3.2.1. Đối t−ợng nghiên cứu
- Gỗ Mỡ 10 tuổi trồng tại 3 khu vực có điều kiện sinh tr−ởng và phát triển khác nhau (Bình Trung, Đông Viên, Bằng Lũng) thuộc huyện Chợ Đồn - tỉnh Bắc Kạn. Gỗ có đ−ờng kính từ 15 đến 22 cm, chiều cao từ 8 đến 15 m.
3.2.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh h−ởng của sinh tr−ởng phát triển (chiều cao và đ−ờng kính) đến chất l−ợng gỗ mỡ (tính chất vật lý, tính chất cơ học) rừng trồng 10 tuổi trên địa bàn huyện Chợ Đồn tại 3 xã: Thị trấn Bằng Lũng; xã Đông Viên và xã Bình Trung.
- Điều kiện sinh tr−ởng của gỗ: Cây mỡ đ−ợc trồng theo dự án PAM 5322 từ năm 1997 tại thị trấn Bằng Lũng, xã Đông Viên, xã Bình Trung trên các diện tích đất trống đồi núi trọc trạng thái Ia, Ib, Ic. Cây giống đ−ợc gieo −ơm tại xã và trồng với mật độ 2.500 cây/ ha. Điều kiện về khí hậu, đất đai nhìn chung là thuận lợi cho cho cây mỡ phát triển tốt.
- Mỗi địa điểm lấy 15 cây theo 3 cấp đ−ờng kính, mỗi cấp đ−ờng kính lấy 5 cây (nhỏ nhất, trung bình, lớn nhất) để gia công thành mẫu, tổng số 45 cây. Mỗi cây lấy 5 mẫu cho một thí nghiệm.
- Xác định một số tính chất cơ bản của gỗ (Độ ẩm tuyệt đối, sức hút n−ớc tối đa, khối l−ợng thể tích khô kiệt, khả năng giãn nở của gỗ theo chiều tiếp tuyến, Sức chịu ép dọc thớ, Sức chịu kéo dọc thớ, Sức chịu uốn tĩnh)
- Thí nghiệm sẽ đ−ợc tiến hành tại phòng thí nghiệm khoa lâm nghiệp, phòng thí nghiệp trung tâm - tr−ờng Đại học Nông Lâm TN, Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Công ty ván dăm Thái Nguyên - L−u Xá - Thái Nguyên.
3.3. Nội dung nghiên cứu
3.3.1. Nghiên cứu điều kiện sinh tr−ởng ảnh h−ởng đến phát triển của cây gỗ mỡ 10 tuổi gỗ mỡ 10 tuổi
Điều kiện khí hậu, đất đai thổ nh−ỡng của 3 vùng nghiên cứu ảnh h−ởng đến đ−ờng kính và chiều cao gỗ mỡ 10 tuổi.
3.3.2. Xác định tính chất của gỗ Mỡ 10 tuổi
- Xác định các tính chất vật lý + Xác định độ ẩm tuyệt đối + Xác định sức hút n−ớc tối đa
+ Xác định khối l−ợng thể tích khô kiệt + Xác định khả năng giãn nở
- Xác định các tính chất cơ học + Xác định sức chịu ép dọc thớ + Xác định sức chịu kéo dọc thớ + Xác định sức chịu uốn tĩnh
3.3.3. Xác định mối t−ơng quan giữa khả năng sinh tr−ởng phát triển, chất l−ợng gỗ mỡ 10 tuổi và định h−ớng sử dụng chất l−ợng gỗ mỡ 10 tuổi và định h−ớng sử dụng
- Xác định mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và các tính chất vật lý của gỗ
+ Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và độ ẩm tuyệt đối + Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và sức hút n−ớc tối đa + Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và khối l−ợng thể tích khô kiệt
+ Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và khả năng giãn nở - Xác định mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và các tính chất cơ học của gỗ
+ Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và sức chịu ép dọc thớ + Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và sức kéo dọc thớ + Mối t−ơng quan giữa đ−ờng kính, chiều cao và sức chịu uốn tĩnh - Đánh giá chất l−ợng gỗ mỡ 10 tuổi trồng tại huyện Chợ Đồn - Bắc Kạn
- Định h−ớng cho các nhà sử dụng gỗ lựa chọn nguyên liệu trong quá trình chế biến gỗ: Sử dụng vào gia công đồ mộc, sản xuất ván nhân tạo (Ván ghép thanh, ván dăm, ván dán,….) và lĩnh vực khác.
