第四章 實驗結果與討論
第二節 製材品分等實驗結果
本章節針對不同尺寸的製材品進行目視分等、非破壞性試驗、破壞性試驗、應力分 等的結果，分別敘述如下。
4.2.1. 2 by 6 及 2 by 8 製材品的試驗結果
杉木製材品2(3.8 cm) by 6(14 cm)及 2(3.8 cm) by 8(18.4 cm)製材品試材來自新竹正 昌木廠，樹齡約25 年生。目視分等係依中國國家標準 CNS 14630 針葉樹結構用製材標 準（表4-13）以及 CNS 14631 框組壁工法結構用製材標準（表 4-14）進行。非破性檢 測法中，除了使用超音法(Sylvatest duo)外，另外使用打音測定儀（FAKOPP Enterprise, Portable Lumber Grader）。其結果如下文字所述：
表 4-13 中國國家標準 CNS 14630 針葉樹結構用製材分等標準
Standard Item
Class 1 Class2 Class3
Diameter ratio≦20％ Diameter ratio≦40％ Diameter ratio≦60％
Knot
The diameter ratio of knot cluster shall be 1.5 times the above standards
Wane ≦10％ ≦20％ ≦320％
Through split End ≦the long side length ≦1.5 times the long side length
≦2.0 times the long side length
Face None ≦1/6 the lumber
Warp Slight Not obvious No hindrance in use
Diameter ratio(%) → knot diatmeter / width of panel X100
(資料來源:參照 CNS14630 針葉樹結構用製材分等標準)
15-cm-long face≦ 2times the value in Table 17a Quality Knot
Thickness
related face The converted max. dia. on the edge section of width related of face ≦ the value of Table 17a
The converted max. dia. on the edge section of width related of face ≦ the value of Table 17a
The converted max. dia. on the edge section of width related of face ≦ the value of Table 17a
The converted max. dia. on the edge section of width related of face ≦ the value of Table 17a
(資料來源:參照 CNS 14631 框組壁工法結構用製材分等標準)
Table 4-14a Type A platform lumber Unit: mm
Select Class 1 Class 2 Class 3
Class
Sound knot Sound knot Sound knot Sound knot Type Edge Center
Holes
Edge Center
Holes
Edge Center
Holes
Edge Center
Holes
206 29 48 25 38 57 32 48 73 38 70 95 51
208 38 57 32 51 70 38 64 89 51 89 114 64
(資料來源:參照 CNS 14631 框組壁工法結構用製材分等標準)
(Ⅰ)杉木製材品之基本性質
本次選用之杉木製材品性質方面，2(3.8 cm) by 6(14.0 cm)製材品之密度為 0.31-0.52
（g/cm3），平均為0.41（g/cm3），超音波速（Vu）為 3985-5815（m/s），平均為5149（m/s）， 打音音速（Vf）為 3298-5609（m/s），平均為4735（m/s），超音波動彈性模數（DMOEv）
為66169-165485（kgf/cm2），平均為111045（kgf/cm2），打音動彈性模數（DMOEf）為 48645-151350（kgf/cm2），平均為94218（kgf/cm2），抗彎彈性模數（MOE）為 48278-147225
