全 文 ： 收稿日期 }t||{ p sz p uy ∀
3 本研究是/九五0国家基础性研究重大项目计划k攀登计划l/人工林木材性质形成及其功能性改良机理的研究0的一部分 ∀
第 vx卷 第 w期t | | |年 z 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤ ∞
∂ ²¯1vx o ²1w
∏¯ qot | | |
人工林杨木的用途选择 3
) ) ) 实木或单板层积材
傅 峰 鲍甫成
k中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 实木材性对单板层积材强度的贡献率可衡量单板层积材强度中源自实木材性的份额 o是人工林杨木
单项用途选择的基础 ∀本文以 v个无性系实体杨木和由 v种不同厚度杨木单板分别组配的单板层积材为对
象 o以由贡献率引出的实木与单板层积材的份率差值为依据 o研究得出人工林杨木的最终用途选择 ∀结果表
明 }y|杨 !zu杨和 yv杨 v个无性系杨木的平均份率差值分别为 xz h !p tx h !p u| h o说明 y|杨宜用作实木 o
zu杨和 yv杨宜用作单板层积材 ~杨木用作不同组配结构的单板层积材时 o实木与 v1xyx °° !u1ytw °° !t1xwx
°° v种厚度单板组配的单板层积材的平均份率差值分别为 wv h !p tv h和 p wv h o说明实木与较厚的 v1xyx
°°单板组配的单板层积材相比 o杨木宜用作实木 o与较薄的 u1ytw °°和 t1xwx °°单板组配的单板层积材相
比 o杨木宜用作单板层积材 ∀不同荷载作用的结果下用途选择结果显示 o在抗剪强度 !弹性模量和冲击韧性 v
项性能上的份率差值为正 o此时杨木宜用作实木 ~在抗弯强度 !抗压强度和硬度 v项性能上的份率差值为负 o此
时杨木则宜用作单板层积材 ∀
关键词 } 杨木 o用途选择 o实木 o单板层积材 o贡献率 o份率
ΕΝ∆2ΥΣΕ ΣΕΛΕΧΤΙΟΝ ΟΦ ΠΛΑΝΤΑΤΙΟΝ ΠΟΠΛΑΡ
) ) ) ≥⁄ • ⁄ ×∞⁄ ∂ ∞∞∞
∞ k∂ l
ƒ∏ƒ ±¨ª
¤² ƒ∏¦«¨ ±ª
( Τηε Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Ωοοδ Ινδυστρψ, ΧΑΦ Βειϕινγtsss|t)
Αβστραχτ : ׫¨ ¦²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ²©¶²¯¬§ º²²§ ³µ²³¨µ·¬¨¶·² ∂¶·µ¨±ª·« ¦¤± ° ¤¨¶∏µ¨ «²º °∏¦« ∂
¶·µ¨±ª·«¬¶²µ¬ª¬±¤·¨§©µ²° ¶²¯¬§ º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶q ׫¨ ³µ²³²µ·¬²± ²© ±¨§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²± ¤±§·«¨¬µ§¬©©¨ µ¨±¦¨
√¤¯∏¨¶o º«¬¦« º µ¨¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¨§¥¼ ¦²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ¥¨·º¨¨ ±¶²¯¬§ º²²§¤±§∂ o º µ¨¨ ∏¶¨§·²∏§ª¨ ·«¨ ±¨§2
∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²± ²©³¯¤±·¤·¬²± ³²³¯¤µ¤¶¶²¯¬§ º²²§²µ∂ ¬±·«¬¶³¤³¨µq׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º §¨·«¤··«¨ §¬©©¨ µ¨±·
√¤¯∏¨¶²© °²³¯¤µy| o°²³¯¤µzu o°²³¯¤µyv º µ¨¨ xz h o p tx h o p u| h oµ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼o¤±§¬±§¬¦¤·¨§·«¤·
°²³¯¤µy| º¤¶¶∏¬·¤¥¯¼ ∏¶¨§¬±¶²¯¬§ º²²§o°²³¯¤µyv ¤±§°²³¯¤µzu ¬± ∂ q • «¨ ± v ®¬±§¶²© ∂ º µ¨¨
¤¶¶¨ °¥¯ §¨ º¬·«√ ±¨¨ µ¨¶²©v qxyx °° ou qytw °° ¤±§t qxwx °°¬±·«¬¦®±¨ ¶¶o·«¨¬µ§¬©©¨ µ¨±¦¨¶º µ¨¨ wv h o
p tv h o p wv h oµ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q ׫¨ ¶¨ ¬±§¬¦¤·¨§·«¤·³²³¯¤µº¤¶¶∏¬·¤¥¯¼ ∏¶¨§¬±¶²¯¬§º²²§¦²°³¤µ¨§ º¬·«
∂º¬·«·«¬¦®√ ±¨¨ µ¨¶o¥∏·¬± ∂ ¦²°³¤µ¨§º¬·«∂ º¬·«·«¬± √ ±¨¨ µ¨¶q±¤§§¬·¬²±·²¤¯¯²©y ³µ²³¨µ2
·¬¨¶o³²³¯¤µº¤¶¶∏¬·¤¥¯¼ ∏¶¨§¬±¶²¯¬§º²²§·²·«¨ ³µ²³¨µ·¬¨¶²©¶«¨ ¤µ¶·µ¨±ª·«o°²§∏¯∏¶²©¨¯¤¶·¬¦¬·¼¤±§¬°2
