高温热处理落叶松木材尺寸稳定性及结晶度分析表征
基于TG-FTIR的落叶松木材热失重与热解气相演变规律研究
２０ １２年 ４月
光谱学与来自光谱分
析
Ｓ ｅｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ｌ ａｙ ｉ ｐ ｃｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ Ａｎ ｌｓｓ
Ｖ １３ ， ． ｐ ９ ４ ９ ８ ｏ ． ２ Ｎｏ ４， ｐ ４ － ４ Ａｐ ｉ，２ １ ｒ ｌ ０２
自日本东京化成工业株式会社 （ Ｃ ） 司。 Ｔ Ｉ公
１２ 热 重 一 外 光 谱 联 用 分 析 仪 器 与 条 件 ． 红
＊通 讯 联 系 人 ｅｍａ ： ｊ ｎ ｎ ｂｆ． ｄ ．ｎ － ｉ ｃ ａｍｉ＠ ｊ ｅ ｕ ｃ ｌ ｉ ｕ
ｅｍａ ：ｒｕ ｙ ｎ ＠ｇ ｉ ｃｒ － ｉ ｘ ｅｏ ｇ ｍａ． ｏ ｌ ｌ ｎ
第 ４期
光谱学与光谱分析
９５ ４
（Ｃ） Ｔ Ｉ公司 ； 半纤维素 ，以木聚糖 替代 ， ＡＳ ０ ４６ — ， Ｃ ：９１ —３５ 购
程分析 ， 缺乏落 叶松木材与其组分模型物热解特性 的对 比分 析数据 ，对于其热解 过程 中气相演 变规律 的认识 不够清 晰 。
三组分模 型化合物 的混合物 （ 以下简称模混 物） ，以落叶 松的 化 学 组 成 （ 维 素 ：半 纤 维 素 ：木 质 素 一 ５ ． ３： 纤 ２６ ｌ． ８： ６４ ） 参 照 比例 进行 配 制 。其 中：微 晶纤 维 素 ， ２１ ２．６为 Ｃ ： ０ ４３— ， 自阿法埃莎（ ｆ ｓｒ公 司； ＡＳ ９０ —４６ 购 Ａｌ Ａｅａ） ａ 碱性木质
基金项 目： 中央高校基本科 研业 务费 专项 资金 项 目（ Ｌ ｘ ｏ ９ １ ，国家 自然科 学基 金项 目（ ０ ７ ３ ９ 和 国家 教育 部博 士点 基金 项 目 Ｂ Ｙ ２ＯＯ ） ３ ９ ２０ ）
基于拉曼光谱分析的热处理松木吸湿机理研究
ｖａｐｏｒ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｈｅａｔ⁃ｔｒｅａｔｅｄ ａｎｄ ｕｎｔｒｅａｔｅｄ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｐｉｎｅ ｗｏｏｄ． Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ
ｏｆ ｂｏｔｈ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｓｉｎｇ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．
中图分类号：Ｏ６５７ ３７；Ｓ７８１ ７ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９６－１３５９（２０１６）０５－００１５－０５
Ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｈｅａｔ⁃ｔｒｅａｔｅｄ
ｐｉｎｅ ｗｏｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ
５０ ～ ３ ５００ ｃｍ －１ ，分辨率 ５ ｃｍ －１ ，两种样品的光谱都
准对两种样品的拉曼光谱进行归一化处理。
选取平 均 含 水 率 为 １３ ２％， 尺 寸 约 为 １ ３００
ｍｍ × ９５ ｍｍ × ２１ ｍｍ 的南方松 （ Ｐｉｎｕｓ ｓｐ ） 板材 ６
２０
湿度 ６７％条件下进行调湿处理，直至平衡。
ｗｈｉｃｈ ｈｉｎｄｅｒｅｄ ｗｏｏｄ ｆｒｏｍ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｍｏｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｄ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｓｏｒｐｔｉｏｎ； Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｏｉｓｔｕｒｅ
高温水热处理对马尾松木材物理力学性能的影响
高温水热处理对马尾松木材物理力学性能的影响张乃华;李康;李延军;蔡绍祥;张婧;孙桐;王丽【摘要】Experiments were conducted on different℃ treatments of temperature (140℃, 160℃, 180℃ and 200℃) and duration(1, 3 and 5hours) on Pinus massoniana wood from 40-year stand in Fujian province. The result demonstrated that equilibrium moisture content and mass loss rateof specimen decreased with increase of temperature and duration. Basic,air-dry, dry density of specimen treated at 140℃had no obvious changes with duration of treatment, but decreased with duration and at 160℃, 180℃ and 200℃. Bending strength(MOR) and modulus of elasticity(MOE)of specimendecreased gradually with temperature and duration of treatment. The experiment concluded that the optimal technology for better physical and mechanical properties of P. massoniana wood by high temperature hydro-thermal treatment was 160℃for 3hours.%以40年生马尾松Pinus massoniana木材为研究对象,采用不同水热处理温度(140,160,180,200℃)和不同时间(1,3,5 h)的热处理工艺,研究处理前后马尾松木材试件的主要物理力学性能变化.结果表明,试件的平衡含水率和失重率随水热处理温度升高和时间的延长呈逐渐降低的趋势;140℃处理的试件的气干密度、全干密度和基本密度随处理时间的增加变化不明显,但160,180,200℃处理下,随着处理温度升高和处理时间的延长,比处理前的试件均有所降低;马尾松木材的抗弯强度和抗弯弹性模量均随水热处理温度升高和时间的延长呈逐渐降低的趋势.实验显示,高温水热处理改性马尾松木材物理力学性能的较佳工艺为:处理温度160℃,处理时间3 h.【期刊名称】《浙江林业科技》【年(卷),期】2017(037)005【总页数】7页(P35-41)【关键词】高温水热处理;马尾松木材;物理力学性能【作者】张乃华;李康;李延军;蔡绍祥;张婧;孙桐;王丽【作者单位】南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;浙江农林大学工程学院,浙江杭州 311300;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京210037;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;浙江农林大学工程学院,浙江杭州 311300【正文语种】中文【中图分类】S781.3人工林木材是目前我国重要的木材来源，且是一种可再生绿色建筑材料，具有加工简单、强重比大、装饰性强等优点，被广泛应用于建筑、家具制造和室内装饰等方面。
故宫养心殿区古建筑望板老化状况分析
Vol 49 No. 6Jun.2021第49卷第6期林业机械与木工设备2021 年 6 月FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT研究与设计故宫养心殿区古建筑望板老化状况分析王辉J 张典心，张文博S 符瑞云S 管成S 张厚江2(1.故宫博物院，北京100001；2.北京林业大学，北京100083)摘要：以养心殿修缮为契机，对拆卸下的望板木构件在材种鉴定的基础上，对其进行化学组分定量分 析,测定各化学成分相对含量的状况;采用X 射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)以及热重(TG)等表征手段，分析了望板木构件的相对结晶度及组分中化学基团的变化；结合力学性能试验评价望板的力学强度变化；比较老化材与现代材的测试结果分析和评价望板的老化状况。
结论如下：①望板综纤维素含量降解严重，仅为现 代材的1/2,而相对结晶度较高，推断该木构件降解机制为以多糖类化学组分为营养源的寄生性昆虫以及褐腐菌为主;②随着腐朽程度的增加，由于多糖类组分的严重降解，构成望板高分子化合物之间的结合作用降低，热稳定性降低，热解温度范围变窄，且残炭率大幅增加，约为现代材的2倍;③由于纤维素的降解，望板脆性增加，强度和弹性模量大幅低于现代材。