（kgf/cm2），平均為 91683（kgf/cm2）。MOE值之分佈如圖 4-1 所示，可看出大部分集 中於70000-120000（kgf/cm2）範圍內，累計該範圍內之彈性模數佔整體之92.86％。比 較各動彈性模數與抗彎彈性模數發現，DMOEv值分別較DMOEf值、MOE值大約 17.9
％與21.1％，而DMOEt值則較MOE值大約 2.8％。
在2 (3.8 cm)by 8(18.4 cm)製材品方面，其密度為 0.33-0.47（g/cm3），平均為0.40
（g/cm3），超音波速（Vu）為 4673-5789（m/s），平均為 5159（m/s），打音音速（Vf）
為4241-5494（m/s），平均為4847（m/s），超音波動彈性模數（DMOEv）為 78692-145555
（kgf/cm2），平均為 108770（kgf/cm2），打音動彈性模數（DMOEf）為 68486-133947
（kgf/cm2），平均為95939（kgf/cm2），抗彎彈性模數（MOE）為 67284-133948（kgf/cm2）， 平均為93566（kgf/cm2）。MOE值之分佈如圖 4-2 所示，可看出大部分集中於 80000-120000
（kgf/cm2）範圍內，累計該範圍內之彈性模數佔整體之94.93％。比較各動彈性模數與 抗彎彈性模數之關係發現，DMOEv值分別較DMOEf值、MOE值大約 13.3％與 16.2％，
而DMOEf值則較MOE值大約 2.5％。
就各彈性模數之比較上，可以發現有 DMOEv＞DMOEf＞MOE 之趨勢，此結果與 Haines et al(1996)所得試驗相似，其以縱向超音波法與振動法評估 spruce 與 fir 之彈性模 數發現，縱向超音波動彈性模數大於抗彎彈性模數約17-22％。Wang et al (2005)以超音 波法評估立木材質時亦指出DMOEv 約較 MOE 大約 9.5-14％。對於動彈性模數大於抗 彎彈性模數之原因可能有如抗彎試驗時含有扭轉變形、剪力成分等致使撓曲增大，又撓 度之測定包含受力點之局部壓潰凹陷變形，以及荷重時間較長，多少有潛變產生等因素 造成，而動態法所測得之動彈性模數因作用力週期短，試材本身僅受到短暫衝擊，幾乎 沒有潛變作用現象發生。（吳順昭等，1974, Halabe et al, 1997）。蔡如藩（1985）亦指出 造成動彈性模數較抗彎彈性模數大之原因可能係抗彎試驗時，木材承受荷重時間較長，
而發生塑性流動、塑性變形、彈性遲滯、彈性餘效等因素影響所致。
0
構用製材分等與 CNS 14631 框組壁工法結構用製材分等標準來進行製材品之分等，其 主要依據系節於試材上所存在之尺寸，而此二標準之差異乃在於對於節之判定，CNS 14630 以節徑比（最大節直徑對於其所存在材面寬面之百分比）作為分等之依據，而 CNS14631 則以寬面與窄面之最大節經作為分等之準則。
以CNS 14630 分等杉木製材品，其各等級材之頻率分佈如圖 4-3 所示。2 by 6 之杉 木製材品，一等材為12.1％、二等材為 43.6％、三等材 35.0％、等外材為 9.3％；2 by 8 之杉木製材品，一等材為29.0％、二等材為 39.1％、三等材 15.9％、等外材為 15.9％。
分等結果與2by6 各等級製材品間相關性方面，經 ANOVA 多變異數分析結果發現
（表4-15），在密度、超音波速以及打音音速，各等級製材品間均無顯著差異，在DMOEv 方面，各等級是等外材＞一等材＞二等材＞三等材，其中，一等材與三等材有顯著差異；
DMOEf 方面，各等級是一等材＞等外材＞二等材＞三等材，其中，一等材與三等材有 顯著差異；MOE 方面亦與 DMOEf 同。
再比較分等結果與2by8 各等級製材品間相關性方面，經 ANOVA 多變異數分析結 果發現（表 4-15），在密度、超音波速與 DMOEv，各等級製材品間無顯著差異，在打 音音速方面，各等級是一等材＞二等材＞三等材＞等外材，等級材間無顯著差異，
DMOEf 方面，各等級是一等材＞二等材＞三等材＞等外材，其中，一等材與其他各等 級材有顯著差異，MOE 方面亦與 DMOEf 同。
另以CNS 14631 分等杉木製材品，其各等級材之頻率分佈如圖 4-4 所示。2 by 6 之 杉木製材品，特級材為40.0％，一等材為 15.7％、二等材為 23.6％、三等材 14.3％、等 外材為6.4％；2 by 8 之杉木製材品，特級材為 55.1％，一等材為 7.2％、二等材為 5.8
％、三等材13.0％、等外材為 18.8％。
分等結果與2by6 各等級製材品間相關性方面，經 ANOVA 多變異數分析結果發現（表 4-16），在密度、超音波速以及打音音速上，各等級製材品間無顯著差異，在 DMOEv 方 面，各等級是一等材＞等外材＞二等材＞三等材，其中，一等材與三等材有顯著差異；
