全 文 ：南洋楹术材物理力学性质试验报告
洪成器 江浦琼 杨学亮 (福建省林科所 )
苏洪河 陈南林 (福建省建筑科研所 )
南洋 楹 (A li bz z认 fa l ca ta (L) Ba cko r〕 , 别 各 仁 仁 树 、 仁人 木 。 含羞 草 科
合欢属树种 。 原产印度尼西亚 、 马来西亚等乌 , 约在北纬 6 ’ 地带 . 我国引 种 已 有 3 0多 年 ,
96 4年引种地推进到北纬 28 一 2 , ℃ 。 半落叶至落叶大乔木 。 树冠扩散 , 冠幅大 , 树高可达 4。
米左右 , 胸径 1 米以上 , 是热带地区著名的速生树种 。
我省引种于厦门 、 福州 、 龙溪等地已获成功 。 多数作为庭园树和行道树零呈种植 , 漳浦
大南坂农场和同安 、 厦门有小面积片林 。 生长迅速在我省乡土种植 5一 6 年可成材利用 。 为
了扩大用材树种 , 提供 “ 四化” 建设需要 , 特对南洋楹进行材性试验测定和木材特征识别探
讨 , 现将试验测定的材性数据与分析见解整理如下 。
一 、 木材特征与用淦
木材一般特征 : 树皮具环纹 , 有青豆气味 , 表面稍粗毯 有不规则小沟槽 , 形成不规则
条状的小粒状 。 外皮浅灰青色 , 内皮紫红色 , 皮孔明显红褐色 , 大而密 。 木材锯铭时有刺激
性气味。
半散孔材。 管孔大小不甚均匀 , 最大。 . 2毫米 , 一般在 0 . 1一 0 . 15 毫米 , 肉 眼 下 可见 ,
近圆形 , 具有侵填体 , 扩大镜下明显 , 管径大于木射线宽度 。 管孔排列多数单独分布和 2 一
4 个团状或横、 斜径列 , 互成不规则斜列 。 年轮线可见 , 略呈演 浪 状 ( 常 杂 有 假 年 轮 存
在 ) , 宽窄不均 , 平均年轮宽度在 1 . 5厘米以上 , 最宽年轮在 4 厘米以上 。 在一生长轮 中 早
晚材渐变 , 区别不明显 , 早材带宽、 晚材带窄 , 木材浅红褐色 心边材区别不甚明显 , 边材
灰白色 , 心材红揭色。 木射线细 , 肉眼下不可见 , 扩大镜下明显 , 大小颇均 , 距离不等 , 红
褐色 , 有小数宽木射线 , 系由 2 一 3 条细木射线组合成 , 肉眼下明显 。 木薄壁组织在扩大镜
下明显 , 傍管型环管状及翼状 。
木材结构较粗 , 纹理略叙 材质轻 , 易干燥 , 干启少开裂和变形 , 材质 稳 定 , 加 工 容
易 , 钉着力强 , 胶合和油漆性能好 , 适于作建筑装修 、 家具 、 农具 、 胶合板 、 船板箱板和车
痛等用材。 木材纤维素含量高达 52 . 5肠与马尾松极为相近 , 纤维质量好 , 又易粉碎漂白, 羌
油脂 , 是造纸和人造板的好原料 。 1 9 68年原省森林工业研究所 曾经采集三株八年生的南洋楹
( 胸径 3 2 . 8厘米 , 树高 18 . 5米 ) 在漳州胶合板厂试制胶合板 , 旋切 、 干燥性能都很好 , 胶着
强度为 1 3 . 4公斤 / 厘米 “ ; 在厦门火柴厂试制火柴梗 , 不仅色白 , 且燃点良好 , 是作火 柴 梗
的好原料 。 树皮含有单宁 13 呱 , 可供制赌胶原断。 根系发达具有丰富根痛菌 , 能够固氮 , 力皿
上落叶多并易腐溉 故它又是改良土壤的好绿肥 。 南洋楹木材又是培养白木耳的优良段木 。
二 、 试 材 采 集
