全 文 ：2012年 第10卷 第3期 19
世界竹藤通讯
WORLD BAMBOO AND RATTAN学术园地 Academic Field
硬头黄竹(Bambusa rigida )是一种生长快、
适应性强、产量高、繁殖方法多种多样、材质
优良、经济价值高的中型丛生竹种[1]。在我国广
东、广西、四川、福建、江西等省的山脚、路
旁及河边大量分布，竹秆高6~12 m，直径2~6
cm，节间长30~50 cm，历来是造纸一级制浆原
料和优良农用建筑材料。竹材的物理力学性质不
仅可以作为竹林定向培育的评价参数，而且还对
竹材加工利用方式的选择和处理工艺的制定有着
重要的意义。目前，硬头黄竹的研究主要集中在
竹林培育[2-3]、生物生态学特性[4]、制浆造纸[5]、板
材加工利用[6-7]等方面，有关硬头黄竹材物理力学
硬头黄竹竹材物理力学性质研究
何 川 刘 渝
(北京林业大学材料科学与工程学院 北 京 100083)
摘 要：为了有效利用硬头黄竹竹材，对其竹材物理力学性质进行了研究。结果表明：竹秆部位对硬头黄竹
的物理力学性质有显著的影响，竹秆由基部至上，体积干缩率、弦向干缩率和径向干缩率逐渐减小，基本
密度、气干密度和全干密度逐渐增加，顺纹抗压强度和顺纹抗弯强度亦相应提高。
关键词：硬头黄竹；物理性质；力学性质
A Study of Physical-Mechanical Properties of Bambusa rigida Keng
He Chuan, Liu Yu
(College of Materials Science and Technology, Beijing Forest
University, Beijing 100083, China)
Abstract: In order to effectively use Bambusa rigida keng timber, its physical and mechanical properties
were studied. The results showed that bamboo culms have a significant effect on physical and mechanical
properties of B. rigida keng. From the bottom to the top of bamboo culm, the volume shrinkage rate, the
tangential shrinkage rate and radial shrinkage rate decreased gradually, basic density, air-dry density and dry
density increased, and the bending strength and compressive strength of the parallel to grain also increased
accordingly.
Key Words: Bambusa rigida, physical property, mechanical strength
性质的研究还未见报道。本文研究了四川硬头黄
竹竹材的主要物理力学性质，为其合理加工提供
理论依据。
1 试材的制取
1.1 试材的采集
试材采自四川省，在硬头黄竹林中采竹龄3
年的竹材10株，要求所采样株生长正常，无病虫
害，胸径差异不大，样株齐地砍倒后，按其高度
锯成3等份，编号运回实验室，待气干后供试验
用。
1.2 试材加工及试验方法
1.2.1 试件的截取部位
为了保证各种试件取自竹秆上相对一致的位
置，将每节竹筒段对称剖成4段竹条，并在竹条两
作者简介：何 川，男， 北京林业大学材料科学与技术学院，硕
士研究生。
责任作者：刘 渝，男，北京林业大学材料科学与技术学院，副
教授。
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DOI:10.13640/j.cnki.wbr.2012.03.002
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端注明上、下，待含水率调整完成后，分别在相
应竹条上按从上往下的顺序依次锯取密度、干缩
性、顺纹抗压强度、顺纹抗弯强度试件。
1.2.2 试件规格
试件端面应相互平行，并与侧面垂直。测定
密度的试件规格为5 mm×25 mm×t mm (t为竹壁
厚)。测定干缩系数的试件规格为5 mm×20 mm×t
m m。顺纹抗压强度的试件规格为5 m m×2 0
mm×t mm。测定弦向抗弯强度的试件规格为5
mm×160 mm×t mm[21]。
1.2.3 试验方法
参照竹材物理力学试验方法[8]、竹材物理力
学性质的有关研究进行试验[9-12]，顺纹抗压强度和
弦向抗弯强度在木材万能力学试验机上测定。
2 结果与讨论
2.1 硬头黄竹竹秆不同部位对物理力学性质的影响
硬头黄竹竹秆同一竹龄不同部位竹材的物理
力学性质测定结果见表1。由表1可以看出，硬头
黄竹竹壁厚度随竹秆部位上移呈下降趋势，这与
谢九龙等对慈竹的研究结果类似[10]。竹材的干缩
性是影响竹制品质量的重要因素。本研究发现，
硬头黄竹竹材径向、弦向全干缩率随竹秆部位上
移而减小，均为径向全干缩率大于弦向全干缩
率；同黄竹[13]、角竹[14]、甜竹[15]材性类似，但这
与毛竹[16]、大木竹[17]材性相反。竹材径向、弦向
干缩率在不同竹种间大小差异的原因可能与维管
束类型及其在竹壁径弦向的分布规律、细胞壁微
纤丝角等竹材构造在各竹种间的变异有关。
研究竹秆部位与竹材物理力学性质的关系，
对了解竹秆各部位材质、实现竹材全秆利用、提
高竹材的利用效率有着重要的意义。为进一步分
析硬头黄竹材物理力学性质随竹秆部位的变异
规律，对主要物理力学性质与竹秆部位进行方差
分析[18]，竹秆不同部位竹材物理力学性质方差分
析见表2。从表2可以看出，竹材的密度（气干密
度、全干密度、基本密度）以及弦向抗压强度未
达到显著水平，同一竹龄竹材部位未对密度和弦
向抗压强度造成影响。竹材的厚度、全干缩率
（径向、弦向全干缩率、体积全干缩率）以及顺
纹抗弯强度达到了显著水平，竹材部位对竹壁厚
度、径向全干缩率、弦向全干缩率、体积全干缩
率和抗弯强度的影响显著。所以，在选用对竹壁
厚度和抗弯强度要求较高的竹材时，应着重考虑
