坡向对毛竹主要物理力学性质的影响

研究不同坡向毛竹主要物理力学性质的变化,为竹材资源合理开发、加工和利用提供理论依据.按照GB/T 15780-1995对毛竹材的气干密度、基本密度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、抗弯强度进行了测定,结果表明:气干密度、基本密度随毛竹轴向高度增加呈增加趋势,其中,东北、西南坡向的基本密度分别为0.699 g·cm-3和0.720 g·cm-3,气干密度分别为0.798 g·cm-3和0.835 g·cm-3,西南坡向毛竹的基本密度、气干密度分别增加了2.973%和 4.618%,在0.05水平上经 T-检验差异显著.东北坡向与西南坡向毛竹的抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、抗弯强度分别为12 368.28、11 244.71 MPa,55.858、56.206 MPa和183.203、179.918 MPa,其中,东北坡毛竹的平均弹性模量较西南坡高9.08%.     

重组木与重组竹抗弯性能的比较

以杨木和毛竹为原料,制造了重组木和重组竹。对重组木和重组竹的抗弯弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)进行测试和分析。结果表明:密度在0.7g/cm3以上时,重组竹的抗弯弹性模量比重组木的性能好,弹性模量与密度呈线性相关;重组竹和重组木的静曲强度与密度间呈二次相关,重组竹密度在0.8g/cm3以下时,其静曲强度比重组木略低,密度在0.8g/cm3以上时,重组竹的静曲强度比重组竹的略高。将重组竹在低密度下的高弹性模量与杨木相对较高的静曲强度相结合,制造的木竹重组材可以制造出轻质高强的新型结构材料。     

油榄仁木材物理力学性能的研究

文章对栽培于广东省华南植物园和东莞旗峰公园内19年生、16年生油榄仁进行了木材物理力学清材试样测试,分析其株内与株间的材性变异,研究该树种的实木利用价值。测试结果显示:样木气干密度0.70g/cm~3,绝干密度0.67 g/cm~3,基本密度0.58 g/cm~3,体积干缩系数54.15%;木材顺纹抗弯强度99.55 mPa,抗弯弹性模量1.25 g Pa,木材顺纹抗压强度46.00 mPa,木材全部径向与弦向横纹抗压强度9.61 mPa和7.39mPa,木材径面、弦面和端面硬度分别55.60 mPa、63.71 m Pa和65.52 m Pa。经分析,木材力学强度随树高方向和年轮方向呈规律性变化,树高中部和边材部分整体强度好;19年生较16年生样木力学强度好;自然种植较人工种植样木力学强度差异少;测试值变异系数在12.02%~19.30%之间。综合得知,所测油榄仁材性属常用实木材中等强度水平,木材力学性能表现良好,可以满足一般实木用材强度要求。     

生长季红松树干液流密度的特征

利用热扩散探头测定系统监测不同径级红松样木生长季的树干液流,并初步分析和对比了不同样木液流密度的特征及变化趋势。晴天,红松树干液流日变化的表现可形成比较规则的单峰曲线;阴天,受温度、太阳辐射等环境因子的影响,红松树干液流则有较大的波动,并且液流密度的峰值相对较低;雨天,液流密度减到最低值。各径级样木液流密度的日变化比较一致,白天随着气温升高和植物蒸腾拉力的增大,液流密度增加,最大值一般出现在12:00左右,13:00以后持续降低,至凌晨左右减至最低,但为0的时候甚少,一般夜间都有液流存在,只是液流密度值较小。大径级样木液流密度平均值在6、7、8月份分别为6.01、3.12、2.54g·cm-2·h-1;中径级样木液流密度平均值在6、7、8月份分别为4.1、2.10、1.95g·cm-2·h-1;小径级样木液流密度平均值在6、7、8月份分别为1.89、1.13、0.90g·cm-2·h-1。大径级样木液流密度峰值在6、7、8月份分别为26.74、15.5、13.7g·cm-2·h-1;中径级样木液流密度峰值在6、7、8月份分别为17.51、10.12、11.58g·cm-2·h-1;小径级样木液流密度峰值在6、7、8月份分别为11.06、4.86、5.99g·cm-2·h-1。     

