Đặ t v ấn đề
Nghiên cứu sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học của gỗ là một nhiệm vụ quan trọng trong khoa học gỗ và đánh giá giá trị tài nguyên cây gỗ Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để hiểu bản chất của gỗ, từ đó giúp sử dụng, chế biến và bảo quản tài nguyên gỗ hiệu quả Điều này cũng là tiêu chí để đánh giá chất lượng rừng, tuyển chọn giống, và nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố môi trường Tuy nhiên, nghiên cứu hiện tại về tính chất vật lý và cơ học của gỗ và tre ở Việt Nam còn hạn chế, không đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa Tính chất vật lý của gỗ, bao gồm nước trong gỗ, sự co rút, giãn nở, khối lượng riêng, độ hút ẩm và độ hút nước, cần được xác định trong điều kiện tương tự như thực tế sử dụng.
Khi sử dụng gỗ làm vật liệu kỹ thuật, việc xác định tính chất cơ học của gỗ là rất quan trọng, bao gồm khả năng chống lại tác động ngoại lực, độ bền cơ học, và khả năng biến dạng Những tính chất này ảnh hưởng đến khả năng gỗ chịu lực và biến đổi kích thước, từ đó giúp tính toán độ bền kết cấu gỗ từ tâm ra ngoài vỏ Hiểu rõ tính chất cơ học của gỗ là cơ sở để lựa chọn chế độ gia công và định giá chất lượng gỗ Mỗi loại gỗ có những đặc điểm và tính chất vật lý, cơ học khác nhau, vì vậy việc nắm bắt sự biến đổi từ tâm ra vỏ và từ gốc lên ngọn sẽ giúp áp dụng các biện pháp xử lý phù hợp, đảm bảo sử dụng gỗ hiệu quả và bền lâu.
Tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng tích và một số tính chất cơ học từ tâm ra vỏ của gỗ sa mộc (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) trồng ở huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai” nhằm phân tích các tính chất cơ học và vật lý của gỗ sa mộc Nghiên cứu này sẽ chỉ ra sự biến đổi của các tính chất này từ tâm ra vỏ, đồng thời xác định mối tương quan giữa chúng, từ đó giúp lựa chọn thông số gia công phù hợp cho việc chế biến, bảo quản và sử dụng gỗ.
M ụ c tiêu nghiên c ứ u
+ Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu được sự biến đổi các tính chất vật lý và cơ học gỗ bên trong thân cây Sa mộc
- Nghiên cứu được sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ
- Nghiên cứu được sự biến Độ bền uốn tĩnh (MOR), Môđun đàn hồi uốn tĩnh (MOE) theo hướng từ tâm ra vỏ
- Xác định được mối tương quan giữa khối lượng thể tích và MOR và MOE của gỗ
- Áp dụng được lý thuyết đã học vào thực tiễn và học hỏi thêm được những kiến thức bổ ích từ bên ngoài trường
Củng cố kiến thức cơ sở và chuyên ngành là điều cần thiết để phục vụ cho công việc tương lai Việc tích lũy kinh nghiệm thực tiễn trong quá trình làm việc sẽ giúp bạn phát triển kỹ năng và nâng cao hiệu quả công việc.
- Rèn luyện về kỹ năng nghiên cứu khoa học: kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu và viết báo cáo khoa học
- Góp phần hoàn chỉnh dữ liệu khoa học cho nghiên cứu chuyên sâu về loài cây Sa mộc
- Là cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp khai thác, chế biến và bảo quản gỗ Sa mộc phù hợp
Nghiên cứu sự biến đổi các tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc đã chỉ ra những yếu tố quan trọng cần xem xét Dựa trên kết quả này, bài viết đề xuất một số giải pháp về phương pháp chế biến và bảo quản gỗ Sa mộc nhằm nâng cao chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm.
Kết quả xác định sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học của gỗ là cơ sở quan trọng để sử dụng, chế biến và bảo quản gỗ một cách hợp lý, từ đó nâng cao hiệu quả tài nguyên gỗ Những tiêu chí này không chỉ giúp đánh giá chất lượng rừng mà còn hỗ trợ trong việc tuyển chọn giống và nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường cũng như các biện pháp kinh doanh.
- Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng được vào thực tiễn sản xuất tại các công ty chế biến, bảo quản gỗ
PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu
2.1.1 Kh ối lượ ng th ể tích
Khối lượng thể tích gỗ là tỉ số giữa khối lượng gỗ và thể tích của nó, dùng để đánh giá lượng thực chất gỗ trong một đơn vị thể tích (Lê Xuân Tình, 1998).
