全 文 ：福建林学院学报　1998 , 18(2):178 ～ 182
Journal of Fujian College of Forestry
10年生醉香含笑小径原木物理力学性质的研究
李平宇　　　李　林
(福建林学院 ,南平 353001)
摘要　本文对福建省三明市 10年生醉香含笑人工试验林小径原木进行主要的物理
力学性质分析 ,并通过其试验结果的变异统计数据 ,与木荚红豆木材进行比较.研究
结果为醉香含笑小径原木的合理利用及大力营造醉香含笑人工速生丰产林提供科学
的理论依据.
关键词　醉香含笑;小径原木;木材物理力学性质
中图分类号　S781.29
醉香含笑(火力楠)〔 Michelia macclurei Dandy〕是隶属木兰科〈Magndiaceae〉的常绿阔
叶树 ,为高 10 ～ 20m 的乔木.主要分布于我国广东西南部和广西东南部 ,亦产于福建省南靖县
等地;零星分布于海拔 500m 以下的阔叶树林中〔1〕.近年来我省各地有栽培.
醉香含笑花色纯白 ,芳香 ,大型 ,为优美的庭园绿化树种 ,可培育纯林.在福建各地多选作
针 、阔混交林主要树种.林学专家俞新妥(1989)在他的专著〔2〕中曾指出 ,在山地红黄壤 Ⅱ、Ⅲ级
的立地条件 ,按 4 ～ 6成杉木与 6 ～ 4 成火力楠(醉香含笑)混交比进行行间混交(造林密度
2400 ～ 3600株 hm2),以提高和扩大造林的成效.笔者希望提供 10 年生醉香含笑人工林小径
原木的物理力学性质试验的结果 ,一能填补国内这方面的空白 ,二能促进对人工速生丰产林小
径原木资源的合理开发与综合利用的普及与深入.
1　材料与方法
本试验用材是 1994年 12月由三明市经营林场提供 ,10 年生醉香含笑人工试验林十株立
木的胸径 16 ～ 18cm ,树高为 14 ～ 16m ,枝下高 5 ～ 6m.
采伐样木前 ,在树干北侧削去一片树皮 ,标明北向记号(N).
在伐倒的样木上自伐根至 1.3m 处以上部位截取长度为 2m 的原木作为试材.试材截取后
立即在截面上编号运回备用.
选择一株伐倒的样木 ,自树干基部向上分别截取齐地的 0 号圆盘 , 0.3m 、1.3m 、2.3m 、
3.3m 、4.3m 、5.3m 、6.3m 、7.3m 和 8.3m 等不同高度的圆盘;厚度为 2 ～ 3cm ,在圆盘上方确定
南北方向线后运回备用 ,以供树干上不同部位气干密度变异模式的研究.即在不同高度的圆盘
上 ,沿树皮至髓心方向每两个生长轮为一组 ,分东 、西 、南 、北等四个方向 ,连续切取宽度为 2cm
的试样.参照国家标准 GB1933—91《木材密度测定方法》〔3〕进行木材气干密度的测定.因试样
的形状不规则 ,采用排水法测定试样的体积.
福建省林业厅科学基金资助项目.
第 1作者简介:李平宇 ,男 , 1945年 11月出生 ,副教授.
收稿日期　1997-10-21　　修回日期　1998-04-16
DOI :10.13324/j.cnki.j fcf.1998.02.021
本试验以国家标准《木材物理力学性质试验方法》GB1927 ～ 1943 —91〔3〕为准进行.在木材
密度测定的试验中 ,基本密度为全干材质量与浸水 60 昼夜饱和水分时的体积之比值.树干上
不同部位气干密度变异模式按照绘制树干解析图的方法 ,树高与地面垂直方向用 1:100 比例
的纵坐标表示 ,树干水平方向生长轮宽度的半径尺寸则用 1:2比例的横坐标表示.在木材干缩
性测定试验中 ,国家标准只规定计算线干缩———径向干缩率和径向干缩 ,以及体积干缩性 ———
体积干缩率.差异干缩是弦向干缩率与径向干缩率的比值.体积干缩系数是参照国家标准《木
材密度测定方法》GB1933 —91〔3〕5.3.2试样的体积干缩系数公式(2)计算的.木材的力学性质
试验在的欧姆斯勒(Amsler)四吨力学实验机上测试.