3.4. Ph−ơng pháp nghiên cứu 3.4.1. Ph−ơng pháp kế thừa số liệu 3.4.1. Ph−ơng pháp kế thừa số liệu
- Đề tài kế thừa một số t− liệu: Điều kiện tự nhiên, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, địa hình, tài nguyên rừng, điều kiện dân sinh, kinh tế và xã hội của vùng nghiên cứu.
- Kế thừa một số kết quả về đặc điểm cấu tạo thô đại và hiển vi của gỗ mỡ.
3.4.2. Ph−ơng pháp luận
Đề tài vận dụng những kiến thức lý thuyết về ảnh h−ởng của điều kiện sinh tr−ởng và phát triển đến chất l−ợng rừng và gỗ Mỡ.
Vận dụng kiến thức lý thuyết làm cơ sở lý luận về một số tính chất vật lý (Độ ẩm tuyệt đối, sức hút n−ớc tối đa, khối l−ợng thể tích cơ bản, khả năng dãn nở), cơ học (Sức chịu ép dọc thớ, sức chịu kéo dọc thớ, dức chịu uốn tĩnh) cho việc đánh giá chất l−ợng gỗ và vận dụng vào sử dụng, chế biến gỗ hiện nay sao cho phù hợp và tiết kiệm.
3.4.4. Ph−ơng pháp thực nghiệm
* Phân tích đất đai, thổ nh−ỡng: Sử dụng ph−ơng pháp phân tích mẫu
đất trong phòng thí nghiệm kết hợp ph−ơng pháp so sánh để đánh giá sự biến đổi độ phì của đất. Phân tích một số chỉ tiêu cơ bản của đất theo các ph−ơng
pháp cụ thể sau đây:
- pH: Đo bằng máy pH metre;
- Mùn tổng số phân tích theo ph−ơng pháp Chiurin; - Đạm tổng số phân tích theo ph−ơng pháp Kjeldahl; - P2O5 (mg/100g đất): xác định bằng ph−ơng pháp so mầu;
- K2O5 (mg/100g đất): xác định bằng ph−ơng pháp đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
* Xác định chiều cao và đ−ờng kính của cây lấy mẫu: Bằng ph−ơng
pháp đo trực tiếp bằng th−ớc sau khi chặt hạ.
* Chọn cây lấy mẫu thí nghiệm và cắt khúc theo TCVN 355 – 70 – sửa đổi
Mỗi địa điểm lấy 15 cây theo 3 cấp đ−ờng kính, mỗi cấp đ−ờng kính lấy 5 cây (nhỏ nhất, trung bình, lớn nhất) để gia công thành mẫu, tổng số 45 cây. Mỗi cây lấy 5 mẫu cho một thí nghiệm
* Độ hút ẩm của gỗ đ−ợc xác định theo TCVN 359 – 70 – sửa đổi
- Mẫu gỗ: Kích th−ớc mẫu gỗ đ−ợc gia công là 20x20x30 mm. Chiều 30 mm là chiều dọc thớ gỗ.
