Vận dụng kiến thức lý thuyết làm cơ sở lý luận để giải thích về kết quả nghiên cứu lý thuyết của một số tính chất vật lý như (sức hút nước tối đa, khối lượng thể tích cơ bản, khả năng giãn nở) và một số tính chất cơ học như (sức chịu ép, chịu kéo dọc thớ, sức chịu uốn tĩnh) làm cơ sở để đánh giá
chất lượng của gỗ và vận dụng vào sử dụng chế biến gỗ hiện nay sao cho phù hợp tiết kiệm.
3.4.3. Phƣơng pháp thí nghiệm
3.4.3.1. Chọn cây lấy mẫu thí nghiệm và cắt khúc
* Chọn cây lấy mẫu thí nghiệm và cắt khúc theo TCVN 355-70- sửa đổi
- Mỗi cấp mật độ lấy 5 cây để gia công thành mẫu, tổng số 15 cây. Mỗi cây lấy 5 mẫu cho một thí nghiệm.
3.4.3.2. Xác định độ hút nước của gỗ
* Độ hút nước của gỗ dược xác định theo TCVN 360-70- sửa đổi
+ Mẫu thí nghiệm:
Kích thước mẫu gỗ 20x20x30mm, chiều 30mm là chiều dọc thớ
Mẫu gỗ khi gia công xong được đưa vào sấy ở nhiệt độ 100 ± 50C trong thời gian dài. Khi gỗ đã khô kiệt (độ ẩm là 0%).
Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thái Nguyên để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g, ta được m0. Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng lượng 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 nước để gỗ hút nước, thời gian ngâm ít nhất là 30 ngày. Thời gian quan sát sau khi ngâm 30 ngày trong nước, ta được trọng lượng ma.
- Công thức tính 100(%) 0 0 x m m m Wa a
Trong đó: ma - Trọng lượng gỗ sau mỗi lần cân (g) m0 - trọng lượng gỗ khô kiệt (g)
Wa - sức hút nước tối đa của gỗ (%)
3.4.3.3. Xác định khối lượng thể tích
+ Mẫu thí nghiệm:
Kích thước mẫu gỗ 20x20x30mm, chiều 30mm và chiều dọc thớ.
Tất cả các mẫu gỗ khi gia công xong đều được sấy trong tủ sấy với nhiệt độ 100 ± 50
C, sấy đến khô kiệt (nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng lượng gỗ chênh lệch nhau <0,3% thì được xem là gỗ khô hoàn toàn).
Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thái Nguyên để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,001g và giới hạn cân là 200g ta được m0. Theo tiêu chuẩn thí nghiệm nếu trọng lượng 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 thước chiều dày, chiều rộng và chiều dài. Chiều dài mẫu gỗ (l0) được đo bằng thước kẹp với độ chính xác 0,1mm và giới hạn đo đến 150mm, chiều dày (a0) và chiều rộng (b0) được đo bằng thước Panme với độ chính xác 0,01mm và giới hạn đo là 25mm. Tính thể tích mẫu ta được V. - Công thức tính 0 = ( / 3) 0 0 cm g V m
Trong đó:0 - khối lượng thể tích gỗ khô (g/cm3) V0 = a0.b0.l0 - thể tích gỗ khô (cm3)
a0 - chiều dày mẫu gỗ khô (cm) b0 - chiều rộng mẫu gỗ khô (cm) l0 - chiều dài mẫu gỗ khô (cm)
3.4.3.4. Tỷ lệ dãn nở của gỗ
* Tỷ lệ dãn nở của gỗ, thí nghiệm được xác định theo TCVN 360-70- sửa đổi.
+ Mẫu thí nghiệm:
Kích thước mẫu gỗ 20x 20x 30mm. Mẫu gỗ khi gia công xong được đưa vào tủ sấy tại khoa lâm nghiệp, nhiệt độ 100 ± 50
khô kiệt (nếu sai số hai lần cân liên tiếp mà trọng lượng gỗ chênh lệch nhau < 0,3% thì được xem là gỗ khô hoàn toàn).