³¤¦··²∏ª«±¨ ¶¶¥¨¦¤∏¶¨ ²©·«¨¬µ³²¶¬·¬√¨§¬©©¨ µ¨±¦¨¶o¥∏·¬± ∂ ·²·«¨ ³µ²³¨µ·¬¨¶²© °²§∏¯∏¶²©µ∏³·∏µ¨ o
¦²°³µ¨¶¶¬√¨¶·µ¨±ª·«¤±§«¤µ§±¨ ¶¶¥¨¦¤∏¶¨ ²©·«¨¬µ±¨ ª¤·¬√¨§¬©©¨ µ¨±¦¨¶q
Κεψ ωορδσ: °²³¯¤µo ∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±o≥²¯¬§ º²²§o¤°¬±¤·¨§√ ±¨¨ µ¨ ∏¯°¥¨µk∂ l o ≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼o
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²±
世界木材资源正经历着从主要来自天然林到主要来自人工林的重大转变 o其中杨树是人工林培育
的优先树种 ∀目前我国杨树人工林面积为 y1yy ≅ tsy «°u o超过全世界其它各国杨树人工林面积 t qws
≅ tsy «°u的总和k王世绩 ot||xl ∀因此 o在人工林资源中杨树的作用举足轻重 o如何科学合理地利用
杨树资源是加工利用人工林木材的重要课题 ∀
杨树的合理利用是指根据杨树木材的材质材性做到适材适用 o以充分发挥杨木自身的特性 ∀本文
在前文研究杨木材性对单板层积材k¤°¬±¤·¨§ ∂ ±¨¨ µ¨∏°¥¨µo简称 ∂ l强度贡献率的基础上 o进而
研究实木份率与 ∂ 份率之间的份率差值 o以贡献率和份率差值为依据 o对杨木用作实木或 ∂ 作
出用途选择 o为合理利用人工林杨树木材资源提供科学依据 ∀
t 材料和方法
111 试 材
从安徽省安庆市新洲乡的长江滩地上采集 v个无性系杨木为试材 o即美洲黑杨无性系的 yv杨
k Ποπυλυσ. δελτιδεσ¦√ q´2yvrxtl !y|杨k Π. δελτιδεσ¦√ q´2y|rxxl和欧美杨无性系的 zu杨k Π. ≅ ευ2
ραµεριχανα¦√ q´2zury{l ∀为减小株间误差 o试材同株分用 o一截为二 o上段用于实木材性试验 o下段
用于 ∂ 强度试验k表 tl ∀ ∂ 工艺简述如下k²²√ µ¨ετ αλ. ot|{z ~杜国兴 ot|{{l }木段旋制的单板
干燥至含水率小于 y h o涂布 °ƒ p t型酚醛树脂k固含量 xt1zs h o涂胶量 vss ∗ vus ªr°ul ~以 |层厚度
为 v qxyx °° !tv层厚度为 u1ytw °°及 uu层厚度为 t1xwx °°的单板分别组配成 ∂ ´ !∂ µ和
∂ ¶的板坯 ~以 s1z ∗ s1{ °¤的单板压力预压 tx °¬±o最后板坯两侧置 ux °°厚的厚度规送入压
机 o在单位压力 t1w ∗ t1y °¤!压板温度 tx{ ε ∗ tyx ε 和加压时间 us ∗ ux °¬±的工艺条件下制得
∂ ∀
表 1 试验材料 ≠
Ταβ .1 Τεστινγ µατεριαλσ
杨木无性系 小头直径 材 长 用 途
≤ ²¯±¨ ¶²© ⁄¬¤° ·¨¨µ²©¶°¤¯¯ ±¨§ ¨±ª·«²© ²¯ª ¯¯²¦¤·¬²±
³²³¯¤µ k¦°l k¦°l
yvsv uy qs tvs ∂ yv u qytw °° ≅ tv层 o∂ yv u qytw °° ≅ tv³¯¬¨¶
yvsv≤ uu qs uss 实木材性 ≥²¯¬§ º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶
y|st uv qx tvs ∂ y| u qytw °° ≅ tv层 o∂ y| u qytw °° ≅ tv³¯¬¨¶
y|st≤ t{ qx usu 实木材性 ≥²¯¬§ º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶
zus{ ux qs tu{ ∂ ¶ t qxwx °° ≅ uu层 o∂ ¶ t qxwx °° ≅ uu³¯¬¨¶
zus{≤ t| qs ust 实木材性 ≥²¯¬§ º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶
zus| uw qs tuy
∂ µ ∂ zu u qytw °° ≅ tv o∂ µ ∂ zu u qytw °° ≅
tv³¯¬¨¶≠
zus|≤ t| qx uts 实木材性 ≥²¯¬§ º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶
zuts uv qx tuy ∂ ´ v qxyx °° ≅ |层 o∂ ´ v qxyx °° ≅ |³¯¬¨¶
zuts≤ t{ qx usy 实木材性 ≥²¯¬§ º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶
≠从不同无性系来看 ozus|的 ∂ µ也就是在相同组配结构下与 ∂ yv !∂ y|对比研究的 ∂ zu ∀ ∂ µ °¤§¨ ©µ²° zus| ¬¶·«¨
¶¤°¨·² ∂ zu¬± ¤¶¶¨ °¥¯ §¨³¤··¨µ± ¶²·«¤··«µ¨¨®¬±§¶²©∂ ¶°¤§¨ ©µ²° §¬©©¨ µ¨±·¦¯²±¨ ¶¦¤± ¥¨ §¬¶¦∏¶¶¨§²±·«¨ ¶¤°¨¦²±§¬·¬²± q
112 性能检测
依相同标准对应检测杨木的实木材性和 ∂ 强度性能是杨木用途选择的基础 o试验参照日本农
林标准和我国标准进行k表 ulk≥协会 ot||t ot|{| ~中华人民共和国国家标准 ot||tl ∀
