Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ lý và định hướng sử dụng của gỗ re hương

Đặt vấn đề Như chúng ta đã biết gỗ đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người và là một mặt hàng, nguyên liệu truyền thống được Việt Nam sử dụng, buôn bán từ rất lâu ở nhi

NÔNG VĂN TOÁN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ĐỊNH

HƯỚNG SỬ DỤNG CỦA GỖ CÂY RE HƯƠNG

(Cinnamomum parthenoxylon (Jack) Meissn, 1864)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Lâm nghiệp Khoa : Lâm nghiệp Khóa học : 2011 – 2015 Giảng viên HD : ThS Nguyễn Việt Hưng

Thái Nguyên, năm 2015

Xuất phát từ yêu cầu đào tạo và thực tiễn, được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Lâm Nghiệp và thầy giáo

hướng dẫn làm đề tài tốt nghiệp ThS Nguyễn Việt Hưng, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ lý và định hướng sử

dụng của gỗ Re hương”

Để hoàn thành được đề tài tốt nghiệp, em đã nhận được sự hướng dẫn tận

tình của thầy giáo ThS Nguyễn Việt Hưng, khoa Lâm Nghiệp trường Đại

Học Nông Lâm – Đại Học Thái Nguyên

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn đề

tài ThS Nguyễn Việt Hưng, cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa Lâm

Nghiệp, trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên

Em xin chân thành cảm ơn bạn bè và những người thân trong gia đình đã

động viên khuyến khích giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như

hoàn thành đề tài này

Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn

để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin trân trọng cảm ơn !

Thái nguyên, ngày tháng năm 2015

Sinh Viên

Nông Văn Toán

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu là quá trình điều tra trên thực địa hoàn toàn trung thực, chưa công bố trên các tài liệu, nếu có gì sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Thái Nguyên, 25 tháng 5 năm 2015

Đồng ý cho bảo vệ kết quả

trước Hội đồng khoa học!

XÁC NHẬN CỦA GV CHẤM PHẢN BIỆN

Giáo viên chấm phản biện xác nhận sinh viên

đã sửa chữa sai sót sau khi Hội đồng chấm yêu cầu!

(Ký, họ và tên)

DANH MỤC BẢNG TRONG KHÓA LUẬN

6 Bảng 4.6: So sánh khả năng dãn nở tiếp tuyến của gỗ Re

7 Bảng 4.7: Khối lượng thể tích của gỗ 35

8 Bảng 4.8: Giới hạn bền khi nén dọc thớ 36

9 Bảng 4.9: So sánh giới hạn bền khi nén dọc thớ của gỗ Re

10 Bảng 4.10: Giới hạn bền khi kéo dọc thớ 38

12 Bảng 4.12: So sánh giới hạn bền uỗn tĩnh của gỗ Re

DANH MỤC HÌNH TRONG KHÓA LUẬN

7 Hình 4.1: Hình mẫu và cấu tạo của mẫu 29

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

D1.3 – Đường kính thân cây tại vị trí 1,3m tính từ gốc cây

Hvn - Chiều cao vút ngọn

Hdc - Chiều cao dưới cành

TCVN – Tiêu chuẩn Việt Nam

MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1: MỞ ĐẦU ……… … 1

1.1 Đặt vấn đề ……… ……… 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu……… ……2

1.3 Ý nghĩa của đề tài……… 2

1.3.1 Ý nghĩa về mặt khoa học……….2

1.3.2 Ý nghĩa về mặt thực tiễn……….2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ……….…3