2　实验结果与讨论
根据实验结果 ,计算出 10年生醉香含笑木材主要的物理力学性质(密度和干缩湿胀性)和
主要的力学性质指标的均值及变异统计数据列于表 1.
表 1　10年生醉香含笑木材物理力学性质均值及变异统计
TABLE 1　The average value and variation of the physical and mechanical
propert ies of 10-year-old Michelia macclurei
试验项目 平均差 X 标准差 S 标准误差 S x 变异系数 V% 准确指数 P%
1.年轮宽度(mm) 7.828 1.063 0.188 12.8 2.4
2.基本密度(g cm 3) 0.483 0.027 0.005 5.6 0.9
3.全干密度(g cm 3) 0.539 0.032 0.006 5.8 1.0
4.气干密度(g cm 3) 0.574 0.033 0.006 5.6 1.0
5.干缩率(%) 径向 2.903 0.440 0.078 15.2 2.7
弦向 4.241 0.446 0.079 10.5 1.9
体积 7.197 0.766 0.135 10.6 1.9
　差异干缩(弦缩 径缩) 1.461 — — — —
6.体积干缩系数(%) 0.407 0.037 0.007 9.0 1.6
7.湿胀率(%) 径向 4.041 0.639 0.113 15.8 2.8
弦向 7.091 0.648 0.115 9.1 1.6
体积 11.313 1.350 0.239 11.9 2.1
　差异湿胀(弦胀 径胀) 1.755 — — — —
8.顺纹抗压强度(MPa) 58.4 5.282 0.934 9.6 1.6
9.抗弯强度(MPa) 123.6 20.245 3.580 16.4 2.9
10.抗弯弹性模量(GPa) 14.0 3.091 0.546 22.1 3.9
11.冲击韧性(kJ m2) 73.5 16.011 2.830 21.7 3.8
12.端面硬度(N) 6620 510 90 7.7 1.3
13.抗劈力(N mm) 径面 11.1 1.800 0.318 16.2 2.9
弦面 14.1 2.219 0.392 15.8 2.8
2.1　醉香含笑小径原木的密度和干缩湿胀性
2.1.1　木材的密度　木材的密度是判断木材各项力学性质的重要指标.在含水率相同的情况
下 ,一般来说密度大的木材的强度亦较大.试验表明 , 10 年生醉香含笑小径原木在含水率为
12%时的气干密度(ρ12)为 0.474g cm3.在国家标准 GB1927 ～ 1943—91〔3〕《木材物理力学性质
试验方法》颁布之前 ,我国国内均以气干密度(木材含水率 W =15%)为标准 ,把我国木材的气
干密度 划分 5 个品 质等 级:很小 ≤0.350g cm3 、小 0.351 ～ 0.550g cm3 、中等
0.551 ～ 0.750g cm3 、大 0.751 ～ 0.950g cm3 、很大>0.950g cm3.可依据密度换算公式
ρ15=ρ12 [ 1-0.01(1-K v)(W -15)] 　(其中 K v 为木材体积干缩系数)
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获得醉香含笑含水率为 15%时的气干密度 ρ15为 0.584g cm3 ,品质等级属中等.在实际应用
中 ,木材的密度对木材加工工艺的确定十分重要.如旋切加工用原木的最佳密度为 0.551 ～
0.750g cm3 ,高于 0.750g cm3 已属不适合 ,高于 0.950g cm3 则不能用于旋切〔4〕.醉香含笑属
木兰科 ,散孔材 ,边材淡黄褐 ,心材浅绿黄色;木材密度适中 ,材质均匀 ,结构甚细;纹理斜或直 ,
其小径原木适合供雕刻 、车旋家具和玩具及其它美术工艺品之用.
此外 ,亦可依据 10年生醉香含笑小径原木的全干密度(ρ0)为 0.539g cm3 和木材实质密
度(ρs)O 1.50g cm3 通过公式 C =100 ×(1-ρ0 ρs )计算出醉香含笑小径原木绝干材的体积
空隙率(C)为 64%.
附图　树干木材气干密度分布图
FIGURE　The dist ribuyion of air-day densi ty of t runk
　　不同树种间的比较常用基本
密度 ,是因它物理含义明确 ,且全
干质量和饱和体积稳定 ,使得测
定结果准确〔4〕.本试验测定的醉
香含笑小径原木的基本密度为
0.483g cm3.