不同因素对竹柳枝桠材重组木性能的影响

竹柳Salix discolor枝桠材的直径小,是重组木的好原材料。试验结果表明:在竹柳重组木为密度0.9 g·cm-3,脲醛树脂(UF)施胶量15%,枝桠材直径5~10 mm,木束长度150和450 mm,热压温度140℃,加压时间20 min,木束含水率6%条件下制得的竹柳重组木静曲强度为102.04 MPa,内结合强度1.99 MPa,2 h吸水厚度膨胀率3.78%,其值均达到或超过LY/T 1984-2011《重组木地板》行业标准的要求;扫描电子显微镜(SEM)图像表明:用脲醛树脂压制的竹柳重组木的管孔被压缩成椭圆形,但细胞壁本身并没有被压溃,仍然保持了其完整性,木束表面附着的胶黏剂均匀;X射线能谱(EDAX)表明枝桠材直径≥10 mm制得的重组木的碳氧比为0.55,枝桠材直径5~10 mm为0.60,枝桠材直径为≤5 mm为0.62。说明枝桠材直径对碳氧比有影响;且枝桠材制成的重组木的碳氧比高于枝桠材本身的碳氧比(0.41)。     

棉秆特性及其重组板材的研究

为探讨主要工艺参数对棉秆重组板材性能的影响,在分析棉秆构造和化学特性的基础上,分别在不同设计密度(0.6,0.7,0.8,0.9,1.0 g/cm3)、不同施胶量(60,80,100,120,140 g/kg)、不同防水剂施加量(0,5,10,15,20 g/kg)以及不同组坯方式(平行和垂直交叉)的条件下压制板材,并对其性能进行了检测。结果表明,棉秆主要由表皮部、木质部和髓芯部组成,棉秆中纤维素、木素的含量与木材相近,但灰分及抽提物含量明显高于木材;棉秆重组板材的静曲强度(MOR)随其密度的增加而增大;施胶量由60 g/kg增加到100 g/kg时,板材的静曲强度和内结合强度(IB)均明显升高,但当施胶量由100 g/kg升高到140 g/kg时,静曲强度变化不大,内结合强度则略有下降;增加石蜡用量能够提高棉秆重组板材的耐水性,施加量为15 g/kg时的2 h吸水厚度膨胀率(2 h TS)已达到刨花板国标的要求;平行组坯时,棉秆重组板材顺纤维方向的干缩率小于横向,横纹干缩率约为顺纹的2.31倍;重直交叉组坯时长宽方向的干缩率基本相同。棉秆是制造重组材的适用材料;以棉秆为原料、酚醛树脂(PF)为胶粘剂制造的棉秆重组材,其物理力学性能达到了刨花板的国标要求;板坯密度、施胶量、防水剂和组坯方式对棉秆重组材的性能影响较大,必须综合考虑来确定具体的数值或用量。     

云南松人工林正常木与应压木物理力学性质比较

对云南松人工林正常木和应压木的物理力学性质及其差异进行了分析。结果表明:云南松应压木基本密度、气干密度和全干密度分别比正常木大0.060 6 g·cm^-3、0.046 0 g·cm^-3和0.050 4 g·cm^-3,呈极显著差异; 云南松应压木全干和气干顺纹干缩值分别比正常木干缩值大5.65和3.92倍,较易发生干燥缺陷。另外,除气干径向干缩率差异显著(p<0.05)外,应压木与正常木的其他各干缩率差异均显著(p<0.05),较正常木更容易发生翘曲变形和开裂; 应压木和正常木的气干差异干缩差异显著(p<0.05),全干差异干缩差异不显著; 正常木主要力学性质与密度均呈正相关关系,应压木的抗弯强度和抗弯弹性模量与气干密度紧密正相关,顺纹抗压强度和气干密度间无显著相关关系。     

