全 文 ：龙竹竹材的吸水膨胀特性
田　芸1 ,安胜足2 ,孙照斌2
(1.河北农业大学图书馆 , 河北 保定 071000;2.河北农业大学林学院 ,河北 保定 071000)
摘要:对未处理 、水煮处理和汽蒸处理的龙竹竹材的吸水膨胀特性进行了测试和分析 , 以了解处理方式对竹材吸水膨胀性
能的影响。结果表明:不同处理后的竹材各个方向上吸水膨胀特性差异显著 ,且竹间部位和竹节部位的吸水膨胀特性也有
一定差异。相同处理时 ,竹间试件吸水速度大于竹节试件 ,水煮处理竹间试件吸水速度大于汽蒸竹间试件和未处理竹间试
件;水煮试件吸水膨胀率大于汽蒸试件和未处理试件。竹间试件弦向吸水膨胀率大于竹节弦向吸水膨胀率 , 竹间径向吸水
膨胀率大于竹节径向吸水膨胀率。纵向产生吸水尺寸缩小现象 , 可能是泊松效应 ,此现象有待进一步试验和分析。
关键词:龙竹;竹材;吸水;膨胀特性
中图分类号:S781.3　　　文献标识码:A　　　文章编号:1002-7351(2007)02-0148-03
A study on the character of water-absorption and expansion of Dendrocalamus gigangteus timber
TIAN Yun1 , AN Sheng-zu2 , SUN Zhao-bin2
(1.Library of Hebei Agricultural University , Baoding , Hebei 071000 , China;
2.Forestry College of Hebei Agricultural University , Baoding , Hebei 071000 , China)
Abstract:The impact of different trea tment on the characters of water-absorption and expansion of bamboo timber was studied
based on the determination and analysis of no treatment , water cooked treatment and steam treatment.The result showed that the
difference of water-abso rption and expansion of bamboo timber among three directions was distinct , and there was definite differ-
ence between the knot section and knotless section.The w ater-absorption ra te of knotless section sample was faster than tha t of
knot section sample in the same conditions.The water-asorption rate of knotless section sample cooked in w ater was faster than
that of others.The expansion ra te of the w ater-cooked bamboo sample w as the highest in all samples.Both tangential w ater-ab-
so rption and expansion rate and radial direction of the kno tless section sample were higher than that of the kno t section samples.
