Kiến thức chung về gỗ phần 1

Kiến thức chung về gỗ

PHầN II

CƠ Sở Lý THUYếTA KIếN THứC CHUNG Về Gỗ

Gỗ do vô số tế bào cấu tạo thành.Mỗi tế bào đều có vách bao bọcbên ngoài và ruột chứa đầy nguyên sinh chất bên trong.Vách tế bào lúc đầuchỉ là một lớp màng mỏng,gọi là vách sơ sinh Về sau nhờ tác dụng củanguyên sinh chất,vách tế bào dày dần về phía bên trong, hình thành lớpvách thứ hai gọi là vách thứ sinh khi đã có vách thứ sinh tế bào mất hẳnnăng lực tăng trởng, kết thúc quá trình dày thêm của vách tế bào,nguyênsinh chất mất hết, tế bào chết đi và lúc này ruột tế bào chỉ là một khoảngtrống.

Vách tế bào gỗ chủ yếu là do Xenlulô và linhin cấu thành.Xenlulôlàm thành sờn vững chắc nh cốt sắt,linhin tựa nh xi măng bám quanh sờnsắt ấy Sờn Xenlulô do rất nhiều phần tử Xenlulô (C6H10O5)n liên kết lạithành chuỗi Xenlulô, nhiều chuỗi Xenlulô liên kết thành Mi xen Xenlulô,nhiều Mi xen Xenlulô liên kết thành bó Mi xen Xenlulô, vô số bó Mi xenXenlulô cùng với linhin tạo thành vách tế bào.vách tế bào chia thành 3phần:

- Màng giữa: Đây là phần nằm giữa hai tế bào cạnh nhau,là một lớpmàng mỏng,mức độ hoá gỗ cao.

- Vách sơ sinh: Vách này hình thành cùng với sự hình thành của tếbào,vách này mỏng, do xenlulô, Hêmi Xenlulô và linhin tạo thành Mức độhoá gỗ nh màng giữa Trong vách này các Mixen Xenlulô sắp xếp không cótrật tự, nên không quyết định đến tính chất của gỗ

- Vách thứ sinh: Là lớp vách hình thành sau cùng trong quá trình hoágỗ của tế bào So với màng giữa và vách thứ sinh là phần dày nhất Thành

phần chủ yếu của lớp vách này là Xenlulô và linhin Các Mixen Xenlulôvà linhin trong phần vách này sắp xếp có trật tự và chia làm 3 lớp :

+ Lớp ngoài nằm sát vách sơ sinh, mỏng, các Mixen Xenlulô xếpthẳng góc với trục dọc tế bào hoặc nghiêng một góc từ 70-90o so với trụcdọc.

+ Lớp nằm kế tiếp lơp ngoài, đây là lớp dày nhất, các Mixen của lớpnày xếp song song với trục dọc của tế bào hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn30 o so với trục dọc

+ Lớp trong nằm trong cùng sát ruột tế bào,mỏng,các Mixen sắp xếpgiống nh lớp ngoài

B.CáC YếU Tó ảNH Hởng Đến Tính chất của gỗ

I CáC YếU Tố ảNH HƯởng đến tính chất vật lý của gỗ

Tính chất vật lý của gỗ bao gồm các vấn đề : nớc trong gỗ, sự co rútvà giãn nở, khối lợng thể tích, sức dẫn điện, sức dẫn nhiệt, mùi vị và khả

năng phản quang,khả năng truyền âm, các tính chất gỗ có liên quan đếnsóng điện từ, màu sắc của gỗ.

vì gỗ có KLTT lớn là loại gỗ có tỷ lệ tế bào vách dày nhiều, các tế bào lại

sắp xếp theo chiều dọc thân cây, làm cho tổng lợng Mixen Xenlulô xếp dọc

thân cây tăng lên, đa đến tổng khoảng cách các Mixen Xenlulô theo chiều

ngang thân cây tăng lên do vậy co dãn ngang thớ càng tăng lên và ngợc lại.Theo chiều dọc thớ, gỗ có KLTTcàng nhỏ sức co dãn dọc thớ cànglớn, ngợc lại gỗ càng nhẹ co dãn dọc thớ càng ít Vì gỗ nhẹ là do gỗ sớmnhiều ở vùng gỗ sớm góc lệch của Mixen lớp giữa vách thứ sinh của tế bàoxếp dọc thân cây tăng lên nên co dãn dọc thớ tăng lên và ngợc lại.