113 贡献率
贡献率k Χπl可揭示 ∂ 不同单项强度中实木材性的份额 o作者就此已专门撰文论述k
¤²
ƒ∏¦«¨ ±ª ετ αλ. ot||{l ∀即若在某单项强度中的贡献率高 o则 ∂ 的该强度主要源自杨木自身材性 o杨
木就该单项强度而言宜用作实木 ~反之 o则 ∂ 的该强度源自杨木材性的份额较少 o而胶合和制造工
|x w期 傅 峰等 }人工林杨木的用途选择 ) ) ) 实木或单板层积材
艺对改善杨木 ∂ 性能的作用较为显著 o杨木就该单项强度而言宜用作 ∂ ∀
表 2 杨木的实木及 ∂ 性能检测方法
Ταβ .2 Τεστινγ µετηοδσ οφ ποπλαρ σολιδ ωοοδ ανδ Λς Λ προπερτιεσ
性 能 加荷方面 试样尺寸 实木试样数 ∂ 试样数 参 考 标 准
°µ²³¨µ·¬¨¶ ²¤§¬±ª ≥³¨ ¦¬° ±¨ ∏°¥¨µ²© ∏°¥¨µ²© ≥·¤±§¤µ§¶©²µ
§¬µ¨¦·¬²± §¬° ±¨¶¬²± ¶²¯¬§ º²²§ ∂ ¶³¨¦¬° ±¨ µ¨©¨ µ¨±¦¨
k°°l ¶³¨¦¬° ±¨
抗剪强度 ws txs ≅ ws ≅ ux us ty
≥«¨ ¤µ ux txs ≅ ux ≅ ux us ty k≥ ot||tl
¶·µ¨±ª·« ×ux txs ≅ ux ≅ ux us ty
抗弯强度 |s xzx ≅ |s ≅ ux ty tu
²§∏¯∏¶²© ux xzx ≅ ux ≅ ux us tu k≥ ot||tl
µ∏³·∏µ¨ ×ux xzx ≅ ux ≅ ux us tu
弹性模量 |s xzx ≅ |s ≅ ux ty tu
²§∏¯∏¶²© ux xzx ≅ ux ≅ ux us tu k≥ ot||tl
¨¯¤¶·¬¦¬·¼ ×ux xzx ≅ ux ≅ ux us tu
抗压强度 xs ≅ ux ≅ ux us us
≤²°³µ¨¶¶¬√¨¶·µ¨±ª·« × ux ≅ xs ≅ ux us us k≥ ot|{|l
冲击韧性 vss ≅ ux ≅ ux ty ty
t|ws p |t
ײ∏ª«±¨ ¶¶ × vss ≅ ux ≅ ux ty ty
t|ws p |t
硬 度 ¤µ§±¨ ¶¶ xs ≅ xs ≅ ux ty ty
t|wt p |t
114 份 率
份率有实木份率和 ∂ 份率之分 o是指强度性能的指标群中根据贡献率的大小单项用途选择为
实木或 ∂ 的指标数各占指标群总数的百分率 ∀实木份率与 ∂ 份率之差在文中称为份率差值 o用
以直观地在数量上说明最终用途选择的依据 ∀若实木份率大于 ∂ 份率 o份率差值大于 s时 o杨木最
终宜用作实木 ~若实木份率小于 ∂ 份率 o份率差值小于 s时 o杨木最终宜用作 ∂ ~若实木份率与
∂ 份率相等 o份率差值为 s时 o杨木最终用作实木或 ∂ 均可 ∀此外 o份率差值还可说明最终用途
选择结果的适宜程度 o即如果正差值越大k最大值tss h l o则杨木用作实木的适合程度就越高 ~而负差
值越小k最小值 p tss h l o则杨木用作 ∂ 的程度就越高 ∀
115 用途选择
不同材料的用途选择一般分为性能选择法和成本选择法 ∀前者主要考虑使用性能和工艺性能 o后
者主要考虑材料成本和生产成本 o其目的都是以不同的评价方法在几种用途之间作出选择k肖纪美 o
t|{{l ∀本文中的用途选择只对人工林杨木用作实木或 ∂ 而言 o分为单项用途选择和最终用途选
择 ∀
单项用途选择指根据实木材性对 ∂ 单项强度的贡献率 o使用中要求该单项强度时在实木或
∂ 之间进行选择 ∀依据为如果贡献率大于 {s h o就该单项强度而言杨木宜用作实木 ~如果贡献率小
于 zs h o就该单项强度而言杨木宜用作 ∂ ~如果贡献率介于 zs h ∗ {s h之间 o就该单项强度而言杨
木用作实木或 ∂ 均可 ∀最终用途选择指根据份率差值 o使用中要求多项强度时在实木或 ∂ 之间
进行选择 ∀依据为如果份率差值大于 s o杨木最终宜用作实木 ~如果份率差值小于 s o杨木最终宜用作
∂ ~如果份率差值为 s o杨木最终用作实木或 ∂ 均可 ∀
u 结果与分析
211 不同无性系杨木的用途选择
一般不同无性系杨木经压制成 ∂ 后 o实木材性越好 o对 ∂ 强度的贡献率就越高k
¤² ƒ∏¦«¨ ±ª
sy 林 业 科 学 vx卷
ετ αλ. ot||{l ∀密度是表示木材材性的基本物理指标 o与多项木材强度呈正相关性 ∀实验测得 v个无
性系杨木的实木全干密度以 y|杨最高ks1v|s ªr¦°vl ozu杨居中ks1vwx ªr¦°vl oyv杨最低ks1vvs ªr
¦°vl o因此可以认为 y|杨材性较优 oyv杨材性较差 ∀表 v给出的 v个无性系杨木的实木材性对 ∂
强度的贡献率 o材性较优的 y|杨对 ∂ y|的贡献率普遍偏高 o材性较差的 yv杨对 ∂ yv的贡献率普遍
偏低 o而 zu杨的居中 ∀综合地分析 v个无性系杨木k表 wl oy|杨的实木份率最高k{y h l o份率差值最
大kxz h l o因此 y|杨宜作实木 o而加工制成 ∂ 使用不合理 ∀再看 yv杨和 zu杨 o两者 ∂ 份率都为
z| h o大于各自对应的实木份率 o且份率差值都小于 s o故综合地评价 yv杨和 zu杨都宜作 ∂ o其性能
比实木显著提高 ∀但 yv杨和 zu杨两者相比 oyv杨的份率差值k p u| h l比 zu杨的份率差值k p tx h l
更小 o说明 yv杨比 zu杨更宜作 ∂ o也说明材质较差的 yv杨制成 ∂ 使用更为合理 ∀