The phenomenon of reducing in the long direction took place maybe because of the Poisson effect.The phenomenon needs to be
further studied.
Key words:Dendrocalamus gigangteus;bamboo timber;w ater-absorption;expansion
　　龙竹(Dendrocalamus gigangteus)是产于中国云南东南部的一种大型丛生竹种 ,龙竹在云南省热带地
区栽培最为广泛 ,生长量较大 ,适合于建筑材料和家具材料等 ,用其加工的竹地板性能优良[ 1] 。应用竹材
进行户外装饰 、户外房屋和户外家具制造愈来愈多[ 2-4] ,在这些户外使用中 ,竹材与水分的接触是不可避
免的。另外 ,在竹材防腐处理 、竹材油漆和胶合等方面 ,也涉及到竹材的吸水性问题 。干燥的竹材吸水性
很强 ,竹材吸水后 ,体积膨胀 ,强度下降 。竹材吸水吸湿会导致竹材及其制品尺寸不稳定 ,还可能伴随着变
形 ,影响竹材的利用 。因而深入研究竹材的吸水性在生产实践上具有重要意义。本文就龙竹竹材的吸水
膨胀特性进行试验 ,以期为资源丰富的龙竹竹材的开发应用提供有益参考 。
1　材料与方法
1.1　材料
龙竹(Dendrocalamus gigangteus)竹材购于昆明市竹材市场(产于云南思茅地区),为新采伐鲜竹 ,长
度 20 m 以上 ,胸径约 15 cm 左右 ,带竹青竹黄的竹壁厚 15 ～ 40 mm ,选取从根部 0.5 ～ 3.0 m 段竹子为试
验用材。手工将竹筒劈为长度为 0.8 m ,宽度为 20 ～ 30 mm的竹片 ,竹片浸泡于实验室水池中贮存备用。
试验时将竹片从水池取出稍晾干 ,然后用平刨除去竹青竹黄 ,用锯机把竹片加工成规格为 20 mm(长
　收稿日期:2006-12-11;修回日期:2007-01-16
　作者简介:田　芸(1972-), 女 ,山东青岛人 , 河北农业大学助理馆员 ,从事木材科学与图书管理研究。
第 34 卷 第 2 期
2 0 0 7 年 6 月
福 建 林 业 科 技
Jour of Fujian Forestry Sci and Tech
Vol.34　No.2
Jun., 2 0 0 7
DOI :10.13428/j.cnki.f jlk.2007.02.038
度)×20 mm(宽度)×12 mm(厚度)的试材。本论文如未特殊说明 ,试验采用的龙竹材料均为去掉竹青和
竹黄的竹片 ,论文中所提到的竹青 、竹黄是指竹片中靠竹青或靠竹黄的一侧 ,而不是植物构造意义上带竹
皮的竹青和竹黄 。
1.2　试验内容和方法
1.2.1　试验内容　考察比较未处理竹材 、水热处理(水煮 、汽蒸)竹材吸水膨胀特性的差异。
1.2.2　试验方法[ 5 , 6] 　水煮处理在 100℃温度下水煮 4 h;汽蒸处理在 100℃下汽蒸 4 h;所有试件处理后
在烘箱中绝干 ,然后进行吸水试验 。每组试件 10个。
试材放入吸水容器前 ,先划线确定测量点 ,然后定点测量竹片的长 、宽 、厚尺寸并用天平称重。试材放
入吸水容器后进行吸水 ,保持竹材试件浸没于水下 3 cm ,每隔一定时间取出试材在原测量点定点测量试
材长 、宽 、厚尺寸并称重 ,详细记录数据 ,待试验完成后处理数据 。
1.3　试验仪器
烘箱 、电子天平 、电子卡尺(0.01 mm)、百分表(0.01 mm)。
1.4　数据计算[ 7-9]
竹材吸水性是指竹材浸于水中而吸收水分并产生膨胀的特性。吸水速度是指竹材在某时间段内从某
低含水率状态吸水至高含水率状态含水率变化快慢程度。吸水膨胀率是指竹材在某时间段内从某低含水
率状态吸水至高含水率状态时其尺寸变化情况。计算公式如下:
　　(1)吸水速度:V吸水=MC2-MC1MC1
