Nước tự do
– Khái niệm
Nước tự do là loại nước được giữ lại trong gỗ nhờ các lực cơ học
– Vị trí
Nằm trong ruột tế bào và khe hở giữa các tế bào
– Tính chất
+ Được giữ lại trong gỗ nhờ các lực cơ học
+ Hàm lượng nước tự do trong gỗ nhiều hay ít đều không ảnh hưởng đến các tính chất của gỗ (trừ khả năng thẩm thấu chất lỏng, hiện tượng cháy và khối lượng thể tích)
– Trong quá trình xử lý, nước tự do dễ bị loại ra khỏi gỗ
Nước liên kết
– Khái niệm
Nước liên kết là loại nước được giữ lại trong gỗ nhờ các lực cơ học và các liên kết hóa lý
– Vị trí
Nằm ở giữa các mixenxenlulo trong vách tế bào
– Tính chất
+ Được giữ lại trong gỗ nhờ các lực cơ học và các liên kết hóa lý
+ Hàm lượng nước liên kết thay đổi sẽ ảnh hưởng đến rất nhiều tính chất cơ lý của gỗ
– Trong quá trình xử lý, nước liên kết khó bị loại ra khỏi gỗ
Trong quá trình sấy, nước tự do sẽ bị loại ra khỏi gỗ trước, nước liên kết bị loại ra sau nhưng trong quá trình hút ẩm thì nước liên kết lại bị hút vào trước rồi mới đến nước tự do vì lực liên kết giữa các phân tử nước liên kết đối với các mixenxenlulo là rất lớn.
Độ ẩm gỗ
Độ ẩm gỗ là tỷ lệ phần trăm lượng nước có trong gỗ so với khối lượng gỗ.
Khối lượng gỗ có thể được hiểu theo 2 cách: khối lượng gỗ có nước hoặc khối lượng gỗ khô kiệt. Tương ứng với khối lượng gỗ có nước là độ ẩm tương đối, tương ứng với khối lượng gỗ khô kiệt là độ ẩm tuyệt đối
* Độ ẩm tương đối (Wa): là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng nước chứa trong gỗ so với khối lượng gỗ có nước
* Độ ẩm tuyệt đối (W0): là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng nước chứa trong gỗ so với khối lượng gỗ khô kiệt
Trong đó: m1 – Khối lượng gỗ có nước, (g)
m0 – Khối lượng gỗ khô kiệt, (g)
Trong thực tế, khi nói về độ ẩm gỗ thì đó là độ ẩm tuyệt đối. Độ ẩm tuyệt đối chính xác và ổn định hơn vì khối lượng gỗ khô kiệt là một trị số ổn định.
Độ ẩm bão hòa
– Khái niệm
Độ ẩm bão hòa thớ gỗ là độ ẩm xác định bởi lượng nước liên kết tối đa trong gỗ, nó là mốc đánh dấu mọi sự thay đổi về tính chất cơ lý của gỗ.
– Xác định độ ẩm bão hòa
Để xác định độ ẩm bão hòa, người ta dựa vào mối quan hệ của độ ẩm với một tính chất nào đó của gỗ. Thông thường dựa vào hai tính chất: tỷ lệ co dãn và cường độ chịu ép dọc của gỗ.
+ Gỗ Việt Nam: Wbh = 20 ÷ 38 %, thông thường lấy Wbh = 30%
+ Độ ẩm bão hòa phụ thuộc loài cây, phụ thuộc rất ít vào môi trường.
– Ý nghĩa của độ ẩm bão hòa: là yếu tố quan trọng giải thích cho mọi sự thay đổi tính chất cơ lý của gỗ.
Độ ẩm thăng bằng
– Khái niệm
Khi đặt gỗ trong một môi trường, gỗ luôn có xu thế hút hoặc nhả ẩm cho đến khi đạt độ ẩm ổn định. Độ ẩm ổn định mà gỗ đạt được trong môi trường đó gọi là độ ẩm thăng bằng của gỗ trong môi trường đó.
– Xác định độ ẩm thăng bằng: dựa vào biểu đồ quan hệ giữa nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đốicủa không khí và độ ẩm thăng bằng của gỗ
+ Gỗ Việt Nam: Wtb = 6 ÷ 30 %
+ Wtb không phụ thuộc loài cây, phụ thuộc nhiều vào môi trường (t0, độ ẩm tương đối của không khí φ)
– Trong tính toán, thường lấy Wtb = 18 % – Miền Bắc
Wtb = 15 % – Miền Nam
Wtb = 12 % – Châu Âu
– Ý nghĩa của Wtb: Là độ ẩm sử dụng gỗ, dùng để tính toán các chỉ tiêu khi thiết kế các kết cấu, vì vậy mọi tính chất gỗ khi xác định phải đưa về độ ẩm thăng bằng.
Khối lượng thể tích của gỗ
Khái niệm: khối lượng thể tích của gỗ là tỉ số giữa khối lượng gỗ trên một đơn vị thể tích gỗ.
G = mV (g/cm3)
Co rút và dãn nở của gỗ
Hiện tượng tăng, giảm kích thước gỗ khi lượng ẩm liên kết tăng hoặc giảm gọi là hiện tượng co rút và dãn nở của gỗ
a. Tại sao gỗ co dãn?
– Thành phần hóa học của gỗ: xenlulo, hemi, lignin đều chứa nhóm -OH nên chúng đều có khả năng hút hoặc nhả ẩm. Xenlulo bị trương nở làm cho khoảng cách giữa các mixen bị rộng ra.
