112 地方特考三等 林業技術類科 林產學 考古題詳解
第 一 題25 分
近年來，集成材（Glued laminated timber, GLT）與直交集成材（Cross laminated timber, CLT）等工程木材，在木質構造建築（特別是高樓層建築）中扮演重要角色。
請說明工程木材之定義，並依集成元（Lamina）構成及產品特性，說明 GLT 與 CLT 之差異。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考的是工程木材如何把木材單元加工、分等並膠合成尺寸較大、性質較穩定的結構材料，以及 GLT 和 CLT 的集成元排列方向如何造成產品用途與受力特性差異。
**工程木材（engineered wood products）**是以木材或木質單元為原料，經乾燥、分等、排列、膠合或其他加工程序，製成尺寸、強度與性能較能控制的材料。其目的包括有效利用不同等級的木材、製作較大構件，並降低天然木材節疤、斜理等缺陷對構件性能造成的影響。常見種類包括集成材（GLT）、直交集成板（CLT）、單板層積材（LVL）及結構用木質板材等。
解題方法
比較 GLT 與 CLT，可從三個層次作答：集成元形態、層間木理方向、成品形狀與結構用途。其中最關鍵的判斷是：GLT 的集成元木理大致平行；CLT 則將各層木理方向交錯直交。
| 比較項目 | 集成材 GLT（Glued laminated timber） | 直交集成板 CLT（Cross laminated timber） |
|---|---|---|
| 集成元 | 以鋸板或小角材作為集成元（lamina） | 以鋸板或小角材排列成單層，再將單層逐層交錯膠合 |
| 木理方向 | 各集成元木理大致平行 | 相鄰層木理方向通常互成直角 |
| 成品形狀 | 常製成梁、柱等線狀構件，也可製作曲線或特殊截面構件 | 主要製成大型平面板材 |
| 主要受力特性 | 沿構件長軸方向承受彎曲、拉力或壓力，適合梁柱構件 | 具有面狀承載能力，可作樓板、牆板、屋頂板； |
第 二 題25 分
木材細胞壁主要由纖維素、半纖維素和木質素三大組成分所構成。
請依其組成單體、分子型態、聚合度（Degree of polymerization），以及在複合中膠層（Compound middle lamella）與次生壁（Secondary wall）中之含量分布，說明此三者之差異。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查木材細胞壁三大組成分的化學結構與空間分布。比較時應掌握四個面向：組成單體、分子型態、聚合度，以及在複合中膠層與次生壁中的相對含量。
複合中膠層（compound middle lamella）由細胞間層與初生壁等部分構成，是相鄰細胞的黏結區；次生壁則是細胞形成層後，向細胞腔側加厚形成的細胞壁主體。一般而言，纖維素與半纖維素較集中於次生壁，木質素則相對集中於複合中膠層。
解題方法
依題目指定的四項逐一比較三種成分，並注意木材組成比例會受樹種、細胞類型與分析方法影響，以下含量以一般木材的概略範圍說明。題目所問的聚合度是分子鏈長度的指標，數值為概略值，並非所有木材均固定相同。
| 比較項目 | 纖維素 | 半纖維素 | 木質素 |
|---|---|---|---|
| 組成單體 | 主要為 β-D-葡萄糖 | 多種單醣組成；常見木聚糖、甘露聚糖，另含阿拉伯糖、半乳糖等側鏈單醣 | 由苯丙烷類單體聚合而成；主要前驅單體為對香豆醇、松柏醇與芥子醇 |
| 分子型態 | 線狀、未分枝的多醣鏈；分子鏈間形成氫鍵，聚集成微纖絲 | 結構較不規則，通常較短且有分枝的異質多醣；與纖維素、木質素相互作用 | 非醣類的芳香族高分子，呈三維網狀、非晶質結構 |