式中:V吸水为气干竹材某阶段的吸水速度/ %·h-1 , MC1 为气干竹材吸水某阶段的初含水率(低含水
率)/ %, MC2 为气干竹材吸水某阶段的终含水率(高含水率)/%。
　　(2)吸水膨胀率:Lw =lw -l0l 0 ×100%
式中:Lw 为气干竹材从绝干到吸水平衡时的线性(纵向 、径向和弦向)膨胀率/ %, lw 为气干竹材吸水平衡
时尺寸/mm , l 0 为气干竹材达到绝干时尺寸/mm 。
2　结果与分析
2.1　吸水速度比较
不同处理竹材试件吸水速度比较见表 1 。从
表中可看出:吸水初期不同处理竹材试件均吸水较
快 ,其中 ,100℃水煮处理竹间试件吸水速度最快 ,
100℃汽蒸竹节吸水速度最慢;至 24 h左右 ,吸水
速度趋于下降 ,吸水后期 ,各种试件吸水速度趋于
缓和并基本接近 。吸水速度比较:水煮竹间>未处
理竹间>汽蒸竹间 ,未处理竹节>水煮竹节>汽蒸
竹节 ,但不同处理试件之间吸水 24 h 后吸水速度
差异不大 。相同温度相同水煮时间下 ,竹节吸水速
度小于竹间吸水速度 。相同汽蒸时间 ,竹节试件吸
水速度小于竹间试件吸水速度 。
表 1　不同处理吸水速度 单位:%·h-1
吸水时间/ h
未处理 100℃水煮 4 h 汽蒸 4h
竹间 竹节 竹间 竹节 竹间 竹节
2 19.91 18.28 24.71 17.32 18.09 15.12
7 4.35 3.79 3.91 3.07 4.04 2.99
11 2.66 2.31 3.02 0.99 3.32 1.33
25 1.77 1.8 1.11 1.19 0.99 0.59
49 0.56 0.67 0.6 0.38 0.51 0.28
73 0.31 0.07 0.19 0.2 0.35 0.14
97 0.04 0.11 0.10 0.02 0.001 0.01
121 0.06 0.09 0.07 0.02 0.002 0.01
217 0.04 0.02 0.13 0.16 0.002 0.001
294 0.08 0.08 0.16 0.15 0.19 0.16
2.2　未处理竹材的吸水膨胀特性
未处理竹材竹间和竹节吸水膨胀率结果见图 1 和图 2。从图 1 可看出:未处理竹间试件吸水结束时 ,
径向膨胀率达 5.31%,弦向膨胀率平均值达 3.74%,而纵向膨胀率平均值为 0.05%,径向吸水膨胀率>
弦向吸水膨胀率>纵向吸水膨胀率 ,并且竹青弦向吸水膨胀率<竹黄弦向吸水膨胀率 ,竹青纵向吸水膨胀
率>竹黄纵向吸水膨胀率;从图 2中可看出:未处理竹节试件吸水结束时 ,径向膨胀率达 3.50%,竹青竹
·149·第 2 期 田　芸 , 等:龙竹竹材的吸水膨胀特性
图 1　未处理竹间试件吸水膨胀率
黄弦向膨胀率平均值为 5.67%,而纵向膨胀率平均
值为-0.34%,即弦向吸水膨胀率>径向吸水膨胀
率>纵向吸水膨胀率 ,竹青弦向吸水膨胀率<竹黄
弦向吸水膨胀率 ,竹青纵向吸水膨胀率>竹黄纵向
吸水膨胀率。
当试件浸入水中后 ,竹材试件各个方向迅速吸
水膨胀 ,但竹黄吸水后纵向尺寸变小 ,这可能是竹材
图 2　未处理竹节试件吸水膨胀率
试件的泊松效应作用 。即径向和弦向的变化远快于
纵向长度方向 ,径向和弦向的快速膨胀抑制了纵向
的膨胀 ,使纵向长度方向膨胀趋于缓和 ,甚至尺寸缩
小[ 7 ,8] 。有关竹材试件吸水膨胀的泊松效应问题有
待进一步试验和分析讨论 。
2.3　水煮处理试件的吸水膨胀特性
水煮处理竹间试件的吸水膨胀比较见图 3。从
图 3　水煮 4h 试件吸水膨胀率
图中可看出:竹间试件的径向吸水膨胀率>弦向吸
水膨胀率>纵向吸水膨胀率 ,吸水结束时径向吸水
膨胀率为 15.34%,弦向吸水膨胀率为 13.68%,纵
向吸水膨胀率为-0.89%;竹节试件的弦向吸水膨
胀率>径向吸水膨胀率>纵向吸水膨胀率 ,吸水结
束时弦向吸水膨胀率为 8.83%,径向吸水膨胀率为