关键词：养心殿区古建筑；望板;化学组分；老化状况中图分类号:TS612文献标识码:A文章编号：2095 -2953(2021)06 -0059 -06Analysis of the Deterioration Condition of Roof Boarding of Ancient Buildings in the Hall of Mental Cultivation of the Forbidden CityWANG Hui 1, ZHANG Dian 1 * , ZHANG Wen-bo 2, FU Rui-yun 2, GUAN Cheng 2, ZHANG Hou-jiang 2收稿日期:2021 -01 -08基金项目：北京市科学计划公益应用类项目(Z090506016609002)；故宫博物院横向项目(2020HXFWGXY007)第一作者简介：王 辉(1970-),男，工程师，学士，主要从事古建筑修缮与保护研究,E-mail ：2827904490@ qq. com o*通讯作者：张 典(1985 -)，女，高级工程师，硕士，主要从事古建筑研究与保护,E-mail ：zhangdianl26@ 126. com 0(1. The Palace Museum , Beijing 100001, China ；2. Beijing Forestry University , Beijing 100083 , China)Abstract : Taking the repair of the Hall of Mental Cultivation as an opportunity , this paper involves quantitative analy sis of the chemical composition of the removed roof boarding components based on the wood species identification ofthe wooden components , and determination of the relative content of each chemical composition. By means of charac terization methods such as X-ray diffraction (XRD ) , infrared (IR ) and thermal gravimetric (TG ) ,the relative crystal linity and change of chemical group in the composition of roof boarding wooden components were analyzed. The me chanical strength variation of roof boarding was evaluated coupled with the mechanical properties , with the experimen tal results of aging wood and modem wood compared to analyze and evaluate the aging condition of roof boarding ,60林业机械与木工设备第49卷with conclusions as follows:severe degradation of holocellulose was found in the roof boarding,of which the content of cellulose was only1/2that of modem wood while the relative crystallinity of aging wood was relatively higher than that of modem wood,based on which it was inferred that the deterioration mechanism of roof boarding wooden components mainly consisted of parasitic insects using the chemical components of polysaccharides as nutrition sources and brown-rot fungi.With the degree of decay increasing,due to the severe degradation of polysaccharide components,the binding effect between the macromolecular compounds const l uting the roof boarding decreased,the thermal stability decreased,the range of pyrolysis temperature became narrow and the rate of carbon residue increased dramatically,a-bout twice as much as modem wood,to be about w让h increasing deterioration degree.W让h the degradation of cellulose,the brittleness of roof boarding increased while the strength and the modulus of elasticity were significantly lower than those of modem wood.Due to the degradation of cellulose,the biittleness of the roof boarding increased,with the strength and elastic modulus significantly lower than those of modem wood.Key words:ancient buildings in the Hall of Mental Cultivation；roof boarding structural lumber；chemical composition；degradation condition木材作为建筑材料在户外长期使用过程中，由于光照、湿度、氧气、微生物以及周围空气中的化合物等外部环境因素的影响,不可避免会出现变形、翘曲、开裂、虫蛀、腐朽、变色以及化学组分降解等老化现象，导致木构件力学性能下降，影响木建筑的安全性及使用性能⑴。
热处理温度对3cr13钢组织性能及尺寸稳定性的影响
３．结果分析
（１）３Ｃｒｌ３属马氏体一碳化物型不锈钢，其正 常淬火温度为１０５０℃。此类钢一般淬火加热采用 高温盐浴炉，以目视光学高温计测温，光学高温计 以人眼为接受元件进行光亮平衡，灵敏度低、速度 慢，稍一疏忽很容易在短时间（约ｌＯｍｉｎ）窜温。
（２）当窜温使淬火温度超过１ １００＂（２，组织中 碳化物开始溶解，出现残留奥氏体，阻碍奥氏体长 大的碳化物溶解越多，晶粒越大，残留奥氏体也越 多。造成抗拉强度和冲击韧度下降。
（３）残留奥氏体是亚稳定组织，虽然随时间 延长越趋稳定，但若在７００＂（２左右高温状态使用， 残留奥氏体会发生转变，致使零件尺寸不稳定。
争露＂热皿…·黼㈧篇茹怒｜２２７
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量残留奥氏）硬度不随残留奥氏体增加而下降的原因 是淬火温度升高，溶入奥氏体中的碳化物增多，提 高了马氏体本身的硬度，而残留奥氏体分布在针状 马氏体之间，测定硬度所加载荷大部分由马氏体承 担，故总体表现为硬度并不下降。
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１３．５
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参１２．５
莳１２．０
１１．５
图４经Ｉ１００＂Ｃ处理的显微组织４００×
图５经１１５０＂Ｃ处理的显微组织４００ ｘ
图６经１２００＂Ｃ处理的显微组织４００×
图７经１２５０＂Ｃ处理的显微组织４００× 上述试样均经硫酸铜盐酸水溶液腐蚀。
（３）平均线膨胀系数测试结果见图８。 从以上试验观察结果可以获得以下几点规律： 第一，随３Ｃｒｌ３钢的淬火温度升高，其抗拉强
４．结语 （１）对于３Ｃｒｌ ３钢套筒薄壁零件，应采取严格
的淬火温度，防止出现残留奥氏体，造成抗拉强度 和冲击韧度下降。
（２）现场操作时，目视光学高温计测温时应 进行校准归零，并以人眼为接受元件进行光亮平衡
古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素
林业工程学报，２０２４，９（２）：６３－６９ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２３０７００９收稿日期：２０２３－０７－１０㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－１１－０７基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（ＣＡＦＹＢＢ２０１９ＳＹ０３３）；国家重点研发计划（２０２０ＹＦＣ１５２２４０２）㊂作者简介：袁霄，女，研究方向为木材无损检测㊂通信作者：陈勇平，男，研究员㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｙｐ＠ｃａｆ．ａｃ．ｃｎ古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素袁霄１，２，钟慧娴１，２，钟永２，陈勇平１，２∗（１．中国林业科学研究院生态保护与修复研究所，北京１０００９１；２．中国林业科学研究院木材工业研究所，北京１０００９１）摘㊀要：为实现对木结构古建筑的预防性保护，有必要对木构件的材质性能进行及时有效的预测和评价㊂采取小试样⁃缩尺⁃足尺递进的方式，将微钻阻抗仪和应力波检测等无损检测方法与实验室物理力学性能测试相结合，构建并检验了落叶松木材物理力学性能与微钻阻抗值和波阻模量关系预测模型，进而提出了古建用落叶松木材物理力学性能的现场无损检测分析方法㊂研究结果表明：落叶松小试件密度与微钻阻抗值呈现明显的线性正相关关系，木材密度与微钻阻抗值线性方程相关系数为０．９１；落叶松小试样顺纹抗压强度㊁抗弯强度及抗弯弹性模量与波阻模量呈现较明显的线性正相关关系，木材顺纹抗压强度㊁抗弯强度㊁抗弯弹性模量与波阻模量线性方程相关系数分别为０．８６，０．７４，０．