2.1.2　树干木材密度的变异　
根据试验结果 ,绘制出 10年生醉
香含笑树干木材气干密度分布图
(附图).
从附图中可明显地看出 ,醉
香含笑树干上密度最大值分布于
树干基部近树皮的边材部分;低
密度集中在树干中心呈圆柱形的
中心 ,形似保龄球运动中所使用
的“木瓶” .自内向外形成三个密
度逐渐加大的花瓶式结构.总之 ,
树干中气干密度的变异趋势是随
树干高度下降 ,自髓心向树皮方
向逐渐加大.这同教科书中所阐
述的“阔叶树树干密度变化的一
般模式为树干最低密度产生在树干基部中央约呈一个圆锥形的部分 ,在垂直方向向上.从树干
方向上 ,密度趋向下降然后上升”〔5〕有所不同.
从附图中亦可明显地看出 ,醉香含笑小径原木树干中心存在呈圆柱形的“受顶端分生组织
活动影响的形成层区域所产生的次生木质部” ———幼龄材.幼龄材持续期在 5 ～ 6年.由于试验
材料取自树干 1.3 ～ 3.3m 的小径原木 ,加工时又采用平行于树皮方向纵剖中心板边材部分选
择纹理直的试条 ,这样已将集中在小径原木中心近圆柱状密度小的幼龄材部分去除.这是试验
所测得的大部分物理力学性质指标为什么能与成熟材相近的缘故.
2.1.3　木材的干缩性与湿胀性　木材的干缩与湿胀是木材加工 、利用上的一大问题.它不仅
因木材干缩(或湿胀)而发生尺寸和体积的缩小(或膨胀),尚因干缩(或湿胀)不均而引起开裂 、
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翘曲变形等缺陷〔6〕.试验结果表明 ,醉香含笑小径原木的线干缩———弦向干缩率为 4.241%,
径向干缩 2.903%,差异干缩为 1.461 ,体积干缩系数为 0.407%.可见 ,醉香含笑小径原木的
干缩性与优质阔叶材桢楠(樟科 ,体积干缩系数 0.433%)和黄杞(胡桃科 ,体积干缩系数 0.
411%)相近 ,其干缩性等级属小.
木材湿胀性试验表明 , 醉香含笑小径原木的线湿胀性———弦向湿胀率 7.091%和径向湿
胀率 4.4041%,差异湿胀(弦胀与径胀之比值)为 1.775.体积湿胀率为 11.313%.
2.2　醉香含笑小径原木的主要力学性质
从表 1可知 ,醉香含笑小径原木的密度属中等;但其力学性质各项指标除工艺性质(抗劈
力)较低外 ,均在中等以上.例如 ,在木材力学性质分级表中 ,将顺纹抗压强度和抗弯强度分为
很低 、低 、中等 、高和很高五级.醉香含笑小径原木的顺纹抗压强度 58.4MPa 属中等 ,而抗弯
强度 123.6MPa则属高的等级 ,冲击韧性 73.5kJ m2 属中等 ,端面硬度 6620N属硬.
木材经营中 ,亦可根据木材的顺纹抗压强度和抗弯强度总和来区分各树种的品质等级〔7〕.
分低强度树种(总和小于 107.9MPa)、高强度树种(107.9 ～ 166.6MPa)和强度很高树种(大于
166.6MPa)三个等级.醉香含笑小径原木的两项极限强度总和为 182.0MPa ,属强度很高的树
种.
2.3　10年生醉香含笑小径原木与木荚红豆的材性指标之比较
为了说明问题 ,选择与醉香含笑产区十分靠近 、为人们所熟悉的产于福建永安的木荚红豆
树成材的主要指标为 100%,分别计算及 10年生醉香含笑小径原木各项材性指标的百分比率
列于表 2中的括弧内.
