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木竹产品碳足迹评价研究进展

林业科学 2024年第1期60卷 142-150页

作者：劳万里李晓玲段新芳中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

气候变化是全球治理的一个重要方面,评估人类活动引起的温室气体排放量是应对气候变化的基础性工作,受到世界各国政府、科研机构和企业广泛关注。随着我国“碳达峰”“碳中和”(简称“双碳”)目标的提出以及相关政策的落地实施,碳足迹... 详细信息

气候变化是全球治理的一个重要方面,评估人类活动引起的温室气体排放量是应对气候变化的基础性工作,受到世界各国政府、科研机构和企业广泛关注。随着我国“碳达峰”“碳中和”(简称“双碳”)目标的提出以及相关政策的落地实施,碳足迹作为温室气体排放测度指标,其重要性日益凸显。开展木竹产品碳足迹评价是我国木竹加工企业落实国家“双碳”目标的核心工作,对木竹产业低碳高质量发展亦具有重要意义。本文全面分析锯材、改性材、人造板及其制品、结构用集成材和胶合木等主要木竹产品碳足迹评价的研究现状,以及碳足迹评价方法的研究进展。目前,生命周期评价法是国际主流的碳足迹评价方法,依据的标准主要为ISO/TS 14067、GHG Protocol和PAS 2050;在木竹产品中储存的生物碳及其延迟碳排放效应的评估方法,以及计入产品碳足迹评价结果的形式等方面尚未形成国际共识;因不同国家木竹加工技术水平和能源结构有所不同,同一类别产品碳足迹差异显著。此外,不同科研人员采用的评价标准和研究假设等各异,导致同一产品碳足迹评价结果可比性不强。未来应:1)研制木竹产品延迟碳排放效应的评估方法,科学量化木竹产品对应对气候变化的积极贡献;2)制定适于木竹产品碳足迹评价国际统一的产品种类规则,进一步增强碳足迹核算结果的可比性,推动木竹产品碳足迹评价结果国际互认;3)建立木竹产品全生命周期回溯跟踪体系,助力木竹产品全生命周期碳足迹评价工作的顺利开展;4)构建契合我国木竹产业特点全国统一的碳排放因子数据库,为准确计量木竹产品碳足迹提供数据支撑。

关键词：碳足迹生命周期碳储量木制品竹产品

基于力学性能和结晶行为探究不同成核剂对聚乳酸性能影响

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3168-3181页

作者：吕超罗书品郭文静中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

探究杨木纤维作为一种生物基成核剂对聚乳酸(PLA)力学和结晶性能的影响,并与常用的成核剂滑石粉和酰肼化合物对比。分别将杨木纤维(WF)(0.5wt%、1wt%、2wt%、4wt%)、滑石粉(Talc)(1wt%、2wt%、4wt%、8wt%)和酰肼化合物(TMC-300)(0.3wt%... 详细信息

探究杨木纤维作为一种生物基成核剂对聚乳酸(PLA)力学和结晶性能的影响,并与常用的成核剂滑石粉和酰肼化合物对比。分别将杨木纤维(WF)(0.5wt%、1wt%、2wt%、4wt%)、滑石粉(Talc)(1wt%、2wt%、4wt%、8wt%)和酰肼化合物(TMC-300)(0.3wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%)在不同含量条件下与PLA进行熔融共混挤出、模压制备复合材料,基于力学性能确定每种成核剂在PLA中的较优添加量,并进一步在较优添加量条件下研究3种成核剂对PLA结晶性能的影响,包括结晶行为、晶体形貌和结构。3种成核剂均能提高PLA的缺口冲击强度,与成核剂Talc和TMC-300相比,添加WF对PLA的拉伸性能和弯曲性能改善效果更为显著,在WF较优添加量条件下(1wt%),复合材料的断裂伸长率、拉伸强度和弯曲强度与纯PLA相比分别提高了27%、17%和18%。采用差示扫描量热法比较3种成核剂对PLA的结晶行为影响,结果表明添加1wt%WF提高了PLA非等温结晶的结晶度,但低于添加1wt%Talc和0.5wt%TMC-300的复合材料结晶度。根据等温结晶动力学分析,WF可以缩短PLA在等温结晶过程的半结晶时间,加快PLA的结晶速率,添加1wt%WF、1wt%Talc和0.5wt%TMC-300后PLA在110℃等温结晶的半结晶时间从23.6 min分别降低至7.2、2.7和1.4 min。热台-偏光显微镜观察结果表明,不同成核剂诱导PLA在110℃等温结晶时的晶体形貌不同,WF、Talc为PLA结晶提供了大量成核位点,促进PLA晶粒微细化,而TMC-300诱导PLA产生纤维束状晶体且结晶速率明显加快,这与等温结晶动力学分析结果一致。蚀刻后的冲击断面形貌也表明,不同形貌的晶体堆积是复合材料的力学性能存在差异的原因之一。X射线衍射结果表明,3种成核剂均能促进PLA产生有序的α晶,其中添加WF时α(110)/(200)晶的衍射峰强度最高,同时WF能显著降低PLA的晶粒尺寸。杨木纤维可以作为PLA的一种生物基成核剂,具有增强和成核的双重作用。本文为进一步优化WF对PLA的成核作用提供基础,也为促进木塑复合材料的绿色发展提供借鉴。

关键词：生物质纤维聚乳酸成核剂生物基复合材料力学性能结晶行为

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3个产区沉香燃烧烟气特征化学成分分析

林业科学 2024年第10期60卷 122-132页

作者：晏婷婷李改云陈媛中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】分析沉香主要成分在燃烧过程中的挥发或裂解方式,比较国产、惠安系和星洲系3个产区沉香燃烧释放的挥发性和半挥发性成分组成及差异,确认对沉香燃烧香气有贡献的气味活性化合物及其来源,解释沉香燃烧气味形成原因,为沉香产地识... 详细信息

【目的】分析沉香主要成分在燃烧过程中的挥发或裂解方式,比较国产、惠安系和星洲系3个产区沉香燃烧释放的挥发性和半挥发性成分组成及差异,确认对沉香燃烧香气有贡献的气味活性化合物及其来源,解释沉香燃烧气味形成原因,为沉香产地识别和香气品质评价提供科学依据。【方法】采用水蒸馏和乙醇提取沉淀方法分离沉香树脂部分中倍半萜类和2-(2-苯乙基)色酮类(PECs)特征成分,应用热重(TG)分析倍半萜类、PECs化合物和木材部分的热质量损失模式,使用静态顶空气相色谱质谱联用(HS-GC-MS)分析不同产区沉香燃烧烟气中的挥发性成分并确认气味活性化合物,利用主成分分析(PCA)分析3个产区沉香燃烧释放的挥发性成分差异,收集燃烧沉香产生的烟尘,运用液相质谱(LC-MS/MS)联用分析其中PECs成分组成,通过HS-GC-MS分析加热后的PECs标准品,探究沉香中PECs化合物裂解机制及其对燃烧气味的影响。【结果】1)沉香中的倍半萜类化合物在200℃以内完全挥发,PECs化合物质量在150~350℃缓慢降低,木材在250℃以上迅速燃烧。2)沉香燃烧释放的挥发性成分主要为芳香族和倍半萜类化合物,其中芳香族化合物种类和含量明显增加,为沉香燃烧气体提供辛、甜、杏仁、花香等丰富的气味;国产沉香中2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、3,4-二甲氧基苯酚、乙酰丁香酚等7种化合物释放量与样品乙醇提取物含量负相关,这些化合物主要为沉香燃烧烟气提供烟熏、粉尘和木材气味。3)倍半萜类关键香气化合物桉油烯醇、cis-桉叶-6-烯-11-醇、愈创木醇的相对含量在国产沉香中最高,惠安系沉香中次之,星洲系沉香中最低。4)沉香燃烧烟尘中含有多种Flidersia型2-(2-苯乙基)色酮类(FTPECs)化合物,但未检测到四氢2-(2-苯乙基)色酮类(THPECs)化合物。沉香四醇裂解释放苄基丙酮和苯甲醛,2-(2-苯乙基)色酮高温裂解不仅生成苯甲醛、苯乙醇等6种芳香族化合物,还能挥发进入空气。【结论】沉香的主要成分倍半萜类、PECs化合物和木材燃烧过程中热质量损失模式不同,倍半萜类化合物直接挥发进入空气,PECs化合物和木材裂解生成多种芳香族化合物,这些化合物具有多种气味,对沉香燃烧香气有重要影响。不同产区沉香燃烧后释放的化学成分存在一定差异,星洲系与惠安系和国产沉香差异较大。高温下不同种类PECs裂解生成芳香族化合物种类和含量不同,FTPECs可部分挥发进入空气中。