2.1 Cơ sở khoa học……… 3

2.1.1 Các đặc điểm cấu tạo của gỗ……… 3

2.1.1.1 Mạch gỗ………3

2.1.1.2 Sợi gỗ………6

2.1.1.3 Tế bào mô mềm………8

2.1.1.4 Tia gỗ………8

2.1.1.5 Cấu tạo lớp……… 8

2.1.1.6 Tế bào chứa chất kết tinh (thể bít)………9

2.1.1.7 Gỗ giác – gỗ lõi………9

2.1.1.8 Gỗ sớm – gỗ muộn……….……… 9

2.1.2 Tính chất vật lý của gỗ……… 10

2.1.2.1 Độ ẩm của gỗ ……….10

2.1.2.2 Co dãn của gỗ……….10

2.1.2.3 Độ hút ẩm, hơi nước của gỗ……… 11

2.1.2.4 Độ hút nước của gỗ………11

2.1.2.5 Khối lượng thể tích………12

2.1.3 Tính chất cơ học của gỗ………12

2.1.3.1 Giới hạn bền khi nén……… 12

2.1.3.2 Giới hạn bền khi kéo của gỗ……… 13

2.1.3.3 Giới hạn bền khi uỗn tính và modul đàn hồi uỗn tính………… 13

2.1.3.4 Độ cứng của gỗ……… 13

2.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu……… 14

2.2.1 trên thế giới………14

2.2.2 Ở Việt Nam……… 14

2.2.3 Đặc điểm, phân bố, sinh thái học của cây Re hương………15

2.2.3.1 Nguồn gốc, đặc điểm phân bố và sinh thái học………….………….15

2.2.3.2 Đặc điểm hình thái, sự sinh trưởng, phát triển……….……… 16

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 17

3.1 Đối tượng nghiên cứu……… 17

3.2 Phạm vi nghiên cứu……… 17

3.3 Nội dung nghiên cứu………17

3.4 Phương pháp nghiên cứu……….17

3.4.1 phương pháp kế thừ số liệu……… 17

3.4.2 Phương pháp luận……… 18

3.4.3 Phương pháp thực nghiệm……….18

3.4.4 Phương pháp tổng hợp kết quả và thống kê toán học………23

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THẢO LUẬN……… 27

4.1 Đặc điểm nơi lấy và cây lấy mẫu thí nghiệm……… 27

4.1.1 Đặc điểm nơi lấy mẫu………27

4.1.1.1 Vị trí địa lý……….27

4.1.1.2 Địa hình đất đai……… 27

4.1.1.3 Khí hậu thủy văn………28

4.1.2 Đặc điểm cây lấy mẫu……… 29

4.2 Đặc điểm cấu tạo gỗ Re hương………29

4.3 Tính chất vật lý chủ yếu của gỗ Re hương……… 31

4.3.1 Độ ẩm của gỗ……….31

4.3.2 Co rút và dãn nở của gỗ Re hương………32

4.3.2.1 Co rút theo 3 chiều……… 32

4.3.2.2 Dãn nở theo 3 chiều……….… 33

4.3.3 Khối lượng thể tích……… … 34

4.4 Tính chất cơ học của gỗ Re hương……… …35

4.4.1 Giới hạn bền khi nén……….…36

4.4.2 Giới hạn bền khi kéo của gỗ……… 38

4.4.3 Giới hạn bền khi uốn tĩnh……… 38

4.4.4 Modul đàn hồi uốn tĩnh……….40

4.5 Định hướng sử dụng của gỗ Re hương………41

4.5.1 Trong xây dựng……….41

4.5.2 Trong sản xuất đồ mộc thông dụng……… 41

4.5.3 Trong sản xuất ván nhân tạo……… 42

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……….……… 44

5.1 Kết luận………44

5.2 Đề nghị……….45

TÀI LIỆU THAM KHẢO………46

PHẦN 1

MỞ ĐẨU 1.1 Đặt vấn đề

Như chúng ta đã biết gỗ đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người và là một mặt hàng, nguyên liệu truyền thống được Việt Nam sử dụng, buôn bán từ rất lâu ở nhiều địa phương khác nhau như: Bắc Kạn, Thái Nguyên, Tây Nguyên,…… Gỗ thường được sử dụng để làm đồ nội thất, trong các công trình xây dựng, đóng thuyền Tùy vào từng loại gỗ mà có mục đích

sử dụng khác nhau

Việt Nam phân bố thành 3 vùng: miền Bắc có khí hậu cận nhiệt đới ẩm, miền Trung mang đặc điểm khí hậu gió mùa, trong khi miền Nam nằm trong vùng nhiệt đới xavan Khí hậu Việt Nam có độ ẩm tương đối trung bình 84- 100% cả năm Lượng mưa cả năm ở mọi vùng đều lớn, dao động từ 120- 300 centimet Chính vì có một khí hậu đặc trưng như vậy mà Việt Nam có sự đa dạng và phong phú về thành phần loài lớn Do đó đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ lý của gỗ cùng một loài cũng khác nhau theo đặc điểm khí hậu và địa lý

Dựa vào đặc điểm, tính chất cấu tạo của gỗ mà chúng ta có hướng sử dụng khác nhau như: gỗ có vân thớ đẹp và dễ quan sát thì được sử dụng chủ yếu là đóng đồ, tủ, bàn ghế, nội thất trang trí trong nhà… Gỗ cứng, cường

độ chịu lực cao thì được sử dụng làm vật liệu xây dựng, cột chống, trụ mỏ…

Còn đối với công nghiệp giấy thì đòi hỏi gỗ phải mềm, có cấu tạo dạng sợi và

tỷ lệ xenlulo cao

Cây Re hương thuộc họ long não (Lauraceae) là một loại cây thân gỗ, cao 10- 25m, đường kính thân 0,4- 0,6m hay hơn nữa vỏ màu nâu, dày 0,3- 0,5cm Gỗ tốt không bị mục, dùng trong xây dựng và đóng đồ dùng gia đình

Lá, gỗ thân và nhất là gỗ và rễ chứa tinh dầu có giá trị

Xuất phát từ vấn đề trên, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ lý và định hướng sử dụng của gỗ Re hương

(Cinnamomum parthenoxylon (Jack) Meissn, 1864)”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học chủ yếu của gỗ Re hương

