KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GỖ BẰNG LĂNG NƯỚC (Lagerstroemia speciosa)

**************** NGUYỄN THỊ HOÀNG QUYÊN KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GỖ BẰNG LĂNG NƯỚC Lagerstroemia speciosa Ngành: Chế biến Lâm sản LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hư

****************

NGUYỄN THỊ HOÀNG QUYÊN

KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ

LÝ CỦA GỖ BẰNG LĂNG NƯỚC

(Lagerstroemia speciosa)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 07/2011

****************

NGUYỄN THỊ HOÀNG QUYÊN

KHẢO SÁT CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ

LÝ CỦA GỖ BẰNG LĂNG NƯỚC

(Lagerstroemia speciosa)

Ngành: Chế biến Lâm sản

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYỆT

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 07/2011

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi luôn nhận được sự dạy bảo tận tình của thầy cô, sự quan tâm giúp đỡ và động viên của gia đình và bạn bè Nhân dịp này, xin được bày tõ lòng biết ơn chân thành đến :

_ Ban giám hiệu và toàn thể Thầy Cô trường Đại học Nông Lâm tp HCM, đặc biệt là quý Thầy Cô khoa Lâm nghiệp và bộ môn Chế biến Lâm sản đã tận tâm truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt quá trình học

_ Trung tâm nghiên cứu Chế biến lâm sản, Giấy và bột giấy - Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt là chị Hồ Thị Thùy Dung đã giúp tôi trong việc thử ứng suất gỗ

_ Đặc biệt xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến Cô Ths Nguyễn Thị Ánh Nguyệt và Thầy Phạm Ngọc Nam đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng xin chân thành cám ơn gia đình và bạn bè đã động viên tôi trong suốt quá trình học cũng như trong thời gian thực hiện đề tài

TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2011

Nguyễn Thị Hoàng Quyên

TÓM TẮT

1 Tên đề tài : “Khảo sát cấu tạo và tính chất cơ lý của gỗ Bằng lăng nước”

2 Thời gian nghiên cứu : Từ ngày 15/03/2011 đến ngày 23/05/2011

3 Địa điểm nghiên cứu :

_ Phòng thí nghiệm Khoa học gỗ - Trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh

_ Trung tâm nghiên cứu Chế biến lâm sản, Giấy và bột giấy - Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

4 Phương pháp nghiên cứu:

_ Chọn cây, cắt khúc gia công mẫu, xác định tính chất vật lý và cơ học theo các TCVN từ 340 – 1970 đến 367 – 1970

_ Nghiên cứu cấu tạo giải phẫu theo Jane (1970) và phân loại đặc điểm

gỗ theo C.T.F.T

_ Sử dụng phần mềm Excel và phương pháp thống kê để đánh giá kết quả thu được

5 Kết quả thu được:

_ Cấu tạo thô đại : Gỗ có dác lõi phân biệt, phần gỗ dác ít, màu sắc giữa dác và lõi khác nhau không nhiều, gỗ có màu đỏ nhạt.Vòng sinh trưởng

có thể phân biệt, thường rộng 3- 6mm.Mô mềm tận cùng vây quanh mạch không kín Gỗ có vân thớ đẹp Chiều hướng thớ gỗ khá thẳng, gỗ nhẹ, mặt gỗ khá mịn, có vệt thẫm Mạch phân tán Mô mềm dãi hẹp gián đoạn, mô mềm vây quanh mạch không kín Tia gỗ nhỏ và hẹp

_ Cấu tạo hiển vi : Gỗ Bằng lăng nước có 2 loại lỗ mạch, kích thước phân biệt, loại nhỏ dưới 70µm và loại lớn trên 200µm Bản thủng lỗ đơn Lỗ trên vách giữa các mạch nhỏ, hầu hết trong mạch thường có thể nút dạng màng mỏng bít kín lỗ mạch Tia gỗ Bằng lăng xếp đồng hình một dãy, hạn hữu có 2 dãy tế bào Số lượng trên 1mm2 trung bình Bề rộng tia 13µm, chiều cao tia 209µm Lỗ giữa mạch và tia lớn hơn lỗ trên vách giữa các mạch.Mô mềm tận cùng, mô mềm vây quanh mạch không đều, hình cánh và mô mềm hình giải hẹp gián đoạn hình mạng lưới Sợi gỗ dài trung bình (900 – 1200µm), vách sợi mỏng

_ Tính chất vật lý: Dcb = 0.553 (g/cm3), độ hút ẩm 12.469% (40 ngày),

độ hút nước 79.86% (40 ngày) Tỷ lệ dãn nở 11.31% Hệ số dãn nở 0.573% Độ ẩm thăng bằng 11.301%, độ ẩm bão hòa 26.623%

_ Tính chất cơ học: Ứng suất nén dọc 391.09 (kG/cm2) Ứng suất nén ngang thớ toàn bộ tiếp tuyến 85.39 (kG/cm2), ứng suất nén ngang thớ toàn bộ xuyên tâm 94.96 (kG/cm2) Ứng suất uốn tĩnh theo phương tiếp tuyến 588.81 (kG/cm2) Ứng suất trượt dọc thớ tiếp tuyến 48.09 (kG/cm2), ứng suất trượt dọc thớ xuyên tâm 41.32 (kG/cm2), ứng suất trượt ngang thớ tiếp tuyến 21.28 (kG/cm2), ứng suất trượt ngang thớ xuyên tâm 17.31 (kG/cm2) Ứng suất tách tiếp tuyến 20.94 (kG/cm2), ứng suất tách xuyên tâm 19.53

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ i

TÓM TẮT ii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

DANH SÁCH CÁC ĐỒ THỊ xi

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Giới thiệu về cây Bằng lăng 3

2.2 Đặc điểm, phân bố tự nhiên 3

2.3 Bằng lăng nước (Lagerstroemia speciosa) 5

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

3.1 Mục tiêu nghiên cứu 9

3.2 Vật liệu khảo sát 9

3.3 Nội dung nghiên cứu 9

3.4 Phương pháp nghiên cứu 9

3.5 Phương pháp khảo sát đặc điểm cấu tạo 10

3.5.1 Dụng cụ thí nghiệm 10

3.5.2 Khảo sát cấu tạo thô đại 10

3.5.3 Khảo sát cấu tạo hiển vi 11

3.5.4 Tách mô sợi 12

3.6 Phương pháp khảo sát tính chất vật lý 13

3.6.1 Dụng cụ thí nghiệm 14

3.6.2 Xác định độ hút ẩm 14

3.6.3 Xác định độ hút nước 14

3.6.4 Xác định khối lượng thể tích 15

3.6.5 Xác định tỷ lệ dãn nở các chiều 17

3.6.6 Xác định tỷ lệ dãn nở thể tích 17

3.6.7 Xác định hệ số dãn nở 18

3.6.8 Xác định điểm bão hòa thớ gỗ 18

3.7 Phương pháp khảo sát tính chất cơ học 19

3.7.1 Dụng cụ thí nghiệm 20

3.7.2 Ứng suất nén dọc thớ 20

3.7.3 Ứng suất nén ngang thớ 20

3.7.4 Ứng suất trượt dọc thớ 21

3.7.5 Ứng suất trượt ngang thớ 22

3.7.6 Ứng suất uốn tĩnh 22

3.7.7 Ứng suất tách 23

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Đặc điểm cấu tạo của gỗ sao xanh 25

