的水分有关。随着水分的增加,强度降低。例如,当含水量为50%时,强度小于初始值的50%。
木材最大的缺点是容易被寄生真菌和寄生虫侵蚀,但可以通过一些药物和其他方法保护。
木材的质量和品种不同,每立方米的价格也不同。我们绝不能忽视它。除了生产木材的功能,森林还有其他功能。它们对民族文化、环境保护、水土保持、人类休养生息的重要性,是很难用数字来表达的。
目前,我们这个星球上有24亿公顷的有用森林(森林总面积为38亿公顷),可利用木材约3000亿立方米,其中每年采伐约30亿立方米。到2000年,世界年木材消耗量将从目前的28亿立方米增加到近50亿立方米。
从世界范围来看,就天然原料的使用量而言,木材仅次于煤炭和石油,居第三位,从而在整个原料经济中占据重要地位。木材与煤、石油等天然原料(金属矿石、矿物)相比,有一个根本的区别,就是它作为一种天然高分子可以不断生长,从而可以被人们长期使用。由于气候、供水设施、民族文明等原因,地球可居住地区的森林必须保持一定的面积,所以木材生产才会经久不衰。但木材产量不能随意增加,因为一棵树从幼龄到砍伐需要80 ~ 140年,在人烟稀少或无人居住的地区砍伐有一定的经济限度。
谨慎和节约使用材料的要求无疑适用于木材,此外,木材不是取之不尽的。根据预测,木材必然会发展成为化学燃料。这种趋势可能导致木材这种“传统”原材料在20世纪末物质经济中的地位发生质的变化。