不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

腐朽对木材微观结构和金属元素含量的影响

木材因腐朽造成大量的损失,研究腐朽对木材微观结构的影响具有重要意义。以红松木材为研究对象,使用电子扫描显微镜观察褐腐菌在木材内部的生长、分布以及对细胞壁结构的破坏情况,并进行表面微区的能谱分析,分析不同腐朽阶段木腐菌的生长情况和金属元素的分布;通过电感耦合等离子发射光谱(ICP)分析不同腐朽阶段金属阳离子浓度的情况,比较各腐朽阶段金属元素含量的变化。结果表明,1)在微观结构上,腐朽木材的导管结构被破坏,木材内有密集的菌丝团;2)能谱分析中,木材腐朽后能谱图中的金属元素含量峰值出现变化,木材表面微区的金属元素相对含量有所增加;3)ICP-OES的定量分析,木材腐朽后金属元素的浓度值增加,因这些导电离子的存在使得木材腐朽后电阻减小。     

金中都水关遗址木结构含水率及其影响因素

【目的】金中都水关遗址现存的木结构面临腐朽的威胁,含水率是决定木材是否发生腐朽的关键因素,研究水关遗址木结构自身的含水率情况以及影响因素,旨在为金中都水关遗址木结构以及同类型地下木结构的保护和修缮提供依据和参考。【方法】于2021年9月26日检测木结构不同位置的木材含水率,监测2021年9月-2022年9月全年木结构不同位置木材、土壤含水率及环境温湿度变化,探测地下水,进行木材在土壤中平衡含水率实验等。汇总所得数据,分析影响木结构含水率的因素及其影响作用。【结果】遗址木结构露出地面的部分,含水率处于14.6%～23.6%;遗址木结构埋在土壤中的部分,含水率处于30.0%～183.3%;空气温度、湿度全年变化范围分别为13～24℃、27.0%～80.0%,受四季影响明显;遗址土壤含水率在1.5%～18.0%之间,深度越大,土壤含水率越高;地下水水位低于遗址过水道地面10.0 m以上;遗址木材在土壤中的平衡含水率与土壤含水率线性正相关,决定系数达到0.939 9。【结论】遗址木结构露出地面的部分,含水率处于木材腐朽发展停止的范围,含水率变化主要受空气的四季温湿度变化影响;遗址木结构埋在土壤...     

饱水清代木材的构造腐朽程度及加固处理对其颜色的影响

以"小白礁Ⅰ号"沉船主要用材为研究对象,系统研究了饱水考古木材构造特征、腐朽程度与加固剂种类对其加固处理颜色的影响。结果表明:加固剂可提高考古木材尺寸稳定性;坡垒(散孔材)比柚木(环孔材)的加固处理色差变化大;加固剂增重率和考古木材腐朽程度会影响其色差变化;加固剂分子量及其分子结构间差异是造成考古木材加固处理后各色度学参数变化规律不同的主要原因。     

汽蒸处理过程中木材内部水分的迁移动力初探

为研究汽蒸处理过程中木材内部水分的迁移动力,在温度为100 和140℃ 下,分别对厚度为2、4、6 cm 的杨木 试件进行汽蒸处理,并对处理前后试件的质量,以及处理过程中木材内部温度场进行研究;另外,在温度为110℃ 下,对木材内部压力场进行研究。结果表明:汽蒸处理后,木材含水率均有所下降,而且处理温度越高,含水率下降 越多;当处理温度为100℃时,含水率下降量为23.0%;当处理温度为140℃时,含水率下降量达到78.27%;木材 内部温度随着时间的增加而升高,最后趋于稳定,当环境温度为100、140℃ 时,木材内部最高温度分别为92、110 ℃ ;建立了不同处理温度、时间与试件含水率下降量的关系模型,以及木材内部水分减少量的理论模型,所建模型 能够很好地模拟实际汽蒸处理过程。      

含水率和密度对木材应力波传播速度的影响

为了用应力波检测木材含水率,采用ARBOTOM 应力波测试仪测量了木材径向不同位置上的试件在不同含 水率(0 ~65%范围内)条件下的应力波纵向传播速度。结果表明:木材中应力波传播速度随含水率的下降而增加; 当含水率低于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较大,其中山毛榉的增幅为17.4% ~19.5%,落叶松的增 幅为18.2% ~20.8%;当含水率高于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较小,其中山毛榉的增幅为6.0% ~ 7.9%,落叶松的增幅为8.0% ~10.6%。当含水率相同时,应力波在同一树种木材不同位置上的传播速度不同,这 与木材不同位置的基本密度差异有关。应力波传播速度随木材基本密度的增大而增大,其中山毛榉木材的增幅为 17.5% ~20.8%,落叶松木材的增幅为12.7% ~ 14.5%。同一树种内的任意含水率下,基本密度不同时应力波传 播速度之间差异显著,传播速度和基本密度之间存在较好的正相关线性关系。不同树种之间,传播速度和基本密 度之间没有明显关系,这可能与不同树种之间的成分差异有关。      