I.1.2 Phơng pháp phơi sấy.

Nếu yêu cầu về mức độ khô nh nhau (độ ẩm bằng nhau) thì gỗ phơicó thể co rút nhiều hơn gỗ sấy Vì sấy gỗ thờng dùng nhiệt độ cao hơn nhiệtđộ bình thờng của không khí Nhiệt độ sấy cao và tốc độ sấy lớn có thể làmcho bề mặt gỗ và bên trong gỗ không đều (độ ẩm chênh lệch) trong gỗ sảnsinh nội lực gây nên biến dạng vĩnh cửu tạo ra tầng kết cứng ở bề mặt ngăncản sự thoát ẩm của lớp gỗ bên trong trở ngại đến sự co rút bình thờng củacả khối gỗ.

I.2 Các nhân tố ảnh hởng đến KLTT.

I.2.1 Loài cây: Loài cây khác nhau có cấu tạo khác nhau dẫn đến KLTT

cũng khác nhau Yếu tố cấu tạo ở đây đợc biểu thị bằng tổ thành tế bàotrong cây, đó là tỉ lệ vách dày và tế bào vách mỏng, chính tỉ lệ này tạo ra sựchênh lệch về độ rỗng nhiều ít khác nhau giữa các loại cây.

I.2.2 Tỉ lệ gỗ sớm, gỗ muộn: Theo kết quả nghiên cứu cho thấy, KLTT gỗ

muộn bằng từ 2 - 3 lần KLTT gỗ sớm Vì vậy các loại gỗ có gỗ sớm gỗmuộn phân biệt thì tỉ lệ gỗ muộn nhiều hay ít có ảnh hởng lớn đến KLTTcủa gỗ.

I.2.3 Độ ẩm của gỗ: Khi độ ẩm của gỗ thay đổi thì khối lợng của nó cũng

thay đổi Nhng thể tích của nó thay đổi hay không lại phụ thuộc vào cácgiai đoạn của quá trình hút ẩm và nhả ẩm, có thể chia làm 2 giai đoạn trongquá trình thay đổi ẩm.

Giai đoạn độ ẩm từ 0% đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ, giai đoạn này khiđộ ẩm tăng thì khối lợng của gỗ tăng lên, đồng thời trong gỗ xuất hiện hiệntợng dãn nở làm cho thể tích gỗ tăng Ngợc lại, khi độ ẩm giảm thì khối l-ợng của gỗ giảm đồng thời thể tích cũng giảm (do gỗ co rút) nhng một cáchtơng đối thì khối lợng thay đổi nhanh hơn hoặc chậm hơn so với việc tăng

hay giảm thể tích Vì vậy khối lợng thể tích của gỗ trong giai đoạn nàycũng thay đổi khi độ ẩm thay đổi, nhng thay đổi chậm.

Giai đoạn độ ẩm lớn Wbh khi độ ẩm tăng từ Wbh hay giảm về Wbhthì khối lợng của gỗ thay đổi (tăng hay giảm) nhng thể tích gỗ không thayđổi Vì vậy việc tăng hay giảm độ ẩm trong giai đoạn này dẫn đến khối l-ợng thể tích gỗ thay đổi nhng là sự thay đổi rõ rệt.

I.2.4 Các yếu tố khác.

