云朝光，唐 慶，韋鵬練

(1.南寧樹木園，南寧 530000；2.廣西大學(xué) 林學(xué)院，南寧 530004)

細(xì)柄阿丁楓(ChineseAltingia)，別名細(xì)葉楓、細(xì)柄蕈樹，金縷梅科蕈樹屬AltingiaNor. 植物，它色彩紋理美觀、干形通直、材質(zhì)優(yōu)良，是優(yōu)質(zhì)的綠化、材用、菌用常綠樹種。其花單性同株，無花瓣，組成頭狀花序或再呈總狀花序式排列，第3年就開花結(jié)實，早花簇生金黃，葉片厚革質(zhì)，樹形豐滿婆娑，贛南是該品種分布的主產(chǎn)區(qū)，它是一種優(yōu)良的鄉(xiāng)土速生闊葉樹種，性喜溫暖濕潤，對土壤要求并不十分嚴(yán)格，只要濕度相宜，即使在巖石裸露、土壤較淺薄的山坡地生長也很正常，還能扎根于石隙中。幼樹耐庇蔭，林冠下常有天然幼樹生長[1]。目前市面上，阿丁楓木材主要用作家具裝飾，對于其物理力學(xué)性能的學(xué)術(shù)研究卻較少。本研究對細(xì)柄阿丁楓的物理力學(xué)性質(zhì)進行研究與分析，旨在為細(xì)柄阿丁楓的進一步研究與推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所用的樣木采伐于廣西南寧市良鳳江國家森林公園，公園的前身是南寧樹木園，1992年經(jīng)原林業(yè)部批準(zhǔn)建立良鳳江國家森林公園。它位于廣西南寧市南郊，坐標(biāo) 108°28′79″ E， 22°72′88″ N，距市區(qū)7 km，公園內(nèi)山環(huán)水繞，林木繁茂，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫21.6 ℃，年平均降水量1 300 mm，十分適合細(xì)柄阿丁楓的生長。將采集到的樣木截取距樹干基部1.3～3.3 m高的樹段，記為第0段，之后每隔2 m截取一段，依次記為第1、2、3.....段，試驗選取第1、3、5段木材作為試驗樣本段，樣木段將按照GB/T1929-2009《木材物理力學(xué)試材鋸解及式樣截取方法》加工成標(biāo)準(zhǔn)試件。

1.2 研究方法

經(jīng)過干燥處理合格后的標(biāo)準(zhǔn)試件，將根據(jù)《木材物理力學(xué)試驗方法》中的方法依次測量木材的各個物理力學(xué)指標(biāo)，指標(biāo)的測量在萬能力學(xué)試驗機和擺錘式?jīng)_擊試驗機上面完成，為了保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個指標(biāo)的有效測量樣本均在90個以上。

2 結(jié)果與分析

2.1 木材的物理性質(zhì)

2.1.1 木材密度 木材的密度直接與它的各項物理力學(xué)性質(zhì)存在著密切的聯(lián)系，研究木材的密度對了解木材的材性及可利用性意義重大[2]。經(jīng)測試，細(xì)柄阿丁楓的氣干密度、基本密度、絕干密度的平均值分別為0.730、0.710、0.667 g·cm-3，根據(jù)《木材物理力學(xué)性質(zhì)分級表》[3]可知，細(xì)柄阿丁楓的的密度屬于中等偏高的范疇(0. 55～0. 75 g·cm-3)。

2.1.2 木材干縮性 木材的干縮性與其含水率有著直接的聯(lián)系，木材的干縮濕漲會引起木材尺寸的變化，而木材穩(wěn)定性的好壞將直接影響到木制品的使用性能，在家具制造中，常常要在木材連接處預(yù)留縫隙，因此了解木材的干縮性，對家具制造者具有很大的意義。研究表明細(xì)柄阿丁楓的徑向、弦向和體積干縮率平均值分別為2.61%、2.57%和13.1%，干縮系數(shù)分別為0.101%、0.103%和0.524%；由此可知細(xì)柄阿丁楓體積干縮比較大，試件尺寸穩(wěn)定性差。

2.2 木材的力學(xué)性質(zhì)

2.2.1 硬度 木材的硬度指的是木材抵御其他物體壓入的能力，試驗結(jié)果(表1)表明細(xì)柄阿丁楓端面、徑面、弦面三個面的硬度分別為4 902.63、3 025.02和2 942.16 N；轉(zhuǎn)換為MPa的形式就是61.3、37.8和36.7 MPa，比值接近為1∶0.62∶0.60，此數(shù)據(jù)還參考了張東北[4]的試驗數(shù)據(jù)，結(jié)果也存在略微差異。推測是由于木材產(chǎn)地不同導(dǎo)致的差異，木材的性質(zhì)會受到木材產(chǎn)地、自身缺陷和生長情況的影響，所以測驗得到的結(jié)果也不盡相同。