4.1.1 Cấu tạo thô đại 25

4.1.2 Cấu tạo hiển vi 26

4.2 Tính chất vật lý 27

4.2.1 Khối lượng thể tích 27

4.2.2 Độ hút ẩm 28

4.2.3 Độ hút nước 29

4.2.4 Tỷ lệ dãn nở 31

4.2.5 Hệ số dãn nở 32

4.2.6 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ - Độ ẩm thăng bằng 32

4.3 Tính chất cơ học 33

4.3.1 Ứng suất nén dọc 34

4.3.2 Ứng suất nén ngang thớ toàn bộ 34

4.3.3 Ứng suất trượt 35

4.3.4 Ứng suất uốn tĩnh 36

4.3.5 Ứng suất tách 37

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

5.1 Kết luận 41

5.2 Kiến nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 45

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Độ ẩm bão hòa

Độ ẩm thăng bằng Khối lượng gỗ khô kiệt Khối lượng gỗ sau khi hút ẩm (nước) Khối lượng gỗ khô trong không khí

Tỷ lệ dãn nở dọc thớ, tiếp tuyến, xuyên tâm

Tỷ lệ dãn nở thể tích Kích thước dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến

Hệ số dãn nở thể tích

Hệ số dãn nở, tiếp tuyến, xuyên tâm, chiều dài Thể tích gỗ tươi

Thể tích gỗ khô kiệt Thể tích gỗ ở độ ẩm thăng bằng Khối lượng thể tích cơ bản, khô kiệt, khô trong không khí

Ứng suất nén dọc Ứng suất nén ngang thớ toàn bộ Ứng suất trượt dọc

Ứng suất trượt ngang Ứng suất uốn tĩnh Ứng suất tách

kG/cm2 kG/cm2 kG/cm2

Hệ số biến động Tiêu chuẩn Việt Nam Khối lượng thể tích

Hệ số xác định mức độ tương quan

DANH SÁCH CÁC HÌNH

3.6 Mẫu xác định tỷ lệ co dãn các chiều 17 3.7 Mẫu xác định tỷ lệ co dãn thể tích 17

4.1 Cấu tạo thô đại gỗ Bằng lăng nước 25

DANH SÁCH CÁC BẢNG

4.1 Khối lượng thể tích của gỗ Bằng lăng nước 27 4.2 Bảng phân nhóm theo KLTT theo TCVN (1072 – 71) 27-28

4.4 Độ hút nước của gỗ Bằng lăng nước 29 4.5 Tỷ lệ dãn nở của gỗ Bằng lăng nước 31 4.6 Bảng phân nhóm gỗ theo độ co rút XT, TT 31 4.7 Hệ số co dãn của gỗ Bằng lăng nước 32 4.8 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ - Độ ẩm thăng bằng 33 4.9 Tính chất cơ lý của gỗ theo tiêu chuẩn Việt Nam ( 1072 – 71 ) 33 4.10 Ứng suất nén dọc thớ của gỗ Bằng lăng nước 34 4.11 Ứng suất nén ngang thớ toàn bộ của gỗ Bằng lăng nước 35 4.12 Ứng suất trượt của gỗ Bằng lăng nước 36 4.13 Ứng suất uốn tĩnh theo phương tiếp tuyến của gỗ Bằng lăng nước 37

1.15 Ứng suất tách của gỗ Bằng lăng nước 38 4.16 Ứng suất tách của gỗ Bằng lăng nước 38 4.17 Một số đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ, lý của gỗ Bằng lăng

nước

39-40

DANH SÁCH CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 4.1 Sức hút ẩm của gỗ Bạch đàn trắng 29

Đồ thị 4.2 Sức hút nước của gỗ Bạch đàn trắng 30

Chương 1

MỞ ĐẦU

Trong những năm trở lại đây, tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp chế biến gỗ rất cao, kim ngạch xuất khẩu gỗ tăng rất nhanh qua các năm và vươn lên vị trí thứ 5 trong số những mặt hàng xuất khẩu chính của nước ta sau dệt may, giày dép, dầu mỏ và thuỷ sản Sản phẩm gỗ Việt Nam đã có mặt trên 120 nước trên thế giới, đặc biệt là các thị trường lớn như EU, Nhật Bản, Mỹ Sau khi Việt Nam đã gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO, mở rộng thêm nhiều thị trường cũng như

có thêm nhiều cơ hội để ngành chế biến gỗ ngày càng phát triển và vươn xa ra thị trường toàn cầu… Tuy nhiên, đứng trước những thời cơ đang rộng mở kèm theo những lợi thế cạnh tranh như nguồn lao động dồi dào, phong phú; tình hình chính trị trong nước ổn định tạo điều kiện cho các doanh nghiệp yên tâm đầu tư mở rộng; vv Tuy nhiên ngành chế biến gỗ của chúng ta cũng đang phải đối đầu với rất nhiều thách thức khó khăn, một trong số đó là tình trạng thiếu hụt nguyên liệu ( trích lời ông Nguyễn Tôn Quyền, phó chủ tịch Hiệp hội gỗ và lâm sản Việt Nam (Vietforest), đăng trên báo điện tử vneconomy.vn thứ Hai, 8/11/2010 )

Chưa qua hết 2 tháng đầu năm 2011 nhưng nhiều doanh nghiệp sản xuất, xuất khẩu ngành gỗ của Việt Nam đã có các đơn đặt hàng đến hết năm Vì vậy, theo

dự báo của Hiệp hội gỗ và lâm sản Việt Nam (Viforest) năm nay kim ngạch xuất khẩu gỗ của cả nước có thể đạt trên 4 tỉ đô la, vượt 30% so với năm 2010.Tuy nhiên, các doanh nghiệp ngành gỗ đang chạy đôn đáo để tìm đủ nguyên liệu bởi nguồn cung trong nước mới chỉ đáp ứng 20% nhu cầu sản xuất

Theo Viforest, trung bình mỗi năm Việt Nam cần nhập khẩu hơn 3 triệu m3

gỗ nguyên liệu, giá trị khoảng 1 tỉ đô la từ các nước trong khu vực ASEAN, châu Phi, Nam Mỹ, Bắc Mỹ… Trong năm 2010, ngành gỗ đã nhập khẩu khoảng 800-