Nh đã trình bày, gỗ đợc cấu tạo bởi các tế bào, các tế bào này trongcây sẽ trải qua các giai đoạn nh: Sinh ra, lớn lên, ổn định và già đi Tronggiai đoạn tế bào lớn lên, vách tế bào dày thêm là do nguyên sinh chất khôngngừng sinh ra những Mixen Xenlulo đắp lên phía trong của vách tế bào.Hơn nữa, cùng với thời gian, gỗ lõi đợc hình thành từ gỗ giác, đây là mộtquá trình biến đổi sinh học, vật lý và hoá học rất phức tạp Trớc hết tế bàochết đi, thể bít hình thành, các chất hữu cơ xuất hiện; nhựa cây, chất màu,tanin, tinh dầu … ở trong ruột tế bào thấm lên vách tế bào làm cho gỗ lõi có ở trong ruột tế bào thấm lên vách tế bào làm cho gỗ lõi cómàu sẫm, nặng cứng, khó thấm nớc

I.3 Nhân tố ảnh hởng đến độ hút nớc của gỗ.

Khả năng hút nớc của gỗ phụ thuộc vào cấu tạo và thành phần hoáhọc.

II các yếu tố ảnh hởng đến tính chất cơ học của gỗ

Có rất nhiều nhân tố ảnh hởng tới tính chất cơ học của gỗ, có thểchia ra làm các nhóm : nhóm nhân tố thuộc điều kiện môi trờng nh nhiệtđộ, độ ẩm môi trờng, điều kiện sử dụng ; nhóm nhân tố thuộc về cấu tạogỗ ; nhóm nhân tố thuộc về các khuyết tật của gỗ, trong phạm vi phòng thínghiệm

II.1 ảnh hởng của độ ẩm :

Độ ẩm ảnh hởng rất lớn đến cờng độ gỗ, trong phạm vi độ ẩm gỗthay đổi trong khoảng 8%-Wbh, ngời ta lập đợc mỗi quan hệ giữa cờng độvà độ ẩm gỗ là quan hệ phi tuyến biểu thị bằng phơng trình:

= a.W2 +b W + cTrong đó : : Cờng độ gỗ W: Độ ẩm gỗ

a,b,c: Các hệ số phụ thuộ vào loại gỗ và loại lực

Quan hệ giữa độ ẩm và cờng độ gỗ còn dợc biềủ thị qua hệ số điềuchỉnh độ ẩm  Hệ số điều chỉnh độ ẩm phụ thuộc vào loại gỗ, loại lực, ph-ong chiều tác dụng lực so với chiều thớ gỗ.

Bản chất của mỗi quan hệ giữa độ ẩm và cờng độ gỗ là do sự thayđổi kích thớc chịu lực khi độ ẩm thay đổi trong khi véc tơ lực tác dụngkhông thay đổi, dẫn đến sự thay đổi về cờng độ Mặt khác sự thay đổi độẩm gỗ trong khoảng đọ ẩm 0% - Wbh xảy ra hiện tợng co dãn trong gỗ,thực chất là sự thay đổi khoảng cách giữa các Mixen Xenlulo Cụ thể gỗ corút khi có sự giảm khoảng cách giữa các Mixen Xenlulo làm tăng lực hút t-ơng hổ giữa chúng cũng nh làm tăng tính ổn định giữa chúng Gỗ giãn nở

khi có sựtăng khoảng cách giữa các Mixen Xenlulo, đã làm giảm sức hút ơng hổ cũng nh giảm tính ổn định giữa các Mixen Xenlulo.

t-II.2 ảnh hởng của KLTT:

Nói chung gỗ có KLTT càng lớn,cờng độ gỗ càng cao quan hệ gia

KLTT và cờng độ gỗ là quan hệ tuyến tính có phơng trình:=a.+b

Trong đó : là cờng độ gỗ là KLTTcủa gỗ

a,b là hệ số của phơng trình phụ thuộc vào loại gỗ

II.3 ảnh hởng của cấu tạo gỗ:

Sự sắp xếp tế bào trong cây, cấu trúc vách tế bào, sự hình thành gỗsớm gỗ muộn ở gỗ lá kim, gỗ lá rộng mạch vòng,chúng ta cần lu ý các vấnđề sau.

