全 文 ：福建林学院学报　 1999, 19( 1): 47～ 49
Journa l o f Fujian Co lleg e of For estry
突脉青冈木材物理力学性质的研究⒇
林 金 国　　　　　　　　郑 郁 善
(福建林学院林产工业系 , 南平 353001) 　 (福建林学院资源与环境系 , 南平 353001)
陈 新 兴　　　　　　　　　王 国 礼
(福建省南平市林业委员会 353000) 　 (故县国有林场 , 福建邵武 354000)
摘要　本文通过对突脉青冈木材物理力学性质进行测定和分析 , 结果表明: 突脉青冈木材的密
度和综合强度中等、 干缩小 , 与同属其它树种木材有较大的差别 , 其木材具有广泛的用途 . 该
研究结果解决了突脉青冈营林和木材利用上的一个基础性问题 .
关键词　突脉青冈 ; 木材的物理性质 ; 木材的力学性质
中图分类号　 S781. 29
突脉青冈 (Cyclobalanopsis elebaticostata Q. F. zhen )为壳斗科青冈属树种 ,是由福建林学院郑清芳教授
于 1972年在宁德市霍童镇支提寺发现并命名的 , 其长势良好 , 树干通直挺拔 , 是珍贵的用材树种之一 , 也是
速生的阔叶树种 , 福建屏南、 尤溪、 延平等县市已经进行了大面积突脉青冈造林 , 但迄今为止 , 对突脉青冈的
构造及材性的研究尚未见报道 , 而木材物理力学性质对木材加工处理和利用都有着很重要的意义 ,许多木材加
工处理工艺的制定以及用材部门对木材的选择 , 都有赖于木材物理力学性质的测定数据〔 1〕 . 因此 , 进行突脉青
冈木材构造及材性的研究 , 既为突脉青冈林分的科学经营管理及木材的合理利用提供理论依据 ,又开发了新的
用材树种 , 对缓解木材紧缺 , 保护生物基因、 促进生物多样性及生态的良性循环具有重要的现实意义和深远的
历史意义 . 本文着重对采自福建宁德的突脉青冈试材进行试验测定 , 揭示了突脉青冈木材的物理力学性质 , 并
与同属的青冈栎 (C. glauca )、 平脉青冈 (C .nabium )、 福建青冈 (C. chungi i )、 赤青冈 (C . pachyloma)木材比
较 , 丰富了树种的物理力学性质 , 解决突脉青冈营林和木材利用上的一个基础性问题 .
1材料和方法
1. 1材料
　　材料取自福建省宁德市霍童镇支提寺后山 , 共采集 5株 , 树龄均在 28年以上 , 截取胸高 ( 1. 3m )以
上 2米长木段各一段作为试材 , 立即运回实验室待测 .
1. 2试验方法
　　试材锯成板坯后在室内气干一段时间后 ,木材含水率达到南平市木材平衡含水率 16%左右〔2〕 ,然后 ,
按照国家标准 GB1927～ 1943- 91《木材物理力学性质试验方法》进行加工本试验用的无疵小试样及完成
试验步骤 , 测定其木材各项物理力学性质指标 . 各项力学性质均在欧姆斯诺 ( Amsler) 四吨木材万能力
学试验机上测定 , 有效样本数均在 30个以上 . 据试验结果 , 计算出突脉青冈木材各项物理性质、 力学性
质的指标均值和变异统计数据 .
2结果与分析
2. 1木材的物理性质
2. 1. 1木材的密度　木材密度是木材非常重要的品质因子〔3〕 ,也是判断木材各项力学强度的重要指标 ,在
含水率相同的条件下 , 密度越大的木材强度也越大 . 全干木材的空隙度随着全干密度的增大而减小 , 木
材的最大吸水率也随着基本密度的增大而减小 .木材的体积全干缩率随着基本密度的增大而增大 . 因此 ,
⒇福建省教育委员会科学基金资助项目 .
第 1作者简介: 林金国 , 男 , 1967年 10月出生 , 讲师 .
收稿日期　 1997— 09— 15　　修回日期　 1997— 12— 16
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1999. 01. 015
研究木材密度对掌握木材的材性及合理利用意义重大〔4〕 . 通过对突脉青冈 (表 1) 和同属的青冈栎、 平脉
青冈、 福建青冈、 赤青冈的木材密度的比较〔5, 6〕可以看出: 突脉青冈木材的气干密度和基本密度均比同属
的青冈栎、 平脉青冈、福建青冈及赤青冈小 , 说明其组织结构比同属的青冈栎、 平脉青冈、 福建青冈、 赤
青冈稍疏松 , 所以加工也更容易 , 干缩量也较小 , 具有更广泛的用途 . 根据 《木材材性分级规定》〔6〕可知:
突脉青冈木材的气干密度 0. 719 g /cm3 ,属中等 ( 0. 55～ 0. 75g /cm3 ) ,具有比同属其它树种更广泛的用途 ,
而同属的青冈栎、 平脉青冈木材的气干密度为重 , 福建青冈、 赤青冈则为甚重 .