- Cân mẫu: Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trung tâm tr−ờng Đại học Nông Lâm TN để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g, ta đ−ợc m1. Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng l−ợng m1 > 20g thì phải cân chính xác tới 0,01g, nếu m1 < 20g thì phải cân chính xác tới 0,001g
- Sấy mẫu: Nhiệt độ sấy đ−ợc điều chỉnh là 100 ± 50c cho đến khô hoàn toàn. Để xác định trạng thái khô hoàn toàn của mẫu gỗ, mẫu đ−ợc cân nhiều lần, mỗi lần cách nhau 24h, nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng l−ợng gỗ chênh lệch nhau < 0,3% thì đ−ợc xem là gỗ khô hoàn toàn, khi đó ta đ−ợc m0
- Công thức tính: (%) 100 0 0 1 0 = − ì m m m W
Trong đó: m1 - Trọng l−ợng gỗ tr−ớc khi thí nghiệm (g) m0 - Trọng l−ợng gỗ khô kiệt (g)
W0 - Độ ẩm tuyệt đối của gỗ (%)
* Tỷ lệ dãn nở của gỗ, thí nghiệm đ−ợc xác định theo TCVN 360 – 70 – sửa đổi
- Mẫu thí nghiệm: kích th−ớc mẫu gỗ 20x20x30 mm
- Mẫu gỗ khi gia công xong sẽ đ−ợc đ−a vào tủ sấy tại khoa lâm nghiệp, nhiệt độ 100 ± 50c, sấy cho đến khi đạt khô kiệt (nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng l−ợng gỗ chênh lệch nhau < 0,3% thì đ−ợc xem là gỗ khô hoàn toàn)
- Sau khi gỗ đã khô kiệt, ta đo kích th−ớc chiều ngang của mẫu (a0) bằng th−ớc Panme với độ chính xác 0,01 mm
- Khi đã đo xong ta ngâm gỗ vào trong n−ớc để gỗ ngấm n−ớc cho đến khi gỗ hút n−ớc đến bão hoà (Kích th−ớc 2 lần đo liên tiếp không thay đổi) thông th−ờng thời gian ít nhất 30 ngày, sau đó lấy mẫu gỗ ra tiến hành đo kích th−ớc chiều ngang một lần nữa đ−ợc kích th−ớc (a1).
- Công thức tính (%) 100 0 0 1− ì = a a a YT
Trong đó: a1 - Kích th−ớc chiều tiếp tuyến của gỗ −ớt, mm a0 - Kích th−ớc chiều tiếp tuyến của gỗ khô kiệt, mm YT - Khả năng giãn nở của gỗ theo chiều tiếp tuyến, %
* Khối l−ợng thể tích đ−ợc xác định theo TCVN 362 - 70 - sửa đổi
- Mẫu gỗ: kích th−ớc 20x20x30 mm, chiều 30 mm là chiều dọc thớ. - Sấy mẫu: Tất cả các mẫu gỗ khi gia công xong đều đ−ợc sấy trong tủ sấy nhiệt độ 100 ± 50C, sấy đến khô kiệt (nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng l−ợng gỗ chênh lệch nhau < 0,3% thì đ−ợc xem là gỗ khô hoàn toàn)
- Cân mẫu: Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trung tâm tr−ờng Đại học Nông Lâm TN để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g, ta đ−ợc m0. Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng l−ợng m0 > 20g thì phải cân chính xác tới 0,01g, nếu m0 < 20g thì phải cân chính xác tới 0,001g
- Sau khi cân xong các mẫu gỗ, ta đo các kích th−ớc chiều dày, chiều rộng và chiều dài. Chiều dài mẫu gỗ (l0) đ−ợc đo bằng th−ớc kẹp với độ chính xác 0,1 mm và giới hạn đo đến 150 mm; Chiều dày (a0) và chiều rộng (b0)
đ−ợc đo bằng th−ớc Panme với độ chính xác 0,01 mm và giới hạn đo là 25 mm. Tính thể tích mẫu ta đ−ợc V. - Công thức tính ) / ( 3 0 0 0 g cm V m = γ
Trong đó: γ0 - Khối l−ợng thể tích gỗ khô kiệt (g/cm3) V0 = a0.b0.l0 -Thể tích gỗ khô kiệt (cm3) a0 - Chiều dày mẫu gỗ khô kiệt(cm) b0 - Chiều rộng mẫu gỗ khô kiệt (cm) l0 - Chiều dài mẫu gỗ khô kiệt (cm).
