撐綠竹不同方向及年齡竹材物理力學性能比較

摘要：對撐綠竹不同方向及年齡的竹材物理力學性能進行了研究，結果表明，撐綠竹不同方向竹材的物理力學性能之間存在著一定的差異，但差異不顯著，說明撐綠竹的東西南北各個方向對竹材的物理和力學性能均沒有顯著影響。另外，不同年齡撐綠竹的竹材物理力學性能之間也存在著一定的差異，１．５年齡的基本密度、氣干密度和順紋抗剪強度、抗彎強度均小于２．５年齡，而１．５年齡的各氣干及全干干縮率和順紋抗拉強度、順紋抗壓強度、抗彎彈性模量等均大于２．５年齡，但除抗彎彈性模量差異較大外，其他差異均較小。

關鍵詞：撐綠竹；竹材；物理性質；力學強度

中圖分類號：Ｓ７９５文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）13－2683-02

Comparison ｏｎ ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Pｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Sｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ

Ｂａｍｂｕｓａ ｐｅｒｖａｒｉａｂｉｌｉｓ×Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｏｐｓｉｓ ｇｒａｎｄｉｓ

ＳＩＴＵ Ｃｈｕｎ－ｎａｎ１，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ１，ＸＩＥ Ｓｈｕａｎｇ－ｘｉ２，ＤＵ Ｗｅｎ－ｊｕｎ１，ＮＩＥ Ｌｉｎ－ｈｏｎｇ２

（１．Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｚｕｎｙｉ Ｃｉｔｙ，Ｚｕｎｙｉ ５６３０００，Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ；２． Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏn ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂａｍｂｕｓａ ｐｅｒｖａｒｉａｂｉｌｉｓ×Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｏｐｓｉｓ ｇｒａｎｄｉｓ ｉｎ ａｌｌ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗed ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ were ｓｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ， ｉｎｄｉｃａｔing ｔｈａｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｈａd ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅｒｅ were ｓｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｇｅｓ． Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｄｅｎｓｉｔｙ， ａｉｒ－ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｏ ｇｒａｉｎ， ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ １．５－ｙｅａｒ－ｏｌｄ ｂａｍｂｏｏ ｗｅｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ２．５－ｙｅａｒ－ｏｌｄ ｂａｍｂｏｏ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ａｉｒ－ｄｒｙ and ｆｕｌｌ-ｄｒｙ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｒａｔｅ， tensile ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｏ ｇｒａｉｎ， ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｏ ｇｒａｉｎ， ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｏｆ １．５－ｙｅａｒ－ｏｌｄ ｂａｍｂｏｏ were ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ２．５－ｙｅａｒ－ｏｌｄ ｂａｍｂｏｏ． Ｔｈｅｒｅ was ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍ except the ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｂａｍｂｕｓａ ｐｅｒｖａｒｉａｂｉｌｉｓ×Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｏｐｓｉｓ ｇｒａｎｄｉｓ； bａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌ； pｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ； mｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ

撐綠竹是以大綠竹（Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｏｐｓｉｓ ｇｒａｎｄｉｓ）為父本，撐篙竹（Ｂａｍｂｕｓａ ｐｅｒｖａｒｉａｂｉｌｉｓ）為母本，由廣西省柳州市林業科學研究所經過１２年的雜交選育而培育出的優良品種。它具有出筍成竹多、產量高、無性繁殖力強、竹材制漿得率和紙漿破裂強度高等優良特性，近年來在海南、廣西、云南、貴州、四川、湖南、重慶等?。ㄊ校┐竺娣e推廣種植，取得了一定的經濟、社會和生態效益［１－５］。為使貴州省赤水市撐綠竹產業更好地發展，對赤水市撐綠竹竹材的物理和力學性能進行了測定，以期為撐綠竹的加工利用提供一定的理論依據。

１材料與方法

１．１調查區概況

調查區位于黔北赤水市境內，海拔３３１．５～１ ７３０．１ ｍ，坡度一般超過３０°，屬中亞熱帶溫暖濕潤氣候。年均降水量１ ２００～１ ３００ ｍｍ，相對濕度８２％。年均氣溫１８ ℃，日照１ ２９７．７ ｈ，無霜期３４０～３５０ ｄ。土壤以成土母質為侏羅紀和白堊紀的紫色砂頁巖、紅色砂巖和紫色泥巖發育的紫色土和黃壤為主［６－８］。