900 triệu đô la gỗ nguyên liệu Bước sang năm 2011, nguồn cung gỗ nguyên liệu đang diễn biến bất lợi cho các doanh nghiệp nhập khẩu bởi nguồn gỗ từ Lào và Campuchia đang cạn kiệt, giá gỗ nguyên liệu trên thị trường Malaysia (thị trường nhập khẩu gỗ nguyên liệu lớn nhất của Việt Nam) đang tăng mạnh, thêm vào đó, giá xăng dầu tăng làm tăng cước phí vận chuyển …Theo tính toán của một số doanh nghiệp gỗ lớn tại thành phố Hồ Chí Minh, so với đầu năm 2010, giá gỗ nhập từ các thị trường như Mĩ, New Zealand tăng 15-30% Trong đó tăng mạnh nhất là các loại

gỗ thông, sồi do nhu cầu sản xuất của nhiều nước tăng mạnh Dự báo trong năm nay, giá các loại gỗ nguyên liệu sẽ tăng khoảng 20-30% Khi giá nguyên liệu tăng, bắt buộc các nhà sản xuất sẽ phải tăng giá bán sản phẩm để cân đối kinh doanh, gây bất lợi khi cạnh tranh với sản phẩm cùng loại của các quốc gia khác có sẵn nguyên liệu hoặc nhập khẩu nguyên liệu gần hơn Không chỉ khó khăn về nguồn nguyên liệu, trong thời gian tới, các thị trường nhập khẩu đồ gỗ lớn của Việt Nam như Mỹ

và EU sẽ buộc doanh nghiệp xuất khẩu gỗ phải tuân thủ nhiều tiêu chuẩn mới khi xuất khẩu sản phẩm vào các thị trường này, nhất là các quy định về nguồn gốc xuất

xứ nguyên liệu Như vậy, theo số liệu trên, giá nhập khẩu gỗ nguyên liệu ngày càng tăng và nguy cơ thiếu hụt nguyên liệu đòi hỏi các nhà sản xuất phải tìm cách dự trữ nguyên liệu phục vụ sản xuất Trong khi đó ở Việt Nam có một nguồn tài nguyên rừng đa dạng và phong phú, trong đó Bằng lăng nước là loại gỗ thông dụng, phân

bố rộng rãi, có cường độ cơ học tốt, có khả năng kháng mốc chống mối mọt

Gỗ là loại nguyên liệu rất được ưa chuộng nhưng lại là vật liệu dị hướng, vô cùng khó tính Tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng, khí hậu, thổ nhưỡng mà đặc tính của từng loài, từng cây, thậm chí các vị trí trên cùng một cây có thể rất khác nhau Vì vậy, việc nghiên cứu cấu tạo, tính chất cơ lý của gỗ Bằng lăng nước để đưa

ra hướng sử dụng hợp lý, nâng cao hiệu quả sử dụng, hạn chế tối đa khuyết tật là rất cần thiết

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về cây Bằng lăng

Bằng lăng (danh pháp khoa học: Lagerstroemia speciosa) là một loài thực

vật thuộc chi Tử vi Tên tiếng Anh thông dụng là: Giant Crape-myrtle, Queen 's

Crape-myrtle, Banabá Plant for Philippines, Pride of India,Queen 's flower

Chi Tử vi hay chi Bằng lăng (danh pháp khoa học: Lagerstroemia) là một chi

của khoảng 50 loài cây sớm rụng lá và cây thường xanh thân gỗ hay cây bụi lớn có nguồn gốc ở vùng Đông Á và Australia Chi này được đặt tên theo tên của thương gia người Thụy Điển là Magnus von Lagerström, là người đã cấp cho Carolus Linnaeus các mẫu cây mà ông ta thu thập được

Ở nước ta còn gọi là bằng lang, bằng lăng (Miền nam), kwer (dân tộc Ma, Tây Nguyên), thao lao, truol (Rađê, Tây Nguyên)

2.2 Đặc điểm, phân bố tự nhiên

Trên thế giới, chi Tử vi gồm có nhiều loài : Lagerstroemia archeriana,

Lagerstroemia balansae, Lagerstroemia caudata, Lagerstroemia cristata, Lagerstroemia excelsa, Lagerstroemia floribunda, Lagerstroemia fordii, Lagerstroemia glabra, Lagerstroemia guilinensis, Lagerstroemia indica, Lagerstroemia intermedia, Lagerstroemia limii, Lagerstroemia micrantha, Lagerstroemia siamica, Lagerstroemia speciosa, Lagerstroemia stenopetala, Lagerstroemia subcostata, Lagerstroemia subsessilifolia, Lagerstroemia suprareticulata, Lagerstroemia tomentosa,Lagerstroemia venusta, Lagerstroemia villosa… Chúng có nguồn gốc từ Đông Á, Australia và Ấn Độ

Ở Việt Nam ta có các lại Bằng lăng như:

_ Lagerstroemia anisoptera Koehne (Bằng lăng dị đực)

_ Lagerstroemia balansae Koehne (Bằng lăng hoa đỏ)

_ Lagerstroemia calyculata Kurz (Bằng lăng ổi, Bằng lăng cườm, Bằng lăng nước,

Bằng lăng lá hẹp, Săng lẻ, Thao lao)

_ Lagerstroemia cochinchinensis Pierre ex Laness (Bằng lăng nam bộ)

_ Lagerstroemia cochinchinensis Pierre ex Laness var ovalifolia Furt & Mont

(Bằng lăng lá thuôn)

_ Lagerstroemia costa-draconis Furt & Mont (Bằng lăng sống rồng)

_ Lagerstroemia crispa Pierre ex Laness (Bằng lăng ổi)

_ Lagerstroemia duperreana Pierre ex Gagnep (Bằng lăng láng)

_Lagerstroemia floribunda Jack (Bằng lăng nhiều hoa)

_ Lagerstroemia floribunda Jack var brevifolia Craib (Bằng lăng lá ngắn)

_ Lagerstroemia gagnepainii Furt & Mont (Bằng lăng nhẵn, Táu vàng)

_ Lagerstroemia indica L (Tường vi, Tử vi, Bằng lăng sẻ, Bái tử kinh)

_ Lagerstroemia lecomtei Gagnep (Bằng lăng lơ-công)

_ Lagerstroemia loudonii Teysm & Binn (Bằng lăng vàng )

_ Lagerstroemia macrocarpa Wall (Bằng lăng trái to)

_ Lagerstroemia micrantha Merr (Bằng lăng hoa nhỏ)

_ Lagerstroemia noei Craib var longifolia Furt & Mont (Bằng lăng lá dài)

_ Lagerstroemia ovalifolia Teysm & Binn (Bằng lăng lá xoan)

_ Lagerstroemia ovalifolia Teysm & Binn Var ruptilis Furt & Mont

_ Lagerstroemia quiquevalis Koehne (Bằng lăng mảnh)

_ Lagerstroemia speciosa (L.) Pers (Bằng lăng nước, Bằng lăng tiên, Tử vi tàu) _ Lagerstroemia tomentosa Presl (Săng lẻ, Bằng lăng lông)

_ Lagerstroemia venusta Wall Ex C.B.Clarke (Bằng lăng sừng)

Mọc hoang dại hầu như ở khắp nước ta nhưng nhiều nhất ở Thanh Hóa Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Gia Lai, Kontum, Đắc Lắc…