* Độ hút n−ớc của gỗ đ−ợc xác định theo TCVN 360 - 70 - sửa đổi.
- Mẫu thí nghiệm: kích th−ớc mẫu 20x20x30 mm, chiều 30 mm là chiều dọc thớ
- Sấy mẫu: Mẫu gỗ khi gia công xong đ−ợc đ−a vào sấy ở nhiệt độ 100±50C trong thời gian dài. Khi gỗ đã khô kiệt (Độ ẩm là 0%)
- Cân mẫu: Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trung tâm tr−ờng Đại học Nông Lâm TN để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g, ta đ−ợc m0. Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng l−ợng m0 > 20g thì phải cân chính xác tới 0,01g, nếu m0 < 20g thì phải cân chính xác tới 0,001g
- Khi đã cân xong, tiến hành ngâm gỗ vào trong n−ớc để gỗ hút n−ớc, thời gian ngâm ít nhất là 30 ngày. Sau từng thời gian nhất định 2h, ngày thứ 1, 2, 4, 7, 12 và 20 ngày. Cân lại mẫu gỗ, về sau cứ 10 ngày cân 1 lần cho đến khi khối l−ợng mẫu không tăng lên nữa thì kết thúc thí nghiệm. Thời gian quan sát sau khi ngâm 30 ngày trong n−ớc, ta đ−ợc trọng l−ợng ma.
- Công thức tính (%) 100 0 0 ì − = m m m W a a
Trong đó: ma - Trọng l−ợng gỗ sau mỗi lần cân (g) m0 - Trọng l−ợng gỗ khô kiệt (g)
* Thí nghiệm xác định giới hạn bền khi nén của gỗ đ−ợc thực hiện theo TCVN 363 - 70 - sửa đổi
- Mẫu gỗ thí nghiệm: Kích th−ớc mẫu gỗ là 20x20x30 mm, chiều 30 mm là chiều dọc thớ gỗ
- Đo mẫu: Mẫu gỗ chỉ cần đo chiều ngang (a và b) đ−ợc đo bằng th−ớc Panme với độ chính xác 0,01 mm.
- Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm đ−ợc tiến hành trên máy vạn năng (Máy thử cơ học) của Trung tâm thí nghiệm - Khoa chế biến lâm sản - Tr−ờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam. Khi thực hiện, tốc độ tăng lực của máy cần đạt là 5000 ± 1000N/ph. Để chắc chắn, máy vạn năng cần đ−ợc thử tr−ớc vài mẫu gỗ, nh− vậy khi gia công mẫu gỗ cần làm d− thêm vài mẫu để thử máy tr−ớc khi làm thí nghiệm chính thức. - Công thức tính ) ( . max MPa b a P ed = σ
Trong đó: σ- Sức chịu ép (ứng suất) dọc thớ của gỗ (Mpa) Pmax - Lực tác dụng tại thời điểm mẫu bị phá hủy (N)
a - Kích th−ớc chiều ngang chiều xuyên tâm của mẫu gỗ (mm) b - Kích th−ớc chiều ngang chiều tiếp tuyến của mẫu gỗ (mm)
* Giới hạn bền khi kéo dọc thớ đ−ợc xác định theo TCVN 364 - 70 - sửa đổi
- Mẫu gỗ:
+ Mẫu gỗ đ−ợc gia công với kích th−ớc 20x20x350 mm, chiều 350 mm là chiều dọc thớ gỗ.
+ Mẫu gỗ có kích th−ớc 20x20x350 mm đ−ợc phay (bào) hai mặt đối diện nhau, mỗi mặt phay 8 mm để lại 4 mm ở giữa, chiều dài cần phay (Nằm giữa mẫu gỗ) là 90 mm. Vì trong gia công chế biến gỗ bằng cơ giới th−ờng có độ chính xác thấp hơn trong gia công cơ khí nên chiều dày 4 mm còn lại sẽ không chính xác là 4 mm, nên tr−ớc khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng cần đo cụ thể các kích th−ớc cần đo. Để tránh nhầm lẫn với các mẫu gỗ khác, mỗi mẫu gỗ đ−ợc đánh ký hiệu theo từng cây gỗ và cho từng mẫu gỗ.
