水熱處理通過控制木材溫度與內部水分含量，提高木材的塑性，在木材彎曲、壓密、成型固定等工藝過程中應用廣泛。水熱處理過程中，木材受到靜態恒定應力作用，產生與時間依存的蠕變變形。木材蠕變是影響木制品質量的一個關鍵特性，合理利用木材蠕變特征數據，可以優化木材水熱處理工藝，降低廢品率以及水熱處理的能耗。馬尾松（Pinus massoniana）是我國南部地區的主要材用樹種，早材與晚材的區別明顯。在同一生長輪內，由于細胞形態、絕干密度、微纖絲角以及化學成分的差異，早材與晚材表現出不同的力學性能，拉伸蠕變行為也不例外。截至目前，關于木材拉伸蠕變對溫度響應的研究多在不同的生長輪內開展，同一生長輪中早材與晚材的比較研究十分有限。針對早材與晚材的拉伸蠕變行為對水熱處理溫度的響應規律以及兩者對溫度響應的差異，中國林科院木材工業研究所蔣佳荔研究團隊以馬尾松心材區域同一生長輪的早材和晚材為研究對象，在不同溫度水平下考察飽水木材沿軸向與弦向拉伸時的蠕變行為，并使用 Burger 模型進行模擬預測。任一溫度水平下，無論沿軸向還是弦向拉伸時，飽水早材比晚材更易發生瞬時彈性變形與黏彈變形；在30~80 ℃范圍內，飽水早材與晚材的瞬時彈性變形受溫度影響不顯著，黏彈變形隨溫度的升高而增大，且晚材的黏彈變形對溫度變化較為敏感，拉伸蠕變初始階段所需時間較短。Burger模型可以模擬飽水早材與晚材沿軸向與弦向的拉伸蠕變過程，擬合的決定系數（R2）大于0.956。這項研究為木材水熱軟化、成型固定等加工工藝的參數優化提供理論依據和科學指導。該研究以“水熱處理溫度對馬尾松早材與晚材拉伸蠕變行為的影響”為題發表在木材科學與技術2025年39卷第1期上，得到國家自然科學基金“基于生長輪尺度的早材與晚材機械吸濕蠕變行為及其互作機制”（32071689）的支持，中國林科院木材工業研究所碩士研究生黃鶴為第一作者，蔣佳荔研究員為通訊作者。
表1 飽水早材與晚材試樣的瞬時彈性應變量和在加載90 min時的黏彈應變量
在任一溫度水平下，早材試樣的εe和ε90值均大于晚材試樣。在30~80 ℃溫度范圍內的6個水平對溫度進行單因素方差檢驗，四類試樣對應的 P 值均大于0.05，表明木材瞬時彈性變形對溫度的響應不顯著。隨著溫度的升高，早晚材試樣的ε90值均呈現增大的變化趨勢。當溫度從30 ℃上升到80 ℃時，無論沿軸向還是弦向拉伸時，早材試樣的ε90值增大倍數均小于晚材試樣，可見晚材的ε90值對溫度變化更敏感。圖1 飽水早材與晚材的黏彈應變速率隨時間的變化曲線四類試樣的拉伸黏彈應變速率在加載初期均較大，隨測試時間的延長快速降低，早材試樣在16 min左右趨于穩定，而晚材試樣在10 min左右趨于穩定，說明與晚材試樣相比，早材試樣蠕變初始階段的時間較長。
原文鏈接：https://dx.?doi.org/10.12326/j.2096-9694.2024071
引用本文：黃鶴,李珠,蔣佳荔等.水熱處理溫度對馬尾松早材與晚材拉伸蠕變行為的影響[J].木材科學與技術,2025,39(01):22-29. DOI:10.12326/j.2096-9694.2024073
