毛果冷杉湿心材无损探测及其蒸汽爆破对木材性能的影响

论文摘要

(1)本文运用冲击应力波技术对毛果冷杉湿心材板材进行了不同干燥阶段的探测，结果表明冲击应力波能潜在地应用于锯材厂，对毛果冷杉湿心材生材板材沿纹理方向进行实时检测。 （2）高能量的X-射线工业CT断层技术提供了一种新的无损探测毛果冷杉湿心材方法，与应力波技术相比，CT能提供清晰的毛果冷杉湿心材木材内部结构和缺陷。湿心材部位的含水率越高，CT断层扫描图像越亮，光密度就越大，反之，含水率越低，CT图像就越暗，光密度就越小。 （3）电镜下发现湿心材部位管胞纹孔膜上存在水痕状、片状或块状的细菌，而在正常材部位却没有发现。生材时，湿心材管胞间的具缘纹孔纹孔膜严重结壳并闭塞，早、晚材管胞具缘纹孔的闭塞率分别为77.7％和72.1％。而正常材大多数是非闭塞的，早、晚材的闭塞程度分别只有6.8％和13.4％。湿心材中大量存在的闭塞纹孔，是引起木材干燥困难的直接原因。 （4） 归纳和总结了爆破处理后的湿心材闭塞纹孔膜呈现复位及破坏的五种模式。本实验四种爆破处理中，不论哪一种蒸汽爆破，均不同程度地解除了闭塞纹孔的状态，打丌了水分流动的通道。 （5）与对照材相比，毛果冷杉湿心材爆破处理后，径向、弦向的气体渗透性均得到了不同程度的改善，随着爆破压力、爆破温度和爆破循环次数的增加而增加。统计分析表明，蒸汽爆破处理后木材的渗透性与对照材之间差异均显著。 （6）与未爆破的正常材相比，采用两种干燥条件对爆破处理后的板材进行干燥，结果发现，板材的最终含水率分布均匀程度都得到了明显地改善。 加速干燥、缓慢干燥的干燥条件，对爆破处理后的板材宽度和厚度方向的干缩影响均不显著。在上述每一种干燥条件下，爆破处理D的干缩均是最大，与未爆破的正常材E相比，差异均显著。爆破处理A、B、C与E相比，差异均不显著。 加速干燥、缓慢干燥的干燥条件，对爆破处理毛果冷杉湿心材的弹性模量、抗弯强度影响均不显著。在上述每一种干燥条件下，爆破处理D的弹性模量、抗弯强度降低的均最多，爆破D与E相比，差异均显著。爆破处理A、B、C与E相比，差异均不显著。 上述分析结果表明，对于爆破处理后的毛果冷杉湿心材板材，可以用快速干燥条件来代替缓慢干燥条件。 （7）综合全文分析，最佳爆破方案是爆破处理C。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 国内的研究
• 1.2.2 国外的研究
• 1.2.2.1 湿心材的探测
• 1.2.2.2 蒸汽爆破对渗透性及干燥性能的影响
• 1.3 本课题研究设想与创新
• 1.4 研究方法与步骤
• 2.毛果冷杉湿心材的特性与分析
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 湿心材的高含水率
• 2.2.2 湿心材的显微构造及其较高的射线内含物
• 2.2.3 湿心材的闭塞纹孔及纹孔闭塞率
• 2.2.4 湿心材的细菌
• 2.2.5 湿心材的变色分析
• 2.3 结论
• 3.冲击应力波无损检测毛果冷杉湿心材
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.1.2.1 含水率样品准备
• 3.1.2.2 板材画线
• 3.1.2.3 湿心材百分率的计算和四种模式的划分
• 3.2 实验仪器和原理
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 纵向的应力波传播时间分析
• 3.3.2 横向的应力波传播时间分析
• 3.4 结论
• 4.X—射线工业CT断层扫描无损检测毛果冷杉湿心材
• 4.1 射线CT的基本原理
• 4.2 射线CT系统的构成
• 4.3 实验材料与方法
• 4.3.1 材料
• 4.3.2 扫描条件
• 4.4 结果与分析
• 4.5 结论
• 5.蒸汽爆破后毛果冷杉湿心材外观及纹孔膜复位与破坏模式分析
• 5.1 爆破原理及闭塞纹孔膜复位模拟
• 5.1.1 爆破原理
• 5.1.2 爆破装置
• 5.1.3 闭塞纹孔膜复位模
• 5.1.3.1 管胞壁具缘纹孔的结构
• 5.1.3.2 闭塞纹孔膜复位模拟
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 材料
• 5.2.2 方法
• 5.2.2.1 蒸汽爆破处理
• 5.2.2.2 显微、超微结构样品制作
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 木材外观颜色的变化
• 5.3.2 爆破处理引起的脱水效果
• 5.3.3 显微结构的变化
• 5.3.4 超微结构的变化
• 5.3.4.1 交叉场纹孔的破坏模式
• 5.3.4.2 爆破处理后闭塞纹孔膜的复位及破坏模式与分析
• 5.4 结论
• 6.蒸汽爆破后毛果冷杉湿心材的渗透性及其分析
• 6.1 材料与方法
• 6.2 木材渗透性的基本理论
• 6.3 木材气体渗透性的装置
• 6.4 气体渗透性的公式及其计算
• 6.5 结果与分析
• 6.6 结论
• 7.蒸汽爆破处理后毛果冷杉湿心材的干燥性及其分析
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 材料
• 7.1.2 方法
• 7.1.2.1 样本分组
• 7.1.2.2 蒸汽爆破前样品物理性能测定
• 7.1.2.3 蒸汽爆破处理
• 7.1.2.4 干燥方法及干燥条件
• 7.1.2.5 样本干燥后的各项指标测定
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 爆破处理板材长度方向的最终含水率分布
• 7.2.1.1 加速干燥时,板材的含水率分布
• 7.2.1.2 缓慢干燥时,板材的含水率分布
• 7.2.2 爆破处理对干缩性的影响
• 7.2.3 不同爆破处理对弹性模量、抗弯强度的影响
• 7.3 干燥条件与最佳爆破方案的选择
• 7.3.1 爆破基准的选择
• 7.3.2 最佳爆破方案的选择
• 7.4 结论
• 8.总结论
• 主要参考文献
• 详细摘要