Sau khi gỗ đã khô kiệt ta đo kích thước chiều ngang của mẫu (a0) bằng thước Panme với độ chính xác 0,01mm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi đã đo xong ta ngâm gỗ vào trong nước để gỗ ngấm nước cho đến khi gỗ hút nước đến bão hòa (kích thước 2 lần đo liên tiếp không thay đổi ) thời gian ngâm ít nhất 30 ngày, sau đó lấy mẫu gỗ ra tiến hành đo kích thước chiều ngang một lần nữa được kích thước (a1).
- Công thức tính 100(%) 0 0 1 x a a a YT
Trong đó: a1 - kích thước của chiều tiếp tuyến của gỗ ướt, mm a0 - kích thước của chiều tiếp tuyến của gỗ khô, mm YT - khả năng giãn nở của gỗ theo chiều tiếp tuyến, %
3.4.3.5. Xác định giới hạn bền khi nén ép dọc thớ gỗ
* Thí nghiệm xác định giới hạn bền khi nén ép dọc của gỗ được thực hiện theo TCVN 363-70- sửa đổi.
+ Mẫu thí nghiệm:
Kích thước mẫu gỗ 20x20x30mm, chiều 30mm là chiều dọc thớ gỗ. Dùng thước Panme với độ chính xác 0,01mm đo chiều ngang (a và b). Thí nghiệm được tiến hành trên máy vạn năng (Máy thử cơ học) của Trung tâm thí nghiệm - Khoa chế biến lâm sản - Trường 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 được thử trước vài mẫu gỗ, như vậy khi gia công mẫu gỗ cần làm dư thêm vài mẫu để thử máy trước khi tiến hành làm thí nghiệm chính thức. - Công thức tính ( ) . max MPa b a P ed
Trong đó : σ - sức chịu ép dọc thớ của gỗ (Mpa)
a - Kích thước chiều ngang chiều xuyên tâm của mẫu gỗ (mm) b - kích thước chiều ngang chiều tiếp tuyến của mẫu gỗ (mm)
3.4.3.6. Xác định giới hạn khi kéo dọc thớ
* Giới hạn bền khi kéo dọc thớ được xác định theo TCVN 364-70-sửa đổi
+ Mẫu thí nghiệm
Kích thước mẫu gỗ 20x20x350mm, chiều 350mm là chiều dọc thớ gỗ. Mẫu gỗ có kích thước 20x20x350mm được phay bào hai mặt đối diện nhau, mỗi mặt phay 7,5mm để lại 5mm ở giữa, chiều dài cần phay (nằm giữa mẫu gỗ) là 90mm. Vì trong gia công chế biến gỗ bằng cơ giới thường có độ chính xác thấp hơn trong gia công cơ khí nên chiều dày 5mm còn lại sẽ không chính xác là 5mm, nên trước khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng cần đo cụ thể các kích thước cần đo. Để tránh nhầm lẫn với các mẫu gỗ khác, mỗi mẫu gỗ được đánh ký hiệu theo từng cây gỗ và cho từng mẫu gỗ.
Sau khi mẫu gỗ được gia công cần hong phơi trong nơi thoáng mát để mẫu gỗ đạt độ ẩm tương ứng với điều kiện độ ẩm môi trường khi làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng.
Khi mẫu gỗ đã đạt tới độ ẩm cần thiết, tiến hành đo kích thước phần giữa mẫu gỗ. Đo chiều dày (h) và chiều rộng (b) bằng thước Panme với độ chính xác 0,01mm. Kích thước chiều dày và rộng cần phải ghi chép vào bảng để tiện cho thí nghiệm trên máy thử vạn năng.
Tiếp theo làm thí nghiệm trên máy thử vạn năng. Trước 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 đưa mẫu gỗ vào bộ gá của máy thử, điều chỉnh tốc độ tăng lực của máy khoảng 200 ± 500 N/ph.
- Công thức tính ( ) . max MPa b h P kd
Trong đó : Pmax - lực phá hủy mẫu (N)
h,b - kích thước của bộ phận làm việc (mm)
3.4.3.7. Xác định giới hạn bền khi uốn tĩnh
* Giới hạn bền khi được xác định theo TCVN 365-70- sửa đổi
- Mẫu thí nghiệm: Kích thước mẫu gỗ thí nghiệm là 20x20x300 mm. Chiều 300mm là chiều dọc thớ. Mỗi mẫu thí nghiệm đều được đánh dấu ký hiệu riêng để tránh nhầm lẫn với các mẫu khác.
