生物质燃气热处理落叶松木材性能测试

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1、第39卷第3期林业科技Vol.39No.32014年5月FOＲESTＲYSCIENCE＆TECHNOLOGYMay2014文章编号:1001－9499(2014)03－0031－03*生物质燃气热处理落叶松木材性能测试＊＊罗法三孙伟伦许民(东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨150040)摘要:利用生物质燃气对落叶松进行热处理，处理温度190℃，处理时间4h。测试落叶松热处理材与素材的平衡含水率、湿胀率和力学强度。结果表明:经过生物质燃气热处理后，落叶松处理材的平衡含水率和湿胀性明显降低

2、，顺纹抗压强度和抗弯强度均有小幅下降，分别下降了6.47%和7.4%;而落叶松热处理材的抗弯弹性模量基本保持不变。由此说明，以生物质燃气为处理介质，在合适的热处理条件下对落叶松木材进行处理，在改善湿胀性的同时，木材的力学强度下降幅度可以控制在10%范围内，对其使用没有产生很大的影响。关键词:生物质燃气;热处理;湿胀率;力学性能中图分类号:S791.22，S781.7文献标识码:A木材热处理，是指在高温低氧条件下对木材为8%。按GB1929.43－91的要求将其分别加工进行处理，通过使木材内部的半纤维素部分分解，成

3、20mm×20mm×20mm(含水率、湿胀率试木材内部重新形成新的化学键结合，从而提高木件)、20mm×20mm×30mm(顺纹抗压强度试［1］材的尺寸稳定性和耐久性。高温热处理作为一件)、20mm×20mm×300mm(抗弯强度、抗弯种绿色环保的纯物理改性技术，近年来受到国内弹性模量试件)的标准件。［2－3］外学者越来越多的关注。1.2试验方法本研究采用的生物质燃气热处理方法，是利1.2.1热处理材的制备用木材(生物质)废弃物燃烧时产生的混合气体作将生物质材料自然干燥后颗粒化处理，作为［5］为热源和加热介质对木

4、材进行热处理，相比较其待用燃料。整个热处理流程分为4个阶段:他热处理工艺，它具有纯绿色无污染、处理成本①点燃燃料，在4～6h内缓慢升温至103℃，将低、燃料来源广泛等优点。木材烘至绝干。②调整风量，进行水蒸气喷蒸，落叶松(Larixspp．)是东北地区重要的针叶树在3～4h内将木材加热至190℃。③调整生物质种，资源十分丰富。由于落叶松材质地坚硬，耐燃气中O2、CO2及水蒸气的比例，保温4h。④待腐蚀性较好，纹理美观，在建筑、室内装饰和家其自然降温至100℃以下，喷蒸调湿至含水率4%具等行业应用十分广泛，但干缩性

5、大、尺寸稳定～6%后，在温度40℃左右时出炉。［4］性差是它的明显缺点。本文选择生物质燃气对1.2.2试件平衡含水率和湿胀率的测定落叶松木材进行热处理，以期提高落叶松木材的将所有试验用含水率和湿胀率的试件放置于尺寸稳定性，并且尽可能控制其力学强度的下降。室内30天后，称重得出其平衡质量。再将试件放本研究对热处理前后落叶松木材的平衡含水率、入鼓风干燥箱中烘至绝干，测出试件的绝干质量湿胀率以及各项力学性能进行了测试。以及全干时的各向尺寸(径向、弦向、轴向)，然后反算出试件的平衡含水率。1试验材料与方法将所有含水率和湿

6、胀率试件放入温度20℃、相对湿度65%的恒温恒湿箱中调节，待其尺寸稳1.1试验材料定后，测定试件的各向尺寸。之后将所有试件放试材落叶松，胸径180～250mm，含水率约入20℃的恒温水浴锅中，待其吸水尺寸稳定后，*国家林业局行业专项(201204709)部分研究内容32林业科技第39卷根据GB/T1934.2－2009的要求测得各向尺寸，经热处理后，木材尺寸稳定性提高的原因是:并计算出试件的弦向湿胀率、径向湿胀率以及体热处理会使木材组分中的半纤维素分解，导致木积湿胀率。尺寸稳定性用抗胀率ASE来评价，计材内部的游

7、离羟基数量大幅减少，降低了木材的算公式吸水性。同时，热处理后的落叶松材平衡含水率ASE(%)=［(S1－S2)］/S1×100(1)较素材降低了22.98%，因此，平衡含水率的降式中，S1为素材的体积湿胀率;S2为热处理低也是落叶松热处理材尺寸稳定性提高的一个重材的体积湿胀率。要原因。1.2.3试件力学性能的测试2.2落叶松热处理材力学强度的变化将落叶松素材和热处理材放入温度20℃、相从落叶松热处理之后其力学强度的变化(图对湿度65%(ＲH)的恒温恒湿箱中调节至平衡后，1)可以看出，经过生物质燃气热处理，在处理温

8、按GB/T1935－2009(顺纹抗压强度测试)、GB/T度190℃、处理时间4h的条件下，落叶松材的顺1936.1－2009(抗弯强度测试)和GB/T1936.2－纹抗压强度和抗弯强度都有小幅的下降，平均值2009(抗弯弹性模量测试)进行各项力学性能的较素材分别下降了6.47%和7.4%。这可能是因测试。为木材中的半纤维素是和纤维素紧密联接在一起的，所以热处理过程中半纤