– Cấu trúc vách tế bào: Giữa các mixen luôn tồn tại 1 khoảng cách nhất định 10 – 100 Ao. Khoảng cách này có thể thay đổi phụ thuộc vào số lượng lien kết hidro giữa các mixen, số lượng lien kết H lại phụ thuộc lượng nước liên kết trong gỗ khiến cho gỗ có khả năng co rút và dãn nở
Bản chất của hiện tượng co rút, dãn nở của gỗ là sự thay đổi khoảng cách giữa các mixen trong vách tế bào hay là sự thay đổi số lượng liên kết H giữa các mixen trong vách tế bào
– Khi gỗ khô, khô kiệt đặt trong môi trường nào đó, nó sẽ hút ẩm. Nước liên kết được hút vào nằm giữa các mixen, khi khoảng cách giữa các mixen này lớn nhất thì nước tự do được hút vào
– Khi gỗ tươi ướt nhả ẩm, nước tự do thoát ra trước, hết nước tự do thì nước liên kết mới thoát ra ngoài. Kích thước và khối lượng gỗ nhỏ nhất khi gỗ ở trạng thái khô kiệt
b. Gỗ co, dãn không đều theo 3 chiều?
– Co dãn dọc thớ bé hơn rất nhiều so với co dãn ngang thớ. Trong thân cây hầu hết các tế bào xếp dọc thân cây, trong 1 tế bào hầu hết các mixen song song trục dọc tế bào nên các mixen song song trục dọc thân cây tức là khoảng cách giữa các mixen tồn tại chủ yếu theo chiều ngang thớ. Sự tồn tại khoảng cách giữa các mixen theo chiều ngang thớ lớn hơn rất nhiều theo chiều dọc thớ nên co dãn ngang > >… co dãn dọc thớ.
– Co dãn theo chiều xuyên tâm nhỏ hơn co dãn theo chiều tiếp tuyến do tia gỗ nằm theo chiều ngang thân cây, trong tia các tế bào xếp dọc tia nên trong 1 tia hầu hết các mixen song song trục dọc tia. Khoảng cách giữa các mixen tồn tại chủ yếu theo chiều ngang tia, sự thay đổi khoảng cách giữa các mixen theo chiều ngang tia lớn hơn chiều xuyên tâm nên co dãn tiếp tuyến lớn hơn co dãn xuyên tâm. Sự chênh lệch tính chất theo 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến do tia gỗ gây ra, tia càng lớn thì sự chênh lệch này càng nhiều. Nó là 1 trong những nguyên nhân làm gỗ cong vênh, nứt nẻ
Gỗ co, giãn theo các chiều là không đều nhau:
– Chiều dọc thớ < 1%
– Chiều xuyên tâm 2 – 7%
– Chiều tiếp tuyến 4 – 14%
Tính chất cơ học của gỗ
Trong quá trình gia công chế biến và sử dụng, gỗ luôn luôn chịu tác động của ngoại lực. Khả năng chống lại tác động của ngoại lực gọi là tính chất cơ học của gỗ. Tính chất cơ học của gỗ được đặc trưng bởi cường độ cơ học và biến dạng
Một số tính chất cơ học của gỗ
Ép dọc thớ:
Do đại bộ phận các mixen xếp theo chiều dọc thân cây nên khả năng chịu lực theo chiều dọc các mixen là rất lớn, khả năng chịu lực theo chiều dọc thớ là rất cao. Các mixen tạo thành khung sườn, lignin bám quanh khung sườn đó làm ổn định vị trí của các mixen tạo cho gỗ khả năng chịu lực
Lực ép dọc thớ là một trong những chỉ tiêu cơ học quan trọng để đánh giá chất lượng gỗ khi sử dụng gỗ làm vật liệu. Nó là lực tương đối ổn định, dễ xác định và thường được dùng để xác định hệ số phẩm chất của gỗ cùng với lực uốn tĩnh
Ép ngang thớ:
– Ép ngang toàn bộ: lực tác dụng lên toàn bộ diện tích mẫu gỗ
– Ép ngang cục bộ: lực tác dụng lên 1 vị trí trong mẫu gỗ, quy ước chiều dài đặt lực là 18 (mm)
GLR: ỨSuấten = (9 -18 )% Ứsuated
GLK: ỨSuấten = (15 – 35 )% Ứsuated
Nếu 2 mẫu gỗ của gỗ lá kim và gỗ lá rộng có cùng kích thước, độ ẩm thì gỗ lá kim có ed lớn hơn so với gỗ lá rộng vì gỗ lá kim thẳng thớ hơn, tia gỗ ít hơn.
Gỗ càng thẳng thớ, tia gỗ càng ít và nhỏ thì ực ép dọc càng lớn và ngược lại.
Lực uốn tĩnh
Dầm (xà) trong các kết cấu gỗ thường do lực uốn làm biến dạng. Sức chịu uốn là chỉ tiêu quan trọng thứ 2 sau lực ép dọc để đánh giá chất lượng cơ học của gỗ
Một số ứng lực phức tạp đối với gỗ:
– Sức chịu uốn tĩnh
– Sức chịu uốn va đập
– Uốn dọc
– Sức chịu xoắn
Một số ứng lực mang tính chất công nghệ :
– Độ cứng
– Sức chịu tách và lực bám đinh