表 3 不同无性系杨木的单项用途选择 ≠
Ταβ .3 Ενδ2υσεσελεχτιον φορ εαχη προπερτψ οφ ποπλαρ φροµ διφφερεντ χλονεσ
性 能 加荷方向 yv杨 p层积材 y|杨 p层积材 zu杨 p层积材
°µ²³¨µ·¬¨¶ ²¤§¬±ª °²³¯¤µyv p ∂ yv °²³¯¤µy| p ∂ yv °²³¯¤µzu p ∂ yv
§¬µ¨¦·¬²± 贡献率 用途选择 贡献率 用途选择 贡献率 用途选择
≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ∞±§2∏¶¨ ≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ∞±§2∏¶¨ ≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ∞±§2∏¶¨
k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²± k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²± k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²±
抗剪强度 ws z| q|x 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ |w q{s 实木 ≥²¯¬§ º²²§ {v q|| 实木 ≥²¯¬§ º²²§
≥«¨ ¤µ ux y{ qy{ 层积材 ∂ {w qxs 实木 ≥²¯¬§ º²²§ z{ quv 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂
≥·µ¨±ª·« ×ux zt q{{ 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ {x q{s 实木 ≥²¯¬§ º²²§ {v qws 实木 ≥²¯¬§ º²²§
抗弯强度 |s yx q|{ 层积材 ∂ {x qzs 实木 ≥²¯¬§ º²²§ zy qtx 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂
²§∏¯∏¶²© ux x| qsx 层积材 ∂ {w qtx 实木 ≥²¯¬§ º²²§ ys qzw 层积材 ∂
µ∏³·∏µ¨ ×ux xu q|w 层积材 ∂ {z qvs 实木 ≥²¯¬§ º²²§ y| qvz 层积材 ∂
弹性模量 |s zy qwz 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ {w qzt 实木 ≥²¯¬§ º²²§ zs quv 实木 o层积材
²§∏¯∏¶²© ux {| qww 实木 ≥²¯¬§ º²²§ z| qtt 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ zx qy| ≥²¯¬§ º²²§o∂
¨¯¤¶·¬¦¬·¼ ×ux zz qu| 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ {u q{s 实木 ≥²¯¬§ º²²§ zx qwx
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
抗压强度 x| q|t 层积材 ∂ {s q{{ 实木 ≥²¯¬§ º²²§ y{ qus 层积材
≤²°³µ¨¶¶¬√¨
¶·µ¨±ª·« × vw q{y 层积材 ∂ wu q{{ 层积材 ∂ wu qzy ∂
冲击韧性 {y quu 实木 z| quu 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ zu qw|
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
°³¤¦··²∏ª«±¨ ¶¶ × r ≥²¯¬§ º²²§ r 实木 ≥²¯¬§ º²²§ r 实木 ≥²¯¬§ º²²§
硬度 ¤µ§±¨ ¶¶ x{ qtx 层积材 ∂ yt qs{ 层积材 ∂ yw qw{ 层积材 ∂
≠ / r0表示按定义无贡献率 o因为 ∂ 的弦向冲击韧性小于实木的冲击韧性 o所以用途选择的结果为杨木宜作实木 ∀
/ r0 ¬±§¬¦¤·¨¶·«¤·¦²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ §²¨ ¶±²·¨ ¬¬¶·¥¨¦¤∏¶¨ ²©·«¨ ∂ ¬°³¤¦··²∏ª«±¨ ¶¶¯ ¶¨¶·«¤±·«¤·²©¶²¯¬§ º²²§¬±·¤±ª¨ ±·¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±o
¤±§·«¨ µ¨©²µ¨ ·«¨ ±¨§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±¬¶·«¤·°²³¯¤µ¬¶¶∏¬·¤¥¯¼ ∏¶¨§¬± ¶²¯¬§ º²²§q
212 杨木用作不同组配结构 ∂ 的用途选择
本节讨论的是实木与 v种组配结构 ∂ 相比时杨木kzu杨l的用途选择 o其中 v种组配是指 |层
厚度为 v1xyx °° !tv层厚度为 u1ytw °° !uu层厚度为 t1xwx °°的单板分别构成的 ∂ ´ !∂ µ !