Một số đặc điểm hình thái của cây:

_ Cây ưa loại đất sâu dày có độ ẩm trung bình Tái sinh bằng hạt và chồi đều tốt Tốc độ sinh trưởng chậm Hoa tháng 6 - 7 Quả tháng 3 – 4 năm sau

_ Cây gỗ cao 30-35m, thân gỗ có đường kính 40-80cm, cành mảnh khảnh, có lông mềm màu hung, lông hình sao, có ở ngọn, sau nhẵn và hình trụ Lá mũi mác, thuôn dài, hẹp dần, tù ở gốc, dài 7-14cm, rộng 20-50mm dai, lúc đầu có lông hình sao, sau không lông ở phía trên, có nhiều lông mềm hơn ở mặt dưới, gân phụ 10-13 đôi Cụm hoa mọc ở đỉnh với 6-9 hoa, nụ hình nón hay trái xoan, đài hình chuông, rất nhiều lông mềm, 6 thuỳ hình ba cạnh, cánh hoa 6, hình mắt chim, nhị có nhiều gần bằng nhau, nhị bầu xù xì có 5-6 ô, quả nang hình trứng dài 12mm, tut vào trong dài tới 1/3

Một số loại Bằng lăng thường được sử dụng ở nước ta là : Bằng lăng tía, Bằng lăng nước, Bằng lăng lông, Bằng lăng cườm

2.3 Bằng lăng nước ( Lagerstroemia speciosa (L.) Pers., 1806 )

Hình 2.1 : Bằng lăng nước

Tên đồng nghĩa: Lagertroemia flos – reginae Retz 1789; L reginae Roxb

1795

Tên khác: Tử vi tàu, bàng lang tiên

Họ: Tử vi - Lythraceae

Tên thương phẩm: Queen Crape Myrtle, Entravel

a Đặc điểm hình thái: Cây gỗ trung bình, rụng lá, cao 12-18m, đường kính 20-40cm Tán hình trứng rộng, dầy, xanh thẫm Thân không thật thẳng, phân cành sớm, cành mọc ngang với rất nhiều cành nhỏ mang lá Vỏ nâu xám, ít nứt, thịt

vỏ mỏng màu vàng nhạt, dày 1- 1,2cm, Cành nhẵn, màu xanh Lá đơn, nguyên, mọc cách hay gần đối, không lá kèm, hình trứng rộng hay bầu dục, dài 10-18cm, rộng 6-12cm; phiến dai, dày, khi non màu xanh nhạt, khi già màu đỏ.Cụm hoa chùm, mọc

ở đỉnh cành, hình tháp, mang nhiều hoa, Nụ hoa hình cầu, màu tím hồng Lá đài 6 hợp thành ống với 6 dải lồi và 6 rãnh nông Cánh hoa 6, nhăn nheo trong nụ và khi mới nở, màu đỏ tím hay tím hồng, có cựa ngắn Nhị đực nhiều, đính ở giữa ống đài;

ô phấn có trung đới tròn; bầu 6 ô Quả nang, hình trứng, kích thước 20x18mm, nằm trong đài tồn tại, mở theo 6 mảnh, tồn tại rất lâu trên cây Hạt có cánh mềm

b Phân bố:

Ở Việt Nam: Bằng lăng nước mọc hoang dại ở các tỉnh thuộc vùng Bắc Trung Bộ như: Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế; vùng Tây Nguyên như: KonTum, Gia Lai, Đắk Lắk và vùng Đông Nam Bộ: Đồng Nai, Bình Phước Hiện nay được trồng ở hầu hết các thành phố và thị xã của các tỉnh ở Việt Nam

Trên thế giới: Bằng lăng nước phân bố ở các nước vùng Nam và Đông Nam

Á như: Myanmar, Malaysia, Thái Lan, Lào, Cămpuchia, Philippine Ở Nam Trung Quốc và Australia cũng gặp loài này

c Đặc điểm sinh học :

Ở Việt Nam Bằng lăng nước là loài cây phân bố trong các kiểu rừng nửa

rụng lá và rừng khô rụng lá cùng với loài bàng lang vỏ nhẵn (Lagertroemia

calyculata), nhưng không phổ biến và nhiều cá thể bằng loài bàng lăng này, vì bàng

lang nước đòi hỏi đất sâu dày và ẩm hơn Cây có biên độ sinh thái rộng; thường gặp mọc ven bờ sông suối, hồ và đầm nước ngọt, thường phân bố ven các rừng nguyên sinh hoặc rừng thứ sinh của các khu rừng nêu trên Độ cao phân bố của

bàng lang nước không quá 700m trên mặt biển, thường mọc trên đất feralit đỏ vàng phát triển trên sa thạch hoặc phiến thạch sét, ở vùng có khí hậu nhiệt đới với hai mùa mưa và khô rõ rệt Thường mọc xen với các loài cây rụng lá khác như: Bằng Lăng ổi, chiêu liêu đen, dầu song nàng, gáo lá tim…

Bằng lăng nước là cây ưa sáng khi trưởng thành, nhưng khi non hơi ưa bóng,

vì vậy nên nó phát triển tốt dưới tán rừng có tàn che nhẹ 0,2-0,3 Cây tái sinh bằng chồi tốt; tái sinh tự nhiên bằng hạt kém, thường tái sinh thiên nhiên tốt nơi quang trống, trên các đất đã bị bỏ hóa, nhưng khả năng cạnh tranh với cỏ dại kém, nên quanh cây mẹ thường ít gặp cây bàng lăng con.Cây rụng lá vào đầu mùa đông, ra lá non tháng 3,4 Mùa hoa tháng 5-6, mùa quả từ tháng 8 tháng 10

d Công dụng:

Cây có dáng đẹp, thân xù xì, ít thẳng, cành nhiều gần như nằm ngang làm cho tán cây có nhiều tầng; lá lớn màu xanh đậm, khi già chuyển màu đỏ hay tím, mùa đông rụng lá, đầu xuân ra lá non xanh biếc hay nâu hồng; hoa đẹp rực rỡ, màu tím hồng, có thể biến màu (buổi sáng màu hồng, buổi chiều chuyển sang màu tím), rất hấp dẫn, lại nở vào dịp đầu hè, lúc nhiều cây đường phố khác đã tàn nên được nhiều người ưa thích và đã được trồng trong công viên, trong vườn nhà, vườn công

sở Bàng lang nước lại có chiều cao trung bình, không vượt quá tầm cao của dây điện nên thường được chọn làm cây bóng mát và cây cảnh trồng ven đường ở các khu phố có nhà xây thấp tầng, trong các đô thị, thị trấn và thị xã Sau khi trồng 4 năm, cây đã bắt đầu ra hoa Các kiến trúc sư đô thị thường sử dụng cây bàng lăng cùng với một số cây hoa và bóng mát khác để tạo nên nhưng cảnh quan vui mắt ở các đường phố, các vườn hoa, công viên hoặc nhiều nơi khác trong đô thị Quả bằng lăng nước kết thành chùm, không ăn được, không hấp dẫn ruồi nhặng; khi khô quả

mở ra cho hạt rụng xuống, còn quả vẫn tồn tại lâu trên cây với màu nâu đen Đây là một nhược điểm của cây, nên khi thu hoạch hạt cần hái toàn bộ quả trên cây Cây mọc khỏe, nẩy chồi mạnh nên có thể xén tỉa dễ dàng và rất thích hợp trồng làm cây bonsai, cây thế Bàng lang nước cũng được trồng làm gốc ghép để ghép các chồi

cây có hoa đẹp khác thuộc chi Bàng lăng (Lagertroemia)