热处理条件对越南安息香木材耐软腐性的影响

研究了以水蒸汽为保护气体,温度170～210℃、时间2～6 h 为热处理条件下越南安息香木材的耐软腐性能、pH值变化,以及腐朽后木材细胞壁破坏情况。结果表明,随着热处理温度升高和热处理时间延长,越南安息香木材耐软腐性能提高;软腐试验后,失重率从未处理的33.52%减少至处理210℃,6 h时的1.60%。软腐菌的侵蚀导致木材的pH值增加,即酸性减弱;同时,pH值变化率随着木材受腐朽程度（失重率）增加而提高,未处理材的pH值提高了22.46%。随着热处理温度升高和热处理时间延长,木材软腐前后pH值的差异减小,pH值变化率从处理170℃,2 h时的22.43% 减少至处理210℃,6 h时的0.10%。与失重率变化趋势相似。软腐菌的侵蚀使越南安息香木材构造发生变异,受细胞腔中的软腐菌菌丝侵蚀细胞壁,在细胞壁上有很多V形穿孔槽。     

古代与现代柏木的水分吸附热力学比较研究

【目的】探究考古木材与现代木材在水分吸附热力学方面的不同及原因，旨在提高出土饱水木质文物的尺寸稳定性，可以为出土饱水考古木材的保护研究提供理论依据。【方法】以古代与现代柏木为研究对象，分别采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱表征试材的微观形貌和化学基团；利用动态水分吸附分析分别测定25和50℃下的试材吸湿和解吸等温吸附曲线，并基于Hailwood-Horrobin水分吸着理论进行拟合，结合Clausius-Clapeyron公式分别计算试材的微分吸着热QS、自由能变化ΔG及微分吸着熵ΔS，分析考古试材与现代试材在吸附热力学量的差异。【结果】与现代木材相比，考古木材的细胞壁腐朽明显，产生大量细胞壁孔洞，并有菌丝体的存在。考古木材纤维素、半纤维素降解严重，而木质素相对含量升高，且极性基团-OH、-COOH含量减少。在一定温度下，考古木材的平衡含水率大于现代木材，而QS、ΔS值均低于现代木材，并在含水率5%处产生拐点，该拐点对应单分子层吸着水达到饱和；另一方面，考古木材和现代木材的ΔG值差异不大；考古木材在吸湿平衡态下QS、ΔG、ΔS值小于解吸平衡态的值。【结论】考古木材在经历长时间腐蚀后，细...     

热处理工艺对甘油/热处理木材性能的影响

以毛白杨（Populus tomentosa）、云杉（Picea asperata）为研究对象,测定并分析了40%甘油水溶液预处理木材经过温度分别为160、180、200℃,时间分别为2、3、4 h的不同热处理工艺处理后,热处理材的平衡含水率、吸湿抗胀率、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度。结果表明,160℃甘油/热处理木材的平衡含水率高于素材和相同热处理工艺处理的未预处理材,随着热处理温度的升高和时间的延长,甘油/热处理木材的平衡含水率逐渐降低;在相同的热处理工艺下,甘油/热处理木材的吸湿抗胀率均大于未预处理的热处理材,并随着热处理温度的升高和时间的延长而升高;甘油/热处理木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度低于未预处理的热处理材,甘油预处理对毛白杨热处理材力学性能降低的影响大于云杉热处理材。     

木材缺陷与超声检测参数相关性及影响因素

以完好、带有节子和孔洞(椴木、榆木和冷杉)的木材试件为研究对象,通过超声波检测手段,在不同含水率条件下,提取不同缺陷试件的超声检测参数——波速与能量衰减率。结果表明:在同一树种和同一含水率下,节子与孔洞试件超声波能量衰减变化量比波速变化量大;不同缺陷状态下传播速度的分布界限不明显,相反,各种缺陷状态间能量衰减值差别较大。这表明能量衰减在不同缺陷状态的变化最明显,且含水率对能量衰减的影响也相对较小,因此利用能量衰减率作为检测木材缺陷的指标比其他参数更易于检测出木材缺陷。     

