2025年木材科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識測試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.針葉材中起輸導(dǎo)和支撐作用的主要細(xì)胞是（）A.管胞B.木纖維C.導(dǎo)管分子D.木射線細(xì)胞2.木材細(xì)胞壁中微纖絲排列最緊密、厚度最大的層次是（）A.初生壁（P層）B.次生壁外層（S1層）C.次生壁中層（S2層）D.次生壁內(nèi)層（S3層）3.木材纖維飽和點的含水率范圍通常為（）A.5-10%B.12-18%C.25-30%D.35-40%4.下列木材物理性質(zhì)中，與木材密度呈正相關(guān)關(guān)系最顯著的是（）A.吸濕性B.熱導(dǎo)性C.順紋抗壓強(qiáng)度D.體積干縮率5.木材在干燥過程中，當(dāng)含水率低于纖維飽和點后，繼續(xù)干燥會導(dǎo)致（）A.自由水減少B.吸附水減少C.細(xì)胞腔縮小D.細(xì)胞壁厚度增加6.木材的弦向干縮率通常（）徑向干縮率，原因是（）A.大于；木射線在徑向排列更緊密B.小于；木射線在弦向排列更稀疏C.等于；微纖絲排列方向無差異D.大于；細(xì)胞在弦向排列的間隙更多7.木材膠合時，膠黏劑的潤濕性主要取決于（）A.膠黏劑的固體含量B.膠黏劑的表面張力C.木材的密度D.膠合壓力8.下列木材化學(xué)成分中，對木材尺寸穩(wěn)定性影響最大的是（）A.纖維素B.半纖維素C.木質(zhì)素D.抽提物9.木材的順紋抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于橫紋抗拉強(qiáng)度，主要原因是（）A.細(xì)胞軸向排列的纖維結(jié)構(gòu)B.細(xì)胞壁中木質(zhì)素的膠結(jié)作用C.木射線的橫向連接D.管胞的紋孔結(jié)構(gòu)10.人工林速生材（如楊樹）與天然林材（如橡木）相比，最顯著的結(jié)構(gòu)差異是（）A.導(dǎo)管直徑更小B.木射線數(shù)量更多C.早晚材過渡更明顯D.細(xì)胞壁厚薄差異更小11.木材阻燃處理中，常用的磷-氮系阻燃劑主要通過（）機(jī)制提高阻燃性A.覆蓋隔絕氧氣B.促進(jìn)炭化層形成C.降低木材熱分解溫度D.釋放不燃?xì)怏w稀釋氧氣12.下列木材加工工藝中，對木材纖維破壞最小的是（）A.旋切單板B.刨切單板C.鋸切板材D.熱磨纖維13.木材氣干材的平衡含水率主要取決于（）A.木材密度B.環(huán)境溫度和相對濕度C.木材的抽提物含量D.干燥工藝時間14.木塑復(fù)合材料（WPC）中，木材纖維的主要作用是（）A.提高材料韌性B.降低材料成本C.增強(qiáng)材料剛性D.改善耐候性15.木材的“濕脹干縮”特性對木結(jié)構(gòu)建筑的主要影響是（）A.提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度B.增加連接節(jié)點的間隙C.降低保溫性能D.增強(qiáng)抗蟲蛀能力二、填空題（每空1分，共20分）1.木材的三大主要化學(xué)成分是______、______和______，其中______是決定木材剛性的主要成分。2.木材的宏觀構(gòu)造中，年輪由______和______組成，前者細(xì)胞壁厚、密度大，后者細(xì)胞腔大、壁薄。3.木材的干縮形式包括______、______和______，其中______干縮率最大，______最小。4.衡量木材尺寸穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)是______，其計算公式為______（用干縮率和密度表示）。5.木材膠合時，常用的熱固性膠黏劑有______和______，熱塑性膠黏劑有______和______。6.木材干燥過程中，初期開裂主要發(fā)生在______階段，后期開裂主要與______有關(guān)。