2.2.2 順紋抗壓強度 木材的順紋抗壓強度指的是木材沿著紋理方向上承受壓力的最大能力，木材順紋抗壓強度的測定簡單、準(zhǔn)確并且與其它的物理力學(xué)指標(biāo)存在著非常密切的正關(guān)聯(lián)性，所以木材順紋抗壓強度的測定被普遍認(rèn)為是各項力學(xué)指標(biāo)中最為重要的一項。細(xì)柄阿丁楓順紋抗壓強度平均值為55.5 MPa。試驗表明細(xì)柄阿丁楓順紋抗壓強度在樹干的下部達到最大，然后隨著樹干的上升呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(表1)。

表1 細(xì)柄阿丁楓的力學(xué)性質(zhì)

2.2.3 抗彎彈性模量 木材的抗彎彈性模量是木材的重要力學(xué)性質(zhì)，它是用以反映木材剛性的指標(biāo)。細(xì)柄阿丁楓的南向抗彎彈性模量的平均值為14 405.2 MPa，由此可以看出，細(xì)柄阿丁楓的剛性較強，反之，也可證明它的韌性較弱(表1)。

2.2.4 抗彎強度 抗彎強度也叫做靜曲強度或彎曲強度，它反映的是木材承受彎曲應(yīng)力的最大能力，這項指標(biāo)是材料被用作承重構(gòu)件時應(yīng)首先考慮的因素，由表 1可知細(xì)柄阿丁楓的平均抗彎強度為111.81 MPa，我國樹種木材的抗彎強度平均值在90 MPa左右[5 ]，由此可見細(xì)柄阿丁楓的抗彎強度水平處于國內(nèi)所有木材中的中上游。

2.2.5 沖擊韌性 沖擊韌性是用于檢驗?zāi)静拇嘈曰蛘唔g性的一項指標(biāo)，指的是木材在受到?jīng)_擊力折斷或者彎曲時，單位面積上所吸收的能量，吸收的能量越多，則表示木材的韌性越高。細(xì)柄阿丁楓的沖擊韌性數(shù)據(jù)如表1所示，由于這項指標(biāo)所用的試件比較多，得到的結(jié)果數(shù)值波動也比較大，本試驗測得細(xì)柄阿丁楓的沖擊韌性大小94.06 kg·m-2與張東北[3]試驗所測得的結(jié)果189.0 kg·m-2相差甚遠(yuǎn)。由此可見測量這項數(shù)據(jù)使用的木材地區(qū)和試驗試件數(shù)量不同，得到的結(jié)果也相差很大。

為了更有利于人們對細(xì)柄阿丁楓的認(rèn)識，試驗還選取了幾種常被用于制作家具的樹種來進行比較，對比結(jié)果如表2所示。

表2 幾種木材力學(xué)性質(zhì)的對比

從表2中可以看出細(xì)柄阿丁楓的順紋抗壓強度和抗彎強度基本可以持平水曲柳、降香黃檀、樺木等木材，所以如果不考慮木材紋理、色澤等因素的話，細(xì)柄阿丁楓也可以是一種非常優(yōu)良的家具材。細(xì)柄阿丁楓力學(xué)性質(zhì)最突出的地方在于它的抗彎彈性模量非常高，可以適用于一些對彈性模量要求高的用途，比如制作樂器等。

3 結(jié)論

細(xì)柄阿丁楓的氣干密度、基本密度、絕干密度的平均值分別為0.730、0.710、0.667 g·cm-3；徑向、弦向和體積干縮率平均值分別為2.61%、和13.1%，干縮系數(shù)分別為0.101、0.103和0.524；端面、徑面、弦面三個面的硬度平均值分別為61.3、37.8和36.7 MPa；順紋抗壓強度平均值為55.5 MPa；抗彎彈性模量為14 490.6 MPa；抗彎強度為111.81 MPa；沖擊韌性大小94.06 kg·m-2，綜合強度為167.9 MPa，根據(jù)《木材主要物理力學(xué)性質(zhì)分級表》[4]，細(xì)柄阿丁楓的物理力學(xué)性質(zhì)除了體積干縮系數(shù)和抗彎彈性模量處于第4級外、其他的所有指標(biāo)都分別處于第2級和第3級，綜合強度屬于第2級(大于107.9～166.6 MPa)；細(xì)葉阿丁楓的優(yōu)點在于它的比彈性模量很高，即擁有較小的密度和較大的彈性模量，比彈性模量是表征木材共振性的一個重要指標(biāo)，所以阿丁楓是用來制作樂器的優(yōu)良材料，另外它的各項力學(xué)性能也不遜色于水曲柳、降香黃檀、樺木這些常用來制作家具的木材，所以用來制作家具也是它的可選用途之一。