试材于 19 73 年 l月间采自厦门亚热带作物研究所 , 平均树龄 9 年 , 系 1 9 6 5年人工种 植 在
沙质红壤土上的双行行道树 , 生长尚好 , 干形圆直 , 树冠呈伞形, 平均树高 1 2 . 2米 , 平均胸
径 28 厘米 , 共采集 6 株 , 按照 “ 6 3 36一52 木材物理力示试验方法 ” 截取试段 。
三 、 试件制作和试验方法
( 一 ) 试件制作 :
在短原木上 , 沿着通过髓心的南北方向直径锯取中心板 , ( 中心板上具有髓心部分应去
掉 ) , 从中心板上截取试条 , 各项木材物理力学性质试件均在此试条上截取而得 。 各试件的
形状和尺寸 , 参照 “ 6 3 36 一 5 2木材物理力学试验方法 ” 进行加工制作 。
( 二 ) 、 , 试验方法 :
各项试验中 , 除了顺纹压力强度的试件系采用调温调湿装置控制试件含水率为 15 . 3 %时
再进行试验外 ( 试验结果仍然换算为含水率 15 肠时的数值 ) , 其余各项均按 “ 6 3 3 6一52 木材
物理力学试验方法 ” 进行 , 所得试验数据按 “ 试验资料的统计法 ” 分析整理 , 并 对 试 验 结
果 , 按 “原有木材物理力学性质数据符合制定中的国家标准试验方法的换算法” 一一 ( 19 76
年 5 月编 ) 加以改算所得结果引于表 ( 二 ) 。
四 、 木材化学成分
南洋楹木材化学成分刘于表 ( 一 ) , 并列举马尾松 、 松木作比较 。
南洋楹 、 杉木 、 马尾松化学成分比较 表 ( 一 )一于)从表 ( 一 ) 看出 , 南洋楹木材含多缩戊糖 、 灰分、 蛋白质均比马尾松 、 杉木高。 尤其是多缩戊糖存在数量的多少与木材塑性 , 吸湿程度以及抗菌虫能力有着较大关系 。 其次 , 南洋
楹木质素低于杉木 、 马尾松 , 而碱可溶物较高。 木质素不是微生物和虫类的营养成分 , 而碱
的可溶物 ( 淀粉 、 水溶性多糖 、 果胶质 、 多缩戊糖等 ) 其中不少正是菌虫生活所需要的营养
成分 , 由此分杭 这对南洋楹木材耐久性有一定的影响。 据有关资料介绍 , 南洋楹木材含有
毒氯 能抗虫此 是否如此 , 有待进一步研究 .
南洋楹木材物理力学性质 (含水率 1 5肠 )差异性
一九八 O年十月六日 表 (二 )
i堕竺竺生一一一三竺丘了粤 11丝一 1叫 ~三 i兰 {竺生 {一旦州 性二 }一少 一产竺 i主塑些卿包一 丝 11宜匣类竺止…州 月 .~ ~一赞一 {三二 {竺…胜兰 !卫 -~一竺竺卿 i{碑 i亨空…一一丝 i卫匣兰竺一一一 {当 -竺 -…竺 {些严二 }卫一
j {垫些 i到垦翌度竺空一 ~一丝型 )鲁 i士丝奈四 旦竺 1些冬巨 {竺二竺 { . .-兰兰 {竺上里噢鲤 i垦费度丝空一二兰丘了早里竺兰一…州三竺 -!竺二 {一燮…一竺…全 2阵兰些缪些遵量 .竺鱼一全旦旦竺丘匕星兰竺 {当一竺口 i二…里…竺三 {兰一
}
i静曲弹性模量弦向 (’吧些丘塑些 21竺… ~竺一尸竺匕竺…竺引少生
8 1
六 、 试验结果分析
(一 )物理性质
( 1 )吸水性 :南洋楹 、 速生杉木 、 非速生杉木吸水性列表 (三 )。
南洋楹 、 杉木吸水性 表 (三 )
.ù、一时了 nUù
,止头一48;、全一501``.月J玉.一Q自八匕
小时小时小时
速 生 杉 木
( 0
.
3 3 )
南 洋 橄
( 0
.