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述木材各向異性的表現(xiàn)及其形成原因。2.說明木材纖維飽和點在木材加工利用中的重要意義。3.比較木材順紋抗壓強(qiáng)度與橫紋抗壓強(qiáng)度的差異，并解釋其機(jī)理。4.列舉木材表面處理的常用方法（至少4種），并說明其在膠合或涂飾中的作用。5.分析人工林速生材在加工利用中面臨的主要問題及改進(jìn)措施。四、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某企業(yè)需將一批含水率為60%的濕材（松木）加工成含水率8%的地板基材，試設(shè)計干燥工藝的關(guān)鍵參數(shù)（溫度、濕度、氣流速度），并分析不同階段可能出現(xiàn)的干燥缺陷及預(yù)防措施。2.針對木結(jié)構(gòu)建筑用木材，需同時滿足高強(qiáng)度、低吸濕性和耐腐朽要求，提出3種木材改性技術(shù)方案（需說明改性原理、工藝及預(yù)期效果）。答案及解析一、單項選擇題1.A（針葉材無導(dǎo)管，管胞是主要輸導(dǎo)和支撐細(xì)胞）2.C（S2層占次生壁厚度的70-90%，微纖絲排列緊密）3.C（纖維飽和點是吸附水飽和、自由水排盡的狀態(tài)，通常25-30%）4.C（密度越大，細(xì)胞壁厚、組織致密，順紋抗壓強(qiáng)度越高）5.B（纖維飽和點以下僅吸附水減少，細(xì)胞壁脫水導(dǎo)致干縮）6.A（弦向干縮率約為徑向的1.5-2倍，因木射線在徑向限制收縮更明顯）7.B（潤濕性由膠黏劑表面張力與木材表面能的關(guān)系決定）8.B（半纖維素親水性強(qiáng)，吸濕性高，易導(dǎo)致尺寸變化）9.A（順紋方向纖維軸向排列，抗拉時主要克服纖維素分子間氫鍵；橫紋需破壞細(xì)胞間連接）10.D（速生材生長快，早晚材細(xì)胞壁厚薄差異小，年輪寬）11.B（磷-氮系阻燃劑促進(jìn)木材炭化，形成隔熱隔氧層）12.C（鋸切僅沿纖維方向分離，纖維破壞最?。恍小⑴偾袝袛嗖糠掷w維）13.B（平衡含水率由環(huán)境溫濕度決定，與木材自身性質(zhì)關(guān)系較?。?4.C（木材纖維剛性高，可提高WPC的彎曲模量）15.B（濕脹干縮導(dǎo)致木材尺寸變化，連接節(jié)點易出現(xiàn)間隙或擠壓）二、填空題1.纖維素、半纖維素、木質(zhì)素；木質(zhì)素2.晚材（秋材）、早材（春材）3.弦向、徑向、體積；弦向；徑向4.干縮系數(shù)；干縮系數(shù)=（濕材尺寸-干材尺寸）/（濕材尺寸×（初始含水率-終了含水率））5.酚醛樹脂（PF）、脲醛樹脂（UF）；聚醋酸乙烯酯（PVAc）、熱塑性聚氨酯（TPU）6.預(yù)熱；內(nèi)部應(yīng)力積累三、簡答題1.表現(xiàn)：木材的物理力學(xué)性質(zhì)（如干縮率、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性）在縱向（順紋）、徑向、弦向差異顯著。原因：①細(xì)胞排列方向：管胞、木纖維等軸向排列，縱向結(jié)構(gòu)連續(xù)；②細(xì)胞壁層結(jié)構(gòu)：S2層微纖絲與細(xì)胞軸向夾角?。s10-30°），徑向和弦向因木射線、細(xì)胞間隙等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不連續(xù)；③紋孔分布：縱向紋孔少，橫向紋孔多，影響傳質(zhì)和力學(xué)性能。2.意義：①劃分木材干縮階段的界限：含水率高于纖維飽和點時，僅自由水變化，木材尺寸基本不變；低于時，吸附水減少，發(fā)生干縮；②影響木材強(qiáng)度：纖維飽和點以下，隨含水率降低，木材強(qiáng)度（除順紋抗拉）提高；③指導(dǎo)干燥工藝：干燥至纖維飽和點以下需控制應(yīng)力，避免開裂；④膠合與涂飾：基材含水率需接近使用環(huán)境平衡含水率（通常8-12%），防止后期尺寸變化導(dǎo)致膠層或涂層開裂。