- Sau khi gia công mẫu, gỗ còn ướt nên phải hong phơi trong nhà xưởng để gỗ khô đến độ ẩm cân bằng trong điều kiện khí hậu bình thường. Khi mẫu gỗ đã khô ta có thể đo kích thước chiều cao (h) và chiều rộng (b), chiều cao và chiều rộng cần đo ở vị trí chính giữa của mẫu gỗ. Dùng thước 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 gỗ 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 xl P ut
Trong đó: - Sức chịu uốn tĩnh của gỗ (Mpa)
l- Khoảng cách giữa hai gối đỡ (l = 240mm)
Pmax - Lực tác dụng tại thời điểm mẫu bị phá hủy (N) h - Kích thước chiều dày của mẫu gỗ (mm)
3.4.4. Phƣơng pháp tổng hợp kết quả và xử lý thống kế toán học
Kết quả được tổng hợp trên bảng tính Excel và việc phân tích và xử lý số liệu theo thống kê toán học. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để xử lý số liệu kiểm tra chất lượng gỗ chúng tôi dùng phương pháp thống kê toán học. 3.4.4.1. Trị số trung bình cộng - Áp dụng công thức n x x n i 1
Trong đó : xi - các giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm n - Số mẫu quan sát x - trị số trung bình mẫu 3.4.4.2. Độ lệch tiêu chuẩn - Áp dụng công thức 1 1 2 n x x S n i i
Trong đó : S – Sai quân phương xi - giái trị của các phân tử
x - trung bình cộng của các giá trị xi n - Số mẫu quan sat
3.4.4.3. Hệ số biến động - Áp dụng công thức % x100 x S S Trong đó : S% - hệ số biến động S - Sai quân phương
x - trị số trung bình cộng 3.4.4.4. Sai số trung bình cộng - Áp dụng công thức n S m
Trong đó : S – Sai quân phương n – Số mẫu quan sát m – Sai số trung bình cộng 3.4.4.5. Hệ số chính xác - Áp dụng công thức x100(%) x m P Trong đó : P- hệ số chính xác m – Sai số trung bình cộng x - trị số trung bình cộng
Ngoài ra để phân tích mối tương quan giữa đường kính, chiều cao của gỗ keo lai đến chất lượng gỗ chúng tôi tiến hành phân tích số liệu dựa trên phần mềm xử lý số liệu EXCEL và XLSTAT bao gồm một số chỉ tiêu như: Phân tích phương sai cho ta biết được các đại lượng này biến đổi có do sự biến đổi của đại lượng kia hay không và mức độ ảnh hưởng như thế nào.
Chƣơng 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Sự ảnh hƣởng của mật độ trồng rừng đến chất lƣợng gỗ
Chất lượng của một loại gỗ nào đó thông thường ta dựa vào cấu tạo của gỗ, tính chất vật lý và tính chất cơ học của gỗ để đánh giá. Trong đó chỉ tiêu về tính chất cơ học của gỗ được quan tâm hơn cả. Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu về chất lượng gỗ Keo lai 7 tuổi thông qua một số tính chất của gỗ: Một số tính chất vật lý như sức hút nước tối đa, khối lượng thể tích, khả năng co dãn của gỗ và một số tính chất cơ học như độ bền ép dọc thớ, độ bền kéo dọc thớ, độ bền uốn tĩnh của gỗ.
4.1.1. Ảnh hƣởng của mật độ trồng rừng đến tính hút nƣớc tối đa của gỗ
Phương pháp thí nghiệm kiểm tra được trình bày tại mục 2.4.3 và mẫu thí nghiệm kiểm tra như hình 4.1.
