邓恩桉木材物理性质的研究

卢翠香，陈健波，郭东强，张照远，朱俊华，张 宇，项东云＊

(1.广西林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002；2.广西国有大桂山林场，广西 贺州 542800)

邓恩桉木材物理性质的研究

卢翠香1，陈健波1，郭东强1，张照远1，朱俊华2，张 宇2，项东云1＊

(1.广西林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002；2.广西国有大桂山林场，广西 贺州 542800)

对广西沙塘林场 22年生邓恩桉木材的主要物理性质进行测定和分析。结果表明：邓恩桉木材气干密度、全干密度分别为0.751、0.707 g·cm-³；其径向、弦向和体积湿胀率分别为3.8%、4.7%、8.9%；径向、弦向和体积干缩率分别为3.9%、10.0%、13.8%；192 h的吸水率为83.5%。除木材密度外，邓恩桉木材的主要物理指标处于国产阔叶树材的中下水平，对其进行改性处理后可作为轻型建筑和家具用材。

邓恩桉；木材密度；湿胀性；干缩性；吸水性

木材的密度、干缩性与吸水性是商品用材材性评价的重要指标，干缩和湿胀能直接影响到木材及其制品的尺寸、形状及结构的稳定性，严重时会影响木材及其制品的使用[1]。吸水性与木材防腐、防虫药剂的浸注及制浆造纸工业的蒸煮、木材制品的油漆与胶合等密切相关[2]。了解木材的干缩性、吸水性等物理性质，在木材的加工利用尤其是实木利用方面具有很重要的意义。邓恩桉(Eucalyptus dunnii)作为一种重要的耐寒速生树种，自引种以来，在广西、湖南、江西、福建等地区广泛栽培，资源丰富[3]。但因其锯材易收缩、变形、开裂等诸多原因，致使该种木材未能得到有效的开发利用。因此，本文开展邓恩桉人工林木材湿胀性、干缩性、吸水性能的研究，以期为合理开发和高效利用邓恩桉木材提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材采自广西柳州沙塘林场 22年生邓恩桉试验林区，样木的基本情况见表 1。样木伐倒后，分别在1.3 ~ 3.3 m、5.3 ~ 7.3 m处锯取2 m长的木段作为标准木段用来测定邓恩桉木材的物理力学性质。标准木段取好后在其材身及两端截面等多处标明北向线和木段标号。把标准木段就近送往木材加工厂，用跑车带锯沿南北向将其锯解成厚2.6 cm，自然宽，两边锯面与髓心相对称的木板，放入干燥窑进行窑干后，堆放在阴凉通风处，使其自然气干，达到当地平衡含水率。按照国家标淮GB/T 1929—2009《木材物理力学试件锯解及试样截取方法》制取试样[4]。

表1 样木基本情况

1.2 试验仪器、设备

CMT 5504万能力学试验机、HWS-1000恒温恒湿箱、游标卡尺、螺旋测微尺等。

1.3 试验方法

木材密度依据国家标准GB/T 1933—2009《木材密度测定方法》进行测定[5]；干缩性质依据国家标准GB/T 1932—2009《木材干缩性测定方法》进行测定[6]；吸水性依据国家标准GB/T 1934.1—2009《木材吸水性测定方法》进行测定[7]；湿胀性依据国家标准 GB/T 1934.2—2009《木材湿胀性测定方法》进行测定[8]。

1.4 数据处理

运用Excel软件处理，计算平均值、标准差、变异系数等，采用DPS软件对物理性质进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同树干高度密度的变化

从表2可知，邓恩桉木材气干密度、全干密度平均值分别为0.751、0.707 g·cm-3，其气干密度处于国产阔叶树材的中等偏上水平(0.551 ~ 0.750 g·cm-3)[9]。在纵向上，气干密度和全干密度均为H1＜H2。

表2 不同树干高度邓恩桉木材气干密度和全干密度差异性分析

2.2 不同树干高度湿胀性的变化

由表3可知，从湿材至气干状态，邓恩桉木材弦向、径向和体积湿胀率分别为 4.70%、3.77%、8.95%；从湿材至饱和水状态，邓恩桉木材弦向、径向和体积湿胀率分别为12.91%、9.11%、12.91%。邓恩桉木材在饱和水状态下的弦向、径向和体积湿胀率与国产阔叶材相比，处于较大水平[9]，这反应邓恩桉木材的尺寸稳定性较差。在纵向上，弦向、径向的湿胀性H1＜H2，体积的湿胀性H1＞H2。

表3 不同树干高度邓恩桉木材干缩性差异性分析

2.3 不同树干高度的干缩性

由表4可知，从湿材至气干状态，邓恩桉木材弦向、径向、体积干缩率和差异干缩分别为10.02%、3.96%、13.76%、2.54；从湿材至全干状态，邓恩桉木材弦向、径向、体积干缩率和差异干缩分别为15.14%、7.76%、22.07%、1.96。与任世奇等[10]的研究结果相比(从湿材至气干状态的径向、弦向干缩率值分别为3.34%、8.67%，从湿材至全干状态的径向、弦向干缩率均值分别为 6.07%、9.52%)，本试验测得的弦向干缩数值偏大。与大多数国产阔叶材的相比，邓恩桉木材的各向干缩率均属大等级[9]，差异干缩属大等级[11]，说明邓恩桉木材属于易翘曲变形的树种，在木材干燥中易产生开裂。而干燥特性试验所测得的差异干缩值为1.03，与之相差甚大，分析其原因为两者所用测量的试件尺寸有差别。在纵向上，木材两种状态的弦向、径向和体积干缩率均为 H1＞H2，这与吕建雄等[12]、方文彬等[13]对西南桦(Betula alnoides)、火炬松(Pinus taeda)干缩的研究结果一致，即木材干缩性随树干高度的增加而减小。