∂ ¶ ∀不同厚度单板构成 ∂ 性能中材性的贡献率 o作者也已撰文论述k
¤² ƒ∏¦«¨ ±ª ετ αλ. ot|{{l o
结论为单板越厚 o实木材性对 ∂ 强度的贡献率就越高 ∀如表 x给出的 v种组配结构下材性对 ∂
各强度指标的贡献率表明 o单板较厚的 ∂ ´ 中材性贡献率较高 o而单板较薄的 ∂ ¶中材性贡献率
普遍较低 ∀实木与 ∂ ´ 相比k表 yl o实木的份率最高k{y h l o份率差值也最大kwv h l o杨木宜用作实
木 ∀再分析实木与 ∂ µ !∂ ¶ o后两者的 ∂ 份率分别为 z| h和 {y h o大于各自对应的实木份率 o
且份率差值都小于 s o故杨木宜用作 ∂ µ和 ∂ ¶ ∀但此二者相比 o后者的份率差值k p wv h l比前者
k p tv h l更小 o因此杨木更宜用作由薄单板构成的 ∂ o其性能在树脂和工艺的作用下提高的幅度较
大 ∀
ty w期 傅 峰等 }人工林杨木的用途选择 ) ) ) 实木或单板层积材
表 4 不同无性系杨木的最终用途选择
Ταβ .4 Φιναλενδ2υσεσελεχτιον οφ ποπλαρ φροµ διφφερεντ χλονεσ
无性系 用 途 份 率 份 率 差 值 最终用途选择
≤ ²¯±¨ ∞±§2∏¶¨ ∞±§2∏¶¨ ∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± ƒ¬±¤¯ ±¨§2∏¶¨
³µ²³²µ·¬²±k h l §¬©©¨ µ¨±¦¨k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²±
yv杨 实木 ≥²¯¬§ º²²§ xs p u| 层积材
°²³¯¤µyv 层积材 ∂ z| ∂
y|杨 实木 ≥²¯¬§ º²²§ {y xz 实 木
°²³¯¤µy| 层积材 ∂ u| ≥²¯¬§ º²²§
zu杨 实木 ≥²¯¬§ º²²§ yw p tx 层积材
°²³¯¤µzu 层积材 ∂ z| ∂
表 5 杨木用作不同组配结构 ∂ 的用途选择
Ταβ .5 Ενδ2υσεσελεχτιον οφ ποπλαρ φορ Λς Λ ιν διφφερεντ ασσεµ βλεδ στρυχτυρεσ
性 能 加荷方向 zuts杨 p层积材 zus|杨 p层积材 zus{杨 p层积材
°µ²³¨µ·¬¨¶ ²¤§¬±ª °²³¯¤µzuts p ∂ ´ °²³¯¤µzus| p ∂ µ °²³¯¤µzus{ p ∂ ¶
§¬µ¨¦·¬²± 贡献率 用途选择 贡献率 用途选择 贡献率 用途选择
≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ∞±§2∏¶¨ ≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ∞±§2∏¶¨ ≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ∞±§2∏¶¨
k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²± k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²± k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²±
抗剪强度 ws {u qxx 实木 ≥²¯¬§ º²²§ {v q|| 实木 ≥²¯¬§ º²²§ z| qtu 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂
≥«¨ ¤µ ux zv qu{ 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ z{ quv
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂ yy qvt 层积材 ∂
≥·µ¨±ª·« ×ux {u qsy 实木 ≥²¯¬§ º²²§ {v qws 实木 ≥²¯¬§ º²²§ yy qut 层积材 ∂
抗弯强度 |s z{ qzt 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ zy qtx
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂ xz qww 层积材
²§∏¯∏¶²© ux {z qws 实木 ≥²¯¬§ º²²§ ys qzw 层积材 ∂ xx qwt ∂
µ∏³·∏µ¨ ×ux zy qws 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ y| qvz 层积材 ∂ x{ qwy
弹性模量 |s {| q|{ 实木 zs quv 实木 o层积材 z| qvt 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂
²§∏¯∏¶²© ux |w qvv ≥²¯¬§ º²²§ zx qy| ≥²¯¬§ º²²§o∂ {w qyv 实木 ≥²¯¬§ º²²§
¨¯¤¶·¬¦¬·¼ ×ux {u qy{ zx qwx zz qzs 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂
抗压强度 zv qz| 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ y{ qus 层积材 ∂ w| quu 层积材 ∂
≤²°³µ¨¶¶¬√¨