７４；通过微钻阻抗仪和应力波检测可推算落叶松木材物理力学性能㊂利用小试件测试数据所建立的预测方程进行落叶松大试件物理力学性能推算存在一定的误差，其缩尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为１２％和１６％，足尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为１６％和１７％㊂现场预测应同时考虑测试路径因素，自心材至边材区域，落叶松木材密度㊁顺纹抗压强度㊁微钻阻抗值沿径向表现为增大趋势，外层微钻阻抗值比整体平均微钻阻抗值大４％ １６％㊂在古建筑木构件强度检测评估中，应进行木构件的整体微钻检测；若条件所限无法进行整体检测时，应针对不同树种的径向变化规律进行微钻阻抗值的修正㊂关键词：古建筑；木构件；落叶松木材；物理力学性能；无损检测中图分类号：Ｓ７８１．２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２４）０２－００６３－０７ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄｉｎｈｉｓｔｏｒｉｃｂｕｌｉｄｉｎｇＹＵＡＮＸｉａｏ１，２，ＺＨＯＮＧＨｕｉｘｉａｎ１，２，ＺＨＯＮＧＹｏｎｇ２，ＣＨＥＮＹｏｎｇｐｉｎｇ１，２∗（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９１，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨｉｓｔｏｒｉｃｗｏｏｄｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｓｈａｖｉｎｇａｌｏｎｇｈｉｓｔｏｒｙｉｎＣｈｉｎａ，ｂｅｉｎｇａｔｅｓｔａｍｅｎｔｔｏｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙ ｓｒｉｃｈｃｕｌｔｕｒａｌｈｅｒｉｔａｇｅ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｈｉｓｔｏｒｉｃｗｏｏｄｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｒｅｄｉｃｔａｎｄｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｉｍｅｌｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｕｓｉｎｇｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｄａｍａｇｅ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈ⁃ｎｉｑｕｅｓｌｉｋｅｓｔｒｅｓｓｗａｖｅａｎｄｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｉｎｇｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｗａｙｏｆｓｍａｌｌｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ｒｅｄｕｃｅｄ⁃ｓｃａｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｆｕｌｌ⁃ｓｃａｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ａｆｉｅｌｄｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐ⁃ｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄｉｎｈｉｓｔｏｒｉｃｂｕｉｌｄｉｎｇｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｔｈｅｒｅｗａｓａｎｏｂｖｉｏｕｓｌｉｎｅａｒｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗｏｏｄｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｓｍａｌｌｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉ⁃ｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｌｉｎｅａｒｅｑｕａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｗｏｏｄｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗａｓ０．９１．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｃｏｍ⁃ｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｓｈｏｗｅｄａｎｏｂｖｉｏｕｓｌｉｎｅａｒｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｏｄｕｌｕｓｏｆｗａｖｅ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｓｍａｌｌｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｌｉｎｅａｒｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｕｌｔｉｍａｔｅｃｏｍ⁃ｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅ，ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｗａｖｅ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｒｅ０．８６，０．７４ａｎｄ０．７４，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄｃａｎｂｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｔｅｓｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｒｅｗａｓａｃｅｒｔａｉｎｅｒｒｏｒｉｎｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｏｆｓｍａｌｌｓｐｅｃｉ⁃林业工程学报第９卷ｍｅｎｓ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｄｉｃｔｅｄａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｆｏｒｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｐａｒａｌｌｅｌｔｏｇｒａｉｎａｎｄｔｈｅａｃ⁃ｔｕａｌａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｓｗｅｒｅ１２％ａｎｄ１６％ｔｏｒｅｄｕｃｅｄ⁃ｓｃａｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｄｉｃｔｅｄａｖｅｒａｇｅｖａｌ⁃ｕｅｓｆｏｒｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｐａｒａｌｌｅｌｔｏｇｒａｉｎａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｓｗｅｒｅ１６％ａｎｄ１７％ｔｏｆｕｌｌ⁃ｓｃａｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｐａｔｈｆａｃｔｏｒｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｔｅｓｔｉｎｇｆｏｒｗｏｏｄｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｐａｒａｌｌｅｌｔｏｇｒａｉｎ，ａｎｄｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄａｌｌｓｈｏｗｅｄａｇｒａｄｕａｌｉｎｃｒｅａｓｅｔｒｅｎｄｆｒｏｍｔｈｅｈｅａｒｔｗｏｏｄｔｏｔｈｅｓａｐｗｏｏｄ，ａｎｄｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅｗａｓ４％－１６％ｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅ．Ｔｈｅｆｕｌｌｐａｔｈｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｓｔｏｆｔｈｅｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐｅｒ⁃ｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｆｔｈｅｆｕｌｌｐａｔｈｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｓｔｗａｓｌｉｍｉｔｅｄｂｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｒｒｅｃｔｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｒａｄｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｏｄｓｐｅｃｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｓｔｏｒｉｃｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｌａｒｃｈｗｏｏｄ；ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ㊀㊀古建筑木构件不同于传统意义上的木材，对其进行物理力学性能评价无法使用传统的破坏性检测方法㊂在不破坏木构件使用性能和外观的基础上，利用无损检测技术［１－４］科学准确地预测木构件物理力学性能是