细叶云南松天然林和人工林的生材性质研究

为研究细叶云南松天然林和人工林木材生材性质。采用体积法和质量法测定树皮率,排水法测定木材体积,并对测定得到的数据进行分析。结果表明,天然林树皮体积百分率随着树高的增加而减小,树皮质量百分率变异规律不明显;人工林树皮体积百分率和质量百分率随着树高的增加均变化不大。天然林和人工林的树皮体积百分率的均值分别为15.18%和14.73%,树皮质量百分率均值分别为9.25%和11.7%。天然林和人工林心材基本没有形成,心材率平均值分别为1.04%和0.18%。天然林和人工林南北向生材密度从髓心向外逐渐增加,生材密度随着树高增加均呈现较为波动的趋势,天然林和人工林生材密度均值分别为1.022g·cm-3和0.928g·cm-3。天然林南北向的基本密度从髓心向外均逐渐增加,人工林南北向差异较大,南向呈现逐渐减小,而北向先增大后减小。天然林和人工林的基本密度随着树高增加基本无变化。天然林和人工林基本密度的均值分别为0.481g·cm-3和0.472g·cm-3。天然林生材含水率随着树高的增加先增大,再减小的趋势,人工林生材含水率则逐渐增大。天然林南北向的生材含水率从髓心向外逐渐减小;而人工林南北向则逐渐增大。天然林和人工林生材含水率均值分别为119.19%和107.12%。     

23年生大叶栎木材物理力学性质的初步研究

对广西平果县海明林场23年生大叶栎木材的主要物理力学性质进行了测定和分析。结果表明:大叶栎木材的气干密度(含水率为12%)、基本密度和全干密度分别为0.583 g.cm-3、0.462 g.cm-3和0.507 g.cm-3,气干密度属于国产木材的中等级水平;径向、弦向和体积干缩系数分别为0.099%、0.183%、0.296%,湿胀率依次为4.106%、7.958%和12.627%,差异干缩为1.5-1.9,其尺寸稳定性较好;冲击韧性为52.12 kJ.m-2,端面、径面和弦面硬度分别为41.53 MPa、31.41 MPa和35.51 MPa,顺纹抗压强度为44.50 MPa,抗弯弹性模量和抗弯强度分别为12.63 GPa和127.31 MPa,径面和弦面顺纹抗剪强度分别为8.76 MPa和10.54MPa,抗劈强度依次为124.3 N.mm-1和138.6 N.mm-1。除冲击韧性和硬度较低外,大叶栎木材的主要力学强度均属于国产木材的中等级水平。     

废弃杨木水泥模板纤维特性及纤维板的研究

以废弃杨木水泥模板纤维为原料制造纤维板, 实现杨木的循环利用。对水泥模板以及分离好的纤维性能进行测试分析, 并分别以废弃杨木水泥模板纤维、新鲜杨木纤维为原料制造不同密度的纤维板, 讨论原料特性和施胶量对板材性能的影响。研究结果表明:废弃杨木水泥模板表面碳元素含量高于杨木单板表面, 而水泥模板表面的氧元素含量较低; 废弃杨木水泥模板纤维的堆积密度与新鲜杨木纤维基本相同; 当用水泥模板制得的纤维板密度达到0.75 g·cm-3时, 板材的力学性能和吸水厚度膨胀率(TS)值均优于其他密度的板材, 当施胶量大于等于12.0%时, 板材的弹性模量(MOE), 静曲强度(MOR), 内结合强度(IB)性能均能满足国家标准值的要求。因此, 废弃杨木水泥模板完全可以替代普通杨木制造纤维板。     

木粉含量对木粉-HDPE复合材料物理力学性能的影响

通过研究木粉含量对杨木粉-HDPE复合材料密度、吸水率、力学性能和流变行为的影响,结果发现：木粉含量由50%增加到70%时,复合材料的密度增大了15%,吸水率变大,弯曲强度提高了10%,弹性模量提高了约78%,但冲击强度下降了32%;流变研究表明,随着木粉含量增加复合材料的类固体行为更加显著。     