¶·µ¨±ª·« × wx qtu 层积材 ∂ wu qzz 层积材 ∂ uy qzx 层积材 ∂
冲击韧性 |s qzt 实木 zu qw| 实木 o层积材≥²¯¬§ º²²§o∂ {z qvt
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
°³¤¦·
·²∏ª«±¨ ¶¶ × r ≥²¯¬§ º²²§ r 实木 ≥²¯¬§ º²²§ r 实木 ≥²¯¬§ º²²§
硬度 ¤µ§±¨ ¶¶ x| quy 层积材 ∂ yw qw{ 层积材 ∂ vw q|z 层积材 ∂
表 6 杨木用作不同组配结构 ∂ 的最终用途选择
Ταβ .6 Φιναλενδ2υσεσελεχτιον οφ ποπλαρ φορ Λς Λ ιν διφφερεντ ασσεµ βλεδ στρυχτυρεσ
杨 木 用 途 组配结构 份 率 份 率 差 值 最终用途选择
°²³¯¤µ ∞±§2∏¶¨ ¶¶¨ °¥¯ §¨ ∞±§2∏¶¨ ∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± ƒ¬±¤¯ ±¨§2∏¶¨
¶·µ∏¦·∏µ¨ ³µ²³²µ·¬²±k h l §¬©©¨ µ¨±¦¨k h l ¶¨¯¨ ¦·¬²±
zuts杨 实木 ≥²¯¬§ º²²§ ∂ {y wv 实 木
°²³¯¤µzuts 层积材 ∂ wv ≥²¯¬§ º²²§
zus|杨 实木 ≥²¯¬§ º²²§ ∂ µ yw p tv 层积材
°²³¯¤µzus| 层积材 ∂ z| ∂
zus{杨 实木 ≥²¯¬§ º²²§ ∂ ¶ wv p wv 层积材
°²³¯¤µzus{ 层积材 ∂ {y ∂
213 不同荷载作用时杨木的用途选择
表 v和表 x中也反应出了受不同荷载作用时实木材性对 ∂ 强度的贡献率 o表现为杨木实木材
uy 林 业 科 学 vx卷
性对抗剪强度 !弹性模量和冲击韧性 v项性能的贡献率较高 o约为 {s h ~而对另外的抗弯强度 !抗压强
度和硬度 v项性能的贡献率较低 ∀根据用途选择的依据 o把具体的贡献率对比计算得出的份率及份率
差值列在表 z和表 {中 o以直观统计 v个无性系实体杨木与其 v种组配结构的 ∂ 受 y种不同荷载作
用时的用途选择 ∀在抗剪强度 !弹性模量和冲击韧性 v项指标中 o由于贡献率较高 o实木份率都大于
∂ 份率 o因此 o杨木若受这 v 种荷载作用时宜用作实木 ∀进而从份率差值分析 o冲击韧性最大
kyz h l o说明受冲击作用时杨木更宜用作实木 ∀再分析抗弯强度 !抗压强度及硬度 o由于受这 v种荷载
作用时贡献率较低 o实木份率小于 ∂ 份率 o因此受弯曲 !压载和表现局部压入物体的作用时杨木宜
作 ∂ ∀虽然这 v项性能的份率差值都小于 s o但其中硬度最低k p tss h l o抗压强度次之 o抗弯强度
最高 o说明受表现局部或整体的压载时 o杨木适宜制成 ∂ ∀具体作如下解释 }
u1v1t 不同无性系杨木 表 z统计了在不同荷载作用时 oyv杨 !y|杨和 zu杨 v个无性系实体杨木与
其 ∂ 的用途选择 o其中 v个无性系杨木对应的 ∂ 都由 tv层厚 u1ytw °°单板组配构成 ∀
表 7 不同荷载作用时杨木的用途选择
Ταβ .7 Ενδ2υσεσελεχτιον οφ ποπλαρ δυρινγ διφφερεντ λοαδινγ k h l
无性系
≤ ²¯±¨ ¶
用途选择依据
∞√¬§¨ ±¦¨ ²© ±¨§2∏¶¨
¶¨¯¨ ¦·¬²±
抗剪强度
≥«¨ ¤µ
¶·µ¨±ª·«
抗弯强度
²§∏¯∏¶²©
µ∏³·∏µ¨
弹性模量
²§∏¯∏¶²©
¨¯¤¶·¬¦¬·¼
抗压强度
≤²°³µ¨¶¶¬√¨
¶·µ¨±ª·«
冲击韧性
°³¤¦·
·²∏ª«±¨ ¶¶
硬 度
¤µ§±¨ ¶¶
实木份率 yz s tss s tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
yv杨 层积材份率 tss tss yz tss s tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
°²³¯¤µyv 份率差值 p vv p tss vv p tss tss p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
层积材
∂
层积材
∂
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木份率 tss tss tss xs tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
y|杨 层积材份率 s s vv xs xs tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
°²³¯¤µy| 份率差值 tss tss yz s xs p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
实木
≥²¯¬§ º²²§
实木
≥²¯¬§ º²²§
实木
≥²¯¬§ º²²§
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木份率 tss vv tss s tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
zu杨 层积材份率 vv tss tss tss xs tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