表4 不同树干高度邓恩桉木材干缩性差异性分析

图1 邓恩桉全干材浸水吸水率变化结果

2.4 不同树干高度的吸水性

木材浸于水中吸收水分的能力为木材的吸水性。木材的吸水性与种树、密度、解剖构造及化学成分有关[11]。本试验测定了邓恩桉全干材浸水192 h的吸水性，各段浸泡时间的吸水变化结果见图 1。从图1可知，在两个树高区段(1.3 ~ 3.3 m，5.3 ~ 7.3 m)均表现出一致的规律，即随着浸泡时间延长，木材的吸水性逐渐减小，在24 h之前，木材吸水率增加较快，48 h之后，吸水率的增加变缓。在整个吸水过程，树高5.3 ~ 7.3 m木段吸水率均高于树高1.3 ~ 3.3 m木段。在前6 h内，1.3 ~ 3.3 m木段样木从全干吸水至24.57%，24 h增至48.64%，48 h、96 h、192 h的吸水率分别为60.54%、69.30%、78.32%。5.3 ~ 7.3 m木段样木从全干吸水至29.77%，24 h增至 57.03%，48 h、96 h、192 h的吸水率分别为68.77%、74.67%、83.54%。

2.5 木材气干密度与各物理性状间的相关分析

从表5得知，木材气干密度与湿材至全干材体积干缩率存在显著正相关，与其余指标(除湿材至气干体积干缩率外)均存在极显著的正或负相关。

表5 气干密度与各物理性状间的相关系数

续表5

2.6 邓恩桉与广西乡土树种的材性比较

将邓恩桉与广西乡土树种观光木(Tsoongiodendron odorum)[14]、米老排(Mytilaria laosensis)[15]、红锥(Castanopsis hystrix)[16]进行物理性质比较(表6)。结果表明，邓恩桉的基本密度和气干密度均高于广西乡土树种观光木、米老排和红锥；各向气干干缩率和全干干缩率均明显高于3个乡土树种，差异干缩除低于米老排外，均高于其他树种；湿胀率除与米老排近似外，均高于其他树种；吸水率均低于其他树种。可见邓恩桉木材尺寸稳定性稍差，但其具有较高的木材密度，经过改性处理后，可作为轻型建筑和家具用材。

表6 邓恩桉与广西乡土树种的材性比较

续表6

3 结论

邓恩桉木材物理性质7个指标除木材密度、吸水性和径、弦向湿胀性在树干高度呈增加的规律外，其余指标规律相反，基本符合树木生长规律。

木材气干密度与其他 6个指标(除湿材至气干体积干缩率外)均存在极显著或显著的正或负相关关系，可通过气干密度的变化来判断其他指标的变化。

按照木材物理力学分级标准[9]，邓恩桉木材的主要物理指标处于国产阔叶树材的中下水平。与广西乡土树种观光木、米老排和红锥比较，邓恩桉木材尺寸稳定性稍差，但木材密度高于乡土树种，对其进行尺寸稳定改性处理后，可作为轻型建筑和家具用材。

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Physical Characteristics of Eucalyptus dunnii Plantation Wood

LU Cui-xiang1, CHEN Jian-bo1, GUO Dong-qiang1, ZHANG Zhao-yuan1, ZHU Jun-hua2, ZHANG Yu2, XIANG Dong-yun1
(1.Guangxi Forestry Research Institute, Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Nanning 530002, Guangxi, China；2. Guangxi Daguishan Forest Farm, Hezhou 542800, Guangxi, China)

The physical characteristics of wood from plantation grown Eucalyptus dunnii were investigated. The results showed that the air-dried density and oven-dry density were 0.751 and 0.707 g·cm-³ respectively; the swelling in radial and tangential directions as well as volumetric were 3.8%, 4.7% and 8.9% respectively; the shrinkage coefficient in radial and tangential directions as well as volumetric were 3.9%, 10.0% and 13.8% respectively; and, the hygroscopicity was 83.5% in 192 hours. Besides the wood density, the main physical characteristics of Eucalyptus dunnii were below the average of broad-leaved wood of China and can be used as light material and for furniture making after modified treatment.

Eucalyptus dunnii; wood density; swelling; shrinkage; hygroscopicity

S781.31

A

2014-08-13

林业公益性行业科研专项经费项目(201104003-05);广西优良用材林资源培育重点实验室自主课题(12B0101)；广西林业科技项目(桂林科字〔2009〕1号)

卢翠香(1982— )，女，工程师，主要从事木材科学研究. E-mail:nnlucuixiang@126.com

＊通讯作者：项东云(1960— )，男，教授级高工，主要从事林木育种和森林培育研究. E-mail: xiang-dongyun@aliyun.com