4 0 )
12 2
4 3 } 5 1
2 4 5 8 10
天 天 天 天 天
14 7 16 8 18 1 2 0 5
8 O ! 16 1 18 0
10 5 13 3
l 5 1 6
于 于
29 2 12 0 2
{……)黔当洲一…-洲圳当圳竺` 57…` 6 41 ……
从表中可看出 , 南洋楹及杉木吸水率在头五天内急增 。 速生杉木 、 南洋楹在 10 一 3 0夭仍
然大增 , 30 天后渐趋平缓 。 速生杉木到 35 天基本近于饱和 , 最大吸水率达 2 74 肠 ; 南 洋 楹40
天达到饱和 , 最大吸水率 2 27 肠 ; 非速生杉木 10 天后就渐趋平缓增长 , 30 天基本达到 饱 和 ,
最大吸水率在 6] 4肠。 开始时 , 速生杉木吸水最快 , 非速生杉木次之 , 南洋橄最慢 。 到 第 兰
天前后 , 南洋楹吸水率就超过非速生杉木 , 这与南洋楹木材化学成分中冷水抽出物及可溶物
含量高有关 , 这些物质浸水溶解后 , 吸水率迅速提高 。 南洋楹容重是介于速生杉木与非速生
杉木之间 , 因此从浸水第三天起直到饱和止 , 南洋楹 吸水率也在 两者之间 。
( 2 ) 年轮宽与干缩湿胀系数
一 南洋楹 、 速生杉木 、 非速生杉木的年轮宽度与干缩 、 湿胀系数列表 ( 四 ) 。
年翰宽度与干精湿胀系数 表 ( 四 )
\ _ 气 干 年 轮 浅 干 缩 系 数 体 积 湿 胀 系 数
\ 项 目 容 重 宽 度 干 缩树 种 一\ (克 /厘米 “ ) (毫米 ) 弦 向 径 向 弦 /径 系 数 弦 向 径 向 弦 /径
速 生 杉 木 0 . 3 3 9 . 1 0 . 3 2 0 . 14 2 . 3 0 0 . 4 9 0 . 2 1 3 0 . 0 7 0 3 . 0
南 洋 楹 { 一— 17 . 3 0 . 2 0 0 . 10 2 . 0 0 0 . 3 2 0 . 2 0 9 0 0 9 2 2 . 2 7
0
.
4 0
非 速 生 杉 木 0 . 4 8 1 . 7 0 . 3 2 0 . 17 r l · 9 0 0 . 5 1 0 . 2 5 3 0 . 13 0 1 . 9 4」
沁 书心 Q认 切心 勺
。 冲尾 蓄 臀 誉 誉 答 性 誉 冬 毛 `提纂
二
-
丰 -一卜一一 ~月 -. .一{ 一一 -l -e s一 -寸 -一州— 一 弓 -一一— , 铆卜
切
.
1十,`.l.l
j
r
J时
l
日
,I
,飞
么
下级1油`!
J
T
.
!
己1十1!WNI
阶lle十胜育|卞!晃
!
.宙7句勺
巫 魏
留
象 耘产饮尹
t
念
ǎ、ó舜爷宾
报子筋
母名八卜ó
20
由表 (四 )可见 :南洋楹年轮宽 , 它的均值为 17 . 3毫米 , 是速生杉木的 1 . 9倍、 非 速 生
杉木的 10 . 1倍。 经测定 , 南洋楹在种植后第 3 一 5 年生长最快, 平均最大年轮宽度可达 3 0 . 5
毫米以上 。 线干缩系数径 、 弦向均小于杉木 , 而差异干缩接近于非速生杉木 , 它的体积千缩
系数也小于速生杉木及非速生杉木 , 属于体积干缩 “ 甚小级 ” ; 木材干燥时变形开裂少 , 体
积较稳定 。 南洋楹容重大于速生杉木 , 但属于 “ 轻级木材” 。
( 二 ) 力学性质
( 1 ) 力学强度
南洋楹与速生杉木 、 非速生杉木力学性质差异性的比较列表 ( 五 ) 。
南洋楹 、 杉木木材力学性质差异的比较 表 ( 五 )
…气 顺纹 静 曲 横 纹 顺纹剪力’ 顺纹 端部
干 压力 极限强度 拉力 东容 强度 极限强度弹性模量 比例极限局部挤压 公斤 强度 硬度重 公斤 公斤 10 0 0公斤 强 度 极限强度 /厘米 “ 公斤 公斤克 /恒米 “ /厘米 “ /厘 米 “ 公斤 公 斤 /厘米 “ /厘米 “
/便米 “ , /厘米 “ /厘 米 “
径向 弦向径向弓玄向径向弦向径向弦向径向弦向
3 0 8 5 3 3 5 34 8 5 8 4 2 0 13 34 2 9 5 1 6 1 6 0 9 2 3 2
南洋楹 。一
{
3 3 3 6 0 7 5 6 4 6 9 6 9 3 5 3 1 5 9 4 3 6 9 8 2 6 7 1 2 5 1
}
。 . 4 。
i
4 4 1 7 2 1 8 1 3 {1 19 2 5 2 9 3 8
」
5 1 8 1 7 5 1 2 10 2 8 8
1 1 0
冲击强度公斤 .米 /
厘米 盆
弦向
0
.