近年来科研工作者们的重点研究方向之一㊂相关研究表明，在众多无损检测方法中，微钻阻抗仪检测［５－７］获得的阻抗相对值和应力波检测［８－９］获得的应力波速度与木材物理力学性能有显著的相关性㊂王晓欢［１０］利用故宫武英殿修缮过程中拆卸的落叶松旧木构件，对其物理力学性能与微钻阻力检测值之间的相关性进行研究，结果表明，利用阻力仪检测结果可以对木构件物理力学性能进行定量分析㊂段新芳等［１１］利用了应力波测定仪对塔尔寺大金瓦殿５种木构件的弹性模量进行了检测，结果表明，应力波无损检测可以有效测定木构件的力学强度㊂张厚江等［１２］以北京圆明园正觉寺鼓楼拆卸下来的落叶松材为试验对象，对力学试件进行应力波传播速度㊁微钻阻力㊁密度等检测，结果表明，应力波⁃阻力模量与被测材料主要力学性能指标之间有较好的线性相关性㊂朱磊等［１３］以古建筑落叶松木构件材料为试验对象，对比了应力波技术与微钻阻力技术对材料力学的检测效果，结果表明：应力波检测方法在推算木构件材料抗弯弹性模量㊁抗弯强度方面的准确度要高于微钻阻力检测方法；而在推算抗压强度方面，微钻阻力检测方法的准确度略高，结合了应力波和微钻阻力的波阻模量检测方法推算木构件力学性能有比单一方法更高的准确度㊂王忠铖［１４］基于实验室力学试验㊁现场无损检测㊁数值模拟和理论分析等方法，对藏式古建筑木材力学性能及其预测方法等进行了一系列研究，结果表明：对于木材密度的预测，使用微钻阻力即可得到较高的预测精度；对于木材力学性能的预测，有必要综合考虑构件的实际受荷形式㊁木材的纹理方向以及无损检测的方向等多种因素，以获得最高的预测精度㊂Ｄｉｖｏｓ等［１５］利用应力波检测仪，对一座巴洛克风格宫殿天花板等部位的木构件进行无损检测，试验结果表明，利用应力波检测技术可以较为准确地预测单个木构件的抗弯强度㊂Ｃｅｒａｌｄｉ等［１６］使用微钻阻力仪对古建筑榉木构件的密度和抗压强度进行了预测评估，发现微钻阻力值和木材密度有较好的相关性㊂Ｃａｌｄｅｒｏｎｉ等［１７］对旧栗木构件进行了微钻阻力仪检测和传统力学试验，建立了微钻阻力值与横纹和顺纹抗压强度之间的数值关系模型㊂纵观以往的相关研究，其实验室检测对象基本集中为小试样，未过多考虑现场实际应用的验证效果，故本研究采取小试样⁃缩尺试件⁃足尺试件递进的方式建立并评估预测模型㊂笔者选取古建筑木构件常用树种落叶松（Ｌａｒｉｘｓｐ．），将微钻阻抗仪㊁应力波检测等无损检测技术和实验室物理力学性能测试相结合，构建落叶松木材密度㊁抗压强度㊁抗弯强度以及抗弯弹性模量与微钻阻抗值㊁波阻模量关系预测模型，分析比较不同物理力学性能预测模型的相关系数，并对密度㊁抗压强度预测模型进行进一步的缩尺㊁足尺试件验证试验，检验预测方法的可行性㊂除此之外，古建筑木构件现场检测过程中受到木构件位置的影响，可能无法获取完整路径的无损检测参数，而木材由心材至边材的径向路径上，其物理力学性能是发生变化的㊂因此，需探讨木材物理力学性能和无损检测参数的径向变化规律，以便在进行物理力学性能预测时根据实际情况对所获取的无损检测参数进行修正㊂１㊀材料与方法１．１ 试验材料本试验所用落叶松古建材来源于北京故宫和万寿寺，为建筑修缮替换下的脊檩（距今约２７０ａ）４６㊀第２期袁霄，等：古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素和檐柱（距今约１３０ａ）等构件；落叶松现代材来源于河北张家口市等地㊂试材选定后均放置于气干棚至平衡含水率（约９％）㊂１．２㊀试验仪器本试验所用仪器主要为微钻阻抗仪（Ｒｅｓｉｓｔｏ⁃ｇｒａｐｈ４４５２⁃Ｐ）㊁应力波检测仪（ＦＡＫＯＰＰ）㊁万能力学试验机（ＩＮＳＴＲＯＮ５５８２）㊁微机控制电子万能试验机（ＷＤＷ⁃３００Ｅ）㊁微机控制电液伺服压力试验机（ＹＡＷ⁃３０００Ａ）以及Ｘ射线剖面密度测试仪（ＤＥＮＳＥ⁃ＬＡＢＸ）㊂１．３㊀试验方法木材微钻阻抗值和应力波传播速度根据ＤＢ１１／Ｔ１１９０．１ ２０１５‘古建筑结构安全性鉴定技术规范第１部分：木结构“测定，木材密度㊁顺纹抗压强度㊁抗弯强度和抗弯弹性模量分别根据ＧＢ／Ｔ１９２７．５ ２０２１‘木材密度测定方法“㊁ＧＢ／Ｔ１９２７．１１ ２０２２‘顺纹抗压强度测试方法“㊁ＧＢ／Ｔ１９２７．９ ２０２１‘木材抗弯强度试验方法“㊁ＧＢ／Ｔ１９２７．１０ ２０２１‘木材抗弯弹性模量测定方法“测定㊂１．３．１㊀模型用标准小试件的加工与测试将落叶松古建材和现代材经过除钉㊁锯解㊁划线等加工程序后，制作成４００ｍｍˑ２０ｍｍˑ２０ｍｍ的无疵试件共６０个，其中古建材试件４１个㊁现代材试件１９个，进行试件的质量测定㊁尺寸测量㊁相关无损检测以及物理力学性能测试㊂相关检测示意图如图１所示㊂图１㊀小试件检测示意图Ｆｉｇ．１㊀Ｔｅｓｔｉｎｇｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｓｍａｌｌｓｐｅｃｉｍｅｎｓ１．３．２㊀验证用大尺寸试件的加工与测试缩尺验证试件取自落叶松现代材锯截圆盘的４个方向，每个方向取１ ２个试件㊂每个圆盘４ ８个试件㊂经过筛选，６个圆盘共取３０个试件，初加工试件开展无损检测后制成７５ｍｍˑ５０ｍｍˑ５０ｍｍ的缩尺试件，进行质量测定㊁尺寸测量和顺纹抗压强度测试㊂足尺验证试验随机选择５个落叶松木段，根据木段的尺寸统一加工成４８４ｍｍˑ２１８ｍｍˑ２１８ｍｍ试件，进行质量测定㊁尺寸测量㊁无损检测和顺纹抗压强度测试㊂相关检测示意图如图２所示㊂图２㊀大试件检测示意图Ｆｉｇ．２㊀Ｔｅｓｔｉｎｇｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ１．３．３㊀修正用径向小试件的加工与测试修正用小试件取自落叶松现代材锯截圆盘的４个方向，每个方向沿径向（从心材至边材方向）取３个试件，每个圆盘１２个试件，３个圆盘共３６个试件㊂从心材至边材依次编号为位置１㊁２㊁３，试件规格初加工为８０ｍｍˑ２０ｍｍˑ２０ｍｍ开展无损检测，然后加工成标准试件进行密度和顺纹抗压强度测试㊂相关检测示意图如图３所示㊂５６林业工程学报第９卷图３㊀径向试件检测示意图Ｆｉｇ．３㊀Ｔｅｓｔｉｎｇｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｒａｄｉａｌｓｐｅｃｉｍｅｎｓ２㊀结果与分析２．１㊀原始回归模型建立与评价２．１．１㊀微钻阻抗值与密度的相关性密度是木材的基本物理力学性能之一，一定程度上也决定着其他的物理力学性能㊂本研究分析了落叶松气干密度与微钻阻抗值Ｆ的相关性，结果表明，落叶松古建材和现代材的微钻阻抗值与密度均呈现显著的线性相关，且呈正相关性，即随着密度的增加，阻抗仪检测值增加，其结果如图４所示㊂图４㊀微钻阻抗值与密度的关系Ｆｉｇ．４㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｗｏｏｄｄｅｎｓｉｔｙ２．１．２㊀波阻模量与顺纹抗压强度㊁抗弯强度及抗弯弹性模量的相关性㊀㊀相关研究已证明，波阻模量Ｆｖ２可作为无损检测指标进行材料性能的推算［１８］，其单位为ｒｅｓｉ㊃ｋｍ２／ｓ２㊂因此，本研究尝试建立了落叶松木材顺纹抗压强度ＵＣＳ㊁抗弯强度ＭＯＲ及抗弯弹性模量ＭＯＥ与波阻模量的相关模型，其回归方程如图５所示㊂由图５可知，落叶松古建材和现代材的波阻模量与顺纹抗压强度㊁抗弯强度及抗弯弹性模量均呈线性相关㊂从落叶松木材密度㊁顺纹抗压强度㊁抗弯强度及抗弯弹性模量与无损检测参数的相关模型也可以看出，所用样本的物理力学性能区间覆盖越广，模型预测准确度和适应性越高㊂为便于模型应用和验证，对落叶松整体样本相关回归方程进行整理，如表１所示㊂图５㊀波阻模量与力学强度的关系Ｆｉｇ．５㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｖｅｌｏｃｉｔｙ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ表１㊀落叶松木材物理力学性能预测方程Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄ材质性能指标ｙ线性回归方程ｙ＝ａｘ＋ｂｘａｂ相关系数ｒ密度／（ｇ㊃ｃｍ－３）Ｆ／ｒｅｓｉ０．００８０．４４２０．９１顺纹抗压强度／ＭＰａＦｖ２／（ｒｅｓｉ㊃ｋｍ２㊃ｓ－２）０．０４２３２．０４５０．８６抗弯弹性模量／ＭＰａＦｖ２／（ｒｅｓｉ㊃ｋｍ２㊃ｓ－２）０．００９７．６２１０．７４抗弯强度／ＭＰａＦｖ２／（ｒｅｓｉ㊃ｋｍ２㊃ｓ－２）０．１０３９８．６０５０．７４６６㊀第２期袁霄，等：古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素２．２㊀预测模型的验证与偏差分析根据表１，将３０个缩尺试件和５个足尺试件测得的微钻阻抗值和波阻模量代入对应的落叶松密度及顺纹抗压强度相关方程中，得到木材密度及顺纹抗压强度预测值，并与其实际测得的密度及顺纹抗压强度进行对比㊂２．２．１㊀缩尺试验验证将缩尺试件的微钻阻抗值和波阻模量分别代入方程ｙ＝０．００８ｘ＋０．４４２及ｙ＝０．０４２ｘ＋３２．０４５，得到缩尺试件密度和顺纹抗压强度的预测值，并与实际值对比如图６所示㊂经统计分析，缩尺试件实际密度平均值为０．５３０ｇ／ｃｍ３，预测密度平均值为０．５９２ｇ／ｃｍ３３实测值平均偏差约为１２％，其中最大相差０．０８５ｇ／ｃｍ３，最小仅相差０．０３３ｇ／ｃｍ３㊂缩尺试件实际顺纹抗压强度平均值为５８．３５ＭＰａ，预测顺纹抗压强度平均值为４８．６８ＭＰａ，平均相差９．６７ＭＰａ，顺纹抗压强度预测值与实测值平均偏差约为１６％，其中最大相差１６．７９ＭＰａ，最小仅相差０．５２ＭＰａ㊂缩尺验证试验相关性分析结果表明，前期所建立的预测模型对落叶松木材物理力学性能的评估效果良好，其密度㊁顺纹抗压强度预测值与实测值之间的相关系数分别为０．８３１和０．６３４，密度预测效果优于顺纹抗压强度㊂通过该方法能较好地预测古建筑木构件的密度和承载能力㊂图６㊀缩尺试件木材密度和抗压强度预测Ｆｉｇ．６㊀Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｆｗｏｏｄｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｒｅｄｕｃｅｄ⁃ｓｃａｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ２．２．２㊀足尺试验验证将足尺试件的微钻阻抗值和波阻模量分别代入方程ｙ＝０．００８ｘ＋０．４４２及ｙ＝０．