关键词：野生沉香产区燃烧烟气倍半萜类 2-(2苯乙基)色酮类

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无甲醛浸渍胶膜纸用涂布型装饰原纸的制备及性能

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林业科学 2024年第6期60卷 120-127页

作者：梁敏徐建峰刘如龙玲中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】针对现有无醛胶黏剂在纸张内部渗透性较差以及一定程度上遮盖原纸色泽和纹理的问题,从装饰原纸性能着手,采用浆内填料加填结合表面颜料化涂布对装饰原纸进行处理,在保证纸张对胶液的渗透性、吸收性前提下,提高纸张的印刷适性和... 详细信息

【目的】针对现有无醛胶黏剂在纸张内部渗透性较差以及一定程度上遮盖原纸色泽和纹理的问题,从装饰原纸性能着手,采用浆内填料加填结合表面颜料化涂布对装饰原纸进行处理,在保证纸张对胶液的渗透性、吸收性前提下,提高纸张的印刷适性和遮盖力,降低无醛胶黏剂对装饰纸饰面效果的影响,为制备适用的无醛装饰纸提供方法。【方法】选用优质阔叶木浆和针叶木浆进行原纸抄造,浆内填料(TiO_(2))含量设为20%、30%和40%,利用二氧化硅(SiO_(2))和聚乙烯醇(PVA)混合液对3种不同加填量的原纸进行涂布、压光整饰得涂布型装饰原纸。采用聚氨酯类无醛胶黏剂对涂布型装饰原纸进行浸渍处理,继而固化和热压贴面。使用扫描电子显微镜(SEM)和动态渗透性测定仪对装饰原纸的表面状态和动态渗透性进行表征测试,应用喷墨打印机对装饰原纸进行印刷打样,通过分光密度计结合相对反差的计算分析装饰原纸的印刷性能,测试分析装饰原纸的抗张强度、平滑度、透气度、吸水性、白度等物理性能以及装饰纸贴面板的表面耐磨性、表面硬度和表面胶合强度等性能。【结果】浆内填料加填量增加会使填料更多填充到原纸结构空隙中,影响胶液在纸张内部的渗透性,致密的表面涂层也会一定程度上降低胶液在纸张内部的渗透性。未涂布原纸的色密度随浆内填料加填量增加而下降,涂布原纸的青、品红、黄、黑色实地密度较未涂布原纸分别提高69.0%、96.2%、45.6%、86.5%,品红、黄、黑3种色别的相对反差均达到标准要求。涂布对装饰原纸的印刷适性起积极作用,填料加填量变化对涂布后装饰原纸印刷适性的影响并不显著;填料加填量增加致使装饰原纸的抗张强度、吸水性下降,平滑度、紧度、白度提高,涂布后装饰原纸较未涂布原纸抗张强度提高52.8%,平滑度提高97.56%,白度变化不明显,不透明度稍有提高;热压后涂布型无醛浸渍胶膜纸的表面耐磨性、硬度和表面胶合强度均达到标准要求。【结论】减少装饰原纸浆内填料加填量,辅以表面涂布方式,能够提高装饰原纸的物理性能以及印刷适性,该方式生产的装饰原纸适用于无醛胶黏剂浸渍,有利于装饰纸无醛化发展。

关键词：无醛胶黏剂装饰原纸颜料化涂布印刷适性动态渗透性

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环唑醇及氟环唑处理材的野外耐久性能评价

林业科学 2024年第6期60卷 148-152页

作者：蒋明亮张卿硕张景朋马星霞中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】探究氟环唑(EPO)、环唑醇(Cy)、铜胺(氨)环唑醇(CuCy)等制剂处理材的野外耐久性能,确定各制剂在户外与土壤接触(C4.1)时的推荐使用或标准载药量,为该类防腐剂处理质量标准的制定及其实际应用提供依据。【方法】制备稳定的Cy和EP... 详细信息

【目的】探究氟环唑(EPO)、环唑醇(Cy)、铜胺(氨)环唑醇(CuCy)等制剂处理材的野外耐久性能,确定各制剂在户外与土壤接触(C4.1)时的推荐使用或标准载药量,为该类防腐剂处理质量标准的制定及其实际应用提供依据。【方法】制备稳定的Cy和EPO水溶性微乳液,以马尾松和辐射松为试验材料,采用真空加压处理工艺,依据《木材防腐剂性能评估的野外埋地试验方法》(GB/T 27655—2011),将Cy、EPO和CuCy制剂处理试样进行埋地测试,每年记录并计算处理材的耐腐朽和抗白蚁蛀蚀完好指数,确定其耐腐朽和防白蚁性能。【结果】在木材腐朽中等危害区域(Z2)北京试验场,载药量≥0.049 kg·m^(-3)Cy和载药量≥0.047 kg·m^(-3)EPO处理材7年后耐腐朽完好指数≥9.0,耐腐朽性能良好;载药量1.60~3.20 kg·m^(-3)CuCy处理的马尾松和载药量1.40~3.04 kg·m^(-3)CuCy处理的辐射松11年后耐腐朽完好指数全部为10,耐腐朽性能较好,CuCy处理材耐腐朽性能与铜/戊唑醇/丙环唑(CuPT)相当。在木材腐朽白蚁严重危害区域(Z4)广州试验场,载药量1.97~2.80 kg·m^(-3)CuCy处理的马尾松11年后耐腐朽完好指数≥9.78,其中载药量2.80 kg·m^(-3)CuCy处理材11年后抗白蚁蛀蚀完好指数为7.15。【结论】在Z2区域C4.1使用时,CuCy处理材载药量≥1.60 kg·m^(-3)可确保耐腐朽性能;在Z4区域C4.1使用时,CuCy处理材载药量≥2.80 kg·m^(-3)可确保耐腐朽和防白蚁性能。在Z2区域C4.1使用环境,不含铜Cy和EPO处理材的耐腐性能较戊唑醇/丙环唑高效;在Z2及Z4区域C4.1使用环境,当载药量等量时,CuCy处理材的耐久性能与CuPT相当。

关键词：环唑醇氟环唑铜唑野外埋地试验耐久性

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中国北方草地生态系统服务评估

生态学报 2024年第2期44卷 455-462页

作者：脱登峰卢琦却晓娥程磊磊杨岩岩高攀崔桂鹏中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京100091 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

北方草地是我国天然草地主体部分,其生态功能对提升生态系统稳定性、保障国家生态安全具有重要的作用。在北方草地生态功能分区基础上,开展2011—2015年不同功能区内防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态功能评估,探明其现状和空间格局,... 详细信息