°²³¯¤µzu 份率差值 yz p yz s p tss xs p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
层积材
∂
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木份率 {| ww tss tz tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
平 均 层积材份率 ww yz yz {v vv tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
份率差值 wx p uv vv p yy yz p tss
√ µ¨¤ª¨ ∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
层积材
∂
实木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
抗剪强度 杨木实木材性越好 o对 ∂ 强度的贡献率就越高 o杨木就越宜作实木 ∀平均份率差值
决定的用途选择亦为杨木宜作实木 o但具体分析由于 y|杨材性最优 o贡献率最高 o份率差值也最大
ktss h l ozu杨材性次之 o贡献率和份率差值居中kyz h l ~yv杨材性最差 o贡献率最低 o份率差值最小
k p vw h l ∀因此 oyv杨宜作 ∂ o制成 ∂ 后其抗剪强度比实木明显得到提高 ∀
vy w期 傅 峰等 }人工林杨木的用途选择 ) ) ) 实木或单板层积材
抗弯强度 静力弯曲荷载作用下 o平均份率决定的用途选择显示为杨木宜作 ∂ ∀但 y|杨较优
的材性使其实木份率高达 tss h o因此宜用作实木 ∀zu杨及 yv杨的材性较差而宜作 ∂ o可是将两者
相比 oyv杨材质更差 o其份率差值也最低 o更宜作 ∂ ∀
弹性模量 yv杨和 y|杨的用途选择为两者都宜用作实木 o抵抗形变的能力主要源自木材本体 ∀
但由于 y|杨材性比 yv杨好 oy|杨的份率差值kyz h l也比 yv杨的份率差值kvv h l高 t倍 o更宜作实
木 ∀而 zu杨弯曲弹性模量的份率差值为 s o用作实木或 ∂ 均可 ∀原因是 zu杨材性适中 o压制 ∂
时树脂和工艺的作用较显著 o贡献率在 zs h ∗ {s h之间k表 vl o说明 zu杨 ∂ 的弹性模量源自材性本
身与树脂和工艺的作用相当 ∀
抗压强度 yv杨和 zu杨由于密度较低 o制成 ∂ 后抗压强度增加幅度较大 o反映在份率差值上
都为 p tss h o因此 yv杨和 zu杨的用途选择为两者都宜用作 ∂ ∀由于 y|杨密度高 !材性好 o份率差
值为 s o实木与 ∂ 的份率相同k都为 xs h l o即 y|杨受压载时作实木或 ∂ 使用均可 ∀
冲击韧性 受冲击时 v个无性系杨木都宜用作实木 o但份率差值表现的程度不同 ∀yv杨材质差 o
故份率差值为 tss h o而 y|杨和 zu杨材性较好 o虽然也可作实木 o但份率差值都低于 yv杨的份率差值
k均为 xs h l ∀
硬度 承受表面局部压载时 ov个无性系杨木的用途选择完全一致 o都宜作 ∂ o且份率差值均为
p tss h o这是热压缩致使 ∂ 表面增强的原因所致 ∀
u1v1u 不同组配结构 ∂ 表 {统计了在不同荷载作用时 ozu杨实体杨木与其 v种组配结构 ∂ 的
用途选择 o其中 v种组配结构为 |层厚 v1xyx °° !tu层厚 u1y tw °°及 uu层厚 t1xwx °°的单板分别
组配成的 ∂ ´ !∂ µ和 ∂ ¶ ∀
抗剪强度 受剪切作用时的平均结果为杨木宜作实木 ∀杨木实木与由较厚单板组配的 ∂ ´ 和
∂ µ和相比用途选择结果为实木 o但是实木与由薄单板组配的 ∂ ¶相比 o结果为 ∂ ∀原因为单
板越薄 o∂ 中的胶层就越多 o树脂含量也就越高 o多层的固化树脂有利于抵抗剪切荷载 o因此单板较
薄时杨木宜作 ∂ ∀
抗弯强度 静力弯曲时的平均结果为杨木宜作 ∂ o但实木与由最厚单板组配的 ∂ ´ 相比 o前
者的份率较高 o份率差值为 vv h o用途选择为宜作实木 ∀由于 ∂ 中的单板较厚 o实木材性对 ∂ 性
能的贡献率较高 o∂ 的抗弯强度主要源自杨木本身 o因此杨木制成 ∂ 后性能改善的不显著 o选择
时还是以实木为好 ∀
弹性模量 依弹性模量指标的平均结果为杨木宜作实木 o但实木与 ∂ µ相比 o份率都为 tss h o
份率差值为 s o表现为杨木不仅可作实木 o也可作 ∂ ∀因为 ∂ 内的单板厚度适中时 o树脂和工艺
的作用与杨木自身的材性贡献相当 o贡献率在 zs h ∗ {s h之间k表 xl ∀
抗压强度 受压载作用时的平均结果为杨木宜作 ∂ ov种不同组配结构的用途选择全呈这一趋
势 ∀但 ∂ µ和 ∂ ¶的份率差值为 p tss h o∂ ´ 为 p xs h o说明厚度为 u1ytw °°和 t1xwx °°单
板的组配结构比 v1xyx °°的组配结构更适宜用作 ∂ ∀
冲击韧性 实木与 v种组配结构的 ∂ 相比 o份率差值都大于 s o因此受冲击作用时杨木仍宜作
实木 ∀ ∂ ´ 的份率差值为 tss h o其它两者均为 xs h o仍说明厚单板的组配结构中杨木材性的贡献率
较高 ∀
硬度 实木与 v种组配结构 ∂ 的份率差值均为 tss h o说明在局部受压时杨木都宜作 ∂ ∀
v 结 论
实木材性对单板层积材强度的贡献率可衡量单板层积材强度中源自实木材性的份额 o是人工林杨
木单项用途选择的基础 ∀由贡献率引出的实木与单板层积材的份率差值是人工林杨木最终用途选择
的依据 ∀研究结果表明 }y|杨 !zu杨和 yv杨 v个无性系杨木的平均份率差值分别为 xz h !p tx h !