7.95%,纵向吸水膨胀率为 1.77%;竹节和竹间比
较:竹间弦向>竹节弦向 ,竹间径向>竹节径向。纵
向亦有尺寸缩小现象 ,可能也是泊松效应。
图 4　汽蒸 4 h 试件吸水膨胀率
2.4　汽蒸处理竹材试件的吸水膨胀特性
汽蒸处理竹间试件的吸水膨胀比较见图 4。从
图中可看出:竹间的径向吸水膨胀率>弦向吸水膨
胀率>纵向吸水膨胀率 ,吸水结束时径向吸水膨胀
率为 7.50%,弦向吸水膨胀率为 6.66%,纵向吸水
膨胀率为-0.72%;竹节的弦向吸水膨胀率>径向
吸水膨胀率>纵向吸水膨胀率 ,吸水结束时径向吸水膨胀率为 3.35%,弦向吸水膨胀率为 7.78%,纵向吸
水膨胀率为-0.17%,径向较未处理竹间试件略有减小;竹节和竹间比较:竹节弦向>竹间弦向 ,竹间径向
>竹节径向。纵向亦产生尺寸缩小现象 ,可能也是泊松效应 。
2.5　各种预处理竹材的吸水膨胀特性比较
试验结果表明水煮试件吸水膨胀率大于汽蒸试件和未处理试件 。水煮和汽蒸预处理对竹材吸水膨胀
特性有显著的影响。竹材试件水煮和汽蒸预处理后 ,吸湿膨胀率增加 ,吸湿速度加快 。原因在于竹材内含
有大量的非细胞壁物质即抽提物 ,主要存在于活组织的细胞中 ,有可溶性糖 、淀粉 、果胶质 、蛋白质 、氨基
酸 、单宁 、木酚素 、有机酸和电解质等[ 6] 。竹材经过水热处理(水煮 、汽蒸)后 ,竹材的冷水抽提物和竹材的
热水抽提物大部分溶出 ,使竹材纵横向水分渗透性提高 ,竹材内部空隙增加 ,水分移动通路更畅通 ,水分移
动更容易 ,因而吸水速度加快;同时 ,竹材经过水热处理后 ,淀粉 、树胶等阻碍竹材膨胀的内含物大量溶出 ,
从而导致竹材膨胀加剧 ,故竹材经过水热处理后膨胀率变大 。水煮处理与汽蒸处理相比较 ,水煮处理能使
竹材内含物更容易溶出 ,同时 ,随水煮温度升高 ,竹材内可溶性物质溢出更多 ,竹材内部空隙越多 ,所以竹
材经水煮处理后 ,吸水速度较汽蒸处理的竹片快 ,吸水膨胀率也较汽蒸处理的竹片大 。
(下转第 158 页)
·150· 福 建 林 业 科 技 第 34 卷
14日;生长初期 5月 15日～ 7月 14日;生长盛期 7月 15日 ～ 9月 12日;生长后期 9月 13日 ～ 11月 11
日。不同生长阶段苗高生长差异显著 ,从苗木出苗整齐开始到生长初期的生长缓慢;生长盛期苗木迅速生
长;生长量达全年的 68.28%;生长后期苗高生长明显降低 。
鹅掌楸苗木的高生长与地径生长基本符合“S”型生长规律 ,用 Logist ic方程拟合苗高 、地径的年生长
过程 ,其回归性均达到极显著水平 ,因此可预测生长期内苗高 、地径生长量 , 用此方程导出的连日生长量
变化速率曲线的拐点对苗高生长时期的划分与有序样本聚类分析的结果基本吻合。
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(上接第 150 页)
3　结论
1)水煮处理竹间试件吸水速度大于未处理竹间试件和汽蒸竹间试件吸水速度;水煮竹节试件吸水速
度大于汽蒸竹节试件吸水速度;相同处理条件时 ,竹间试件吸水速度大于竹节试件。
2)水煮试件吸水膨胀率大于汽蒸试件和未处理试件吸水膨胀率 。竹间试件径向吸水膨胀率大于弦向
吸水膨胀率和纵向吸水膨胀率;竹节试件弦向吸水膨胀率大于径向吸水膨胀率和纵向吸水膨胀率;竹节和
竹间比较:竹间试件弦向吸水膨胀率大于竹节弦向吸水膨胀率 ,竹间径向吸水膨胀率大于竹节径向吸水膨
胀率 。纵向产生尺寸吸水缩小现象 ,可能是泊松效应 ,此现象有待进一步试验和分析 。
3)水热预处理可使竹材吸水速度加快 ,吸水膨胀率增大 ,因此 ,在生产实践中建议考虑水热预处理对
竹材此方面的影响。
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·158· 福 建 林 业 科 技 第 34 卷