ở rừng tự nhiên Việt Nam

- Trên cơ sở phân tích đặc điểm cấu tạo và tính chất của gỗ Re hương

và định hướng sử dụng nguồn nguyên liệu này trong công nghệ chế biến gỗ

và đánh giá được hướng sử dụng có hiệu quả nhất cho loài cây này

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa về mặt khoa học

Đề tài là cơ sở khoa học cho việc nhận biết cấu tạo, đặc điểm và tính

chất cơ lý của gỗ cây Re hương và định hướng sử dụng cho loại gỗ này

1.3.2 Ý nghĩa về mặt thực tiễn

- Xác định được hướng sử dụng của gỗ

- Giúp cho kiểm lâm trong việc nhận biết loại gỗ và đưa ra mức phạt

đúng mức với những hành vi vi phạm liên quan tới gỗ

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học

2.1.1 Các đặc điểm cấu tạo của gỗ (Nguyễn Việt Hưng, 2012)[8]

2.1.1.1 Mạch gỗ

Là tổ chức của nhiều tế bào mạch gỗ nối tiếp nhau thành ống dài sắp xếp theo chiều dọc thân cây Đây là loại tế bào vách dày có kích thước lớn nhất nên dễ quan sát nhất Mạch gỗ chỉ có ở gỗ lá rộng, chiếm một tỷ lệ khá lớn, trung bình từ 20-30 % thể tích gỗ Tỷ lệ mạch gỗ nhiều hay ít tùy thuộc vào loại cây, tuổi, gỗ sớm, gỗ muộn và điều kiện sinh trưởng Vai trò của mạch gỗ trong thân cây là dẫn truyền nhựa nguyên từ rễ lên lá, lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ nằm cạnh nhau có vai trò dẫn truyền nước, chất dinh dưỡng theo chiều ngang thân cây

Sau khi chặt hạ, mạch gỗ và lỗ thông ngang trên mạch làm nhiệm vụ lưu thông nước trong gỗ làm cho gỗ chóng khô Trong việc bảo quản gỗ, mạch gỗ

có tác dụng làm cho thuốc thấm sâu và nhanh, lỗ thông ngang có tác dụng vận chuyển thuốc ngấm theo chiều ngang Mạch gỗ là một trong những tiêu chuẩn quan trọng trong việc nhận mặt gỗ, là yếu tố làm giảm tính chất cơ lý của gỗ

- Mạch xếp vòng: Trong phạm vi mỗi vòng năm, các lỗ mạch ở phần

gỗ sớm có đường kính lớn xếp thành vòng tròn đồng tâm vây quanh tuỷ, còn

ở phần gỗ muộn nhỏ, nằm rải rác và phân tán Ở nước ta hình thức này rất ít

chỉ thấy ở xoan ta, tếch và một ít loại gỗ khác

Hình 2.1 Mạch gỗ xếp vòng

- Mạch phân tán: Lỗ mạch ở phần gỗ sớm và gỗ muộn to nhỏ gần như

nhau nằm phân tán rải rác Đây là hình thức phổ biến ở gỗ nước ta

Hình 2.2 Mạch gỗ xếp phân tán

- Mạch vừa xếp vòng vừa phân tán (trung gian): ở phần gỗ sớm lỗ

mạch lớn hơn phần gỗ muộn và có xu hướng xếp thành vòng, càng ra đến phần gỗ muộn lỗ mạch bé dần và phân tán Các loại gỗ bồ hòn, thôi ba, xoan nhừ… có loại hình thức phân bố này

Hình 2.3 Mạch gỗ xếp trung gian

* Các hình thức tụ hợp lỗ mạch

- Mạch đơn: Từng lỗ mạch nằm đơn độc, rải rác, phân tán, không có

liên hệ gì với các lỗ mạch khác Các loại gỗ bạch đàn, hà nu, táu mật …v.v…

có thể xem là gỗ có lỗ mạch đơn phân tán

- Mạch kép: Hai hoặc nhiều lỗ mạch nằm sát cạnh nhau, các lỗ mạch ở

giữa thường bị ép dẹt, làm cho lỗ mạch kép giống như một lỗ mạch đơn chia thành nhiều ngăn Mạch kép đa số xếp theo hướng xuyên tâm: gỗ gáo, ba soi…vv… có mạch kép (2 ÷ 4) lỗ, chua khét có mạch kép (2 ÷ 6) lỗ

- Mạch nhóm: Từ 3 lỗ mạch trở lên, tụ hợp thành nhóm nhỏ Hình thức

này rất ít thấy ở gỗ nước ta

- Mạch dây: Nhiều lỗ mạch nằm sát nhau, kéo dài thành dây, hoặc nằm

gần nhau nhưng có xu hướng kéo dài thành dây theo hướng xuyên tâm hoặc tiếp tuyến

+ Mạch dây xuyên tâm, có thể kéo dài thành hàng song song với tia gỗ, hoặc lượn qua lại như ở gỗ sến mật, thành ngạnh, đỏ ngọn, các loại giẻ hoặc

có xu hướng đan thành màng lưới

+ Mạch dây tiếp tuyến, thường xếp thành vòng gián đoạn hoặc liên tục lượn vòng quanh tuỷ ở một số lớn loại gỗ thuộc họ đinh

Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên gỗ lá rộng, chiếm tỷ lệ trung bình là

50 % thể tích gỗ Sợi gỗ giữ vai trò cơ học làm cho cây đứng vững, vì thế vách tế bào càng dày, ruột càng bé thì cường độ gỗ càng cao

Trong công nghệ, đặc biệt là công nghệ sản xuất bột giấy và giấy người ta quan tâm tới một số thông số sau của sợi gỗ

Chiều dài sợi: Có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ của giấy, nếu ký hiệu

chiều dài sợi là L thì:

