初期褐腐對杉木宏觀和組織力學性能的影響.pdf

1、本研究以人工林杉木（Cunninghamia lanceolata）制作而成的非標樣（1.5mm厚木薄片和80μm厚零距拉伸微薄片）為研究對象，利用密粘褶菌（Gloeophyllum trabeum）對其進行褐腐處理，以腐朽材質量損失率作為腐朽程度的判斷標準，分別進行褐腐杉木木薄片縱向抗拉強度測試和杉木微薄片零距拉伸測試，從宏觀水平和組織水平上探討不同腐朽程度處理對杉木力學性能的影響，同時分別利用掃描電子顯微鏡觀察腐朽試樣內部顯微結構變

2、化，傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析技術測試腐朽杉木主要化學成分官能團和化學鍵的改變，以及X射線衍射分析技術測定腐朽杉木纖維素相對結晶度的變化情況來分析腐朽杉木力學性能變化的原因。
　　主要結論如下：
　　（1）腐朽試樣的質量損失率隨著腐朽時間的增長，腐朽程度的加深，呈現(xiàn)增大趨勢，其中腐朽杉木木薄片試樣每個處理水平的質量損失率下降幅度較為均勻，在腐朽后6周質量損失率達到10％；腐朽杉木零距拉伸實驗試樣在腐朽后12周至16周

3、間質量損失率達到10%。外觀較之正常材發(fā)生較明顯變化，顏色呈現(xiàn)紅褐色，而且隨著腐朽時間的延長，顏色逐漸加深；褐腐處理材表面纖維容易剝落和產(chǎn)生裂紋，隨著腐朽程度的加深，這種趨勢越加明顯，同時在氣干狀態(tài)下，腐朽材較之正常材更容易產(chǎn)生翹曲及扭曲變形，同時也更容易產(chǎn)生向內的收縮變形。
　?。?）研究發(fā)現(xiàn)在本研究條件下所選用宏觀小尺寸試樣可以反映出宏觀的力學性能，整個實驗結果顯示質量損失率與縱向抗拉強度及彈性模量之間存在明顯的的相關性。1.

4、5mm厚腐朽杉木木薄片縱向抗拉強度和彈性模量分別為102.861MPa和16.638GPa，變異系數(shù)分別為22.468%和30.155%，與未處理材相比均呈現(xiàn)出較為明顯的下降趨勢。當質量損失率分別為1.35%（第二周），5.03%（第四周），10.12%（第六周）時，腐朽杉木木薄片的縱向抗拉強度分別下降5.52%、13.21%、和29.86。在腐朽杉木木薄片縱向抗拉強度測試試驗中，出現(xiàn)了兩種主要的斷裂形式：早晚材剝離型和齊斷型，兩種斷裂

5、方式中斷口處均出現(xiàn)隨著腐朽程度加深出現(xiàn)類似于纖維的拔出的現(xiàn)象；在組織水平上，腐朽杉木管胞縱向抗拉強度與未處理材相比有所降低，而且隨著腐朽時間的延長，腐朽程度的加深，杉木管胞縱向抗拉強度呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。腐朽材質量損失為0.025%，與未處理材相比，管胞縱向抗拉強度下降了5.8%，表明即使在質量損失不是非常明顯的情況下，腐朽材的力學性能較之正常材也會有較為明顯的降低，與前人對腐朽材宏觀力學性能的研究結果一致，表明在組織水平上以質量損失

6、率為衡量腐朽程度時腐朽材所表現(xiàn)出的力學性能變化可以反應宏觀水平上腐朽材的力學性能變化。
　?。?）采用X射線衍射分析技術對腐朽杉木纖維素相對結晶度的變化情況做了分析，纖維素的結晶結構被褐腐菌分泌的纖維素酶降解破壞，結晶區(qū)逐漸轉變?yōu)闊o定形區(qū)，從而使得腐朽材纖維素相對結晶度逐漸減小，同時無定形區(qū)纖維素大分子鏈更容易被褐腐菌降解為碳水化合物成為腐朽菌的生活養(yǎng)料，導致力學性能下降；利用傅里葉變換紅外光譜分析技術對褐腐杉木主要化學成分進行了

7、研究，褐腐菌對于作為木材力學性能的主要貢獻者纖維素和半纖維素的降解體現(xiàn)在傅里葉紅外光譜圖中纖維素特征峰和半纖維素特征峰的顯著減弱，導致褐腐材力學性能下降，同時木質素特征峰的吸收強度有小幅度的增強，表明木質素含量相對有小幅度的增加；通過掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，隨著腐朽程度的加深，褐腐菌對細胞壁的降解破壞越加嚴重，褐腐菌以管胞細胞壁上的紋孔為通道向四周管胞擴展，直接在細胞壁侵蝕形成孔洞較少，但會深入到細胞壁內部沿細胞軸向腐蝕細胞壁。杉木細胞