+ Sau khi mẫu gỗ đ−ợc gia công cần hong phơi trong x−ởng thoáng mát để mẫu gỗ đạt độ ẩm t−ơng ứng với điều kiện độ ẩm môi tr−ờng khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng.
- Khi mẫu gỗ đã đạt tới độ ẩm cần thiết, tiến hành đo kích th−ớc phần giữa mẫu gỗ. Đo chiều dày (h) và chiều rộng (b) bằng th−ớc Panme với độ chính xác 0,01 mm. Kích th−ớc chiều dày và rộng cần phải ghi chép vào bảng để tiện cho thí nghiệm trên máy thử vạn năng.
- Tiếp theo là làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng. Tr−ớc khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng cần làm thử một vài mẫu dự trữ để kiểm tra lại độ chính xác của máy. Sau khi đ−a mẫu gỗ vào bộ gá của máy thử, điều chỉnh tốc độ tăng lực của máy khoảng 2000 ± 500 N/ph.
- Công thức tính ) ( . max MPa b a P kd = σ
Trong đó: Pmax- Lực phá huỷ mẫu (N)
a, b- Kích th−ớc của bộ phận làm việc (mm)
* Giới hạn bền khi uốn tĩnh đ−ợc xác định theo TCVN 365 – 70 – sửa đổi
- Mẫu gỗ thí nghiệm: Kích th−ớc mẫu gỗ thí nghiệm là 20x20x300 mm. chiều 300 mm là chiều dọc thớ gỗ. Mỗi mẫu thí nghiệm đều đ−ợc đánh dấu ký hiệu riêng để tránh nhầm lẫn với các mẫu khác
- Sau khi gia công mẫu, gỗ còn −ớt nên phải hong phơi trong nhà x−ởng để gỗ khô đến độ ẩm cân bằng trong điều kiện khí hậu bình th−ờng. Khi mẫu gỗ đã khô ta có thể đo kích th−ớc chiều cao (h) và chiều rộng (b), chiều cao và chiều rộng cần đo ở vị trí chính giữa của mẫu gỗ. Dùng th−ớc Panme đo với độ chính xác 0,01 mm.
- Sau khi đo chiều cao, chiều rộng của mẫu ta có thể làm thí nghiệm xác định sức chịu uốn gổ trên máy thử cơ học. Điều chỉnh khoảng cách giữa hai gối đỡ, khoảng cách này theo tiêu chuẩn thí nghiệm của Việt Nam là 240 mm. Điều chỉnh tốc độ tăng lực là 7000 ± 1500N/ph. Khi mẫu gỗ bị phá hủy, máy thử sẽ ghi lại độ lớn của lực tại thời điểm đó.
- Công thức tính ) ( . . 2 3 2 max MPa h b l P ut ì = σ
Trong đó: σ - Sức chịu uốn tĩnh của gỗ (Mpa)
l - Khoảng cách giữa hai gối đỡ (l = 240 mm)
Pmax - Lực tác dụng tại thời điểm mẫu bị phá hủy (N) h - Kích th−ớc chiều dày của mẫu gỗ (mm)
b - Kích th−ớc chiều rộng của mẫu gỗ (mm)
3.4.5. Ph−ơng pháp tổng hợp kết quả và xử lý thống kê toán học
Kết quả đ−ợc tổng hợp trên bảng tính Excel và việc phân tích và xử lý lý số liệu theo thống kê toán học.
Để xử lý số liệu kiểm tra chất l−ợng gỗ chúng tôi dùng ph−ơng pháp thống kê toán học. Trị số trung bình cộng Đ−ợc xác định theo công thức: n x x n i ∑ = 1
Trong đó: xi- Các giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm;