百度試驗(yàn)法編制阿丁楓木材干燥基準(zhǔn)研究

盧 庸，孫燦岳，楊武倫，韋鵬練，符韻林*

(1.廣西壯族自治區(qū)南寧樹木園，南寧 530031；2. 廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530000)

阿丁楓(Altingiachinensis) 為金縷梅科蕈樹屬常綠闊葉喬木，樹冠緊湊，樹葉濃密，四季常綠，既是我國(guó)南方優(yōu)良園林綠化鄉(xiāng)土樹種，又是木材干形通直、色紋美觀、材質(zhì)優(yōu)良的珍貴用材樹種，耐酸雨，自然酸雨可促進(jìn)其生長(zhǎng)[1-3]。迄今有關(guān)研究究主要集中在生長(zhǎng)規(guī)律、營(yíng)林技術(shù)、育苗技術(shù)、扦插、混交林分結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)等方面[4-16]，木材干燥特性研究未見報(bào)道，因此，為給阿丁楓木材產(chǎn)業(yè)化窯干干燥提供依據(jù)和參考，促進(jìn)和保障阿丁楓木材加工及其木質(zhì)品質(zhì)量，采用百度試驗(yàn)法對(duì)阿丁楓人工林木材的干燥特性進(jìn)行了研究，初步編制了預(yù)其干燥基準(zhǔn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試材采集于廣西南寧市樹木園阿丁楓種植示范基地[1]。樣木采集參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[17]，共采集3株，試件加工按百度試驗(yàn)法實(shí)施[18]，試件平均初含水率為119.98%，滿足百度試驗(yàn)法要求[18]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及研究方法

參照百度試驗(yàn)法[18]和有關(guān)研究[18]。確定阿丁楓木材的初期開裂、內(nèi)裂、截面變形及干燥速度缺陷等級(jí)，繪制木材干燥中含水率變化曲線，計(jì)算干燥速度；根據(jù)阿丁楓木材試件的干燥缺陷等級(jí)及其對(duì)應(yīng)的干燥條件，獲得阿丁楓木材初步干燥條件，查含水率與干濕球溫度差關(guān)系表(闊葉材)，編制出阿丁楓木材的預(yù)干燥基準(zhǔn)[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 確定阿丁楓木材的干燥缺陷等級(jí)

根據(jù)干燥特性分析結(jié)果，確定阿丁楓木材的初期開裂、內(nèi)裂、截面變形、扭曲等缺陷的等級(jí)如表1，即阿丁楓木材綜合缺陷等級(jí)為2級(jí)。

表1 阿丁楓木材試件缺陷等級(jí)

2.2 干燥特性分析

2.2.1 初期開裂 干燥前期，木材的表層水分蒸發(fā)速度快，收縮產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，而內(nèi)部含水率變化小，收縮較小，易產(chǎn)生初期開裂[19]。試驗(yàn)表明：阿丁楓木材的初期開裂主要為端裂和端表裂，等級(jí)為2級(jí)。干燥1 h，只有1塊試件產(chǎn)生端裂；干燥4 h，所有試件均出現(xiàn)端裂和端表裂，其中1塊試件出現(xiàn)貫通裂紋；5 h后，試件的裂紋數(shù)量和長(zhǎng)度、寬度快速發(fā)展，干燥至6～7 h時(shí)初期開裂最為嚴(yán)重；當(dāng)干燥到9 h后，大部分裂紋開始愈合，干燥至15 h后，所有試件裂紋已全部愈合。根據(jù)初期干燥缺陷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18]，阿丁楓木材的初期開裂為2級(jí)。

2.2.2 內(nèi)部開裂 干燥過(guò)程中，由于試件表層至內(nèi)層的溫度及含水率梯度差異，產(chǎn)生的表面硬化和干燥應(yīng)力易引起內(nèi)部開裂[20]。干燥試驗(yàn)結(jié)束后，所有試件均未出現(xiàn)內(nèi)裂，根據(jù)干燥缺陷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18]，阿丁楓木材的內(nèi)部開裂為1級(jí)。

2.2.3 截面變形 木材干燥后產(chǎn)生截面變形的主要原因之一是木材表層和內(nèi)部水分在干燥過(guò)程中的蒸發(fā)速率不同，收縮不一致[21]。干燥試驗(yàn)結(jié)束后，阿丁楓木材截面變形較小，變形值范圍為0.17～0.69 mm，平均值為0.47 mm，評(píng)定為1級(jí)。