１．２調查與研究方法

１．２．１竹子采樣在對赤水市撐綠竹的分布情況和生長情況了解的基礎上，選定實際需要調查的區域，并按１０～１５叢為一樣地進行調查，共設３個樣地。每一樣地按不同年齡及生長情況選擇有代表性、成熟、無缺陷的樣株５株，共計１５株。且在每株胸高部位上標明北向標記。對確定需要進行試驗測試的竹種，則對每株伐倒的樣竹，從離地面１．５ ｍ的整節處（枝下高較低、胸徑較小的樣竹，從離地面

１ ｍ的整節處）向上截取約２ ｍ一段，在整節處截斷作為試材，并標明編號及北向標記。

１．２．２竹材的物理力學性能測定竹材的物理力學性能測定按照國家標準ＧＢ／Ｔ１５７８０－１９９５《竹材物理力學性質實驗方法》相關步驟及要求進行。

１．２．３數據統計與分析采用Ｅｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ １３．０數據處理軟件進行數據分析。

２結果與分析

２．１撐綠竹不同方向竹材物理力學性質分析

從表１可以看出，撐綠竹東南西北４個方向竹材的物理和力學性質存在一定的差異?；久芏缺毕蜃畲笪飨蜃钚?，氣干密度與全干密度東向、南向大于西向、北向；氣干徑向干縮率東向、西向大于南向、北向，氣干弦向干縮率東向、北向大于西向、南向，而體積干縮率東向、南向大于西向、北向；在全干干縮率中徑向和體積的干縮率東向、南向均大于西向、北向，而弦向干縮率則為西向、南向大于東向、北向；順紋抗剪強度南向最大，東向較小；而順紋抗拉強度則西向、北向大于東向、南向；順紋抗壓強度南向、北向大于東向、西向，而抗彎強度東向、南向大于西向、北向；抗彎彈性模量西向、北向大于東向、南向。經方差分析可知，撐綠竹的東南西北４個方向竹材的物理和力學性質差異均不顯著（Ｐ＞０．０５），表明東南西北４個方向對撐綠竹的物理及力學性能沒有影響。

２．２撐綠竹不同年齡竹材物理力學性質分析

由表２可以看出，撐綠竹１．５年齡的基本密度和氣干密度均小于２．５年齡，但這種差異較小，分別為０．００２ ｇ／ｃｍ３、０．００１ ｇ／ｃｍ３，絕干密度則相等，均為０．６６４ ｇ／ｃｍ３。在各干縮率中１．５年齡的干縮率均大于２．５年齡，其中全干及氣干的體積干縮率差異較大，分別為１．０６２、０．９０５個百分點，其次為徑向干縮率，它們之間的差異分別為0.847、0.730個百分點，而弦向干縮率差異最小，分別為0.372、0.238個百分點。

由表３可以看出，撐綠竹１．５年齡的順紋抗剪強度和抗彎強度均小于２．５年齡，但這種差異較小，分別為０．２５８、１．３82 ＭＰａ，而順紋抗拉強度、順紋抗壓強度和抗彎彈性模量１．５年齡均大于２．５年齡，其中抗彎彈性模量差異最大，達１０９．０３８ ＭＰａ，順紋抗拉強度和順紋抗壓強度的差異則較小，分別為1．358、0．460 ＭＰａ。

由以上分析可知，撐綠竹不同年齡之間的物理和力學性能存在一定的差異，１．５年齡的基本密度、氣干密度、順紋抗剪強度和抗彎強度均小于２．５年齡，而各氣干及全干干縮率以及順紋抗拉強度、順紋抗壓強度和抗彎彈性模量則大于２．５年齡，但它們之間的差異除抗彎彈性模量差異較大外，其他差異均較小。

３小結

對撐綠竹東南西北４個方向竹材的物理和力學性能分析表明，撐綠竹不同方向竹材的物理和力學性能之間存在一定的差異，但這種差異均不顯著，說明撐綠竹的東西南北各個方向對竹材的物理和力學性能均沒有影響，竹材的這種特性與它的自身結構密切相關。

撐綠竹不同年齡之間的物理和力學性能存在一定的差異，基本密度、氣干密度、順紋抗剪強度和抗彎強度1.5年齡的均小于２．５年齡，而各氣干及全干干縮率以及順紋抗拉強度、順紋抗壓強度和抗彎彈性模量1.5年齡的則大于２．５年齡，但它們之間的差異除抗彎彈性模量差異較大外，其他差異均較小。

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