2. 1. 2木材的干缩性　木材干缩影响
木材的加工利用 , 差异干缩则反映了
木材弦向干缩与径向干缩的差别程
度 . 差异干缩越小 ,木材的尺寸稳定性
越好 ,木材的性能越优良 ,反之木材越
易产生开裂和变形 . 突脉青冈木材的
差异干缩为 3. 08,具有较大的开裂势 ,
因此在利用时须采取合理的干燥措
施 , 以防开裂 , 达到最佳的用处 . 对突
脉青冈木材 (表 1)与同属青冈栎、 平
脉青冈、福建青冈、赤青冈木材的干缩
情况进行比较〔5, 6〕可以看出: 突脉青冈
木材的径向、弦向、体积全干缩系数均
比同属青冈栎、 平脉青冈、 福建青冈、
赤青冈小 , 说明其干缩总量较后者四
表 1　突脉青冈木材物理性质均值及变异统计
　　　　　 TABLE 1 The average value and v ariance statis ti cs of the
ph ysical properties of Cyclobalanopsis eleba ticostata wood.
试验项目 样本数n 平均值x- 标准差s 标准误差 Sx-
变异系数 v% 准确指数 P%
气干密度 /g· cm- 3 33 0. 719 0. 0203 0. 0035 2. 8 1. 0
全干密度 /g· cm- 3 33 0. 683 0. 0230 0. 004 3. 4 1. 2
基本密度 /g· cm- 3 33 0. 594 0. 013 0. 0023 2. 2 0. 8
全干缩率 /%　 径向 33 3. 14 0. 434 0. 075 13. 8 4. 8
　　　　　　　弦向 33 9. 61 1. 338 0. 233 13. 9 4. 8
　　　　　　　体积 33 12. 90 0. 732 0. 301 13. 4 4. 7
全干缩系数　　径向 33 0. 11 0. 014 0. 0024 12. 7 4. 4
　　　　　　　弦向 33 0. 32 0. 047 0. 0081 14. 7 5. 0
　　　　　　　体积 33 0. 43 0. 058 0. 0101 13. 5 4. 7
差异干缩 33 3. 08 0. 309 0. 054 10. 0 3. 5
24小时吸水性 /% 33 39. 7 2. 329 0. 405 5. 9 2. 0
60昼夜吸水性 /% 33 101. 1 3. 681 0. 641 3. 6 1. 3
　说明: 本表中气干密度已调整为 12%含水率时的试验结果 .
树种小 , 尺寸稳定性较后者好 , 比后者更适合作为家具、 地板木等用材 . 根据 《木材材性分级规定》〔6〕可
知 , 突脉青冈木材干缩为小 , 而同属青冈栎、 平脉青冈木材的干缩为大 , 福建青冈、 赤青冈木材的干缩
为甚大 .
2. 1. 3木材的吸水性　木材的吸水性与树种、密度、解剖构造及化学特征有关〔 4〕 . 木材吸收液态水分的性
能对木材的药剂浸注、制浆及水运均有重要的实际意义 . 本试验测定了突脉青冈全干材浸水 60昼夜的吸
水性 , 经观察发现 33块突脉青冈 20mm× 20mm× 20mm全干材小试样浸水 4昼夜后有 28块沉水 , 4昼
夜沉水率为 85% , 5昼夜后全部沉
水 . 各个浸泡时间的吸水性如表 2
所示 . 突脉青冈木材的吸水性在
12昼夜前增加比较快 ,在 12至 60
表 2　各个浸泡时间的吸水性
T ABLE 2 The water-absorbing capaci ty of Cyclobalanop sis elebat icostata w ood
浸泡时间 /天 0. 25 1 2 4 8 12 20 30 40 50 60
吸水性 /% 20. 7 39. 7 52. 9 67. 4 80. 3 85. 3 88. 9 91. 8 95. 3 98. 2 101. 1
昼夜间增加较缓慢 , 24h、 12昼夜和 60昼夜的吸水性分别为 39. 7% 、 85. 3% 、 101. 1% .
2. 2木材的力学性质
　　木材的力学性质是木材合理利用
的一个重要依据 , 通过突脉青冈 (表
3) 和同属青冈栎、 平脉青冈、 福建青
冈、 赤青冈的木材力学性质的比较〔5 , 6〕
可以看出: 突脉青冈木材除弦面顺纹
抗剪强度和弦面抗劈力较平脉青冈稍
大外 , 其余各项力学强度指标均小于
同属的青冈栎、平脉青冈、福建青冈和
赤青冈 . 根据 《木材物理力学性质分级
表》〔 5〕可知突脉青冈木材的顺纹抗压
强度和抗弯强度为中等 , 冲击韧性很
高 ; 端面硬度为硬 .