Hoa chứa tinh dầu có mùi thơm dịu nên có thể dùng chế nước hoa Cây cho

gỗ kích thước trung bình, thường không thẳng, nhưng cứng và bền, tỷ trọng 0,5-0,8 dùng làm cột, các dụng cụ thông thường, đồ gỗ, khung cửa Cũng dùng làm nguyên liệu cho công nghệ bột giấy

e Giá trị kinh tế, khoa học và bảo tồn:

Bằng lăng nước là loài cây bản địa Đây còn là một loài cây cảnh và cây bóng mát quí và đẹp của nước ta Ngoài giá trị hoa đẹp, Bằng Lăng nước lại là cây chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt, khả năng chống gió bão tốt; trong các trận bão lớn ở Hà Nội, hầu như cây Bằng Lăng nước không bị đổ gãy Có thể phát triển trồng rộng rãi ở các khu đô thị, khu dân cư và trong các công viên Cũng có thể chọn làm cây trồng chống gió bảo ở các rừng bảo vệ đô thị, bảo vệ đầu nguồn…Ngoài ra còn dùng tinh dầu lấy từ hoa để chế biến nước hoa

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định các đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ, lý của gỗ Bằng lăng nước làm

cơ sở cho việc định danh và giải thích bản chất các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ, đồng thời làm cơ sở cho việc xây dựng các công nghệ thích hợp, tính toán các chỉ tiêu sức bền cho kết cấu sản phẩm mộc Từ

đó định hướng sử dụng loại gỗ này một cách hợp lý nhất

3.2 Vật liệu khảo sát

Vật liệu khảo sát là các mẫu gỗ Bằng lăng nước tươi, thô chưa qua xử lý Gỗ được lấy mẫu từ xưởng gỗ Hòa Phát Các mẫu được dùng để khảo sát đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ lý được gia công theo đúng tiêu chuẩn Việt Nam, thể hiện đúng mặt cắt ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm ở công ty Trường Tiền

3.3 Nội dung nghiên cứu

_ Khảo sát đặc điểm cấu tạo và hiển vi của gỗ Bằng lăng nước

_ Khảo sát tính chất vật lý như: độ hút ẩm, độ hút nước, khối lượng thể tích, độ co dãn, hệ số co dãn, điểm bão hòa thớ gỗ

_ Khảo sát tính chất cơ học như: ừng suất nén dọc thớ, ứng suất nén ngnang thớ cục

bộ, ứng suất nén ngang thớ toàn bộ, ứng suất trượt dọc thớ, ứng suất trượt ngang thớ, ứng suất uốn tĩnh, ứng suất tách

3.4 Phương pháp nghiên cứu

Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp thực nghiệm dựa trên cơ sở hệ thống tiên chuẩn trong nước và thế giới

1 Chọn cây, cắt khúc gia công mẫu, xác định tính chất vật lý và cơ học của gỗ theo các TCVN từ 340 – 1970 đến 367 – 1970

2 Nghiên cứu cấu tạo giải phẩu theo Jane (1970) và phân loại đặc điểm cấu tạo

gỗ theo C.T.F.T

3 Sử dụng phần mềm Excel và phương pháp thống kê để đánh giá các kết quả thu được

4 Dựa vào phương pháp mô hình hóa thống kê để xây dựng các hàm toán học

và biểu đồ biểu diễn kết quả nghiên cứu

3.5 Phương pháp khảo sát đặc điểm cấu tạo

Theo Jane (1970), đặc tính của gỗ có thể được lý giải một cách thỏa đáng bằng ngôn ngữ cấu tạo gỗ, chúng là cơ sở để giải thích bản chất các hiên tượng phát sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ Muốn sử dụng gỗ một cách có hiệu quả, trước hết chúng ta cần phân loại và định danh gỗ chính xác, bởi vì với sự phong phú của tài nguyên rừng thì có rất nhiều loại gỗ được gọi là gỗ tạp mà các tính chất của chúng chưa được biết rõ, thậm chí việc định danh còn chưa chính xác

Do đ1o việc khảo sát cấu tạo và định danh là cần thiết, dựa vào các đặc điểm cấu tạo có thể dự đoán các tính chất mà gỗ có thể có Để mô tả cấu tạo của mỗi loại gỗ một cách chính xác cần tiến hành khảo sát cấu tạo thô đại và cấu tạo hiển vi

_ Lame, đĩa pectri, cọ băng keo, dao lam, kéo, giấy thấm

3.5.2 Khảo sát cấu tạo thô đại

Mẫu gỗ dùng cho việc khảo sát cấu tạo thô đại có kích thước 20x50x100 mm (100mm theo chiều dọc thớ) được quan sát dưới kính lúp có độ phóng đại x10 Gỗ

chưa qua xử lý, dùng dao lam thật bén cắt một nhát ở vị trí khảo sát, tạo ra bề mặt phẳng, không bị xơ xướt để dưới ánh sáng mặt trời có thể quan sát hình dáng lỗ mạch tia gỗ, chiều thớ gỗ, vòng sinh trưởng Bằng các giác quan có thể nhận biết màu sắc, mùi vị, độ nặng nhẹ,… sử dụng mặt cắt ngang để quan sát phân biệt giác lõi, vòng năm

3.5.3 Khảo sát cấu tạo hiển vi

Để khảo sát cấu tạo hiển vi cần phải có các tiêu bản rất mỏng không có bọt (

độ dày 18 – 20 µm ) được cắt theo 3 chiều tiếp tuyến, xuyên tâm , mặt cắt ngang được quan sát dưới kính hiển vi có độ phóng đại x40 đến x100 Để có được tiêu bản mỏng, ta phải tiến hành gia công mẫu với kích thước 10x10x15 (mm) và thực hiện các bước sau :

1 Làm mềm gỗ

Mẫu được làm mềm bằng cách nấu gỗ trên nồi cách thủy Cách này có ưu điểm là không làm hỏng thể bít nhưng thời gian làm mềm gỗ lâu hơn so với các phương pháp khác Do đó để tăng nhanh quá trình làm mềm gỗ, ta thay định kì nước bằng nước lạnh khoảng 2 giờ/lần và tiếp tục đun nhằm loại bỏ không khí ra khỏi gỗ làm mềm gỗ Thời gian làm mềm gỗ phụ thuộc vào từng loại gỗ Dùng vật nhọn xăm thử để biết độ mềm của gỗ trong quá trình nấu