Tổ thành tế bào trong cây, dó là tỷ lệ tế bào vách dày và tế bào váchmỏng Các loài cây khác nhau, vị trí khác nhau trong cây có tổ thành tế bàokhác nhau dẫn tới mọi tính chất khác nhau.

Sự tồn tại của ba tổ thành trong cây và tỷ lệ gia chúng:

Tổ chức dẫn nớc và muối khoáng (nhựa nguyên), ở gỗ lá kim doquản bào gỗ sớm đảm nhận, gỗ lá rộng do mạch gỗ đẩm nhận Nói chungđây đều là những tế bào có kích thớc lớn nhất, có phần ruột rỗng lớnnhất.đây là thành phần quan trọng nhất tạo ra độ rỗng (độ xốp) chi gỗ Dođó nếu tỷ lệ tổ chức dẫn nớc và muối khoáng mà phát triển thì tính chát cơlý của gỗ giảm xuống.

Tổ chức dự trữ dinh dỡng,chức năng này do tế bào mô mềm đảmnhận đây là tế bào vách mỏng do đó tổ chức này phát triển thì tính chất cơlý của gỗ sẽ thấp.

Tổ chức cơ học, ở gỗ lá kim do quản bào gỗ muộn đảm nhận, ở gỗ lárộng do sợi gỗ đảm nhận Nói chung đây là những tế bào vách dày có kíchthớc bé nên có độ ruột rất nhỏ, có loại ruột hoàn toàn bị bịt kín, do đó nếutổ chức cơ học phát triển thì tính chất cơ lý của gỗ sẽ tăng nên.

Vấn dề xenlulo và ligin: Xenlulo chiếm một tỷ lệ lớn trong gỗ(khoảng 50% thể tích gỗ) có cấu trúc định hình.nó là phần tử chủ yếu sảnsinh ra nội lực của gỗ Nối cách khác ứng lực nào do Xenlulo tạo ra nội lựcđều là những ứng lực lớn nhất.Xenlulo cũng là thành phần duy nhất tạo ratính đần hồi gõ,gỗ nhiều Xenlulo sẽ giàu đàn tính.

Ligin là thành phần thứ hai cấu trúc lên vách tế bào, lingin có cấutrúc vô định hình nên ứng lực nào do lingin tạo ra nội lực đều là những ứnglực có giá trị nhỏ Trong cấu vácg tế bào, lingin bám trên sờn Xenlulo vìvậy lingin tạo ra độ rắn cho gỗ Nói cách khác nhng loại gỗ nào, những vịtrí nào trong cây có hàm lợng lingin cao gỗ sẽ cứng.

Về gỗ giác và gỗ lõi: gỗ lõi do gỗ giac hình thành nên ở những loạicây có giác lõi phân biệt, đến một tuổi nhất định mới hình thành gỗ giác vàtheo đó tuổi cây tăng nên đờng kính phần gỗ giác đợc tăng lên khi chuyển

từ gỗ giác sang gỗ lõi, tế bào gỗ ở phần giác đã hết năng lực sinh trởngnghĩa là bề dày vách tế bào không thay đổi Do đó các tính chất của gỗ lõivà gỗ giác chênh lệch nhau không đáng kể Chỉ có độ cứng thì gỗ lõi caohơn gỗ giác vì các chất chứa trong ruột tế bào thấm lên vách tế bào, ngợclại thì độ dẽo dai gỗ giác lớn hơn (gỗ lõi cứng nhng giòn, gỗ giác mềm vàdẻo).

C phơng pháp xử lý số liệu

Tất cả những số liệu dù thu thập đợc bằng quan sát, đo đạc hoặc bằng

thực nghiệm, đều có một đặc điểm là những biến động dới ảnh hởng củanhiều nhân tố ngẫu nhiên tự phát Do đó khi nghiên cứu những số liệu đóđều cần ứng dụng những thống kê toán học Chính vì vậy chúng ta có thểphân tích và đánh giá một cách có cơ sở khoa học những kết quả nghiêncứu đợc

I Một số khái niệm trong thống kê toán học

sai số ngẫu nhiên là các biến số.