2 2
0
,
3 2
0
.
4 2
由表 ( 五 ) 中可知 : 南洋楹主要力学性质指标均值 , 除了横纹比例极限度及局部挤压强
度大于杉木 , 静曲弹性模量低于速生杉木和非速生杉木外 , 其余各项指标均大于速生杉木 ,
小于非速生杉木 , 居中间位置 。 而顺纹剪力强度弦向大于径向 , 这是阔叶树材的特卢 其余
均符合一般径向强度稍高于弦向强度的规律 。
( 2 ) 质量系数 :
质量系数是评定木材品质好坏的重要标志之一 , `之是木材强度与容积重的比重 , 质量系
数等级是以静曲强度与顺压强度的质量系数之和来确定的 。 南洋楹 、 速生杉木与非速生杉木
的木材质量系数值列表 ( 六 )
南洋楹、 杉木木材质蚤系数 表 ( 六 )
从表天六 )看出 , 南洋楹的各项质量系数 , 除了顺纹剪力比杉木高外, 其 余均 低 于 杉
木 . 它的质量系数在 2 24 3一 2 3 51 , 超过 2 2 0。 , 属于 “ 高质量 ” 树种木材的范畴· 在速生树种
中介它 可称为生长快 , 而强度又较高的一种 , 因此是很有发展前途的速生优良树种之一 。
七 、 容 爵 应 力
不材的容许应力 , 是根据结构安全度的要求 , 在统计分析的基础上确定的 。 为了确保速
生树种木材在结构上应用达到安全 可靠合理 , 根据国家标准 “木结构设 计 规 范” ( 试行 )
G B玩 一 73 中的计算方法 , 南洋楹木材的容许应力按下面公式计算确定 。
G 二
1
K
:
K
,
·
K
:
·
K
4
·
K
S
·
K
。 ·
K
·
K R ~ K
·
R
R
: 木材标准小试件极限强度的均值 。
K . 根据经验及统计分析的总系数 。
南洋楹木材容许应力及系数值列表 (七 )
南洋楹容爵应力及系数谴 表 ( 七 )
喂廿匀~ 一一~ 一两一一俨巴~ ~ , ~ 下, ~ ~ 一甲一一一一甲~ ~ 一 ~ ~ 严一一— — — 一— “ 一产舀i井~ 吮莲 .猛衷蒸布苗不舀\ 、 { } } } { { } } {尸仁厂 川 一刁八仆 J / I J ` 尸 J、 \ 多三 三刁l行 一 { } { _ } _ _ { _ _ } _ _ l白 么 炭分 }庙 十 { 卜天由幸邸习占涅爹、 \尸 、 从 { K , { K , } K 。 } 衬 J { 找 、 { h 。 } 找 7 { J口劣 ~ {吮 、 厂 动 一, ` 7汾少 ’一辱七 釉米 、 \ 、 、 { 一 { 一 { 一 } 一“ 一 } 一 } 一 } ` ! 八 { ,竺汀 _ } ,兰拼 _字华二岑一立 }— }— {— 1一 一 {— }一一 }— 一…— 仔些坠卜理拦 -望i巴兰粤些…二三{二二{卫些空{翌二{全兰 {一竺少邑{燮…卫丝些l竺 ~ {—卫些竺学竺 ~卜竺卜竺 .…~竺兰{竺 一…些些二!土丝{. ~ ~望竺!兰燮}竺兰卜里生-一粤一阜一}二班…土 1!一 9竺生…生竺…全竺 {卫里2阵竺{兰生四许些一卜-竺
J,吹 级 觉 男 j ` · “ J ` · ’ {。
·
6 6 …。 · 6 7 …” · 8 0 …。 · 了5 { ` 0 0 0 }“ · “ 0 04 ` 5 … ` o _ _
静曲弹性模量 : 单位 , 汉 1 0 4公斤 /厘米 2 !