2 Cắt vi phẫu

Sau khi làm mềm, mẫu được kẹp trên máy cắt vi phẫu A.O Sliding microtone cắt ở độ dày 18 – 22 (µm) Việc khảo sát được tiến hành trên 3 mặt cắt: ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm Để các phẫu thức mỏng không bị phá vỡ các tế bào gỗ thì dao phải luôn sắt bén và gỗ luôn ở trạng thái nóng Các phẫu thức được bảo quản trong nước cất, chỉ chọn những phẫu thức mỏng có cấu tạo hoàn hảo, không bị bứt

3 Khử nước

Phẩu thức được khử nước bằng cách lần lượt ngâm qua 5 đĩa pectri có chứa dung dịch nước và cồn với tỉ lệ cồn/nước tăng dần theo tỉ lệ 1/10, 3/10, 5/10, 7/10 sau cùng là cồn tuyệt đối Các dung dịch này có tác dụng loại nước liên kết trong

phẩu thức ra một cách từ từ, tránh sự co rút đột ngột có thể làm tế bào bị co rút Thời gian khử nước qua mỗi tỷ lệ cồn/nước khoảng 15 phút

3.5.4 Tách mô sợi

Hình 3.1 : Xơ sợi sau khi nấu và lọc rửa

Để phân ly các tế bào gỗ cần tìm cách phân hủy tấm chung ( màng giữa) liên kết giữa các tế bào nhằm khảo sát đặc điểm hình thái của từng kiểu tế bào sợi gỗ Mẫu được xử lý với thuốc thử oxy hóa, vật liệu sau khi tách mô được quan sát dưới

kính hiển vi và kết quả quan sát sẽ bổ sung cho kết quả khảo sát cấu tạo hiển vi trên

3 mặt cắt

Cách tiến hành như sau: mẫu dùng để tách mô sợi có dạng que diêm với chiều dài 5 – 10 mm Sau đó được làm mềm trong ống nghiệm với hỗn hợp dung dịch Acid Acetic và oxy già theo tỷ lệ 1:1, rồi đun cách thủy đến khi chúng chuyển sang màu trắng là bắt đầu phân ly tế bào thì kết thúc quá trình nấu, tránh gây phân hủy cả vách tế bào Trong quá trình nấu có thể dùng que thủy tinh khuấy nhẹ nhàng nhằm giúp quá trình phân ly dễ dàng hơn Vật liệu sau khi tách mô phải được rửa lại bằng nước sạch, tốt nhất nên dùng nước cất, rửa cho đến khi thử thấy giấy pH không đổi màu Huyền phù của tế bào gỗ được bảo quản trong dung dịch Formalin loãng, nồng độ 4% – 6% Cách lên tiêu bản các tế bào mô sợi cũng giống như cách lên tiêu bản các phẫu thức được nêu ở phần trên

Hình 3.2 : Dụng cụ và hóa chất lên tiêu bản 3.6 Phương pháp khảo sát tính chất vật lý

Tính chất vật lý của gỗ bao gồm : độ ẩm, độ hút ẩm, độ hút nước, độ co rút

và dãn nở các chiều, độ co rút và dãn nở thể tích, khối lượng thể tích… Đây là những tính chất có thể xác định được trong điều kiện không làm thay đổi các thành phần hóa học của gỗ hoặc không phá hoại tính chất hoàn chỉnh của gỗ

3.6.1 Dụng cụ thí nghiệm

_ Tủ sấy có nhiệt độ sấy 100 ±5

_ Cân điện tử với độ chính xác 0,01g

_ Thước kẹp có độ chính xác 0,001 mm

_ Bình hút ẩm

3.6.2 Xác định độ hút ẩm

Hình 3.3 : Mẫu xác định độ hút ẩm

Thí nghiệm xác định độ hút ẩm của gỗ được thực hiện theo TCVN 359 – 1970 Mẫu

gỗ có kích thước 30x30x10 mm (10mm theo chiều dọc thớ) Các mẫu được sấy đến khô kiệt với nhiệt độ tăng dần từ 450C đến 1050C ( mỗi 5h tăng thêm 100C) Cân khối lượng chính xác đến 0,01 ta được giá trị m0 Sau khi cân, cho mẫu vào hút ẩm

có độ ẩm tương đối 86% ( bình hút ẩm chứa dung dịch Na2CO3.10H2O bão hòa và giữ nhiệt độ t = 28 20C) Sau từng thời gian nhất định : 24 giờ cân lần thứ nhất, sau đó là các ngày 2,3,5,8,14,20,30,40 ta có giá trị ma Nếu giữa 2 lần theo dõi độ

ẩm chênh lệch nhau không quá 2% thì có thể kết thúc thí nghiệm

Độ hút ẩm được tính theo công thức :

Wa% = (ma – m0) × 100/m0 (3.1) Trong đó : Wa: độ hút ẩm

m0: khối lượng gỗ khô kiệt (g)

ma: khối lượng gỗ hút ẩm sau mỗi lần cân (g)

3.6.3 Xác định độ hút nước

Hình 3.4: Mẫu xác định độ hút nước

Độ hút nước là khả năng hút lấy nước vào gỗ khi ngâm gỗ trong nước Gỗ hút nước nhanh hay chậm, ít hay nhiều phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất là khối lượng thể tích

Thí nghiệm về khả năng hút nước của gỗ được thực hiện theo TCVN 360 –

1970 Mẫu gỗ có kích thước là 30x30x10 mm (10mm theo chiều dọc thớ) Mẫu sau khi được sấy đến khô kiệt được lấy ra cân khối lượng với độ chính xác 0,01 g, ta dược giá trị m0 Cân xong cho vào chậu nước ngâm cho mẫu hút nước tự do Sau từng thời gian nhất định : 2 giờ cân lần thứ nhất, sau đó là vào các ngày 2, 5, 7, 12,

20, 30, 40 sẽ tiến hành cân, ta được các giá trị ma Ta theo dõi cho đến khi thấy giá trị không đổi thì kết thúc thí nghiệm

Độ hút nước được tính theo công thức:

Wn% = (ma – m0) × 100/m0 (3.2) Trong đó: Wn: Độ hút nước (%)

m0: Khối lượng gỗ khô kiệt (g)

ma: Khối lượng gỗ hút nước (g)

3.6.4 Xác định khối lượng thể tích

Hình 3.5: Mẫu xác định khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích là một chỉ tiêu rất quan trọng nhằm đánh giá khối lượng vật chất gỗ trong một đơn vị thể tích và vì thế nó có quan hệ mật thiết với nhiều tính chất cơ lý khác nhau của gỗ, ảnh hưởng đến một phần cường độ và giá trị công nghệ

Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích của gỗ được thực hiện theo TCVN

362 – 1970 Mẫu gỗ có kích thước 20x20x30 mm ( 30mm theo chiều dọc thớ) Dùng thước kẹp đo kích thước 3 chiều để tính thể tích gỗ, sau đó cân khối lượng mẫu