𝑣 Trong đó: m là khối lượng tính bằng g hoặc kg; v là thể tích tính bằng cm 3 hoặc m 3
Khối lượng thể tích của gỗ là yếu tố quan trọng để đánh giá cường độ và giá trị công nghệ của nó Nghiên cứu về khối lượng thể tích không chỉ cần thiết mà còn góp phần nâng cao hiểu biết về tính chất vật lý của gỗ.
2.1.1.2 Phương pháp xác định khối lượng thể tích
Trong nghiên cứu này, chúng tôi chỉ sử dụng phương pháp đo khối lượng thể tích bằng cách cân, trong khi có bốn phương pháp khác như nhúng nước, dùng thể tích kế thủy ngân và phương pháp thủ công.
Phương pháp cân đo là kỹ thuật phổ biến và chính xác nhất trong việc xác định kích thước mẫu thí nghiệm Mẫu được cắt theo kích thước chuẩn và sau đó được đo kích thước ba chiều bằng thước kẹp hoặc panme với độ chính xác lên đến 0,01 mm Ngoài ra, khối lượng mẫu gỗ cũng được cân với độ chính xác 0,01 g (Lê Xuân Tình, 1998) [11].
2.1.1.3 Các nhân tốảnh hưởng tới khối lượng thể tích
Khối lượng thể tích của các loài cây khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo tế bào của chúng Cụ thể, tỷ lệ giữa tế bào vách dày và tế bào vách mỏng quyết định độ rỗng của cây Sự khác biệt này dẫn đến khối lượng thể tích nhỏ tương ứng với độ rỗng lớn và ngược lại.
Tỉ lệ gỗ sớm và gỗ muộn có ảnh hưởng đáng kể đến khối lượng thể tích của gỗ, đặc biệt đối với các loại gỗ được phân biệt rõ ràng giữa hai loại này Việc xác định tỉ lệ gỗ muộn nhiều hay ít là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá chất lượng và ứng dụng của gỗ.
Khối lượng thể tích của gỗ muộn thường cao gấp 2 – 3 lần so với gỗ sớm, vì vậy, tỉ lệ gỗ muộn càng nhiều thì khối lượng thể tích càng lớn Ngược lại, khi tỉ lệ gỗ muộn ít, khối lượng thể tích của gỗ sẽ nhỏ hơn.
Lượng nước trong gỗ ảnh hưởng đáng kể đến khối lượng thể tích của nó Gỗ có hàm lượng nước cao sẽ có khối lượng thể tích lớn, trong khi gỗ chứa ít nước sẽ có khối lượng thể tích nhỏ hơn.
Khối lượng thể tích của gỗ trong cây thay đổi tùy theo vị trí, với phần gốc có khối lượng thể tích cao nhất, phần giữa thân ở mức trung bình và phần gần ngọn có khối lượng thể tích thấp nhất Sự chênh lệch khối lượng thể tích trung bình giữa gốc và ngọn dao động từ 10 – 25% (Lê Xuân Tình, 1998).
Khối lượng thể tích của gỗ ở gần tủy và vỏ là nhỏ nhất, trong khi khối lượng thể tích ở gỗ lõi lớn hơn so với gỗ giác Khi gỗ đạt đến tuổi thành thục sinh học, khối lượng thể tích sẽ cao hơn so với gỗ ở tuổi già và tuổi non.
Trong điều kiện đất, độẩm, khí hậu thích hợp cho cây sinh trưởng, gỗ có khối lượng thể tích cao.
Khi rừng quá dày, cây không nhận đủ ánh sáng, dẫn đến sự phát triển chậm và khối lượng thể tích gỗ thấp Tuy nhiên, việc tỉa thưa và cải thiện điều kiện ánh sáng cũng như đất đai sẽ giúp cây sinh trưởng tốt hơn, từ đó tăng khối lượng thể tích gỗ (Lê Xuân Tình, 1998).
Vòng tăng trưởng hàng năm của gỗ lá rộng mặt xếp vòng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và khối lượng thể tích, với tỷ lệ muộn cao hơn khi vòng năm lớn hơn, giúp rút ngắn chu kỳ kinh doanh (Lê Xuân Tình, 1998) Trong khi đó, đối với gỗ lá rộng mạch phân tán, tỷ lệ gỗ muộn và gỗ sớm là hằng số, dẫn đến chất lượng không thay đổi, nhưng cây sinh trưởng nhanh có thể rút ngắn chu kỳ kinh doanh Đối với gỗ lá kim, khi độ rộng vòng năm tăng lên, tỷ lệ gỗ sớm tăng, làm giảm tỷ lệ gỗ muộn và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng gỗ, mặc dù chu kỳ kinh doanh được rút ngắn (Lê Xuân Tình, 1998).