Sai số nhầm lẫn và sai số hệ thống có thể khắc phục đợc trớc huặctrong khi tiến hành thí nghiệm Do đó chỉ xét đến các sai số ngẫu nhiên.

Trong đo đếm phân bố chuẩn thờng đặc trng cho phân bố sai số bấtcứ một đại lợng quan sát nào có đặc điểm sau đây : những phần tử mang giátrị càng gần giá trị trung bình chiếm tỷ lệ nhiều nhất, những phần tử manggiá trị càng lớn huặc càng bé so với giá trị trung bình càng giảm dần và cótính chất đối xứng qua giá trị trung bình đều có thể mô phỏng qui luật phânbố tần suất của nó bằng luật phân bố chuẩn.

Các giá trị của đại lợng quan sát qua thực nghiệm trong chuyên đềphù hợp với các đặc điểm của phân bố chuản vì vậy chuyên đề lấy phân bốchuẩn để biểu thị tính qui luật của các biến số ngẫu nhiên.

Phân bố chuẩn là phân bố xác xuất của biến ngẫu nhiên liên tục.nếuXlà đại lợng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn thì mật độ xác xuất của nó là:

F(X)= 22

gọi là số bình quân cộng(hay số trung bình cộng)

II.2 Sai tiêu chuẩn mẫu(S)

Giữa nhng trị số quan sát so với trung bình mẫu của nó thơng cóchênh lệch, sự chênh lệch đó có cái lớn, cái nhỏ nhng tính bình quân lạitheo công thức :

X

Nhờ chỉ tiêu này ta có thể so sánh mức độ biến động giữa các dãyquan sát trên cùng một dấu hiệu nào đó.Hệ số biến động càng lớn thì sự tảnmát của biến quanh giá trị trung bình càng nhiều

II.4 Sai số bình quân :

Mẫu mà ta quan sát chỉ là một bọ phận của tổng thể.Thông quamẫuta có thể phán đoán ớc lợng cả tổng thể vì vậy nên các tham số của mẫu sovới các tham số của tổng thể thờng có sự sai khác.Sự sai khác này là dochọn mẫu,đây là điều tất nhiên không thể tránh đợc

để biểu thị mức độ đại diện của tham số mẫu với tham số tổng thểvà xác định dung lợng,ngời ta dùng khái niệm sai số của số bình quâncộng.Trờng hợp tổng thẻ hữu hạn,mẫu rút không hoàn lại thì sai số đợc biểudiễn nh sau :

Trong đó :N-là dung lợng tổng thể Khi N  thì (1-n/N)  1, do đó :

- -Sai tiêu chuẩn của tổng thể.trong nhiều trờng hợp sai tiêu chuẩncủa tổng thể là không biết đợc,ngời ta thờng thay nó bằng sai tiêu chuẩnmẫu

trong thực tế hệ số chính xác cho ta thấy số liệu thu thập có đợc chấpnhận hay không.Tuỳ theo từng vấn đề nghiên cứu mà hệ số chính xác chophép là bao nhiêu Trong nghiên cứu cơ lý gỗ nếu hệ số chính xác P5% thìkết quả nghiên cứu sẽ đợc chấp nhận.

III Số dung lợng mẫu :

Để đảm bảo những suy luận thống kê có thể tin cậy đợc,thờng mẫuđợc chọn phải đặc trng cho tổng thể.

Số lợng mẫu dùng trong thí nghiệm đợc tính theo công thức :

PVn 

Trong đó : n-là dung lợng mẫu V-là hệ số biến động P-hệ số chính xác

Các khúc gỗ tròn đợc xẻ thành các thanhgỗ xuyên tâm có kích thớcthiết diện ngang: 2.5x2.5 cm,3.5x2.5 cm và 5.5x5.5 cm :

 Công việc ở phòng thí nghiệm :

Dụng cụ và máy móc ở phòng thí nghiệm : Tủ sấy,nhiệt độ 0-3000C.