Khồi lượng thể tích cơ bản:

Dcb = m0/Vt (g/cm3) (3.3) Khối lượng thể tích khô trong không khí:

Dkk = mkk/Vkk (g/cm3) (3.4) Khối lượng thể tích khô kiệt

D0 = m0/V0 (g/cm3) (3.5) Trong đó: m0, mkk : khối lượng gỗ khô kiệt, khô trong không khí (g)

Vt,Vkk,V0: Thể tích gỗ tươi, khô trong không khí, khô kiệt (cm3) Khối lượng thể tích cơ bản là chỉ tiêu ổn định nhất vì cả hai yếu tố để tính là những trị số không thay đổi và phản ánh đúng khái niệm của khối lượng thể tích, do vậy nó thường được dùng để so sánh các loại gỗ với nhau

Tiến hành đo các kích thước theo các chiều của mẫu và cân khối lượng mẫu

ở trạng thái tươi, khô trong không khí, khô kiệt Gỗ tươi là gỗ mới chặt hạ Gỗ khô trong không khí là gỗ hong phơi tự nhiên trong không khí, mỗi ngày cân 1 lần ở cùng 1 điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cho đến khi cân 3 lần liên tiếp mà khối lượng không thay đổi hoặc thay đổi nhỏ hơn 0,05g Gỗ khô kiệt là gỗ được sấy đến khô kiệt ( 3 lần cân kiên tiếp mà khối lượng không đổi hoặc nhỏ hơn 0,02 g) Mẫu phải được bao bọc kĩ lưỡng không cho tiếp xúc với không khí, phải cân ngay lập tức tránh mẫu hút ẩm trở lại sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác trong quá trình khảo sát

3.6.5 Xác định tỷ lệ dãn nở các chiều

Hình 3.6: Mẫu xác định tỷ lệ co dãn các chiều

Khi độ ẩm thay đổi, thể tích gỗ cũng thay đổi, gây nên hiện tượng co rút và nứt nẻ Sức co dãn của gỗ được biểu thị bằng tỷ lệ % giữa lượng co rút hoặc dãn nở

so với kích thước ban đầu gọi là tỷ lệ co dãn

Thí nghiệm xác định tỷ lệ dãn nở các chiều được thực hiện theo TCVN 340 –

1970 Mẫu gỗ khô kiệt có kích thước 30x30x10 mm (10mm theo chiều dọc thớ) Đo kích thước ba chiều với độ chính xác 0,02 mm, ta được giá trị l1, a1, b1 Sau đó gỗ được đem đi hút nước đến bão hòa ( kích thước 2 lần đo liên tiếp không thay đổi) và

đo lại kích thước ba chiều, ta được giá trị l2,a2, b2

Tỷ lệ dãn nở các chiều được tính theo công thức :

Chiều dọc thớ : Yl% = (l2 – l1) × 100 / l1 (3.6) Chiều xuyên tâm : Yx% = (a2 – a1) × 100 / a1 (3.7) Chiều tiếp tuyến : Yt% = (b2 – b1) × 100 / b1 (3.8) Trong đó : l, a, b : Kích thước chiều dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến

Yl ,Yx ,Yt : Tỷ lệ dãn nở tối đa 3 chiều

3.6.6 Xác định tỷ lệ dãn nở thể tích

Hình 3.7 : Mẫu xác định tỷ lệ co dãn thể tích

Tỷ lệ dãn nở theo thể tích được xác định theo TCVN 340 – 1970 với mẫu gỗ dùng để thí nghiệm có kích thước 20x20x30 mm (30mm theo chiều dọc thớ)

Dùng mẫu gỗ đã sấy đến khô kiệt, đo kích thước 3 chiều đến độ chính xác 0,02 mm để xác định thể tích V1 Sau đó ngâm mẫu vào nước đến bão hòa sau đó đo lại kích thước 3 chiều để xác định thể tích V2

Tỷ lệ dãn nở thể tích được tính theo công thức

YVdr% = (V2 – V1) x 100 / V1 (3.9) Trong đó: V2: Thể tích gỗ ngâm nước bão hòa (cm3)

V1: thể tích gỗ khô kiệt (cm3)

3.6.7 Xác định hệ số dãn nở

Tỷ lệ co dãn cho biết sức co dãn tối đa của một loại gỗ Để so sánh khả năng

co dãn của các loại gỗ với nhau người ta dùng hệ số co dãn, nhằm xác định mức độ mẫu sẽ co rút khi thay đổi 1% độ ẩm trong khoảng dưới điểm bão hòa thớ gỗ

Xét H: 0% < H < Wbh

Hệ số dãn nở thể tích được tính theo công thức:

KV = (VH – V0 ) × 100 / (V0 x H) (3.10) Trong đó: V0: thể tích gỗ khô kiệt (cm3)

VH: Thể tích gỗ ở độ ẩm thí nghiệm (cm3) H: Độ ẩm thí nghiệm

Tương tự hệ số dãn nở các chiều được tính theo công thức:

Kl = (lH – l0 ) × 100 / (l0x H) (3.11)

Kx = (aH – a0 ) × 100 / (a0 x H) (3.12)

Kt = (bH – b0 ) × 100 / (b0 x H) (3.13) Trong đó: l0, a0, b0: Kích thước gỗ khô kiệt (cm3)

lH, aH, bH: Kích thước gỗ ở độ ẩm thí nghiệm (cm3) H: Độ ẩm thí nghiệm

3.6.8 Xác định điểm bão hòa thớ gỗ

Nếu đặt gỗ tươi, gỗ ướt trong môi trường nào đó ( không khí hay môi trường sấy…) có nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí, nước trong gỗ sẽ thoát ra ngoài, khí nước tự do thoát hết nước thấm còn bão hào trong vách tế bào Điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm của gỗ lúc này gọi là độ ẩm bão hòa thớ gỗ Ngược lại, nếu đặt gỗ khô kiệt hoặc gỗ khô trong môi trường nào đó (môi trường nhân tạo) với nhiệt độ và độ ẩm không khí nhất định của môi trường, gỗ sẽ hút hơi nước Khi nước thấm bão hòa trong vách tế bào và nước tự do bắt đầu xuất hiện thì điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm của gỗ lúc này gọi là độ ẩm bão hòa thớ gỗ Nói cách khác, điểm bão hòa thớ gỗ là ranh giới giữa nước thấm và nước tự do Độ

ẩm bão hòa thớ gỗ được xác định bởi lượng nước thấm tối đa trong gỗ

Độ ẩm bão hòa thớ gỗ được xác định theo công thức

Wbh% = (YVcr / KV ) × 100 (3.14) Trong đó: YVcr: Tỷ lệ co rút thể tích (%)