3.差異：順紋抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于橫紋抗壓強(qiáng)度（約5-10倍）。機(jī)理：順紋受壓時，載荷沿纖維軸向傳遞，主要由細(xì)胞壁承受壓應(yīng)力，細(xì)胞不易失穩(wěn)；橫紋受壓時，載荷垂直纖維方向，細(xì)胞易被壓扁（早材細(xì)胞腔大，首先被壓潰），且細(xì)胞間結(jié)合力弱（主要靠半纖維素和木質(zhì)素的膠結(jié)），導(dǎo)致強(qiáng)度低。4.常用方法及作用：①砂光：去除表面毛刺、污染物，增加表面粗糙度，提高膠黏劑或涂料的接觸面積；②化學(xué)處理（如堿液處理）：去除抽提物（如松脂），改善表面潤濕性；③等離子體處理：通過高能粒子轟擊表面，增加極性基團(tuán)（-OH、-COOH），提高膠黏劑與木材的化學(xué)鍵合；④涂底膠（如封閉底漆）：封閉木材表面導(dǎo)管/管胞，防止膠黏劑或涂料過度滲透，保證膠合強(qiáng)度或涂飾均勻性。5.主要問題：①密度低、強(qiáng)度差（速生材細(xì)胞壁厚薄差異小，晚材率低）；②尺寸穩(wěn)定性差（半纖維素含量高，吸濕性強(qiáng)）；③加工缺陷多（如易起毛、切削表面粗糙）。改進(jìn)措施：①改性處理（如壓縮密實化、樹脂浸漬）提高密度和強(qiáng)度；②化學(xué)改性（如乙?；┙档臀鼭裥裕虎蹆?yōu)化加工工藝（如調(diào)整刀具角度、采用低溫切削）減少表面缺陷；④復(fù)合利用（如與高強(qiáng)纖維復(fù)合制成層積材）彌補(bǔ)性能不足。四、綜合分析題1.干燥工藝設(shè)計：（1）階段1（預(yù)熱期）：溫度40-50℃，相對濕度85-90%，氣流速度0.5-1.0m/s。目的：均勻加熱木材，避免表面快速蒸發(fā)導(dǎo)致初期開裂。可能缺陷：表面開裂（因內(nèi)外溫差大），預(yù)防措施：控制升溫速率（≤5℃/h），保持高濕度。（2）階段2（等速干燥期）：溫度55-65℃，相對濕度70-80%，氣流速度1.0-1.5m/s。此時木材表面自由水蒸發(fā)，含水率從60%降至纖維飽和點（約30%）。可能缺陷：表裂（表面收縮快于內(nèi)部），預(yù)防措施：逐步降低濕度（每2h降5%），增加氣流循環(huán)均勻性。（3）階段3（降速干燥期）：溫度60-70℃，相對濕度40-50%，氣流速度1.5-2.0m/s。含水率從30%降至8%，吸附水減少，內(nèi)部應(yīng)力增大?？赡苋毕荩簝?nèi)裂（內(nèi)部拉應(yīng)力超過木材強(qiáng)度），預(yù)防措施：采用間歇干燥（干燥2h，平衡1h），或噴蒸處理（每4h噴蒸10min）釋放應(yīng)力。（4）終了調(diào)濕處理：溫度50-55℃，相對濕度80-85%，氣流速度0.5m/s。目的：消除表面硬化，使含水率均勻。2.改性技術(shù)方案：（1）熱改性（高溫?zé)崽幚恚涸恚涸?80-260℃無氧或低氧環(huán)境下，木材中的半纖維素降解（乙?；摮?，吸濕性降低；同時木質(zhì)素部分交聯(lián)，尺寸穩(wěn)定性提高。工藝：木材置于熱處理窯，通入過熱蒸汽，升溫速率5℃/h至目標(biāo)溫度，保溫2-6h，緩慢冷卻。預(yù)期效果：平衡含水率降低30-50%，耐腐朽性提高（因營養(yǎng)物質(zhì)分解），但強(qiáng)度略有下降（約10-20%）。（2）樹脂浸漬改性（如酚醛樹脂）：原理：低分子量酚醛樹脂（固含量30-40%）浸入木材細(xì)胞腔和細(xì)胞壁，加熱固化后填充孔隙，提高強(qiáng)度和耐水性。工藝：木材真空（-0.09MPa）1h，加壓（1.0-1.5MPa）2h使樹脂滲透，120℃固化2h。預(yù)期效果：順紋抗壓強(qiáng)度提高50-80%，吸水率降低60