表 2　10 年生醉香含笑小径原木与木荚红豆树成材材性指标比较表
TABLE 2　The comparison of wood properties between 10-year-old w ood of
Michelia macclurei and adult w ood of Ormosia xylocarpa
试验项目 木荚红豆树 醉香含笑 试验项目 木荚红豆树 醉香含笑
1.基本密度(g cm 3) 0.492 0.483(98) 5.抗弯强度(MPa) 85.4 123.6(129)
2.气干密度(g cm 3) 0.594 0.574(97) 6.抗弯弹性模量(GPa) 9.8 14.0(142)
3.干缩系数(%) 径向 0.160 0.164(103) 7.端面硬度(N) 6560 6620(101)
弦向 0.310 0.242(78) 8.冲击韧性(kJ m2) 54.9 73.5(134)
体积 0.490 0.407(83) 9.抗劈力(N mm)径面 22.9 11.1(48)
　差异干缩(弦缩 径缩) 1.938 1.476(76) 　　　　　　　　弦面 27.0 14.1(52)
4.顺纹抗压强度(MPa) 41.4 58.4(123)
　　从表 2中可以看出 ,醉香含笑小径原木的基本密度与气干密度分别为木荚红豆树成材的
98%和 97%,前者的密度较后者小 2%～ 3%,但已十分相近.
在木材加工生产中 ,可用差异干缩表示木材干缩不均匀程度〔4〕.醉香含笑小径原木的差异
干缩 1.476仅为木荚红豆树成材 1.936的 76%.前者的木材干缩不均匀程度属小 ,明显地优
于属中等的后者.因此 ,醉香含笑小径原木加工后 ,进行自然干燥和人工干燥 ,木材变形与开裂
的缺陷可能较小.
3　小结
试验结果分析表明 ,各项试验的有效试样数均在 32个以上.各项物理力学性质的准确指
数 P 均小于 5%;因此 ,提供的试验数据是准确可靠的.
181　2 期 李平宇等:10 年生醉香含笑小径原木物理力学性质的研究 　
醉香含笑小径原木的密度适中 ,材质均匀 ,木材的线干缩和体积干缩小 ,木材干燥后尺寸
和体积的变化较小;差异干缩较小 ,木材干缩较均匀 ,不容易发生翘曲变形和干裂.
试验表明 ,醉香含笑小径原木的各项力学强度除抗劈力外 ,均达中等以上;与木荚红豆树
成材比较 ,亦高 1%～ 42%.
醉香含笑小径原木适宜雕刻 ,制作桌 、椅 、凳 、床 、柜 、架 、沙发等多种旋木家具;亦可选择生
产卫生筷 、牙签等.更适宜制作细木工板和竹木复合装饰板等.在林区 ,可加工适合于生产刨花
板或纤维板等的工艺木片 ,以提高小径原木的综合利用率.
应当指出 ,从树干气干密度分布图分析 , 10年生醉香含笑小径原木包含有一定数量的“幼
龄材” .因此在实际应用中 ,为保证木结构的安全 ,应严格地按照《木结构设计规范》确定安全系
数 ,以推算醉香含笑小径原木木材的容许应力.
　　三明市经营林场无偿提供试材;福建林学院 95届木工专业毕业生张志才 、林美琴两位同
学参加部分试验研究工作 ,谨此致谢.
参　考　文　献
1　福建省科学委员会.福建植物志(第二卷).福州:福建科学出版社 , 1985 , 76
2　俞新妥主编.混交林营造原理及技术.北京:中国林业出版社 , 1989 , 101
3　国家技术监督局.木材物理力学性质试验方法.北京:中国标准出版社 , 1991 , 21
4　尹思慈主编.木材学.北京:中国林业出版社 , 1996 , 220 , 114 , 229
5　北京林学院主编.森林利用学.北京:中国林业出版社, 1985 , 44
6　成俊卿主编.木材学.北京:中国林业出版社 , 1990 , 59
7　尹思慈.木材品质和缺陷.北京:中国林业出版社 , 1985 , 44
Study on Mechanical and Physical Properties of 10-year-old
Michelia macclurei Wood
Li Pingyu　　　　Li Lin
(Fujian Forest ry College , 　Nanping , 353001)
ABSTRACT　In this paper , the main mechanical and physical properties of 10-year-old Michelia macclurei wood
(small diameter log)w ere tested , w hich w ere collected from Sanming City o f Fujian Province , and the variation
statistics data of the experiments are compared with adult w ood of O rmosia x ylocarpa.The results provide a scientif-
ic basis for making rational use of Michelia macclurei w ood(small diameter log)and for planting these high yield and
fast g rowing plantation.
KEY WORDS　 Michelia macclurei , small diameter log , mechanical and physical properties of wood
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