KV: Hệ số co rút thể tích

3.7 Phương pháp khảo sát tính chất cơ học

Trong việc đánh giá chất lượng vật liệu thì cường độ cơ học là một trong những tiêu chuần quan trọng nhất Nghiên cứu tính chất cơ học của gỗ không những cung cấp cho người sử dụng những số liệu cần thiết làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế hợp lý, giải quyết mâu thuẫn giữa việc bảo đảm an toàn và tiết kiệm nguyên liệu, làm tiền đề tìm ra các phương pháp gia công mới và nâng cao khả năng lợi dụng gỗ

Trong quá trình gia công chế biến và sử dụng, gỗ thường chịu tác dụng của lực bên ngoài Khi bị tác động, các phần từ bên torng gỗ sản sinh một nội lực chống lại, đó là ứng lực Ứng lực bằng ngoại lực về trị số nhưng ngược chiều Để đánh gía khả năng chịu lực của vật liệu người ta dựa vào ứng suất Ứng suất là ứng lực trên một diện tích chịu lực

Cường độ cơ học của gỗ có quan hệ chặt chẽ với độ ẩm dưới điểm bão hỏa thớ gỗ Vì vậy đối với các chỉ tiêu cơ học, mẫu khảo sát là mẫu khô trong không khí

_ Mẫu gỗ được lấy theo TCVN 363 – 1970 với kích thước 20x20x30 mm

_ Nguyên tắc thử ứng suất: Lực P đặt vào mẫu thử phải đúng tâm và vuông góc với mặt phẳng chịu lực, hướng theo phương dọc thớ

_ Hình thức phá hoại: Thớ gỗ thường bị “sụn” ở vị trí tiếp xúc với tia gỗ _ Công thức tính ứng suất nén dọc thớ:

σnd = Pmax / (axb) (kG/cm3) (3.15) Trong đó: Pmax: Lực phá hoại (kG)

A,b: Kích thước tiết diện ngang của mẫu thử (cm)

3.7.3 Ứng suất nén ngang thớ

Hình 3.9: Mẫu thí nghiệm nén ngang thớ toàn bộ

Nguyên tắc thử ứng suất: Trong thí nghiệm xác định sức chịu nén ngang thớ của gỗ không thể nào tìm được cường độ tối đa, mà chỉ xác định dược ứng lực ở giới hạn tỷ lệ Để xác định giới hạn tỷ lệ cần dùng đồng hồ đo độ biến dạng của mẫu

gỗ Tiếp tục tăng lực đến khi vượt qua giới hạn bền vững là biến dạng không theo tỷ

Công thức tính ứng suất nén ngang thớ toàn bộ:

σnntb = P / (a x l) (kG/cm2) (3.16) Trong đó: P: Lực tác dụng trong giới hạn đàn hồi (kG)

a: Bề rộng mẫu thử (cm) l: chiều dài mẫu thử (cm)

3.7.4 Ứng suất trượt dọc thớ

Mẫu được gia công theo tiêu chuẩn ASTM, với kích thước 50×50×63 mm Tùy theo dạng thử, gia công mẫu sao cho mặt phẳng là mặt phẳng xuyên tâm hay tiếp tuyến

_ Nguyên tắc thử ứng suất: Điều khiển tăng lực P cho đến khi thấy chuyển dời vị trí tương đối giữa 2 bộ phận gần nhau, lực liên kết của lignin và các mixen cellulose, lớp keo ở màng giữa của các tế bào sản sinh ra ứng lực dọc thớ gỗ Tốc

độ tăng lực 12.000 ± 500 N/phút

_ Hình thức phá hủy của mẫu: Hai bộ phận của mẫu tách rời nhau

_ Công thức tính ứng suất trượt dọc thớ:

σtd = Pmax / ( b x l ) (kG/cm2) (3.17) Trong đó: P: Lực tác dụng (kG)

b,l: Kích thước mặt trượt của mẫu thử (cm)

3.7.5 Ứng suất trượt ngang thớ

Hình 3.10 : Mẫu thí nghiệm ứng suất trượt ngang thớ

Mẫu được gia công theo tiêu chuẩn ASTM, với kích thước 50×50×63 mm Tùy theo dạng thử, gia công mẫu sao cho mặt phẳng trượt là mặt phẳng xuyên tâm hay tiếp tuyến

_ Nguyên tắc thử ứng suất: Khi lực tác động vuông góc với chiều thớ gỗ làm cho hai bộ phận rời khỏi nhau thì lực liên kết giữa các phần tử tạo nên gỗ theop chiều ngang thân cây sẽ sản sinh ra ứng lực trượt ngang của gỗ Tốc độ tăng lực 12.000 ± 500 N/phút

_ Hình thức phá hủy của mẫu: Hai bộ phận của mẫu tách rời nhau

_ Công thức tính ứng suất trượt ngang thớ:

σtn = Pmax / ( b x l ) (kG/cm2) (3.18) Trong đó: P: Lực tác dụng (kG)

b,l: Kích thước mặt trượt của mẫu thử (cm)

3.7.6 Ứng suất uốn tĩnh

  Mẫu được gia công theo tiêu chuẩn ASTM, với kích thước 25×25×410

mm (410 mm theo chiều dọc thớ)

Hình 3.11: Mẫu xác định ứng suất uốn tĩnh

_ Nguyên tắc thử ứng suất: Mẫu gỗ được đặt trên hai gối tựa hình chữ nhật

cố định.Cự ly hai gối là 360 mm Điểm đặt lực tại điểm giữa của dẩm Tốc độ tăng lực V = 1,3 mm/phút Các loại gỗ lá rộng được quy định hướng tác động của lực theo chiều tiếp tuyến

_ Hình thức phá hủy của mẫu: Sợi gỗ bị phá hủy tại mặt đối diện với mặt tác dụng lực

_ Công thức tính ứng suất uốn tĩnh:

σut = (3 × Pmax × l ) ⁄ (2 × b × h2) (kG/cm2) (3.19) Trong đó: P: Lực tác dụng (kG)

l: cự ly của 2 gối (cm) với l = 360mm

b,h: Bề rộng và chiều cao của mẫu thử (cm)

3.7.7 Ứng suất tách

Mẫu được gia công theo tiêu chuẩn ASTM, với kích thước 50×50×95 mm

Hình 3.12: Mẫu xác định ứng suất tách

_ Nguyên tắc thử ứng suất: Trong thí nghiệm dùng lực kéo hai mép ở đầu mẫu để phá hoại gỗ Khi lực bên ngoài tác động bằng hoặc lớn hơn ứng lực bên trong của gỗ là bị tách ra theo chiều dọc thớ Lúc đầu mặt tách chỉ mới là một đường về sau lan ra cả bề mặt tách, lúc này ngoại lực không tăng lên nữa Đường tác dụng lực phải vuông góc với mặt phẳng tách Phải tác dụng lực vào trung tâm chiều rộng a của diện tích tách và tác dụng điều đặn trong suốt thời gian thử với tốc

độ tăng lực V = 2,5 (mm/phút)

_ Công thức tính ứng suất tách:

σt = Pmax / a (kG/cm2) (3.20) Trong đó: Pmax: Lực tác dụng (kG)

a: Bề rộng mặt tách của mẫu thử (cm)