6
,
9 … 6
从表 ( 七 ) 看出 : 南洋楹木材的各项力学强度的容许应力基本达到 “ 木结构设计规范 ”
附录 ( 一 ) 中关于新利用树种的规定指标 , 在应用中可参照杨木 、 红椿等树种的数据进行设
计并应采取必要的构造措施 。
J气、 初 步 结 论
( l ) 从计算结果表 〔二 ) 看出 : 南洋楹木材各项物理力学数据准确度指标 , 除冲击强
度外 , 都在 5% 之内, 说明试验数据具有可靠性 。
( 2 ) 南洋楹木材是热带地区著名速生优良树种 , 我省引种二十来年的实践证明 , 它不
仅生长速度快 , 直径年平均生长在 3厘米以上 , 而且木材强度又较高 。 物理性质的线干 缩 系
狐 径弦向干缩系数小于杉木 , 差异干缩也接近于杉木 , 体积干缩系数亦小于杉木为 “ 甚小
级乡 , 力学性质差异性不显著 , 故材性较稳定 , 干燥容易 。 同时 , 容积重轻 , 质量系数高 ,
容许应力又达到 “木结构设计规范” 中关于新利用树种的规定指标 。 所以 , 南洋楹木材在使
用的质量上 , 是可以得到保证 。 因此 , 大力种植南洋楹加快林业发展速度 , 解决木材资源短
讥 满足 “ 四化 ” 建设需要 , 具有重要经济价值 。
( 3 ) 南洋楹木材静曲弹性模量较低 , 则刚性较差 , 在应用中尤其用作承重构件时应加
以注意 。
( 4 ) 南洋楹生长快 , 5一 6年可成材利用 , 但应该理解到这只是最低要求 , 并不是材质
最优时期 。 ( 根据测定年轮宽度 , 生长量最大是在种植后 3一 5年 , 最宽年轮可达 3厘米 , 也
就是说年直径生长达 6厘米 。 若在这时候砍伐利用 , 虽是生长旺盛时期 , 但材质处于未 成 熟
阶段 , 其容积重轻 , 强度低 。 从 19 64 年原福建省森林工业研究所曾取 6年生南洋楹木材测 得
其容积重为 0 . 32 克 /厘米 “ , 本试验用 9年生南洋楹测得容积重为仇 40 克 /厘米 “ , 就有着 显 著
的差异 , 可见 9年生南洋楹木材较 6年生的材质好 , 较坚重 。 因此 , 南洋楹的砍伐利用 , 应在
10 年左右或更长一些时候为宜 。 若在 5一 6年生砍伐利用 , 这仅是数量可行而材质尚处于未成
熟阶段 。 总之 , 要以获得最好的品质 、 最多的材积 、 取得最大的经济效益 , 作为采伐利用时
期的依据 .
参 考 资 料
1
、 广东木材识别与利用 广东省林业局 广东木材利用调查研究组 19 7 5年
2
、 安徽木材 ( 第一辑 ) 安徽农学院林学系木材机械加工教研组 : 成俊卿 、 柯病凡等
3
、 速生杉木物理力学性质试验研究报告 福建省林科所 19 7 5年 2月
4
、 木材成分及其防腐剂的化学分析测定 福建松杂木建筑应用研究小组 1 97 5年
5
、 简明木材学 别列雷金著 ` 章群 、 柳宜合译
6
、 速生树种 一南洋楹 (引种 、 调查初报 ) 福建省厦 门市园林管理处 1 9 74 年 10 月