表 3　突脉青冈木材力学性质均值及变异统计
　　　　 T ABLE 3 The av erage value and variation s s tat is tics of th e mechanical
properties of Cyclobalanopsis eleba ticostata
试验项目 样本数
n
平均值
x-
标准差
s
标准误差 Sx-
变异系数 v% 准确指数 P%
顺纹抗压强度 /M Pa 31 56. 99 2. 822　 0. 507　 4. 95 1. 8
抗弯强度 /M Pa 31 118. 30 8. 113 1. 457 6. 86 2. 5
抗弯弹性模量 /M Pa 31 16790 2. 270 407. 7 13. 5 4. 9
顺纹抗剪强度 /M Pa 径面 31 10. 62 1. 277 0. 229 12. 02 4. 3
弦面 31 14. 25 1. 625 0. 292 11. 40 4. 1
端面 31 70. 71 7. 244 1. 297 10. 21 3. 7
硬度 /M Pa 径面 31 48. 83 6. 042 1. 085 12. 73 4. 4
弦面 31 54. 80 2. 878 1. 235 12. 55 4. 5
抗劈力 /N· mm- 1 径面 31 14. 57 1. 902 0. 342 13. 06 4. 7
弦面 31 25. 44 2. 777 0. 499 10. 92 3. 9
冲击韧性 / K J· m- 2 40 91. 97 13. 530 2. 139 14. 75 4. 7
说明:本表中除冲击韧性和抗劈力外 ,其它力学强度均已调整为 12%含水率时的试验结果 .
48 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 19卷
　　木材的顺纹抗压强度因为测定简单、 准确 , 又与其它强度指标存在相关关系 , 所以它是最重要的强
度指标 , 木材作为承重构件必须考虑它的顺纹抗压强度和抗弯强度 , 所以通常用顺纹抗压强度和抗弯强
度之和来表示木材的综合强度〔 3〕 . 突脉青冈和同属的青冈栎、平脉青冈、福建青冈、赤青冈的木材综合强
度分别为 175. 29、 219. 15、 224. 07、 266. 25、 238. 86M Pa. 根据 《木材材性分级规定》〔6〕可知: 突脉青冈
的综合强度为中等 , 青冈栎、 平脉青冈、赤青冈木材的综合强度为高 , 福建青冈木材综合强度为甚高 . 上
述分析可见: 突脉青冈与青冈栎、 平脉青冈、 福建青冈、 赤青冈虽为同属树种 , 但其力学强度、 密度、 干
缩性等材性有较大的差别 , 分别属于不同的材性等级 , 在利用时要根据用途区别对待 .
3小结
试验结果表明 ,每次试验的有效试样数均在 30个以上 ,各项物理力学性质指标的准确指数 P均小于
5% , 因此 , 提供的试验数据是准确可靠的 . 研究结果解决了突脉青冈营林和木材利用上的一个基础性问
题 .
突脉青冈木材的密度、 综合强度均属中等 , 干缩率小 , 其值均小于同属的青冈栎、 平脉青冈、 福建
青冈和赤青冈 , 与后者分别属于不同的材性等级 , 在利用要根据用途区别对待 . 突脉青冈木材硬度大耐
磨、耐冲击、耐水湿 , 而且径面和弦面都具有美丽的花纹 , 具有广泛的用途 , 是良好的室内装饰木材 , 特
别值得开发生产高级地板木 , 具有良好的经济效益 ,大力营造突脉青冈人工速生林对缓解当前木材短缺 ,
保存阔叶树基因 , 促进生物多样性及生态的良性循环和林业可持续发展 , 造福子孙后代都具有重要的现
实意义和深远的历史意义 .
参　考　文　献
1李坚 . 木材科学新篇 . 哈尔滨 . 东北林业大学出版社 , 1991: 75
2北京林学院 . 森林利用学 . 北京: 中国林业出版社 , 1993: 64
3尹思慈 . 木材品质和缺陷 . 北京: 中国林业出版社 , 1992: 59～ 60
4许洪林等 . 60Coγ射线对马尾松物理力学性质的影响 . 福建林学院学报 , 1990, 10 ( 1): 45～ 48
5中国林业科学院木材工业研究所 . 中国主要树种的木材物理力学性质 . 北京: 中国林业出版社 , 1982: 40～ 43, 106
6成俊卿等 . 中国木材志 . 北京: 中国林业出版社 , 1992: 64～ 278, 761
Study on Physical and Mechanical Properties of
Cyclobalanopsis elebaticostata Wood
Lin Jinguo　　　　 Zheng Yushan
( Fu jian College of Fores t ry, Nanping 353001)
Chen Xinxing　　　　　　　　　　　Wang Guo li
( Nanping Fores t ry Commit tee, Nanping 353000) ( Guxian Forest Farm of Sh aow u City, Fu jian 354000)
ABSTRACT　 The ph ysical and mechanica l pr oper ties o f the Cyclobalanopsis elebaticostata w ood ar e determined and ana-
ly zed in this paper. The results show the density and the comprehensiv e str eng th o f th e w ood belong to middle lev el and its
shrinkage is small. Its proper ties ar e quite diffe rent from these o f other tree species in the same ca tego ry and its w ood can
be used in many fields. This resear ch has so lv ed a basic problem about th e silv icut ur e and utiliza tion of Cyclobalanopsis ele-
baticostata.
KEY WORDS　Cyclobalanopsis elebaticostata , the phy sical pr oper ties of w ood, the mechanica l properties o f w ood
491期　　　　　　　　　　　　　　林金国等: 突脉青冈木材物理力学性质的研究