DMOEf 方面，各等級是一等材＞二等材＞等外材＞三等材，其中，一等材與三等材有顯 著差異；MOE 方面各等級是一等材＞二等材＞等外材＞三等材，但等級間無顯著差異。
最後以ANOVA 多變異數分析比較分等結果與 2by8 各等級製材品間相關性方面發 現（表4-16），不論密度、超音波速、打音音速、DMOEv、DMOEf 乃至 MOE，各等級 間均無顯著差異，亦即以CNS14631 分等法分等杉木 2by8 製材品之結果，無法分別各
表 4-15 CNS14630 目視分等結果
DMOEv(kgf/cm2) 114981ab (16) 110405ab (14) 107907b (13) 120726a (9) 111045 (14) DMOEt(kgf/cm2) 102311a (19) 94798ab (18) 88557b (17) 102250a (13) 94218 (18) 2- by 6-inch China
fir laminae
MOE(kgf/cm2) 102693a (18) 91772ab (16) 85697b (19) 99435a (12) 91683 (18) Sample numbers 40 54 22 22 138 density (kg/m3) 0.40a (5) 0.39a (9) 0.40a (7) 0.40a (6) 0.40 (7) Vu (m/s) 5217a (6) 5110a (4) 5128a (5) 5208a (4) 5159 (5) Vf (m/s) 4988a (6) 4847a (4) 4730a (7) 4705b (5) 4847 (6) DMOEv(kgf/cm2) 113105a (14) 104715a (13) 108300a (11) 111311a (11) 108770 (13) DMOEt(kgf/cm2) 103201a (13) 94193b (13) 92222b (13) 90734b (10) 95939 (13) 2- by 8-
inch China
fir laminae
MOE(kgf/cm2) 101298a (14) 92149b (12) 90554b (13) 85998b (12) 93566 (14) Values in parentheses represent the standard deviation.
a and b show significant differences at the 0.05 level by the ANOVA test.
(資料來源:本研究自製)
DMOEv(kgf/cm2) 112082ab (16) 109673ab (10) 105740b (10) 113804ab (15) 121265a (10) 111045 (14) DMOEt(kgf/cm2) 97541ab (20) 93621ab (14) 88333b (15) 91250ab (18) 103171a (15) 94218 (18) 2- by 6-inch China
fir laminae
MOE(kgf/cm2) 94802a (18) 92499a (15) 85724a (16) 88562a (21) 99071a (14) 91683 (18)
Sample numbers 76 10 8 18 26 138
density (kg/m3) 0.40a (7) 0.39a (10) 0.39a (6) 0.40a (7) 0.40a (6) 0.40 (7) Vu (m/s) 5164a (5) 5067a (3) 5180a (2) 5150a (5) 5180a (4) 5159 (5) Vf (m/s) 4933a (6) 4778a (3) 4831a (1) 4783a (6) 4672a (5) 4847 (6) DMOEv(kgf/cm2) 109211a (15) 102963a (10) 106144a (9) 109122a (11) 110279a (11) 108770 (13) DMOEt(kgf/cm2) 99498a (14) 91528a (9) 92174a (7) 94106a (11) 89659a (12) 95939 (13)
MOE(kgf/cm2) 97520a (14) 88105a (10) 91924a (8) 91867a (12) 85789a (12) 93566 (14)
Values in parentheses represent the standard deviation.
a and b show significant differences at the 0.05 level by the tukey test of ANOVA.