Cường độ xé của giấy tỷ lệ thuận với (L)1,5

Cường độ bục của giấy tỷ lệ thuận với (L)1,0

Cường độ đứt của giấy tỷ lệ thuận với (L)0,5

Cường độ gấp của giấy tỷ lệ thuận với (L)0,5

Tỷ lệ chiều dài/chiều rộng sợi: Tỷ lệ này lớn có nghĩa là các sợi dễ dàng đan

xen vào nhau, giấy sản xuất ra sẽ có cường độ cao Trong sản xuất giấy và bột giấy yêu cầu tỷ lệ này >50

Chiều dày vách tế bào của sợi gỗ: Vách tế bào càng mỏng báo hiệu cường độ

gấp của giấy sẽ cao Để đánh giá chính xác, người ta dùng tỷ lệ giữa chiều dày vách tế bào sợi gỗ và đường kính ruột của tế bào sợi gỗ, ký hiệu 2W/D Trong đó W chiều dày của một bên vách tế bào, D đường kính ruột tế bào

- Nếu sợi gỗ có tỷ lệ (2W/D) <1 thì nguyên liệu dùng để sản xuất bột giấy rất tốt

- Nếu sợi gỗ có tỷ lệ (2W/D) =1 thì nguyên liệu dùng để sản xuất bột giấy tốt

- Nếu sợi gỗ có tỷ lệ (2W/D >1 thì không dùng loại nguyên liệu này để sản xuất giấy và bột giấy [43]

Trong trường hợp tế bào sợi gỗ có vách mỏng, đường kính ruột lớn thì sợi sẽ mềm, dẻo dai, dễ bị ép, mặt tiếp xúc giữa các sợi lớn, giấy có độ chặt giữa các sợi, khi xeo bề mặt giấy bóng, nhẵn, trừ cường độ xé còn các cường

độ khác đều cao

Độ thô của sợi: Phản ánh khối lượng của một đơn vị chiều dài sợi, được

đo bằng số mg/100 mm sợi khô Độ thô của sợi có liên quan đến đường kính

ruột tế bào, chiều dày vách tế bào, khối lượng thể tích vách tế bào, đường kính trung bình tế bào sợi Nếu chiều rộng của sợi cố định lại thì vách tế bào sợi thô sẽ dày, độ dãn dài của sợi thô lớn, tính dẻo kém, không dễ bị ép bẹp,

diện tích tiếp xúc giữa các sợi với nhau nhỏ gây ảnh hưởng đến sự kết hợp giữa các sợi với nhau Với sợi thô khi sản xuất giấy, độ đồng đều kém, độ xốp, độ thấu khí, độ thô tương đối lớn, cường độ xé cao, các cường độ khác thấp Với nguyên liệu có sợi thô dùng để sản xuất những loại bao bì như vỏ bao xi măng, giấy catton cần cường độ xé cao, độ thấu khí lớn, không phù hợp với sản xuất giấy mỏng, giấy viết

2.1.1.3 Tế bào mô mềm

Là những tế bào vách mỏng làm nhiệm vụ dự trữ chất dinh dưỡng trong cây Loại tế bào này chiếm tỷ lệ 2-15 % thể tích của gỗ Nếu tế bào mô mềm phát triển thì cường độ gỗ giảm xuống đồng thời gỗ dễ bị sâu nấm phá hoại

2.1.1.4 Tia gỗ

Tia gỗ lá rộng hoàn toàn do tế bào mô mềm cấu tạo nên Tia gỗ lá rộng chiếm 10 -15 % thể tích, có loại chiếm tới 20-30% thể tích Tia gỗ gây ra nghiêng thớ đối với tất cả các tế bào xếp dọc thân cây Tia gỗ càng rộng, càng lớn làm cho gỗ nghiêng thớ càng nhiều Thực nghiệm đã chứng minh tia gỗ càng nhiều thì sự chênh lệch về sức co dãn giữa hai chiều xuyên tâm và tiếp tuyến càng lớn Đây cũng là nguyên nhân gây ra nứt nẻ gỗ Gỗ càng nghiêng thớ chéo thớ khi cắt gọt tiêu hao càng nhiều công trong sản xuất ván dán, ván mỏng tạo ra bề mặt bị sơ xước làm giảm chất lượng ván

2.1.1.5 Cấu tạo lớp

Là dạng cấu tạo đặc biệt của một số loại gỗ lá rộng Dưới mắt thường và kính lúp, quan sát trên mặt cắt tiếp tuyến nhận được các đường gợn sóng cách nhau đều đặn Tùy theo từng loại cây mà có từ 2- 7 lớp/mm

Hình 2.5 Đặc điểm cấu tạo lớp của gỗ

2.1.1.6 Tế bào chứa chất kết tinh (thể bít)

Tế bào nhu mô chứa chất kết tinh là đặc điểm của nhiều loại gỗ, bên trong ruột tế vào chứa chất tích tụ có màu sắc khác nhau Đây cũng là một đặc

điểm giúp ta nhận định loại gỗ

Một số loại gỗ có gỗ sớm và gỗ muộn khác nhau về kích thước gọi là

gỗ sớm và gỗ muộn phân biệt Một số loại gỗ khi quan sát thấy đường kính lỗ mạch có kích thước tương tự nhau trên một vòng năm gọi là gỗ sớm và gỗ muộn không phân biệt Đây cũng là đặc điểm giúp ta nhận định loại gỗ