０４２ｘ＋３２．０４５，得到足尺试件密度和顺纹抗压强度的预测值，并与实际值对比㊂经统计分析，足尺试件实际密度平均值为０．５４５ｇ／ｃｍ３，预测密度平均值为０．６３１ｇ／ｃｍ３，平均相差０．０８６ｇ／ｃｍ３，密度预测值与实测值平均偏差约为１６％，其中最大相差０．０９６ｇ／ｃｍ３，最小仅相差０．０６７ｇ／ｃｍ３㊂足尺试件实际顺纹抗压强度平均值为４７．８４ＭＰａ，预测顺纹抗压强度平均值为５５．７０ＭＰａ，平均相差７．８６ＭＰａ，顺纹抗压强度预测值与实测值平均偏差约为１７％，其中最大相差１１．７２ＭＰａ，最小仅相差３．３７ＭＰａ㊂足尺验证试验进一步表明，所建立的预测模型对落叶松足尺构件进行物理力学性能评估同样适用，木材密度和顺纹抗压强度预测误差均在２０％以内㊂足尺试件顺纹抗压强度预测值均略大于实际值，这可能是因为足尺试件的变异性更大，其内部缺陷一定程度上影响了木材的物理力学性能㊂２．３㊀检测路径影响与趋势修正测定落叶松木材从心材至边材方向３６个试件的密度㊁顺纹抗压强度和无损检测参数，了解其变化趋势，同时为现场无法进行完整路径无损检测时提供数据参考㊂２．３．１㊀微钻阻抗值和应力波速度径向变化规律落叶松木材从心材至边材方向微钻阻抗值呈现沿径向逐渐增大的规律㊂圆盘１从心材至边材的微钻阻抗值依次为２０．７，２０．９和２１．８ｒｅｓｉ，整体平均微钻阻抗值为２１．１ｒｅｓｉ，其整体平均微钻阻抗值指的是３个径向试件所组成的区域进行完整路径定向检测获得的微钻阻抗值平均值；圆盘２从心材至边材的微钻阻抗值依次为２４．８，２７．１和３０．１ｒｅｓｉ，整体平均微钻阻抗值为２７．３ｒｅｓｉ；圆盘３从心材至边材的微钻阻抗值依次为２５．１，２７．４和３３．０ｒｅｓｉ，整体平均微钻阻抗值为２８．５ｒｅｓｉ㊂３个圆盘外部微钻阻抗值均略大于整体平均微钻阻抗值，分别比整体平均微钻阻抗值大４％，１０％和１６％，在实际检测中，要想获取更准确的材质性能，应进行木构件的整体微钻检测，若条件所限无法进行整体检测时，应针对不同树种的径向变化规律进行微钻阻抗值修正㊂对于古建用落叶松木材而言，若现场只进行了木构件外部区域的微钻检测，则该数值应进行７６林业工程学报第９卷４％和１６％的折减后再结合模型进行剩余强度预测，并给出预测值区间；必要时也可现场选取１ ２个检测点进行外部区域和完整路径微钻阻抗仪探测，得出两者之间微钻阻抗值的关系进行折减㊂在气干条件下，落叶松木材应力波速度沿径向变化规律不明显，具体表现为，圆盘１从心材至边材的应力波速度依次为４４２３，４１８６和４０８５ｍ／ｓ，圆盘２从心材至边材的应力波速度依次为３９６３，３９２０和４１９７ｍ／ｓ，圆盘３从心材至边材的应力波速度依次为３８７３，４００２和４０７５ｍ／ｓ㊂从心材至边材方向微钻阻抗值呈现出沿径向逐渐增大的趋势，这主要是因为微钻阻抗值与木材密度正相关，从心材至边材方向所取试件的密度逐渐增大；相对微钻阻抗值而言，落叶松木材应力波速度值在树种相同的条件下，主要受木材含水率和缺陷等影响较大，受正常区间范围内的密度变化影响不显著㊂图７㊀落叶松木材微钻阻抗值和应力波速度径向变化Ｆｉｇ．７㊀Ｒａｄｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄ２．３．２㊀密度及顺纹抗压强度变化规律落叶松木材从心材至边材方向密度沿径向逐渐增大㊂圆盘１从心材至边材的密度依次为０．４７６，０．５１３和０．５４９ｇ／ｃｍ３，圆盘２从心材至边材的密度依次为０．５００，０．５３５和０．５３８ｇ／ｃｍ３，圆盘３从心材至边材的密度依次为０．５０１，０．５２６和０．５６２ｇ／ｃｍ３㊂而落叶松顺纹抗压强度沿径向逐渐增大，与密度径向变化规律一致㊂圆盘１从心材至边材的顺纹抗压强度依次为４６．９，４８．６和５６．２ＭＰａ，圆盘２从心材至边材的顺纹抗压强度依次为４２．３，５０．３和５３．１ＭＰａ，圆盘３从心材至边材的顺纹抗压强度依次为４２．９，４７．２和５６．２ＭＰａ㊂落叶松木材从心材至边材方向密度和顺纹抗压强度沿径向呈现逐渐增大的趋势，该数值和趋势一定程度上也受取样位置的影响㊂为进一步表征密度的更细微变化，在同批落叶松圆盘上截取宽２０ｍｍ的中心试条，进行Ｘ射线剖面密度测试，结果见图８㊂图８㊀落叶松木材剖面密度分布Ｆｉｇ．８㊀Ｖｅｒｔｉｃａｌｄｅｎｓｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅｏｆｌａｒｃｈｗｏｏｄ㊀㊀剖面密度反映了所取试条从髓心至材表在径向上的密度分布情况，如图８所示㊂木材生长轮由早材和晚材组成，早材的细胞腔大而细胞壁薄，导致其密度较低，晚材的细胞腔小而细胞壁厚，导致其密度较高，连续的生长轮形成密度的高低交替，因此木材剖面密度一般呈振荡曲线㊂对图８中落叶松木材剖面密度曲线进行统计分析可知，髓心至材表深度为１３０．７ｍｍ，剖面密度波动范围为０．２１．１ｇ／ｃｍ３㊂落叶松木材剖面密度曲线中相邻的波谷至波峰为一个生长轮，通过计算每个生长轮的平８６㊀第２期袁霄，等：古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素均密度，可以发现落叶松木材心材至边材区域生长轮平均密度呈现缓慢增加趋势，但至材表位置略有下降，落叶松木材的整体密度为０．５６３ｇ／ｃｍ３㊂３㊀结㊀论１）通过微钻阻抗仪和应力波检测可推算落叶松木材物理力学性能㊂古建筑木构件现场检测中，木构件密度根据微钻阻抗值结合回归模型进行推算，抗压强度㊁抗弯强度及抗弯弹性模量根据波阻模量结合回归模型进行推算㊂２）利用微钻阻抗仪和应力波检测推算落叶松木材物理力学性能存在一定误差㊂通过微钻阻抗值推算落叶松木材密度时，缩尺试件预测值与实际值的平均偏差约为１２％，足尺试件平均偏差约为１６％；由波阻模量推算落叶松木材顺纹抗压强度时，缩尺试件平均偏差约为１６％，足尺试件平均偏差约为１７％㊂３）落叶松木材密度㊁顺纹抗压强度㊁微钻阻抗值从心材至边材均表现为逐渐增大的趋势，所取试样中外部区域微钻阻抗值比整体平均微钻阻抗值大４％ １６％㊂在实际检测中，要想获取更准确的材质性能，应进行木构件的整体微钻检测，若条件所限无法进行整体检测时，应针对不同树种的径向变化规律进行修正㊂对应力波速度而言，径向位置变化对其影响不显著，外部区域应力波速度值可作为整体材质性能预测的速度值㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ＳＨＡＲＡＰＯＶＥ，ＢＲＩＳＣＨＫＥＣ，ＭＩＬＩＴＺＨ．Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｐｒｅ⁃ｓｅｒｖａｔｉｖｅ⁃ｔｒｅａｔｅｄｗｏｏｄｅｎｐｏｌｅｓｕｓｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅ⁃ｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｆｏｒｅｓｔｓ，２０１９，１１（１）：２０．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｆ１１０１００２０．［２］ＴＵＭＥＮＪＡＲＧＡＬＢ，ＩＳＨＩＧＵＲＩＦ，ＴＡＫＡＨＡＳＨＩＹ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅ⁃ｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＬａｒｉｘｓｉｂｉｒｉｃａｌｕｍｂｅｒｕｓｉｎｇｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ⁃ｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｏｏｄＰｒｏｄｕｃｔｓＪｏｕｒｎａｌ，２０２０，１１（３）：１１５－１２１．ＤＯＩ：１０．１０８０／２０４２６４４５．２０２０．１７３５７５４．［３］张厚江，管成，文剑．木质材料无损检测的应用与研究进展［Ｊ］．林业工程学报，２０１６，１（６）：１－９．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１６．０６．００１．ＺＨＡＮＧＨＪ，ＧＵＡＮＣ，ＷＥＮＪ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｅ⁃ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｏｆｗｏｏｄｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，１（６）：１－９．［４］王珏，李彦杰，陈益存，等．近红外光谱技术在林业领域的应用［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２０２３，４７（３）：２３７－２４６．ＷＡＮＧＪ，ＬＩＹＪ，ＣＨＥＮＹＣ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅａｒ⁃ｉｎ⁃ｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｉｎｆｏｒｅｓｔｒｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵ⁃ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，４７（３）：２３７－２４６．［５］ＫＡＲＬＩＮＡＳＡＲＩＬ，ＤＡＮＵＭ，ＮＡＮＤＩＫＡＤ，ｅｔａｌ．Ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅ⁃ｓｉｓｔａｎｃｅｍｅｔｈｏｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｓ⁃ｉｎｏｕｓｗｏｏｄｏｆａｇａｒｗｏｏｄ（Ａｑｕｉｌａｒｉａｍａｌａｃｃｅｎｓｉｓ）［Ｊ］．ＷｏｏｄＲｅ⁃ｓｅａｒｃｈ，２０１７，６２：６８３－６９０．［６］姚建峰，符利勇，宋新宇，等．微钻阻力法测量早晚材密度的可行性试验［Ｊ］．林业工程学报，２０２２，７（５）：６６－７３．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２２０３０２８．ＹＡＯＪＦ，ＦＵＬＹ，ＳＯＮＧＸＹ，ｅｔａｌ．Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｓｔｕｄｙｏｎｍｅａｓ⁃ｕｒｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙｏｆｅａｒｌｙｗｏｏｄａｎｄｌａｔｅｗｏｏｄｂｙｍｉｃｒｏｄｒｉｌｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２２，７（５）：６６－７３．［７］李鑫．古建筑木构件材质性能与残损检测关键技术研究［Ｄ］．北京：北京工业大学，２０１５．ＬＩＸ．ＫｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍａｔｅｒｉａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｄａｍａｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆａｎｃｉｅｎｔＣｈｉｎｅｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５．［８］ＩＳＨＩＧＵＲＩＦ，ＭＡＴＳＵＩＲ，ＩＩＺＵＫＡＫ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｕｍｂｅｒｂｙｓｔｒｅｓｓ⁃ｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄＰｉｌｏ⁃ｄｙｎｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｏｆ３６⁃ｙｅａｒ⁃ｏｌｄＪａｐａｎｅｓｅｌａｒｃｈｔｒｅｅｓ［Ｊ］．ＨｏｌｚＡｌｓＲｏｈ⁃ＵｎｄＷｅｒｋｓｔｏｆｆ，２００８，６６（４）：２７５－２８０．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ００１０７－００８－０２５１－７．［９］ＲＯＳＳＲＪ，ＺＥＲＢＥＪＩ，ＷＡＮＧＸＰ，ｅｔａｌ．Ｓｔｒｅｓｓｗａｖｅｎｏｎｄｅ⁃ｓｔｒｕｃｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＤｏｕｇｌａｓ⁃ｆｉｒｐｅｅｌｅｒｃｏｒｅｓ［Ｊ］．ＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓＪｏｕｒｎａｌ，２００５，５５（３）：９０－９４．［１０］王晓欢．古建筑旧木材材性变化及其无损检测研究［Ｄ］．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００６．ＷＡＮＧＸＨ．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｖａｒｉｅｔｙａｎｄｔｈｅＮＤＥｏｆａｇｅｄｗｏｏｄｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｎｃｉｅｎｔａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ［Ｄ］．Ｈｏｈｈｏｔ：ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６．［１１］段新芳，王平，周冠武，等．应力波技术检测古建筑木构件残余弹性模量的初步研究［Ｊ］．西北林学院学报，２００７，２２（１）：１１２－１１４．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－７４６１．２００７．０１．０３１．ＤＵＡＮＸＦ，ＷＡＮＧＰ，ＺＨＯＵＧＷ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｅｖａｌｕ⁃ａｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃＭＯＥｏｆａｎｃｉｅｎｔｗｏｏｄｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｍｂｅｒｓｂｙｓｔｒｅｓｓｗａｖｅｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７，２２（１）：１１２－１１４．［１２］张厚江，朱磊，孙燕良，等．古建筑木构件材料主要力学性能检测方法研究［Ｊ］．北京林业大学学报，２０１１，３３（５）：１２６－１２９．ＤＯＩ：１０．１３３３２／ｊ．１０００－１５２２．２０１１．０５．００７．ＺＨＡＮＧＨＪ，ＺＨＵＬ，ＳＵＮＹＬ，ｅｔａｌ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｍａｉｎｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｎｃｉｅｎｔａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｔｉｍｂｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１，３３（５）：１２６－１２９．［１３］朱磊，张厚江，孙燕良，等．基于应力波和微钻阻力的古建筑木构件材料力学性能检测［Ｊ］．东北林业大学学报，２０１１，３９（１０）：８１－８３．ＤＯＩ：１０．１３７５９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｄｌｘｂ．２０１１．１０．０１０．ＺＨＵＬ，ＺＨＡＮＧＨＪ，ＳＵＮＹＬ，ｅｔａｌ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎ⁃ｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｎｃｉｅｎｔａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｔｉｍｂｅｒｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｅｓｓｗａｖｅａｎｄｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵ⁃ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１，３９（１０）：８１－８３．［１４］王忠铖．藏青杨古建木材力学性质试验研究及预测方法［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０２２．ＤＯＩ：１０．２６９４４／ｄ．ｃｎｋｉ．ｇｂｆｊｕ．２０２２．０００２０８．ＷＡＮＧＺＣ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｉｂｅｔａｎＰｏｐｕｌｕｓｃａｔｈａｙａｎａｉｎａｎｃｉｅｎｔｂｕｉｌｄ⁃ｉｎｇｓ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２２．［１５］ＤＩＶＯＳＦ，ＮＥＭＥＴＨＬ，ＢＥＪＯＬ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｏｏｄｅｎｓｔｒｕｃ⁃ｔｕｒｅｏｆａＢａｒｏｑｕｅｐａｌａｃｅｉｎＰａｐａ，Ｈｕｎｇａｒｙ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ１１ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＴｅｓｔｉｎｇｏｆＷｏｏｄ，Ｓｏｐｒｏｎ，Ｈｕｎｇａｒｙ，１９９９．［１６］ＣＥＲＡＬＤＩＣ，ＭＯＲＭＯＮＥＶ，ＲＵＳＳＯＥＥ．Ｒｅｓｉｓｔｏｇｒａｐｈｉｃｉｎ⁃ｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆａｎｃｉｅｎｔｔｉｍｂｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉ⁃ｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００１，３４（１）：５９－６４．ＤＯＩ：１０．１００７／ＢＦ０２４８２２０１．［１７］ＣＡＬＤＥＲＯＮＩＣ，ＤＥＭＡＴＴＥＩＳＧ，ＧＩＵＢＩＬＥＯＣ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉ⁃ｍｅｎｔａｌｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｎｄｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｓｏｎａｎｃｉｅｎｔｔｉｍｂｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１０，３２（２）：４４２－４４８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｎｇｓｔｒｕｃｔ．２００９．１０．００６．［１８］朱磊，张厚江，孙燕良，等．基于应力波和微钻阻力的红松类木构件力学性能的无损检测［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２０１３，３７（２）：１５６－１５８．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－２００６．２０１３．０２．０２８．ＺＨＵＬ，ＺＨＡＮＧＨＪ，ＳＵＮＹＬ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｏｆｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＫｏｒｅａｎｐｉｎｅｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｅｓｓｗａｖｅａｎｄｍｉｃｒｏ⁃ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎ），２０１３，３７（２）：１５６－１５８．（责任编辑㊀莫弦丰）９６。
高温热处理对桃花心木化学性质的影响
