柳杉物理力学性质综述 物理实验论文.doc

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1、柳杉物理力学性质综述-物理实验论文柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenk)为杉科柳杉属常绿乔木，既是高山速生用材树种，又是优良的庭园观赏树种，成为我国珍贵用材树种之一，具有广泛的用途［1-2］。同时柳杉作为广西东南地区的引进树种之一，在广西具有相当大的资源优势。但迄今为止，对柳杉材性的研究鲜见报道，而木材物理力学性质对木材加工处理和利用均有重要意义［3］。因此，笔者对柳杉木材主要物理力学性质进行了测定，以期为柳杉木材材质改良和合理、全面利用该树种提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料选择柳杉为研究对象，试材采自广西国营六万林场，采集按照国家标准GB/T1927

2、-2009《木材物理力学试材采集方法》规定，选取生长良好、无病虫害、树干通直且代表性强的作为试验样木。共采集14株，其中树龄为20年生的5株，30年生的9株。1.2试验方法试件的加工和测定按照国家标准GB/T1927〜1943-2009《木材物理力学性质试验方法》要求进行。测定指标包括木材基本密度、气干密度、全干密度，木材弦向、径向和体积气干干缩率、全干缩率及干缩系数，从全干至气干的湿胀率和从全干至饱水的湿胀率，吸水率，顺纹抗压强度，横纹全部抗压强度，抗弯强度，抗弯弹性模量，冲击韧性等。各项力学性质在万能力学试验机和摆锤式冲击试验机上测定，试验结果均换算成含水率为12%时的数据。2结果

3、与分析2.1木材物理性质及其变化规律2.1.1杉木材的基本密度、气干密度和全干密度分别为0.4080、0.5030、0.4640g/cm3o根据《木材的主要物理力学性质分级表》[3],其气干密度属小(0・351-0.550g/cm3)o由图1、2、3可知,柳杉木材的基本密度、气干密度和全干密度在不同树龄、不同方位以及纵向的变化规律基本一致。30年生柳杉的密度均小于20年生柳杉的密度，不同树龄之间基本密度、气干密度和全干密度差异分别是21.58%、21.08%和22.96%。柳杉木材北向密度稍大于南向，对于南、北向，基本密度、气干密度和全干密度差异分别为2.12%.2.87%和1.88%

4、。随着树高的增加，柳杉木材的密度呈减小趋势，而不同树高之间基本密度、气干密度和全干密度最大差异分别是25.16%、21.54%和28.62%。由此可知，树干不同方位对柳杉木材的密度影响最小，树龄次之，而树高位置对密度影响最大。2.1.2干缩性。了解木材的干缩性及干缩规律，对于木材的加工与利用具有重要意义[4]。由表1可知，柳杉木材从湿材至气干材时，弦向、径向和体积干缩率分别为4.606%、2.377%和6.899%;从湿材至全干材时,其弦向、径向和体积干缩率分别为7.840%.4.286%和12.006%。而柳杉木材的弦向、径向和体积干缩系数分别为0.270%、0.160%和0.452

5、%,差异干缩为1.6880。根据《木材的主要物理力学性质分级表》［3］可知，柳杉木材的体积干缩系数属中等(0・401%-0.500%),差异干缩属中等(1・61-2.10)o由表2可知，除弦向干缩系数和差异干缩表现为30年生大于20年生外，其余指标均相反;各干缩性能指标在南、北两向的差异不大，表现为南向的干缩性能指标大于北向；而随着树高的增加，干缩率和干缩系数均呈减小趋势，其中弦向干缩率和干缩系数表现为木材中下部大于基部和中上部，而差异干缩与干缩率、干缩系数成反比，随树高增加逐渐上升。树干不同方位对柳杉干缩性能指标影响最小，树龄次之，而不同树高位置对柳杉干缩性能指标的影响最大。2.1.

6、3湿胀性。木材的湿胀和干缩都具有各向异性，通常表现为纵向线湿胀率较小，弦向线湿胀率较大，一般是径向线湿胀率的1.5〜2.0倍［5］。由表1可知，柳杉木材从全干到气干时，弦向和径向线湿胀率分别为2.634%、1.617%,体积湿胀率为4.549%;从全干到吸水至尺寸稳定状态，弦向和径向线湿胀率分别为9.179%、5.229%,体积湿胀率为15.811%。2种状态的弦向湿胀率和径向湿胀率之比(差异湿胀)分别为1・629和1.755。由表3可知，从全干到气干湿胀率除径向表现为20年生大于30年生外，弦向和体积均相反;从全干到饱水的湿胀率除弦向表现为20年生小于30年生外，径向和体积均相反。无

7、论是从全干到气干的湿胀率，还是从全干到饱水的湿胀率，在南、北两向的差异均不大;而随着树高的增加，弦向湿胀率呈增大趋势，而径向和体积湿胀率呈减小趋势。树干不同方位对柳杉湿胀性能指标影响最小，树龄次之，而不同树高位置对柳杉湿胀性能指标的影响最大。2.1.4吸水性。木材的吸水性对木材的药剂浸注、制浆蒸煮、油漆胶粘及水运均有重要意义［6测定柳杉全干材浸水40d的吸水性，各段浸泡时间的吸水性见表4,为更好地反映柳杉吸水速率，绘制出吸水性曲线（图4）。由图