户外用蜡浸注木工艺及物理力学性能

为提高木材在户外应用性能,采用性质稳定的高熔点聚乙烯合成蜡对户外常用木材进行高压浸注处理,研究了蜡浸注木材的物理力学性能。结果表明:蜡处于熔融状态时性质稳定、黏度小、流动性好,在压力下易渗入木材孔隙;木材蜡渗透性是蜡浸注量的决定性因素,樟子松和辐射松木材蜡渗透性较好,欧洲云杉和白云杉较差,柳叶桉居中;浸注蜡可使木材硬度、弹性模量略有提高,使木材横纹抗拉强度、抗弯强度和吸水性显著降低;采用3阶段浸注工艺可使樟子松和辐射松木材全截面含蜡,含蜡量分别为40.21%和41.45%;樟子松和辐射松蜡浸注木抗冻融性能及抗紫外光老化性较好,可应用于户外木结构工程。     

硅镁凝胶强化人工林杉木的制备工艺优化及性能研究

  目的   为有效提升人工林杉木物理力学性能,以无机硅酸钠（Na₂SiO₃）溶液为浸渍改性剂,硫酸镁（MgSO₄）溶液为固化剂,采用真空–加压循环浸渍方法制备硅镁凝胶改性杉木,探究硫酸镁的添加量和不同浸渍工艺对改性杉木浸渍效果和性能的影响,并优化浸渍工艺为硅镁凝胶改性杉木的规模生产提供理论依据。   方法  通过单因素试验探讨硫酸镁和硅酸钠的摩尔比、浸渍时间、浸渍压力与负/正压时间比4个因素对杉木试件改性效果的影响,在此基础上设计L₉(34)正交试验优化浸渍工艺参数。由最佳工艺制得硅镁凝胶改性杉木与硅酸钠改性杉木,考察其质量增加率、顺纹抗压强度、硬度、吸水率、抗流失率、耐热性等性能和微观形貌表征,对比两种改性杉木之间及与未处理杉木的差异。  结果  综合单因素和正交试验结果得到:以硫酸镁和硅酸钠的摩尔比为1∶2的MgSO₄溶液和Na₂SiO₃溶液改性杉木,浸渍时间2 h、浸渍压力0.3 MPa和负/正压时间比2∶1的条件下制得的硅镁凝胶改性杉木性能最佳。对比未处理杉木,硅镁凝胶改性杉木的抗压强度、端面硬度、弦切面硬度和径切面硬度分别提升81.1%、73.1%、52.6%和37.2%,吸水率由129.3%降至73.3%。SEM结果显示硅镁凝胶改性杉木中硫酸镁成功浸入杉木管胞与硅酸钠反应并将其固化,导致其沉积物形貌不同,相比硅酸钠改性杉木其抗流失性提升了22.1%。TGA曲线中硅镁凝胶改性杉木的质量损失速率显著降低,由于无机组分的浸入,残余质量提升了27.09%。  结论  杉木经硅镁凝胶改性后,密度和强度增加,耐水性能改善,硬度、抗流失性及热稳定性显著提高,较硅酸钠改性杉木更具性能和应用方面的优势。      

林分密度对木麻黄人工林木材性质的影响

对不同林分密度木麻黄人工林木材材性的测定和比较分析表明,木麻黄人工林木材密度、干缩系数和力学强度随着林分密度的提高而增大,差异干缩随着林分密度的提高而减小。林分密度的提高增大了木麻黄人工林木材密度、干缩性和力学强度的波动性。差异显著性t检验表明,林分密度2250与2700株.hm-2处理间木麻黄人工林木材密度、干缩性和力学强度差异均不显著;而1800与2250株.hm-2处理间、1800与2700株.hm-2处理间木麻黄人工林木材密度、干缩性和力学强度的差异显著性因指标而异。     

蒙脱土-DDAC复合防腐剂处理杨木的性能及表征

为了提高人工林杨木的力学性能和耐腐性,采用蒙脱土(MMT)-二癸基二甲基氯化铵(DDAC)复合防腐剂(ODP),通过满细胞法处理杨木试材,分析了防腐处理材的增重率、DDAC保持量、有机蒙脱土(OMMT)在木材内部的分布、横纹抗压强度和耐腐性。结果表明:OMMT的引入使试材增重率增加,DDAC保持量下降;OMMT绝大部分以颗粒存在于木材导管腔中,部分尺寸较小的颗粒和剥离片层可以通过纹孔,很难进入细胞壁;ODP处理材的横纹抗压强度比蒸馏水处理材提高了27%;相对于DDAC处理材,ODP处理材的耐腐性比单组分DDAC处理材好。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