Cân điện tử, độ chính xác 0.01g.Tớc kẹp, độ chính xác 0.1mm.Pan me, độ chính xác 0.01mm.

Kính lúp X10, bình hút ẩm,bình ngâm nớc Máy thử cơ học gỗ vạn năng

A.Cấu tạo thô đại

Quan sát bằng mắt thờng và kính lúp trên một thớt gỗ Mỡ,chúng tôithu đợc một số đặc trng sau:

Công thức tính:

Nếu lấy khối lợng nớc chứa trong gỗ so với khối lợng gỗ khô kiệt gọilà độ ẩm tuyệt đối, ký hiệu là W0(%).

mmmWA  

Công thức tính

Trong đó: m1: Là khối lợng gỗ có nớc (g)m0: Là khối lợng gỗ khô kiệt (g)

Tiến hành thí nghiệm xác định độ ẩm gỗ theo phơng pháp cân sấy.Mẫu đợc lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.358 - 70, có hình dạng vàkích thớc sau:

số lợng mẫu n=30, dung sai cắt mẫu 1mm.

Tiến hành cân xác định khối lợng ban đầu m1 (g) của từng mẫu.đa mẫu vào tủ sấy, tăng dần nhiệt độ từ nhiệt độ môi trờng đến nhiệtđộ 10050C và duy trì nhiệt độ này đến khi gỗ khô hoàn toàn trạngthái gỗ khô hoàn toàn đợc xác định khi ở hai lần cân cách nhau 2 giờmà độ ẩm tính đợc tù hai lần cân này chênh lệch nhau không quá0.3%.

Mộu khô hoàn toàn đợc đa vào bình hút ẩm để ổn định 15 phútrồi lấy ra cân từng mẫu xác định khối lợng m0 (g).

10

Cấp 10 tuổi

Nhận xét :Độ ẩm tuyệt đối (W0) chính xác và ổn dịnh hơn độ ẩmtơng đối (Wa) vì khối lợng gỗ khô kiệt là một trị số cố định khối lợnggỗ có nớc luôn thay đổi nên không tiện dùng để so sánh từ đây về saukhi nói đến độ ẩm là nói đến độ ẩm tuyệt đối

II Sức co dãn của gỗ :

Co giãn (co rút và giãn nỡ ) là thuật ngữ để chỉ sự thay đổi kíchthớc khi độ ẩm gỗ thay đổi trong khoảng độ ẩm từ O% đến độ ẩm bãohoà gỗ Độ ẩm bão hoà xác định lợng nớc thấm tối đa

để đánh giá sức co giãn của gỗ ngời ta dùng tỉ lệ co giãn gỗ Tỉ lệco giãn đợc biểu thị bằng tỉ lệ % giữa lợng co rút huặc giãn nở so vớikích thớc gỗ ban đầu

II.1.Tỉ lệ co rút và giãn nở chiều dài :

* Tỉ lệ co rút : mẫu xác định tỉ lệ co rút lấy theo TCVN358-70, có

hình dạng và kích thớc nh sau :

Số lợng mẫu n=30, dung sai cắt mẫu 1(mm).

Tiến hành đo kích thớc 3 chiều tại vị trí gia mẫu đợc kích thớcchiều dọc thớ (l1), chiều xuyên tâm (a1),chiều tiếp tuyến (b1) đa mẫuvào tủ sấy , sấy đến khô kiệt rồi lấy ra đo lại kích thớc 3 chiều tạinhững vị trí đo lần trớc , thu đợc l2,a2,b2 Tính tỉ lệ co rút theo công thứcsau :

Chiều dọc thớ:Y1= 100%

lll 

Chiều xuyên tâm :Yx= 100%

aaa 

Chiều tiếp tuyến :Yt= 100%

bbb 

Trong đó :l1,a1,b1là kích thớc mẫu theo các chiều dọc thớ , chiềuxuyên tâm và chiều tiếp tuyến ban đầu

l2,a2,b2 là kích thớc mẫu theo các chiều dọc thớ ,xuyên tâm vàtiếp tuyến lúc khô kiệt

10