2.1.2 Tính chất vật lý của gỗ

2.1.2.1 Độ ẩm của gỗ

Các trạng thái bình thường của gỗ và sản phẩm gỗ đều có độ ẩm nhất

định Độ ẩm gỗ được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm của nước trong gỗ và khối

lượng gỗ khô

Độ ẩm (W) của gỗ được tính theo công thức sau:

Trong đó: W0 - độ ẩm tuyệt đối của gỗ;

W1 - độ ẩm tương đối của gỗ

m1 - trọng lượng của gỗ còn tươi

m0 - trọng lượng gỗ đã sấy khô

ẩm bão hoà thớ gỗ Mặt khác, gỗ có cấu tạo không đồng nhất theo 3 chiều thớ

nên co dãn của gỗ theo 3 chiều là rất khác nhau Co dãn là nguyên nhân gây nên biến hình, cong vênh, nứt nẻ trong quá trình sấy gỗ hoặc sử dụng gỗ trực tiếp,… Hiểu được đặc điểm co dãn của từng loại gỗ sẽ giúp chúng ta sử dụng

gỗ hợp lý và có các biện pháp phòng trừ, hạn chế những nhược điểm do gỗ co

dãn gây ra (Lê Xuân Tình và Cs, 1993)[10]

2.1.2.3 Độ hút ẩm, hơi nước của gỗ

Gỗ để lâu trong không khí có độ ẩm và nhiệt độ nhất định sẽ hút hoặc thoát hơi nước cho đến khi độ ẩm của gỗ tương đối ổn định (đạt trị số độ ẩm

thăng bằng)

Trong phạm vi giới hạn ẩm liên kết, gỗ khô hút hơi nước sẽ dãn nở làm thay đổi hình dạng và kích thước của gỗ, làm giảm cường độ và tạo điều kiện tốt cho sâu và nấm phá hoại gỗ Ngược lại, trong không khí khô, gỗ ướt

sẽ thoát hơi nước và co rút làm cho thể tích thu nhỏ lại Hút và thoát hơi nước của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí Nhiệt độ giảm xuống càng nhanh, gỗ hút hơi nước càng mạnh Độ ẩm không khí càng cao gỗ hút hơi nước càng nhiều

Quá trình hút hơi nước của gỗ sẽ kết thúc khi nó đạt độ ẩm thăng bằng Hút và thoát hơi nước trong phạm vi giới hạn ẩm liên kết còn là một trong những nguyên nhân gây nên cong vênh, nứt nẻ, biến hình ảnh hưởng xấu đến phẩm chất gỗ (Lê Xuân Tình và Cs, 1993)[10]

2.1.2.4 Độ hút nước của gỗ

Sức hút nước của gỗ là năng lực hút lấy nước vào gỗ khi ngâm gỗ trong nước Tính chất hút nước của gỗ được thể hiện ở độ hút nước Độ hút nước, thời gian hút nước phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: khối lượng thể tích,

vị trí, chiều thớ, kích thước, nhiệt độ nước và độ ẩm ban đầu.… trong đó yếu

tố ảnh hưởng nhiều nhất là khối lượng thể tích Khối lượng thể tích càng lớn thì khả năng hút nước càng chậm, gỗ lõi hút nước chậm hơn gỗ giác Mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến của gỗ hút nước rất chậm Diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì tốc độ hút nước càng nhanh, ở nhiệt độ cao gỗ hút nước nhanh nhưng không nhiều Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sức hút

nước của gỗ là vấn đề có ý nghĩa thực tế trong kỹ thuật ngâm tẩm gỗ bằng hoá chất, dưới điều kiện áp suất thường

Gỗ hút nước làm thay đổi độ ẩm của gỗ, độ ẩm ảnh hưởng nhiều đến các tính chất vật lý và cơ học, đặc biệt trong giới hạn độ ẩm bão hoà thớ gỗ Trong công nghệ cần phải chú ý đặc điểm này của gỗ để lựa chọn độ ẩm gỗ cho thích hợp

2.1.2.5 Khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích là cơ sở hợp lý cho việc đánh giá giá trị của gỗ trong những lĩnh vực sử dụng khác nhau Khối lượng thể tích có mối liên quan mật thiết với các tính chất vật lý, cơ học khác của gỗ (Nguyễn Đình

Hưng,1991)[5]

Khối lượng thể tích liên quan chặt chẽ đến sức co dãn của gỗ, theo các chiều thớ khác nhau, ảnh hưởng của khối lượng thể tích là khác nhau Khối lượng thể tích cũng ảnh hưởng tới độ cứng của gỗ, gỗ có khối lượng thể tích càng lớn thì độ cứng càng cao đồng thời có khả năng chịu mài mòn cao (Lê Xuân Tình và Cs, 1993)[10], (Lê Xuân Tình, 1998)[11]

Khối lượng thể tích của gỗ nặng hay nhẹ là do cấu tạo của gỗ quyết

định, do đó khối lượng thể tích có ảnh hưởng đến hầu hết các tính chất vật lý,

cơ học của gỗ Gỗ có khối lượng thể tích thấp thì cường độ cơ học của gỗ cũng thấp Khối lượng thể tích là một nhân tố quan trọng trong việc sử dụng nguyên liệu gỗ