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ⁃ｔｒｅａｔｅｄ ｗｏｏｄ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ
为 ２ ２００ ｍｍ × １２０ ｍｍ × ２５ ｍｍ（ 长 ×宽 ×厚） ，气干含
水率 １１％ ～ １５％，气干密度为 ０．５６ ｇ ／ ｃｍ ３ 。
定》 测试抽提物含量。 将抽提物与绝干光谱纯溴
使用红外光谱仪进行分析。 光谱采集范围为 ４００ ～
４ ０００ ｃｍ －１ ，扫描 １６ 次，分辨率为 ４ ｃｍ －１ 。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＤＯＩ：１０．１３３６０ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２００６０１６
高温热处理对桃花心木化学性质的影响
杨昇，付跃进 ∗ ，晏婷婷，陈媛
（ 中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 １０００９１）
摘 要：热处理是木材加工行业中常用的处理手段之一，可有效提升木材尺寸稳定性及具有防生物侵蚀能力，但
收稿日期：２０２０－０６－１２ 修回日期：２０２０－０９－０５
基金项目：国家重点研发计划（２０１７ＹＦＤ０６００２０２） 。
作者简介：杨昇，男，博士，助理研究员，研究方向为生物质资源利用及木材质量检测。 通信作者：付跃进，男，副研究员。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： １４７３９８５９６
＠ ｑｑ．ｃｏｍ。
高温热处理对木材力学性能的影响
高温热处理对木材力学性能的影响陈康乐;冯德君;张英杰;赵泾峰;胡耀华【摘要】以毛白杨(Populus tomentosa)、云杉(Picea asperata)和樟子松(Pinus sylvestris)为试验材料,通过蒸汽热处理,研究热处理条件变化对该3种木材的抗弯强度(MOR)、抗弯弹性模量(MOE)及顺纹抗压强度的影响.结果表明:随着热处理温度的升高和处理时间的延长,3种木材的MOR、MOE和顺纹抗压强度均降低；与对照样相比,毛白杨在180℃以下,云杉和樟子松在190℃以下,木材主要力学强度没有降低；毛白杨超过190℃,云杉和樟子松超过200℃,随着温度的升高,强度降低；毛白杨超过200℃,云杉和樟子松超过210℃强度降低的更快.总之,毛白杨热处理温度不超过200℃,云杉和樟子松热处理不超过210℃.【期刊名称】《西北林学院学报》【年(卷),期】2013(028)005【总页数】4页(P164-166,268)【关键词】高温热处理;毛白杨;云杉;樟子松;力学性能【作者】陈康乐;冯德君;张英杰;赵泾峰;胡耀华【作者单位】西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100;杨凌职业技术学院生态环境工程学院,陕西杨陵712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨陵712100【正文语种】中文【中图分类】S781.2由于高温热处理改性木材技术不采用化学药剂，因而有很强的环保优势，国外在高温热处理木材的理论与技术方面进行了广泛的研究［1－4］。
目前，国内高温热处理木材的研究和应用还处在初级阶段，由以往研究热处理对压缩木材的固定与蠕变以及尺寸稳定化的影响向高温热处理对木材的防腐性和物理力学性能的影响等方面转变［5－9］。
由于木材的力学性能与其加工利用息息相关，因而迫切需要研究不同热处理条件后木材的力学性质，并为探寻热处理木材在不同使用环境条件下，平衡其尺寸稳定性和耐久性与力学性能之间的关系提供依据。
高温水热处理对马尾松木材颜色变化的影响
高温水热处理对马尾松木材颜色变化的影响陈宣宗;张爱文;陈李璨;吕荣金;李康;李延军【期刊名称】《浙江林业科技》【年(卷),期】2018(038)006【摘要】以高温高压水作为传热介质,在水热处理温度为140℃,160℃,180℃,200℃,水热处理时间为1 h,3 h,5 h的条件下对40年生马尾松Pinus massoniana木材进行高温热处理,以饱和蒸气提供高压条件,研究马尾松木材在不同水热处理条件下颜色变化,并分析处理材颜色与化学成分的关系.结果表明,随着热处理温度的升高和时间的延长,马尾松木材颜色从明黄色向深褐色转变,木材明度值降低,总体色差增加;木材总体色差与木材三大素变化呈一定相关性,其随纤维素和半纤维素的减少而增加.与热处理时间相比,热处理温度对马尾松木材颜色影响更显著.【总页数】7页(P1-7)【作者】陈宣宗;张爱文;陈李璨;吕荣金;李康;李延军【作者单位】南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;福建华宇集团有限公司,福建建瓯 353000;北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083;浙江升华云峰新材股份有限公司,浙江德清 313200;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;南京林业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210037;福建华宇集团有限公司,福建建瓯 353000【正文语种】中文【中图分类】S791.284【相关文献】1.高温热处理对落叶松仿珍贵木材颜色变化的影响 [J], 马伟;强添纲;郭明辉2.高温水热处理对马尾松木材化学成分的影响 [J], 蔡绍祥;李康;秦韶山;李延军3.高温水热处理对马尾松木材物理力学性能的影响 [J], 张乃华;李康;李延军;蔡绍祥;张婧;孙桐;王丽4.高温水热处理对马尾松木材尺寸稳定性和材色的影响 [J], 蔡绍祥;王新洲;李延军5.高温热处理对低龄桉树木材颜色变化的影响 [J], 卢翠香;蒋汇川;刘媛;周维;陆敏;陈健波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高温过热蒸汽干燥处理对木地板尺寸稳定性的影响
高温过热蒸汽干燥处理对木地板尺寸稳定性的影响齐华春;刘一星;程万里【摘要】以日本柳杉(Cryptomeria japonica D.Don)为试材,经温度为140,160,180℃,相对湿度均为100%的过热蒸汽处理及干燥后制成木地板,对其吸湿解吸特性及化学成分进行分析,考查在潮湿或干燥的自然环境使用中的尺寸稳定性.研究结果表明:经高温过热蒸汽干燥处理后的木地板尺寸稳定性得到了改善.【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(011)004【总页数】3页(P373-375)【关键词】高温过热蒸汽;吸湿解吸特性;化学成分;尺寸稳定性【作者】齐华春;刘一星;程万里【作者单位】北华大学,林学院,吉林,吉林,132013;东北林业大学,材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040;东北林业大学,材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040;东北林业大学,材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040【正文语种】中文【中图分类】S781.71随着我国经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，在回归自然、崇尚绿色的潮流影响下，人们对实木地板的需求量越来越大.由于木材具有干缩湿涨性，在使用过程中，木地板的尺寸会发生变化，从而导致变形或开裂，降低了使用效果和使用年限.要消除由木材干缩湿胀造成的木地板尺寸变化带来的不利影响，在生产过程中应进行适当的控制，从而消除、减小由于木材的干缩湿胀所带来的产品质量问题. 已有的研究表明，木材在温度高于140 ℃、相对湿度60%以上的过热蒸汽条件下进行干燥，其应力在短时间内将得以急剧释放[1-5].但对于经过高温过热蒸汽干燥处理后的木材的尺寸稳定性变化问题探讨较少.本研究在前期研究[6-12]的基础上，对高温过热蒸汽处理干燥后制成的木地板在潮湿或干燥的自然环境使用中的尺寸稳定性进行了考察，以探讨高温过热蒸汽干燥处理后木地板尺寸稳定性的变化.1 材料与方法1.1 试验材料实验材料选用树龄135 a的日本奈良县产日本柳杉(Cryptomeria japonicaD.Don)材的心材部分，平均绝干密度0.32 g/cm3，平均生长轮宽度2.2 mm.经温度分别为140，160，180 ℃，相对湿度(RH)均为100%(压力为当时条件相对湿度与所在温度对应饱和压力的乘积)的不同条件过热蒸汽处理(处理时间为30min左右[3])后，放置在大气环境下使其达到大气平衡含水率约为9.7%(黑龙江哈尔滨，5月份).1.2 试验方法1.2.1 吸湿解吸特性试验将经干燥处理后的地板料制成50 mm(径向)× 3 mm(弦向)×10 mm(轴向)的试件，先将其分别称重，在室温(20 ℃)下放入装有不同质量分数硫酸水溶液的封闭干燥器中，用于试验.根据日本木材学会编《木材科学实验书1.物理》，在封闭的容器中，不同质量分数的硫酸溶液饱和水溶液表面的蒸汽压不同，最终形成的平衡水汽压(或相对湿度)也不同.不同质量分数的硫酸水溶液在20 ℃时的相对湿度见表1.表1 硫酸水溶液的质量分数和相对湿度Tab.1 Mass fraction and relativehumidity of sulfuric acid aqueous solutionω(硫酸)/%102533.754560R'H(20℃)/%95.682.468.345.616.1在恒温干燥器中，为16.1%，45.6%的条件下分别存放7 d，称重和测量尺寸；为68.3%，82.4%，95.6%的条件下分别存放6 d，称重及测量尺寸；放置在大气环境下使其达到大气平衡含水率约为9.7%；将试材再次放在恒温干燥器中，为95.6%，82.4%，68.3%，45.6%，16.1%的条件下分别存放10 d，称重及测量尺寸.1.2.2 化学含量测定试验将经干燥处理后的地板料切成小块，置于粉碎机中磨成粉末，取40～60目试样，贮存在具磨砂玻璃塞的广口瓶中，按造纸植物纤维原料化学成分分析方法进行测定.