| 聚合度 | 高，通常約 至 個葡萄糖殘基，常見約 至 | 較低，通常約數十至數百個糖殘基 | 為高分子網狀聚合物，沒有像線性多醣般固定且明確的鏈長；教材常以約 左右作概略表示 |
| 複合中膠層含量分布 | 少，遠低於次生壁 | 少，遠低於次生壁 | 相對最高，是複合中膠層的重要成分 |
第 三 題25 分
請說明含水率與木理傾斜角對於木材引張強度、壓縮強度、靜曲強度、剪斷強度與衝擊抵抗性質之影響。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
木材具有異向性：沿木理方向（順紋）與垂直木理方向（橫紋）的強度差異很大。含水率與木理傾斜角都會改變木材承受外力的能力。
含水率通常以木材中水分重量占全乾木材重量的百分比表示：
木材的纖維飽和點約在含水率 30% 左右，實際數值因樹種而異。**低於纖維飽和點時，含水率增加會使多數強度下降；高於纖維飽和點後，強度變化通常不大。**木理傾斜角則指木理方向與受力方向的夾角；角度愈大，載重愈偏離順紋方向，順紋強度通常愈低。
解題方法
依序從兩個因素切入：先說明含水率變動對各強度的趨勢，再說明木理傾斜角增加時的趨勢。作答時須掌握兩項共同原則：
- 含水率的影響主要出現在纖維飽和點以下。
- 木理傾斜會削弱順紋受力能力，尤其是依賴纖維軸向承載的性質；衝擊韌性也會因木理偏斜而降低。
以下「引張、壓縮、剪斷」以木材力學常用的順紋試驗性質說明；橫紋受力另行指出。
各性質的影響
一、引張強度
**含水率：**纖維飽和點以下，含水率增加會使順紋引張強度降低；高於纖維飽和點後，變化較小。橫紋引張強度也會隨含水率增加而降低，且木材橫紋本身的引張強度遠低於順紋。
**木理傾斜角：**角度增加會使引張強度顯著下降。引張力不再沿纖維方向傳遞，木材容易沿斜紋方向滑移或劈裂，故木理斜紋對引張尤其不利。
二、壓縮強度
**含水率：**纖維飽和點以下，含水率增加會降低順紋壓縮強度；壓縮強度對含水率相當敏感。含水率高時，細胞壁較易變形，纖維較容易屈曲或被壓潰。高於纖維飽和點後，影響較小。
**木理傾斜角：**角度增加會使順紋壓縮強度下降。載重方向偏離纖維軸後，受力會產生沿斜紋的剪切分量，促使纖維滑移與局部破壞。
三、靜曲強度
靜曲強度（MOR）是試體受靜態彎曲至破壞時所承受的最大應力。
第 四 題25 分
在生質能應用方面，一般針對生物質料源的特性分析，主要有近似分析（Proximate analysis）與元素分析（Elemental analysis）兩種。
請說明此兩種分析的定義與內涵。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
生質料源的燃料特性分析，常分為近似分析與元素分析。近似分析描述燃料受加熱時各類物質的重量比例；元素分析則測定燃料中主要元素的組成。兩者互補，可用來評估燃燒特性、熱值、灰分與污染物生成等。
解題方法
先辨明兩種分析的「測定對象」：近似分析看水分、揮發分、固定碳與灰分；元素分析看碳、氫、氧、氮、硫等元素。作答時再說明各項代表的意義，以及常用的重量百分率表示方式。
近似分析（Proximate analysis）
近似分析是以標準加熱程序測定生質燃料中幾種主要操作性組分的重量比例，通常包括：
- 水分（Moisture）：樣品在規定溫度下乾燥至恆重所失去的重量，占原始樣品重量的比例。水分會消耗熱量蒸發，降低燃料的有效熱值。
- 揮發分（Volatile matter）：乾燥樣品在隔絕空氣或惰性條件下，依規定溫度與時間加熱後所逸出的氣體及蒸氣重量比例。揮發分含量會影響著火、火焰形成及燃燒速率。
- 灰分（Ash）：樣品在空氣中完全燃燒後留下的無機殘渣重量比例，可反映礦物質含量；灰分偏高會降低可燃物比例，並可能造成結渣或積灰。
- 固定碳（Fixed carbon）：除水分、揮發分及灰分以外的可燃固體殘留部分，通常由差減法計算，而非直接測定：