Hình 4.1. Mẫu kiểm tra tính hút nước tối đa, tỷ lệ dãn nở và khối lượng thể tích gỗ
Tính hút nước tối đa là năng lực hút lấy nước vào gỗ khi ngâm nó trong gỗ. Gỗ hút nước nhanh hay chậm, nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều nhân tố như loại gỗ, khối lượng thể tích, các chất trong gỗ, gỗ giác, gỗ lõi, tốc độ sinh trưởng... Sức hút nước của gỗ cũng ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm khi chế biến và sử dụng như ảnh hưởng đến khả năng tráng keo, ảnh
30 mm
20 mm 20 mm
hưởng đến thấm chế phẩm bảo quản gỗ, nhiều sản phẩm khi sử dụng được một thời gian thì bị cong vênh hoặc nứt dẫn đến hiện tượng sản phẩm bị xấu về mặt hình thức thậm chí bị hỏng sản phẩm. Qua thí nghiệm xác định tính hút nước tối đa của gỗ Keo lai ở 3 cấp mật độ trồng, ta được kết quả tại phụ biểu 01.
Bảng 4.1. Kết quả kiểm tra sức hút nƣớc tối đa của gỗ Keo lai 7 tuổi Mật độ (Cây/ha) X (%) S S% m P C (95%) 1111 145,23 2,72 1,87 0,54 0,37 0,95 1666 154,11 2,38 1,55 0,47 0,30 1,08 2500 156,83 3,15 2,01 0,63 0,40 1,26
Qua kết quả tại bảng 4.1 ta thấy, với mật độ khác nhau cho ta kết quả về tính hút nước tối đa của gỗ là khác nhau: cụ thể ở mật độ 1111 cây/ha cho ta kết quả 145,23%, còn ở mật độ 1666 cây/ha và mật độ 2500 cây/ha cho ta tính hút nước của gỗ cao hơn là 154,11 % và 156,83 %. Với giá trị P của 3 mật độ là 0,37 ; 0,30 và 0,40, điều đó cho thấy việc lấy mẫu thí nghiệm tại những vị trí có tính chất khá đồng đều nhau.
Để thấy được tính hút nước tối đa của gỗ Keo lai 7 tuổi có phụ thuộc vào mật độ trồng rừng hay không, chúng tôi tiến hành phân tích phương sai (ANOVA) bằng XLSTAT 2011. Kết quả phân tích được thể hiện tại phụ biểu 07: Tại bảng Anova Single factor ta thấy giá trị P-value = 0,009 nhỏ hơn mức ý nghĩa 0,05 và F= 4,98> Fcrit = 3,12, có nghĩa là sức hút nước tối đa của gỗ Keo lai có chịu sự ảnh hưởng của mật độ khi mật độ thay đổi với R2 = 0,101 có nghĩa là 5,6% sự biến đổi về tính hút nước của gỗ được giải thích là do sự biến đổi về mật độ trồng, hay nói cách khác sự ảnh hưởng đó là tương đối lớn. Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, khi mật độ tăng lên thì tính hút nước của gỗ keo lai tăng lên.
Hình 4.2. Biểu đồ so sánh tính hút nước của gỗ ở 3 mật độ khác nhau Qua hình 4.2 ta thấy mật độ trồng 1666 cây/ha và 2500 cây/ha có tính hút nước tối đa lớn hơn so với mật độ trồng 1111 cây/ha, điều này có thể giải thích là do nguyên nhân sau: Khi trồng cây ở mật độ cao cây sẽ phát triển về chiều cao, đường kính thì nhỏ hơn so với trồng cây ở mật độ thấp. Theo tài liệu [21], khi cây mà phát triển mạnh về đường kính có nghĩa là độ rộng vòng năm sẽ tăng lên dẫn đến tế bào mạch gỗ có kích thước lớn hơn, dẫn đến khả năng thấm nước vào trong gỗ sẽ tăng lên và ngược lại.
4.1.2. Ảnh hƣởng của mật độ trồng rừng đến khối lƣợng thể tích gỗ
Phương pháp thí nghiệm kiểm tra được trình bày tại mục 2.4.3 và mẫu thí nghiệm kiểm tra như hình 4.1.
Khối lượng thể tích là một yếu tố quan trọng để đánh giá được một phần về giá trị công nghệ của gỗ. Có nhiều khái niệm khối lượng thể tích khác nhau, ở đây ta xét khối lượng thể tích cơ bản. 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.
Khối lượng thể tích phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như loài cây, tỷ lệ gỗ sớm, gỗ muộn, độ ẩm của gỗ, vị trí khác nhau trên cây gỗ, vòng tăng trưởng hàng năm, tốc độ tăng trưởng của cây... Kết quả thí nghiệm khối lượng