木材含水率分级干燥及其节能分析

木材干燥是木材加工生产中不可缺少的一道重要工序,也是耗能最大的工序。现在能源短缺,燃料价格上涨,节省能源尤其重要。加强对木材干燥过程节能减排降耗的研究,寻求高效环保的节能技术是目前国内外学者广泛关注的课题之一。在分析木材干燥能耗的基础上,从3个方面探讨了木材含水率分级干燥的必要性:1)生材含水率不同导致每一块板材的干燥特性不同;2)与水分移动有关的木材性质（物理力学性质等）的差异;3)木材中各种状态水分的干燥能耗。进而对木材含水率分级干燥过程进行了分析,提出了木材含水率分级干燥的概念,并对分级干燥理论进行了分析。探究了含水率分级干燥对木材干燥质量、干燥效率和干燥过程节能减排的影响,采用含水率分级技术实现木材的精细干燥,可以达到缩短干燥周期,降低能耗,提高干燥质量的目的。最后,提出应根据干燥材的用途要求,在节能经济的基础上,制定合适的含水率分级标准的应用设想。     

木材纤维对撞流干燥特性的研究

该文以垂直 倾斜半环多级组合对撞流干燥系统为研究对象 ,通过对木质纤维进行初含水率、气流流量、气流温度和带载率等系统参数的实验研究 ,探讨木质纤维的对撞流干燥特性 .研究结果表明 :木质纤维干燥的气流温度在 90℃时即可达到当前中密度纤维板生产中利用气流干燥所普遍采用的 12 0℃才能达到的效果 ;气流流量的变化除引起流场变化外 ,还会影响纤维在对撞腔内的停留时间和穿透深度 ,从而影响干燥效果 ;带载率的变化在一定范围内不会影响纤维干燥的质量 ,但影响系统产量 ;系统能够适应现有生产系统纤维原料初含水率的变化 ,干燥品质不受初含水率的影响 ;采用对撞流干燥系统可以使设备管道长度大大缩短 ,从现有气流干燥使用的 10 0m以上的长度 ,缩短为 13 5m .     

欧美杨107正常木与应拉木纤维形态和化学组成比较

【目的】对欧美杨107（以下简称107杨）应拉木与正常木的纤维形态及化学组成进行全面比较和分析,为杨树应拉木的合理高效利用提供依据。【方法】以直立生长和倾斜生长的107杨为研究材料,通过合理方法区分正常木和应拉木,再对应拉木的解剖构造进行电镜观察,着重比较了107杨正常木和应拉木在纤维形态及化学组成的差异。【结果】107杨应拉木具有典型的应拉木解剖构造,即细胞壁中存在明显的胶质层。正常木与应拉木纤维形态比较结果表明,应拉木的双壁厚、壁腔比、木射线比量和纤维比量均高于正常木,而正常木的纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比、胞腔径、微纤丝角、导管比量均大于应拉木。引用单因素方差分析比较正常木与应拉木之间纤维形态的差异,结果表明,正常木与应拉木纤维宽度、胞腔径、双壁厚、壁腔比在P=0.001水平上差异显著,纤维长度和微纤丝角在P=0.01水平上差异显著,其余形态指标差异均不显著。正常木与应拉木化学组成比较结果表明,应拉木的综纤维素、纤维素、α-纤维素含量均高于正常木,而正常木的半纤维素、木质素、苯醇抽提物含量、10 g/L氢氧化钠抽提物含量均高于应拉木;单因素方差分析表明,正常木与应拉木纤维素、α-纤维素、半纤维素、木素、10 g/L氢氧化钠抽提物含量的差异在P=0.001水上显著,其余指标差异均不显著。【结论】107杨正常木与应拉木的主要纤维形态指标和化学组成存在明显差异,在木材加工利用时需要区别对待。     

含水率对樟子松细胞壁弹性模量和硬度的影响规律

为探明水分对木材细胞壁力学性能的影响，选取樟子松为对象，利用热水、1%氢氧化钠以及苯-乙醇溶液在80 ℃、6 h、固液比1:20的工艺条件下对试样进行抽提处理，抽提后的木材样品加工成金字塔形，然后对试样进行吸湿处理并且调控试样含水率，借助纳米压痕测试研究含水率对木材细胞壁力学性能的影响，并建立机理模型做进一步分析。结果表明，随着含水率的增加，木材的纵向弹性模量与硬度，均出现了一定程度的下降。分析发现，水分子进入细胞壁后与游离羟基形成氢键，随着含水率增加，会被部分原有的氢键破坏，并与之前进入的水分子形成氢键，在内部形成水分子簇，增大了细胞壁分子链之间的距离，使空隙增多，进而降低木材的弹性模量，且水分会使木材细胞壁主成分逐渐软化，硬度降低。     