2.1.3 Tính chất cơ học của gỗ

2.1.3.1 Giới hạn bền khi nén

Gỗ chịu nén dọc thớ: khi gỗ chịu nén dọc thớ, trong gỗ sản sinh ra nội lực chống lại theo chiều dọc thớ Do đại bộ phận các tế bào sắp xếp song song với trục dọc thân cây nên khi có lực tác động theo chiều dọc thì các bó mixenxenluloza sản sinh ra nội lực chống lại sự tác động đó Khả năng liên

kết giữa các mixenxenluloza bởi lignin và lớp keo màng giữa các tế bào làm cho các mixenxenluloza ổn định vị trí khi chịu lực Sức hút tương hỗ giữa các phần tử cấu tạo nên gỗ tạo cho nó một khối vững chắc và chính nó tạo ra ứng lực cho gỗ (Lê Xuân Tình và Cs, 1993)[10]

Gỗ chịu nén ngang thớ: trong một giới hạn nhất định, khi chịu nén ngang thớ gỗ biến dạng đàn hồi, trong giới hạn đó sức hút và sức đẩy tương hỗ giữa các mixenxenluloza cân bằng nhau làm cho khối gỗ vững chắc theo phương nằm ngang Gỗ được cấu tạo bởi các tế bào hình ống, rỗng ruột nên khi lực bên ngoài vượt quá giới hạn đàn hồi (chủ yếu là phía đầu các tế bào) làm cho các tế bào (trước hết là tế bào mạch gỗ, tế bào mô mềm, quản bào gỗ sớm) bị phá hoại

2.1.3.2 Giới hạn bền khi kéo của gỗ

Sức chịu kéo ngang thớ của gỗ chỉ bằng 1/10 - 1/40 sức chịu kéo dọc thớ Nhờ sức hút tương hỗ giữa các mixenxenluloza, mối liên kết cơ học giữa các mixenxenluloza bởi keo lignin và lớp keo nằm giữa các tế bào sắp xếp theo chiều dọc thân cây, các loại tế bào sắp xếp theo chiều ngang thân cây và mối liên hệ giữa chúng với nhau sản sinh ứng lực kéo ngang của gỗ

2.1.3.3 Giới hạn bền khi uốn tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh

Giới hạn bền khi uốn tĩnh là một trong 2 chỉ tiêu cơ học quan trọng để

đánh giá cường độ của gỗ

Modul đàn hồi uốn tĩnh cũng đánh giá khả năng chống lại tác dụng của ngoại lực đối với gỗ (Lê Xuân Tình và Cs, 1993)[10]

Từ các giá trị về giới hạn bền khi uốn tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh của gỗ, ta có thể lấy đó làm cơ sở cho việc tính toán và chọn kết cấu cho phù hợp trong việc sử dụng gỗ và lựa chọn phương án gia công chế biến

2.1.3.4 Độ cứng của gỗ

Độ cứng của gỗ biểu thị khả năng chống lại sự tác dụng của ngoại

lực, nó cũng phản ánh được giới hạn bền khi ma sát của gỗ và chịu bào mòn của vật liệu Độ cứng của gỗ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cấu tạo gỗ (mật

độ), kích thước và cách sắp xếp các tế bào trong gỗ, có trị số cao hơn giới hạn

J.D Brazier và G.L Franklin với “Identification of hardwoods” đã nghiên cứu giải phẫu gỗ được 680 cây gỗ thương phẩm của cả châu Á, Âu,

Mĩ, Phi, Úc và đã lập khóa tra (1938)

A.Mariaur, D Normand, J Paquis và P Detiene với “Nanuel D.Identification des Bois Commerciaux” đã nghiên cứu đặc điểm cấu tạo thô

đại và hiển vi gỗ của trên 400 loài thuộc 70 họ thực vật khác nhau Ghi nê-

Công Gô và Guane

Một số công trình chỉ tiến hành nghiên cứu những đặc điểm của 2 loại

gỗ lá rộng và gỗ lá kim, từ đó phân tích đánh giá sự khác nhau về tính chất 2 loại gỗ này

Trên một số tài liệu chỉ tiến hành nghiên cứu về đặc điểm một số loại

gỗ phục vụ sản xuất, định hướng sử dụng gỗ trên thế giới như gỗ Bạch dương,

Năm 1977 GS.TS Nguyễn Bá đã có một số nghiên cứu Dẫn liệu về cấu tạo giải phẫu gỗ của một số đại diện họ thầu dầu (Euphobiaceace) ở Việt Nam

Nguyễn Đình Hưng, kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ Lâm nghiệp 1991- 1995, 1996 nghiên cứu phân loại gỗ Việt Nam theo hướng mục

đích sử dụng

Măt khác cũng đã có khá nhiều nhà nghiên cứu cấu tạo, tính chất của các loại gỗ khác nhau, Từ đó đua ra các định hướng sử dụng cho loại gỗ đó, mỗi đề tài đó chỉ dừng lại cho một loại gỗ nhất định