【目的】研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考。【方法】在水蒸气保护下,经不同温度（160、180、200、220、240℃）、不同时间（1、2、3 h）处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能。【结果】随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1 h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1 h最高,3 h次之,2 h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小。【结论】高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势。     

木质素与咖啡壳粉制备木塑复合材料的性能研究

以碱木质素与咖啡壳粉共同作为原料,与桉木粉、高密度聚乙烯以及助剂等,采用熔融混炼、挤出造粒、热压成型的方法制备木塑复合材料。分析木质素、咖啡壳粉的加入对复合材料力学性能、吸水性能、动态热机械性能等方面的影响;并且全组分测定了咖啡壳粉,分析其与木粉化学成分的差异。结果表明：咖啡壳粉主要化学成分与木粉接近,仅加入木质素制备的WPC,静曲强度与拉伸强度均随木质素含量的增加呈现先增加后降低的趋势。而加入木质素与咖啡壳粉制备的WPC力学强度得到显著的改善,静曲强度可以提高49.31%,冲击强度提高16.62%。木质素与咖啡壳粉加入后,各组分之间具有较好的相容性,能够形成均一的体系,表现出更高的热稳定性;同时断面更为密实均匀,体现出更为理想的界面结合性。添加木质素后,WPC耐腐朽性能得到改善,与仅添加木质素制备的WPC相比,加入木质素与咖啡壳粉制备的WPC具有更好的耐腐性。可见,碱木质素添加量为15%,咖啡壳粉为45%时,制备的木塑复合材料性能最佳。     

人工林刺槐木材物理力学性质研究

目的刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。方法本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。结果刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。结论10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭示了木材密度变化的内在机理。      

2022 年 1 期目录

  目的  准确预测林木的生存和枯损是森林生长收获模型系统中十分重要的组成部分。构建基于混合效应模型和生存分析方法相结合的林木生存模型，能够提高林木枯损模型的精度。   方法  以吉林省汪清林业局20块落叶松云冷杉林样地数据为例，基于生存分析方法中常用的6个时间参数分布回归模型（指数分布、Weibull分布、对数正态分布、对数Logistic分布、Gompertz分布及Gamma分布），把林分因子和立地因子作为协变量加入到模型中去，构建林木生存模型。并在此基础上考虑样地的随机效应，并与传统模型的模拟效果进行比较。  结果  研究结果表明，随着单木初始胸径的增加，其枯损的风险降低，生存率提高；随着单木大于对象木断面积值的增加，其枯损的风险增加，生存率降低；随着林分密度的增加，林木枯损的概率增加，生存率降低；立地因子对林木的生存没有显著影响；6个参数分布回归模型中，Weibull分布的模拟精度最高。与固定效应模型相比，Weibull分布模型在考虑样地水平随机效应后，模型的模拟精度获得明显的提高，并且达到极显著程度。  结论  在森林经营中，要提高林木的生存率，需采取科学合理的经营方法和经营时间，避免使林分的密度过大。      

冻融作用对草甸土物理力学性质的影响

以与棕壤土穿插分布的草甸土为研究对象,采用室内冻融循环试验得出不同冻融循环次数与土壤含水率条件下草甸土容重、孔隙度、渗透性以及抗剪强度等物理力学性质的变化规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,土壤容重、粘聚力先减小后增大,之后趋于稳定,内摩擦角略有增大;而孔隙度、渗透系数则先增大后减小,之后趋于稳定,当循环次数在1～5次之间,孔隙度、渗透系数增大较明显,但增大幅度减小;在相同冻融循环周期条件下,随含水率的增大,土壤容重、土壤孔隙度、土壤渗透系数、土壤粘聚力和内摩擦角均呈现出减小的特征。