p u| h o说明 y|杨宜用作实木 ozu杨和 yv杨宜用作单板层积材 ~杨木用作不同组配结构的单板层积材
wy 林 业 科 学 vx卷
表 8 不同荷载作用时 72 杨用作不同组配结构 ∂ 的用途选择
Ταβ .8 Ενδ2υσεσελεχτιον οφ ποπλαρ 72 φορ Λς Λ ιν διφφερεντ ασσεµ βλεδ στρυχτυρε δυρινγ διφφερεντ λοαδινγ ( %)
杨木
°²³¯¤µ
用途选择依据
∞√¬§¨ ±¦¨ ²© ±¨§2∏¶¨
¶¨¯¨ ¦·¬²±
抗剪强度
≥«¨ ¤µ
¶·µ¨±ª·«
抗弯强度
²§∏¯∏¶²©
µ∏³·∏µ¨
层积材
∂
抗压强度
≤²°³µ¨¶¶¬√¨
¶·µ¨±ª·«
冲击韧性
°³¤¦·
·²∏ª«±¨ ¶¶
硬 度
¤µ§±¨ ¶¶
实木份率 tss tss tss xs tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
zuts杨 层积材份率 vv yz s tss s tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
°²³¯¤µzuts 份率差值 yz vv tss p xs tss p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
实 木
≥²¯¬§ º²²§
实 木
≥²¯¬§ º²²§
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木份率 tss vv tss s tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
zus|杨 层积材份率 vv tss tss tss xs tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
°²³¯¤µzus| 份率差值 yz p yz s p tss xs p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木 o层积材
≥²¯¬§ º²²§o∂
层积材
∂
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木份率 vv s tss s tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
zus{杨 层积材份率 tss tss yz tss xs tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
°²³¯¤µzus{ 份率差值 p yz p tss vv p tss xs p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
层积材
∂
层积材
∂
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实木份率 z{ ww tss tz tss s
≥²¯¬§ º²²§³µ²³²µ·¬²±
平 均 层积材份率 xy {| xy tss vv tss
∂ ³µ²³²µ·¬²±
√ µ¨¤ª¨ 份率差值 uu p wx ww p {v yz p tss
∞±§2∏¶¨ ³µ²³²µ·¬²± §¬©©¨ µ¨±¦¨
用途选择
∞±§2∏¶¨ ¶¨¯¨ ¦·¬²±
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
实 木
≥²¯¬§ º²²§
层积材
∂
时 o实木与 v1xyx °° !u1ytw °° !t1xwx °°v种厚度单板组配的单板层积材的平均份率差值分别为 wv h !
ptv h和 p wv h o说明实木与 v1xyx °°单板组配的单板层积材相比 o杨木宜用作实木 o与较薄的 u1ytw
°°和 t1xwx °°单板组配的单板层积材相比 o杨木宜用作单板层积材 ∀不同荷载作用的结果下用途选
择结果显示 o在抗剪强度 !弹性模量和冲击韧性 v项性能上的份率差值为正 o此时杨木宜用作实木 ~在抗弯
强度 !抗压强度和硬度 v项性能上的份率差值为负 o此时杨木则宜用作单板层积材 ∀
参 考 文 献
杜国兴 qt|{{ q新型木质结构材料 ) ) ) 单板层积材热压工艺的研究≈硕士学位论文 q南京 }南京林业大学木材工业系 qt| ∗ uv
王世绩主编 q杨树研究进展 q北京 }中国林业出版社 ot||x ot ∗ u
肖纪美著 q材料的应用和发展 q北京 }宇航出版社 ot|{{ owuu ∗ wv|
中华人民共和国国家标准 q木材物理力学性质试验方法 qt||t o
t|uz ∗ t|wv ) |t
¤² ƒ∏¦«¨ ±ª¤±§ƒ∏ƒ ±¨ªqt||{ q≤²±·µ¬¥∏·¬√¬·¼ ²© ³¯¤±·¤·¬²± ³²³¯¤µº²²§³µ²³¨µ·¬¨¶·² ∂ ¶·µ¨±ª·«q • ²²§ƒ¬¥¨µ≥¦¬qovsk¬± ³µ¨¶¶l
²²√ µ¨ • o ετ αλ. ¤·¨µ¬¤¯ §¨¶¬ª± ©¤¦·²µ¶©²µ«¤µ§º²²§ ¤¯°¬±¤·¨§√ ±¨¨ µ¨¯ ∏°¥¨µqƒ²µ¨¶·°µ²§qqt|{z qvz }tx ∗ uv
≥协会 q结构用胶合板 q日本农林水产省 qt|{|
≥协会 q结构用单板层积材 q日本农林水产省 qt||t
xy w期 傅 峰等 }人工林杨木的用途选择 ) ) ) 实木或单板层积材