Năm 2004, Hứa Thị Huần nghiên cứu đặc điểm cấu tạo và tính chất vật

lý của gỗ Bông gòn, năm 1996 Hoàng Thúc Đệ đã nghiên cứu về một số đặc

điểm cấu tạo thô đại và tính chất cơ, vật lý của gỗ Hông

Nguyễn Việt Hưng (2012), đã tiến hành thu thập và nghiên cứu cấu tạo của 15 mẫu gỗ thông dụng ở Việt Nam

2.2.3 Đặc điểm, phân bố, sinh thái học của cây Re hương

2.2.3.1 Nguồn gốc, đặc điểm phân bố và sinh thái học (vncreatures.net)[16]

Nguồn gốc

Tên Việt Nam: RE HƯƠNG

Tên Latin: Cinnamomum parthenoxylon

Bộ: Long não Laurales

Lớp (nhóm): Cây gỗ lớn

Phân bố: Trong nước: Cao Bằng, Tuyên Quang, Quảng Ninh, Bắc Giang, Quảng Trị, Đà Nẵng

Thế giới: Ấn Độ, Trung Quốc

Sinh thái học: Mùa ra hoa tháng 1 - 5, mùa quả tháng 6 - 9 Mọc trong rừng rậm nhiệt đới thường xanh, ẩm trên núi đất hay núi đá vôi, ở độ cao 100 - 600

m Re hương là loài cây có nguồn gen hiếm, gỗ tốt không mối mọt, chủ yếu

sử dụng trong xây dựng, làm tà vẹt, đóng tàu Lá, vỏ và rễ có thể chiết suất lấy tinh dầu

2.2.3.2 Đặc điểm hình thái, sự sinh trưởng, phát triển

Re hương là cây gỗ lớn, thường xanh, cao đến 30 m, đường kính thân 70 -

90 cm, cành nhẵn màu hơi đen khi khô Lá mọc cách, hình trứng dài 9 - 11

cm, rộng 4 - 5 cm thót nhọn về 2 đầu, gân bên 4 - 7 đôi, gân giữa phẳng ở mặt trên, lồi ở mặt dưới, cuống dài 2 - 3 cm, nhẵn Cụm hoa chuỳ ở nách lá dài 6 -

12 cm phủ lông màm nâu, cuống hoa dài 1 - 3 mm, phủ lông; bao hoa 6 thuỳ

có lông dài 1,5 - 2 mm thuôn, nhị hữu thụ 9 chia 3 vòng, 2 vòng nhị ngoài không tuyến, chỉ có lông nhị vòng thứ 3 có 2 tuyến, tuyến không chân, nhị lép 3 hình tam giác có chân, bầu hình trứng, nhẵn, vòi ngắn, núm hình đĩa Quả hình cầu đường kính 8 - 10 mm, đính trên ống bao hoa hình chén

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Cây gỗ Re hương được lấy tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên

3.3 Nội dung nghiên cứu

- Đặc điểm nơi lấy mẫu và cây lấy mẫu thí nghiệm

- Đặc điểm cấu tạo gỗ Re hương

- Tính chất vật lý chủ yếu của gỗ Re hương

- Tính chất cơ học của gỗ Re hương

- Định hướng sử dụng của gỗ Re hương

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp kế thừa số liệu

- Đề tài kế thừa một số tư liệu: Điều kiện tự nhiên, khí hậu, thuỷ văn,

đất đai, địa hình, tài nguyên rừng của vùng nghiên cứu

- Kế thừa một số kết quả nghiên cứu của một số đề tài trước về đặc

điểm hình thái mẫu, đặc điểm sinh thái cây gỗ Re hương và nơi lấy mẫu của

gỗ Re hương

3.4.2 Phương pháp luận

Vận dụng kiến thức lý thuyết làm cơ sở lý luận để giải thích về kết quả nghiên cứu lý thuyết về một số tính chất vật lý (Độ ẩm tuyệt đối, sức hút nước tối đa, khối lượng thể tích cơ bản, khả năng dãn nở), cơ học (Sức chịu ép dọc thớ, sức chịu kéo dọc thớ, sức chịu uốn tĩnh), cơ sở để đánh giá chất lượng gỗ

và vận dụng vào sử dụng, chế biến gỗ hiện nay sao cho phù hợp và tiết kiệm

- Mẫu thí nghiệm: kích thước mẫu gỗ 30x30x10 mm

- Mẫu gỗ khi gia công xong sẽ được đưa vào tủ sấy tại khoa lâm nghiệp, nhiệt độ 100 ± 50c, sấy cho đến khi đạt độ ẩm 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 kẹp với độ chính xác 0,02 mm

- Khi đã đo xong ta ngâm gỗ vào trong nước để gỗ ngấm nước cho đến khi gỗ hút nước đến bão hoà (Kích thước 2 lần đo liên tiếp không thay đổi) thông thường thời gian 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

Y T

Trong đó: a1 - Kích thước chiều tiếp tuyến của gỗ ướt (mm)

a0 - Kích thước chiều tiếp tuyến của gỗ khô kiệt (mm)

YT - Khả năng giãn nở của gỗ theo chiều tiếp tuyến ( %)

* Khối lượng thể tích được xác định theo TCVN 362 - 70 - sửa đổi (1.1998)

