竹材和木材的耐久性

材料簡介

竹材和木材在使用過程中，長期經(jīng)受一般破壞因素的作用而能保持其使用性能的能力。竹材和木材的形態(tài)和構(gòu)造雖然有所不同，但化學(xué)成分近似，它們都是由纖維素和木質(zhì)素組成的“天然復(fù)合材料”，而纖維素和木質(zhì)素又都是有機(jī)高分子聚合物。這些“雙聚復(fù)合材料”在一定條件下具有較好的耐久性。中國古建筑中采用的竹條、竹釘和蠔殼墻中的竹骨，在不少地區(qū)已使用過二、三百年，甚至達(dá)到10個世紀(jì)，至今完好無恙。中國現(xiàn)存最早的木結(jié)構(gòu)建筑、唐代建造的山西五臺山南禪寺大殿原建的木梁架和木斗栱已整整使用了1200年，至今沒有修繕替換。但是在某些條件下，竹材和木材又易遭到蟲害或微生物的侵蝕。這主要與樹種、木材含水量、細(xì)胞腔中空氣以及環(huán)境溫度有關(guān)，大凡材質(zhì)粗松，不含抗腐蝕物質(zhì)，易吸水又易干燥的樹種和成材，在適于蟲菌繁殖的氣溫條件下，風(fēng)雨交加、干濕交替，便不能經(jīng)久耐用。反之，在全干與全濕的環(huán)境下，蟲菌不能繁殖，木材就有很好的耐久性。中國民間諺語：“干千年、濕千年、半干半濕用半年，”是有事實根據(jù)的。

用防腐殺蟲藥劑涂敷表面或浸注到細(xì)胞孔隙中，可以明顯地提高它們的耐久性。建筑木結(jié)構(gòu)和構(gòu)件常用的藥劑有煤焦防腐類油漆、亞砷酸、氯丹等，但這些藥劑易導(dǎo)致環(huán)境污染。高效低毒藥劑有：滅蟻靈、辛硫磷、除蟲菊等。施工方法則以材面噴涂最為普遍，浸注法（包括加壓浸注和常壓浸注）的效果比較好。更有現(xiàn)實意義和發(fā)展前途的措施則是適用于現(xiàn)場、施工靈活機(jī)動的觸變型孔壓法。防腐處理得當(dāng)，可以使在不利條件下的木結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的耐久年限提高十多倍甚至幾十倍以上，功效十分顯著（見木結(jié)構(gòu)的防腐防蟲和防火）。

本書共分為4篇，16章，分別對木材加工業(yè)和家具制造業(yè)常見產(chǎn)品和新型產(chǎn)品的粘接技術(shù)進(jìn)行了闡述，內(nèi)容實用，工藝詳盡，可讓讀者充分了解木材與竹材的各種生產(chǎn)方法。

本書可供從事木材和竹材加工生產(chǎn)的工程技術(shù)人員、從事家具制造的工程技術(shù)人員參考之用，也可作為高等林業(yè)院校木材科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生用參考書。

竹材背景

隨著中國天然林禁伐和退耕還林政策的實施，木材供需矛盾日益緊張，在部分領(lǐng)域?qū)嵤耙灾翊尽鼻袑嵖尚?。天然林禁伐后，中國木材供給量每年大約減少2億立方米，供需缺口每年約為4.5億立方米。作為建筑用材，每60根竹子便可代替1立方米木材。

竹材需求及市場

竹地板是中國竹產(chǎn)業(yè)的代表產(chǎn)品，質(zhì)硬耐磨，紋理細(xì)膩，每平方米出廠價150元左右，而原料只需毛竹料4根，成本40元左右。全國豐產(chǎn)竹林（通過一定的種植標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)營管理，使竹林產(chǎn)出達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的竹林，相對低產(chǎn)竹林而言。）只占竹林總面積的25%左右，集約經(jīng)營（指在一定面積的土地上投入較多的生產(chǎn)資料和勞動。采用新的技術(shù)措施，進(jìn)行精耕細(xì)作的農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式。集約經(jīng)營是用提高單位面積產(chǎn)量的方法來增加產(chǎn)品總量。采用集約經(jīng)營方式以發(fā)展農(nóng)業(yè)，稱“農(nóng)業(yè)集約化”。）的竹林面積不大，低產(chǎn)、低質(zhì)、低效竹林面積仍不少，提高竹林經(jīng)營水平和效益的潛力巨大。

竹材基本信息

竹材（bamboo）

竹類木質(zhì)化莖稈部分。有時泛指竹的莖、枝和地下莖的木質(zhì)化部分。屬于禾本科竹亞科植物

竹材分類

竹材的利用有原竹利用和加工利用兩類。原竹利用時是把大竹用作建筑材料，運(yùn)輸竹筏，輸液管道；中、小竹材制作文具、樂器、農(nóng)具、竹編等。加工利用有多種用途，如竹材層壓板可制造機(jī)械耐磨零件等；竹木復(fù)合板曾制成第一架竹材單翼高級教練機(jī)；竹材人造板可作工程材料。此外竹黃還可制成多種工藝美術(shù)品。竹材也是造紙、制纖維板和醋酸纖維、硝化纖維的重要原料。竹炭表面硬度高于木炭，可用于冶煉工業(yè)和制取活性炭。

竹材竹竿

竹稈分節(jié)，兩節(jié)之間為節(jié)間（見竹）。節(jié)間的稈壁橫切面自外向內(nèi)是：表皮、皮下層、皮層、基本薄壁組織（其中有維管束）和髓環(huán)。節(jié)的維管束向外或向內(nèi)稍現(xiàn)彎曲，也有進(jìn)入節(jié)隔盤曲復(fù)出的。節(jié)隔的維管束外緣密，中央疏，直徑及方向無定；分成許多細(xì)枝，迂回交織成網(wǎng)狀，是竹液橫向流動的主要通道。節(jié)隔的基本薄壁組織的細(xì)胞加厚變硬。

竹材性能

竹材的密度因竹齡（成熟的密度較大）、部位（梢段或稈壁外緣密度較大）和竹種而異，平均約0.64克/厘米3。竹材的干縮率低于木材，弦向干縮率最大，徑向次之，縱向最??；干燥時失水快而不勻，容易徑裂；氣干竹材吸水性強(qiáng)。順紋抗拉強(qiáng)度較高，平均約為木材的2倍，單位重量的抗拉強(qiáng)度約為鋼材的3～4倍，順紋抗剪強(qiáng)度低于木材。強(qiáng)度從竹稈基部向上逐漸提高，并因竹種、年齡和立地條件而異。

竹材化學(xué)成分

竹材的化學(xué)成分為：纖維素40%～60%，半纖維素14%～25%或更多，木質(zhì)素16%～34%，有隨年齡增長的趨勢。提取物：冷水浸出2.5%～5%，熱水浸出5%～12.5%，醇-乙醚浸出3.5%～5.5%，醇-苯浸出2%～9%，1%氫氧化鈉浸出21%～31%。此外還有蛋白1.5%～6%，脂肪膠臘2%～4%，淀粉類2%～6%，還原糖約2%，氮0.21%～0.26%，灰分1%～3.5%。所含磷、鉀等的總量逐年減少，而硅則有增加，積聚于硅質(zhì)細(xì)胞，竹青中可達(dá)4.35%或更多。