北方草地是我国天然草地主体部分,其生态功能对提升生态系统稳定性、保障国家生态安全具有重要的作用。在北方草地生态功能分区基础上,开展2011—2015年不同功能区内防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态功能评估,探明其现状和空间格局,为北方草地生态功能分区研究提供评估数据,也为推进草地生态系统保护与修复工作提供科技支撑。结果表明:(1)北方草地防风固沙能力为32.44 t hm^(-2) a^(-1),防风固沙量为89.22亿t/a。半干旱草原区防风固沙能力和固沙量最大,分别为68.76 t hm^(-2) a^(-1)和29.16亿t/a,其固沙量占北方草地固沙总量的32.68%。(2)北方草地土壤保持能力为124.5 t hm^(-2) a^(-1),土壤保持量为243.59亿t/a。土壤保持功能的空间异质性较大,暖性灌草丛区土壤保持能力最大,为431.52 t hm^(-2) a^(-1);高寒草甸区土壤保持量最多,为105.36亿t/a,占北方草地土壤保持总量的43.19%。(3)北方草地水源涵养能力为93.03 m^(3) hm^(-2) a^(-1),水源涵养量为288.98亿m^(3)/a。高寒草甸区和高寒草原区水源涵养能力较大,分别为211.09 m^(3) hm^(-2) a^(-1)和118.04 m^(3) hm^(-2) a^(-1)。两个区域的水源涵养量也较多,分别为125.36亿m^(3)/a和72.13亿m^(3)/a,合占北方草地水源涵养总量的68.34%。整体上,北方半干旱草原区、暖性灌草丛区、高寒草甸区和高寒草原区对发挥我国草地防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态多功能效益、提升生态系统服务和稳定性具有极其重要的作用。

关键词：草地生态系统生态功能分区生态功能评估空间格局北方地区

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基于微创预处理的重组木防霉防腐性能

北京林业大学学报 2024年第6期46卷 127-136页

作者：高琪黄宇翔于文吉中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】研究不同预处理工艺对重组木防霉和防腐性能的影响,旨在寻求最优处理方法以提升重组木在户外多变环境中的使用性能。【方法】采用传统的水煮法、微波法和创新性提出的微创法对重组木进行预处理,利用有机碘化物3-碘代-2丙炔基甲... 详细信息

【目的】研究不同预处理工艺对重组木防霉和防腐性能的影响,旨在寻求最优处理方法以提升重组木在户外多变环境中的使用性能。【方法】采用传统的水煮法、微波法和创新性提出的微创法对重组木进行预处理,利用有机碘化物3-碘代-2丙炔基甲氨酸丁酯(IPBC)对其进行浸渍并采用异氰酸酯胶黏剂(MDI)饰面。通过防霉、防腐试验分析3种处理工艺重组木的防治效力,通过孔隙率、力学性能和尺寸稳定性研究3种处理工艺对重组木质量的影响。【结果】(1)通过微创预处理工艺,重组木的总孔隙率增加了64.1%,载药量提高了88.0%。(2)防霉试验结果显示重组木对照样对黑曲霉和可可球二孢菌的感染等级均为4级,而经过微创预处理/IPBC浸渍工艺的重组木对两种菌的感染等级均为0级,此外通过MDI饰面的重组木抗流失性提高了63.0%。(3)防腐试验结果显示重组木对照样对白腐菌和褐腐菌仅为Ⅱ耐腐等级,而经过微创预处理/IPBC浸渍工艺的重组木对白腐菌和褐腐菌均为Ⅰ耐腐等级。(4)力学和尺寸稳定性试验的结果表明:经过微创预处理/IPBC浸渍工艺的重组木有效保证了优异的力学性能和尺寸稳定性;相比重组木对照样,其抗弯强度和水平剪切强度相比对照样分别提高了14.9%和17.4%,其吸水宽度膨胀率和吸水厚度膨胀率分别降低了25.0%和49.2%。【结论】采用微创预处理/IPBC浸渍工艺制备的重组木对霉菌、变色菌和腐朽菌都具有优异的防治效力,同时提升了力学性能和尺寸稳定性。此外,该微创工艺绿色简单,可有效解决重组木户外应用难题。

关键词：木材防腐渗透重组木防霉防蓝变 3-碘代-2丙炔基甲氨酸丁酯(IPBC)

辊压树脂浸胶法对桉木重组木尺寸稳定性影响机理

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北京林业大学学报 2024年第1期46卷 141-151页

作者：吴婕妤张亚梅于文吉中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】为解决重组木制备过程中重组单元施胶不均匀导致的尺寸稳定性差的问题,通过辊压树脂浸胶工艺制备重组木,探究辊压树脂浸胶工艺对桉木重组木尺寸稳定性的影响机理。【方法】分别通过吊笼式浸胶法和辊压树脂浸胶法制备桉木重组木... 详细信息