相同处理条件的试件进行3 次平行试验，所得数据求平均值.2 结果与分析2.1 吸湿解吸特性的影响经干燥处理后日本柳杉材在环境温度为20 ℃时的吸湿解吸过程测得的平衡含水率及含水率差见表2(相对湿度均为100%).表2 不同条件处理后木材吸湿解吸过程的平衡含水率及含水率差Tab.2 EMC and MC difference of wood under different treatment conditions/%R'H140℃160℃180℃吸湿解吸含水率差吸湿解吸含水率差吸湿解吸含水率差16.10.71.20.50.31.61.30.21.21.045.62.43.81.41.94.02.11.53.62.168.34.46.11.7 3.45.92.53.25.32.182.47.59.82.36.49.53.16.28.72.595.615.420.14.714.219.85. 614.419.75.3由表2可以看出，在吸湿过程中，当环境湿度为16.1%时，180 ℃处理后木材的水分吸着量最低(0.2%)，其余条件处理后木材的水分吸着量均比180 ℃处理后木材的高，而且水分吸着量随处理木材的温度和RH的增高而减少.在解吸过程，当环境湿度为16.1%时，180 ℃处理后木材的水分吸着量为1.2%.可见，180 ℃处理后的木材在解吸过程中的水分吸着量也是最低的.由可见，吸湿、解吸过程中，高温、高湿处理后的木材水分吸着量低于低温处理后木材的水分吸着量，这说明木材从潮湿的空气中吸收水分的能力明显下降，这是因为木材中的半纤维素是无定形的物质，其结构具有分支度，主链和侧链上含有亲水性基团，它是木材中吸湿性最大的组分.在高温处理后，半纤维素中的某些多糖容易裂解成为糖醛和某些糖类的裂解产物[13]，随着热量的作用这些物质又能发生聚合作用生成不溶于水的聚合物，吸着点降低，因此高温处理可降低木材的吸湿性.另外，高湿处理使某些非结晶区以及部分抽提物从木材中移出，部分木素融化并渗透到纤维素中，经过变化后，微胶粒可能变得更加聚集.收缩后，由于降低了抽提物和基质材料的缘故，相邻的羟基键组自我结合，导致了对水分子可以得到吸附点数量的减少，从而使得水分吸着量减少.由此可知，木地板经高温过热蒸汽处理.吸湿性降低，变形较小，从而使木地板的尺寸稳定性得到改善.2.2 化学成分变化的影响图1、图2分别为未处理材及经干燥处理后的日本柳杉材综纤维素和木质素的质量分数.图1处理前后木材的综纤维素质量分数Fig.1Theholocellulosesmassractionofsamplesbeforeandaftertreatment图2处理前后木材的木质素质量分数Fig.2Theligninmassfractionofsamplesbeforeandaftertreatment由图1可以看出，与未处理材相比，温度超过140 ℃的高温高湿处理后的木材综纤维素质量分数有所降低，180 ℃处理后的试件，综纤维素质量分数降低得最多，此时吸湿性强的半纤维素已出现降解，发生化学变化产生吸湿性弱的聚合物，从而使木材尺寸的稳定性得以提高；由图2可以看出，随着处理温度的升高，木材中吸湿性弱的木质素质量分数呈增加的趋势，180 ℃处理后的试件，木质素质量分数最高，这些变化导致木材的吸水性降低而使木材的尺寸稳定性提高.由此可见，高温过热蒸汽处理后的日本柳杉试件的尺寸稳定性得到了改善，这是由于高温过热蒸汽处理过程中，木材细胞壁成分尤其是半纤维素和少量纤维素发生了化学变化所致，而且其变化与处理温度、相对湿度有关.3 结论1)木材经高温过热蒸汽处理，可使其吸湿解吸过程中水分吸着量降低，也就是其吸湿性能降低，变形能力变小，从而使木地板的尺寸稳定性得到改善；2)高温过热蒸汽处理后的木地板综纤维素质量分数降低，其中半纤维素发生一系列化学变化，产生吸湿性弱的单体，木质素质量分数增高，导致吸水性降低，尺寸稳定性得以改善.【相关文献】[1] Dwianto W，Morooka T，Norimoto M.Stress Relaxation of Sugi Wood(Cryptomeria japonica D.Don)in Radial Compression under High Temperature Steam[J].Holzforschung，1999，53(5)：541-546.[2] 東原貴志，師岡淳郎，則元京.水蒸気処理木材の圧縮変形固定とその機構[J].木材学会誌，2000，46(4)：291-297.[3] 大島克仁.過熱水蒸気下での木材の力学特性[D].京都：京都大学農学部修士論文，2002.[4] 東原貴志，師岡淳郎，則元京.熱処理木材の圧縮変形固定とその機構[J].木材学会誌，2001，47(3)：205-211.[5] 赵钟声，刘一星，孟令联.高温高压水蒸汽处理制造压缩木、人造板材的研究[J].林业机械与木工设备，2001，29(11)：16-17.[6] Wanli Cheng，Toshiro Morooka，Yixing Liu，et al.Shrinkage Stress of Wood during Drying under Superheated Steam Above 100℃[J].Holzforschung，2004，58(4)：423-427.[7] Wanli Cheng，Toshiro Morooka，Qinglin Wu，et al.Characterization of Tangential Shrinkage Stresses of Wood during Drying under Superheated Steam Above100℃[J].Forest Products Journal，2007，57(11)：39-43.[8] Wanli Cheng，Toshiro Morooka，Qinglin Wu，et al.Transverse Mechanical Behavior of Wood under High Temperature and Pressurized Steam[J].Forest Products Journal，2008，58(12)：63-67.[9] 程万里，刘一星，師岡敏朗，等.高温高压蒸汽干燥过程中木材的收缩应力特征[J].北京林业大学学报，2005，27(2)：101-106.[10] 程万里，刘一星，齐华春，等.木材过热蒸汽干燥过程中的收缩应力(Ⅰ)——径向收缩应力特征[J].东北林业大学学报，2004，32(6)：32-34.[11] 程万里，刘一星，師岡敏朗，等.高温高压蒸汽条件下木材的拉伸应力松弛[J].北京林业大学学报，2007，29(4)：84-89.[12] 齐华春，程万里，刘一星.高温高压过热蒸汽处理木材的力学特性及化学成分变化[J].东北林业大学学报，2005，33(3)：44-46.[13] A J Stamm.Wood and Cellulose Science [M].New York：The Ronald Press，1964：317-320.。
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（ Ｓ ） 结 晶度 及 红 外 光 谱 进 行 测 定 和 表 征 。 结 果 表 明 ：相 同 热 处 理 时 间 下 ， 着 热 处 理 温 度 的 升 高 ， １Ｏ ＡＥ、 随 在 ８
２０ ℃范 围 内 ， 论 热处 理介 质是 空气 或 Ｎ ２ 无 时 ， 叶 松 木 材 的 Ａ Ｅ值 均 达 ６ ％ 以 上 ， 质 为 Ｎ 落 Ｓ ０ 介 的 木 材 的 Ａ Ｅ值 Ｓ 低 于 空 气 的 ；红 外 吸 收 光谱 表 明 ， ３０ｃ 附近 － Ｏ 基 团 的 伸 缩 振 动 强 度 随 着 热 处 理 温 度 的 升 高 而 减 少 且 变 化 ３ ８ ｍ Ｈ 显 著 ， ７ ０ｃ 附 近 羰 基 随 温 度 的升 高 吸 收 强 度 降 低 ， 同条 件 下 Ｎ ｌ ３ ｍ 相 保 护 下 羟 基 和 羰 基 吸收 峰 强 度 高 于 空 气 的 ； 落 叶 松 木 材 在 热 处 理 时 间 相 同 的情 况 下 ， 过 不 同超 高 温 度 的处 理 后 ， 材 结 晶 度 的 变 化 趋 势 是 先 增 加 、 减 小 、 经 木 后 再 增 加 ， 晶度 可达 ６ ％ 以上 ， 等 条件 下 ， 氛 围 下 木材 的结 晶度 高 于 空气 的 。 结 ５ 同 Ｎ 关 键 词 ： 落 叶松 ；热 处 理 ； 寸 稳 定 性 ； 晶度 ；红 外 光谱 尺 结
中 图分 类 号 ： ７ １ ￥ ８ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ８ ２ １ ） ２一Ｏ １ ０ ０ １ ７ ８ （０ ０ １ ｌ ４— ５
Ａ ｎ ｌ ｓｓａ ａ ｙ ｉ ｎｄ Ｃｈａ ａ ｔ ｒｚ ｔｏ ｆＤｉ ｅ ｉ ｎａ ｔ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ Ｃｒ ｓ ａ ｌ ｔ ｆ ｒ ｃ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｎｓｏ ｌＳ ａ ｉｉ ｎ ｙ ｔ ｌｉ ｙ ｏ ｔ ｎｉ Ｈ ｅ ｔＴｒ ａ ｅ ｒｘ ｓ ｐ． ａ － ｅ ｔ ｄ Ｌａ ｉ ｐ
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（ 北 林 业 大 学 生 物 质材 料 科 学 与 技 术 教 育 部重 点 实验 室 哈 尔 滨 １０ ４ ） 东 ５ ０ ０
摘
要 ： 对以热处理介质为空气和 Ｎ 下 落 叶 松 木 材 （ 处 理 温 度 １０～ ４ Ｃ， 处 理 时 间 ４ ｈ 的 抗 胀 缩 率 热 ８ ２０ｏ 热 ）
第４ ６卷 第 １ ２期 ２ ０年 ｌ 月 １ ０ ２
林
业
科
学
Ｖｏ． １４６． ． ２ Ｎｏ １
Ｄｅ ．， ｃ ２ ０ １０
ＳＣＩ ＥＮＴＩ Ａ
Ｓ ＬＶＡＥ Ｉ
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高温 热处 理落 叶松木材 尺寸稳定 性及结 晶度分 析表征
孙伟 伦 李 坚
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