- Mẫu gỗ: kích thước 20x20x30 mm, chiều 30 mm là chiều dọc thớ

- Sấy mẫu: Tất cả các mẫu gỗ khi gia công xong đều được sấy trong tủ sấy nhiệt độ 100 ± 50C, 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)

- Cân mẫu: Sử dụng cân điện tử tại phòng thí nghiệm khoa Lâm nghiệp trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên để tiến hành cân mẫu gỗ, độ chính xác của cân đạt tới 0,005g 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 0,05g, nếu m0 < 20g thì phải cân chính xác tới 0,005g

- 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 0,1 mm và giới hạn đo đến 150 mm; Chiều dày (a0) và chiều rộng (b0)

được đo bằng thước Panme với độ chính xác 0,02 mm và giới hạn đo là 25

mm Tính thể tích mẫu ta được V

- Công thức tính

) /

a0 - Chiều dày mẫu gỗ khô kiệt (cm)

b0 - Chiều rộng mẫu gỗ khô kiệt (cm)

l0 - Chiều dài mẫu gỗ khô kiệt (cm)

* Thí nghiệm xác định giới hạn bền khi nén của gỗ được thực hiện theo TCVN 363 - 70 - sửa đổi (1.1998)

- Mẫu gỗ thí nghiệm: Kích thước mẫu gỗ là 20x20x25 mm, chiều 25

- Công thức tính ( )

.

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 thước chiều ngang chiều xuyên tâm của mẫu gỗ (mm)

b - Kích thước chiều ngang chiều tiếp tuyến của mẫu gỗ (mm)

* Giới hạn bền khi kéo dọc thớ được xác định theo TCVN 364 - 70 - sửa đổi (1.1998)

- Mẫu gỗ:

+ Mẫu gỗ được gia công với kích thước 20x20x350 mm, chiều

350 mm là chiều dọc thớ gỗ

+ Mẫu gỗ có kích thước 20x20x350 mm được phay (bào) hai mặt

đối diện nhau, mỗi mặt phay 7,5 mm để lại 5 mm ở giữa, chiều dài cần phay

(Nằm giữa mẫu gỗ) là 90 mm 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 5 mm còn lại sẽ không chính xác là 5 mm, 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 xưởng 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 0,02 mm Kích thước 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 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 2000 ± 500 N/ph

- Công thức tính

) (

b a

P

kd =σ

Trong đó: Pmax- Lực phá huỷ mẫu (N)

a, b- Kích thước của bộ phận làm việc (mm)

* Giới hạn bền khi uốn tĩnh được xác định theo TCVN 365 – 70 – sửa đổi

- Địa điểm tiến hành nghiên cứu Trung tâm thí nghiệm - Khoa chế biến lâm sản - Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

- Mẫu gỗ thí nghiệm: Kích thước mẫu gỗ thí nghiệm là 20x20x300 mm chiều 300 mm là chiều dọc thớ gỗ 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 0,02mm

- 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

h b

l P

ut

×

=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 thước chiều dày của mẫu gỗ (mm)

b - Kích thước chiều rộng của mẫu gỗ (mm)

*Phương pháp xác định cấu tạo gỗ

Quá trình khảo sát cấu tạo gỗ được khảo sát trên 3 mặt cắt: Mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến, mặt cắt xuyên tâm

Dùng kính lúp ống (kính lúp kỹ thuật) có độ phóng đại 10 lần (x10) để quan sát, đo đếm và mô tả cấu tạo thô đại của gỗ theo 10 đặc điểm của gỗ sau:

- Gỗ lõi, gỗ giác phân biệt hay không phân biệt

- Màu sắc gỗ giác và gỗ lõi

- Vòng năm rõ hay không rõ

- Gỗ sớm - muộn phân biệt hay không phân biệt

- Mạch gỗ:

+ Hình thức phân bố của mạch

+ Hình thức tụ hợp của mạch

+ Đo đường kính của mạch theo chiều tiếp tuyến

+ Tính mật độ của mạch gỗ /1mm2

- Khảo sát chất tích tụ trong ruột tế bào mạch gỗ

- Hình thức phân bố của tế bào mô mềm xếp dọc thân cây

- Khảo sát về tia:

+ Đo bề rộng của tia theo chiều tiếp tuyến

+ Tính mật độ của tia/1mm chiều tiếp tuyến

- Cấu tạo lớp có hay không có

- Có hay không có ống dẫn nhựa dọc

- Thớ gỗ thẳng hay nghiêng, thô hay mịn

- Khối lượng thể tích: Nặng, trung bình, nhẹ

Từ những căn cứ trên giúp ta nhận định được loại gỗ một cách khoa học và chính xác nhất

3.4.4 Phương pháp tổng hợp kết quả và xử lý thống kê toán học

Kết quả được 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 lượng gỗ chúng tôi dùng phương pháp

n i

Được tính theo công thức:

Trong đó: S - Sai quân phương

Xi - Giá trị của các phân tử

x - Trung bình cộng của các giá trị xi

n - Số mẫu quan sát

m - Sai số trung bình cộng

Hệ số chính xác:

(%) 100

×

=

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 Re hương đến chất lượng gỗ chúng tôi tiến hành phân tích số liệu dựa trên

phần mềm xử lý số liệu Excel

1

) (

n

i i

Máy thử cơ lý đa năng

Thước kẹp

Cân điện tử