2.2.4 扭曲變形 木材產(chǎn)生扭曲變形的原因除本身特性差異外，還有干燥中不同方向的含水率變化及干縮的差異性[22-23]。干燥試驗(yàn)結(jié)束后，阿丁楓木材的扭曲程度較輕，范圍0.25～2.75 mm，平均1.04 mm，評(píng)定為2級(jí)。橫彎介于0～0.25 mm之間，平均0.04 mm。順彎處于0～1.4 mm之間，平均0.47 mm。瓦彎值0～1.0 mm，平均0.27 mm。阿丁楓木材的變形較小。

2.2.5 干燥速度 從阿丁楓木材干燥過(guò)程的含水率變化曲線(圖1)可看出，所有弦切板試件從含水率30%干燥至含水率5%所需平均時(shí)間為12.46 h，平均干燥速度2.0 %·h-1，等級(jí)為2級(jí)(表2)，阿丁楓木材屬于較容易干燥的木材。

圖1 含水率變化曲線

表2 阿丁楓木材百度試驗(yàn)干燥速度

2.3 阿丁楓木材干燥基準(zhǔn)

根據(jù)阿丁楓木材的初期開裂、截面變形和內(nèi)裂缺陷等級(jí)，結(jié)合干燥缺陷等級(jí)對(duì)應(yīng)的干燥條件[19]，可得出阿丁楓木材各缺陷對(duì)應(yīng)的干燥條件如表3，取各條件的最小值作為阿丁楓木材的預(yù)干燥條件，即確定的阿丁楓木材25～30 mm厚鋸材干燥條件為：初期溫度70 ℃，初期干濕球溫差4～6 ℃，末期溫度95 ℃。

表3 試件初步干燥條件

由百度試驗(yàn)結(jié)果可知，阿丁楓木材的初期開裂、內(nèi)裂、截面變形、扭曲等干燥缺陷均較輕。干燥速度較快，屬易干燥的木材。初期開裂大部分在干燥至4～5 h時(shí)出現(xiàn)，干燥至含水率為35%左右時(shí)初期開裂趨于穩(wěn)定。當(dāng)試件含水率大于70%時(shí)，取干球溫度和干濕球溫度差分別為70～75、4～6 ℃；含水率60%～70%時(shí)，調(diào)整干球溫度和干濕球溫度差分別為78 ℃、4～6 ℃。由試件的平均初含水率為119.98%，查含水率與干濕球溫度差關(guān)系表[19]，編制出阿丁楓25～30 mm厚鋸材的預(yù)干燥基準(zhǔn)；結(jié)合本干燥試驗(yàn)共用時(shí)57 h、初期干濕球溫度差為4～6 ℃，查干燥時(shí)間估算圖，可估算阿丁楓25～30 mm厚鋸材的實(shí)際干燥時(shí)間為9 d(表4)。

表4 百度試驗(yàn)法確定的阿丁楓木材(25～30 mm)干燥基準(zhǔn)

3 結(jié)論與討論

百度試驗(yàn)結(jié)果表明，阿丁楓木材的初期開裂主要為端裂和端表裂。根據(jù)木材干燥缺陷及干燥速度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18]評(píng)定初期開裂為2級(jí)；干燥試驗(yàn)結(jié)束后，所有試件均未產(chǎn)生內(nèi)裂，內(nèi)裂為1級(jí)；截面變形較輕，綜合評(píng)定為1級(jí)；扭曲程度較輕，為2級(jí)；干燥速度較快，為2級(jí)。根據(jù)各干燥缺陷等級(jí)及其對(duì)應(yīng)的干燥條件，編制出25～30 mm厚阿丁楓木材的預(yù)干燥基準(zhǔn)。綜合阿丁楓木材的干燥缺陷，其初期開裂、扭曲變形、截面變形和內(nèi)裂程度均較輕，干燥速度較快，屬于易干燥的木材，因此，進(jìn)行25～30 mm厚阿丁楓鋸材干燥時(shí)，可適當(dāng)提高初期干燥溫度和干濕球溫度差，提高干燥效率，節(jié)約干燥成本。