竹材部位的影响。
2.2 硬头黄竹竹材物理力学性质的变化趋势
硬头黄竹竹秆不同部位竹材的物理力学性质
变化趋势见表3。由表3可知，同一竹秆不同部位
竹材的物理力学性质是不同的。自竹秆基部至顶
部，竹材体积全干缩率、弦向全干缩率、径向全
干缩率、竹壁厚度逐渐减小，气干密度、全干密
度、基本密度、顺纹抗压强度、抗弯强度逐渐提
表1 硬头黄竹竹秆同一竹龄不同部位竹材的物理力学性质
项目 气干密度 全干密度 基本密度 弦向干缩率 径向干缩率 体积干缩率 竹壁厚度 顺纹
抗压强度
抗弯强度
顶部 平均值(xi) 0.602 0.562 0.455 6.94% 8.18% 15.81% 4.850 65.778 180.214
标准差(s) 0.0598 0.0362 0.0337 0.0085 0.0098 0.0114 0.669 14.971 26.952
标准误差(sx) 0.0226 0.0121 0.0112 0.0032 0.0033 0.0043 0.223 4.99 8.523
变异系数 (v) 0.099 0.064 0.074 0.122 0.12 0.072 0.138 0.228 0.150
中部 平均值(xi) 0.593 0.55 0.446 7.62% 8.88% 18.66% 5.693 60.506 146.78
标准差(s) 0.0262 0.0815 0.0785 0.0089 0.0085 0.0407 0.522 9.203 16.405
标准误差(sx) 0.0099 0.0272 0.0262 0.0034 0.0028 0.0154 0.174 3.254 5.468
变异系数 (v) 0.044 0.148 0.176 0.117 0.096 0.218 0.092 0.152 0.112
基部 平均值(xi) 0.564 0.52 0.42 8.90% 10.13% 19.04% 6.692 57.306 117.519
标准差(s) 0.0607 0.0699 0.0727 0.0138 0.0171 0.0223 0.866 11.583 17.312
标准误差(sx) 0.023 0.0233 0.0242 0.0052 0.0057 0.0084 0.289 3.861 5.475
变异系数 (v) 0.108 0.135 0.173 0.155 0.169 0.117 0.129 0.202 0.147
注：密度单位：g/cm3；干缩率单位：%；竹壁厚度单位：mm；强度单位：MPa。
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高。此结果与其他人对红壳、雷竹等竹材的研究
结果相类似[19-21]。其主要原因为同一竹秆自基部
至顶部，维管束横断面积逐渐缩小，维管束密度
增大，导管孔径变细，自由水含量减少，密度增
大，从而使力学性质相应提高。
2.3 硬头黄竹竹材各物理性质间的相关性分析
对各物理力学性质间进行相关性分析可为竹
材的材质预测提供依据。硬头黄竹各物理指标间
的相关关系见表4。由表4可看出，抗弯强度与其
他性质间的相关性未达显著水平，但相关系数均
大于0.7。硬头黄竹竹材的气干密度和全干密度、
基本密度及顺纹抗压强度的相关性较好。
表 2 竹秆不同部位竹材物理力学性质方差分析
Table 2 Variance analysis of physico-mechanical properties of Bambusa rigida keng at different parts
方差来源
密度
气干
全干 基本
竹壁壁厚
全干缩率
径向
弦向 体积 抗弯强度
顺纹抗压
强度
部位 F值 0.69 0.71 0.96 40.54＊＊ 5.7＊＊ 8.07＊＊ 3.83＊ 43.6＊＊ 0.94
P值 0.51 0.5 0.4 ＜0.0001 0.0094 0.0025 0.0382 ＜0.0001 3.47
注:＊＊、＊分别代表0.01、0.05水平显著。
3 小 结
（1）硬头黄竹自竹秆基部至顶部，各项性
质有一定的趋势性，竹材体积干缩率、弦向干缩
率、径向干缩率、竹壁厚度逐渐减小，气干密
度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、抗弯
强度逐渐提高。
（2）竹秆部位间，竹材的厚度、全干缩率
以及抗弯强度达到了显著水平，竹材部位对竹壁
厚度、全干缩率、和抗弯强度的影响显著。
（3）硬头黄竹竹材的气干密度、全干密
度、基本密度以及顺纹抗压强度相互之间的相关
性较好。
表 3 硬头黄竹竹秆不同部位竹材的物理力学性质
Table 3 The physico-mechanical properties of Bambusa rigida keng in various parts of the culm
项 目 竹秆部位 平均值
基 部 中 部 顶 部
气干密度/ ( g/cm3) 0.564 0.593 0.601 0.586
全干密度/ ( g/cm3) 0.520 0.552 0.560 0.544
基本密度/ ( g/cm3) 0.420 0.446 0.455 0.441
弦向全干缩率 / % 8.90 7.62 6.99 7.84
径向全干缩率 / % 10.13 8.88 8.18 9.06
体积全干缩率 / % 19.04 18.66 15.81 17.84
竹壁厚度/ mm 6.692 5.693 4.850 5.745
顺纹抗压强度 / MPa 57.31 60.89 65.78 61.32
抗弯强度 / MPa 117.63 146.95 183.81 149.46
表4 硬头黄竹材主要物理力学性质间的相关性
Table 4 The correlation coefficient among physico-mechanical properties of Bambusa rigida keng
顺纹抗压强度 抗弯强度 气干密度 全干密度 基本密度
顺纹抗压强度 1
抗弯强度 0.7733 1
气干密度 0.8618 0.7155 1
全干密度 0.8591 0.7552 0.9424 1
基本密度 0.8326 0.7723 0.9305 0.9493 1
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