干燥过程中木材内部孔隙度变化的初步研究

该文采用一种全新的方法———分形理论来描述干燥过程中,木材内部孔隙度的变化情况.实验以银杏和板栗为试材,采用连续升温干燥的方法,并建立了不同干燥温度下木材重量和尺寸之间的双对数关系,计算得出木材内部孔隙度的分形维数.结果表明:木材内部孔隙度的分形维数是定量反映干燥过程中木材内部孔隙复杂程度新的有效指标.木材内部孔隙度分形维数的变化与干燥温度和木材含水率的变化相对应,随着干燥温度的升高,两种试材含水率逐渐降低,内部孔隙度的分形维数均逐渐增大,内部孔隙的复杂程度也增大.当干燥温度从20℃到100℃,试材从气干状态(含水率14%)到绝干状态,银杏木材内部孔隙度的分形维数变化在2.1057～2.8757之间,板栗的维数变化在2.0080～2.9238之间.板栗木材内部孔隙度的分形维数变化范围要比银杏大,说明在干燥过程中板栗内部孔隙变化的复杂程度要比银杏大,干燥银杏木材比干燥板栗木材相对容易,产生干燥缺陷的可能小于板栗.     

非均匀结构花旗松热处理材的制备及性能评价

以花旗松为试材,采用平板加热工艺在温度为180、220℃条件下进行热处理,使试材表层温度达到160℃而芯层温度控制在150℃内,制备一种具有非均匀结构的新型热改性材,并探讨热处理材表芯层吸湿性能及化学组分差异。结果表明:平板加热法可以在木材断面形成层次分明的非均匀结构,试材含水率水平是影响表芯层差异的主要因子,初含水率3.8%木材表芯层温差显著小于初含水率为15.0%试材;动态水蒸气吸附试验表明,处理材表层吸湿性低于芯层,且在高湿条件下两者差异更加显著,试材表面形成了一层低吸湿性外壳;红外光谱分析及X射线光电子能谱分析表明,热处理后表层半纤维素发生降解,木质素质量分数增加,是试材表层吸湿性降低及断面层次结构形成的内在原因。     

ACQ-D处理后杉木的拉应力松弛

该研究测定和分析了未处理杉木和经过不同浓度的胺溶季胺铜D型（ACQ-D）木材防腐剂处理的杉木试材,在不同含水率状态下的拉应力松弛（以下简称应力松弛）曲线。结果表明:①在绝干状态下,低保持量（1和3 kg/cm3）的ACQ-D处理材与未处理材的应力松弛曲线接近,而高保持量（5 kg/cm3）的ACQ-D处理材的应力松弛量则小于未处理材;在气干状态下,ACQ-D处理材的应力松弛量都低于未处理材,其中高保持量处理材的应力松弛量又大于低保持量处理材;在湿润状态下,未处理材和不同ACQ-D保持量处理材的应力松弛曲线比较接近,都呈迅速下降的趋势。②含水率对未处理材和ACQ-D处理材的应力松弛影响很大,比较相同ACQ-D保持量的试材在不同含水率状态下的应力松弛曲线可知,气干状态试材的应力松弛量较小,湿润状态试材的应力松弛最明显,绝干状态试材的应力松弛接近于湿润状态试材。      

ACQ-D防腐改性速生杨木防腐剂的流失性试验研究

在已有木材防腐剂氨溶季胺铜(ACQ-D)研究基础上,结合其工业化防腐木材生产实际情况,比较分析了不同木材初始含水率对防腐改性木材药剂沉积量和流失性的影响。结果表明,工业化真空-加压浸渍工艺条件下,调整防腐液质量百分数是获得防腐改性木材不同药剂沉积量的有效措施;不同木材初始含水率对防腐改性木材药剂沉积量影响不显著,在实验范围内,通过调整ACQ-D质量百分数,可得到不同药剂沉积量的改性木材;相同药剂沉积量的防腐改性木材,不同初始含水率ACQ-D防腐改性木材的药剂流失性规律相似;通过指数函数模拟,可得到ACQ-D防腐改性速生杨木木材药剂流失规律。