【目的】为解决重组木制备过程中重组单元施胶不均匀导致的尺寸稳定性差的问题,通过辊压树脂浸胶工艺制备重组木,探究辊压树脂浸胶工艺对桉木重组木尺寸稳定性的影响机理。【方法】分别通过吊笼式浸胶法和辊压树脂浸胶法制备桉木重组木,采用超景深显微镜、扫描电子显微镜、微计算机断层扫描仪和激光共聚焦显微镜观察重组单元和重组木表面形貌、微观结构和胶液分布情况,并采用X射线光电子能谱仪、粗糙度仪、接触角测定仪以及63℃水泡24 h和28 h循环法(沸水煮4 h,63℃烘20 h,沸水煮4 h)研究重组木表面化学成分、表面粗糙度、表面润湿性和耐水性能。【结果】与吊笼式浸胶法制备的重组木(CWS)相比,辊压树脂浸胶法制备的重组木(RWS)表面裂隙减少,粗糙度降低,表面润湿性减弱,耐水性能显著增强。RWS表面粗糙度R_(a)和R_(z)相比CWS分别下降了34.38%和72.75%。接触角测试结果表明,第20 s时RWS的表面接触角相对于CWS增大幅度为283.95%。63℃水泡24 h测试结果显示:RWS的吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率分别为5.47%和1.11%,与CWS相比降低幅度分别达到52.16%和50.09%。28 h循环测试结果显示:RWS的吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率分别为6.24%和1.17%,与CWS相比降低幅度分别为51.45%和58.51%。辊压浸胶过程对重组单元产生了二次破坏,增加了胶液进入的通道;同时,辊压使细胞在被压缩到恢复原貌的过程中产生的负压,增加了胶液的渗透深度,形成网状胶合结构,加强了重组木的胶合性能,抑制了木材细胞在吸水后的回弹。【结论】辊压树脂浸胶法提高了重组木内部胶液分布的均匀性,降低了桉木重组木表面的粗糙度和润湿性,显著提高了重组木的耐水性能,改善了重组木的尺寸稳定性,对重组木的工艺优化和连续化生产具有重要的参考和指导意义。

关键词：吊笼式浸胶辊压树脂浸胶桉木重组木表面性能耐水性能尺寸稳定性

古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素

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林业工程学报 2024年第2期9卷 63-69页

作者：袁霄钟慧娴钟永陈勇平中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京100091 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

为实现对木结构古建筑的预防性保护,有必要对木构件的材质性能进行及时有效的预测和评价。采取小试样-缩尺-足尺递进的方式,将微钻阻抗仪和应力波检测等无损检测方法与实验室物理力学性能测试相结合,构建并检验了落叶松木材物理力学性... 详细信息

为实现对木结构古建筑的预防性保护,有必要对木构件的材质性能进行及时有效的预测和评价。采取小试样-缩尺-足尺递进的方式,将微钻阻抗仪和应力波检测等无损检测方法与实验室物理力学性能测试相结合,构建并检验了落叶松木材物理力学性能与微钻阻抗值和波阻模量关系预测模型,进而提出了古建用落叶松木材物理力学性能的现场无损检测分析方法。研究结果表明:落叶松小试件密度与微钻阻抗值呈现明显的线性正相关关系,木材密度与微钻阻抗值线性方程相关系数为0.91;落叶松小试样顺纹抗压强度、抗弯强度及抗弯弹性模量与波阻模量呈现较明显的线性正相关关系,木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量与波阻模量线性方程相关系数分别为0.86,0.74,0.74;通过微钻阻抗仪和应力波检测可推算落叶松木材物理力学性能。利用小试件测试数据所建立的预测方程进行落叶松大试件物理力学性能推算存在一定的误差,其缩尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为12%和16%,足尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为16%和17%。现场预测应同时考虑测试路径因素,自心材至边材区域,落叶松木材密度、顺纹抗压强度、微钻阻抗值沿径向表现为增大趋势,外层微钻阻抗值比整体平均微钻阻抗值大4%~16%。在古建筑木构件强度检测评估中,应进行木构件的整体微钻检测;若条件所限无法进行整体检测时,应针对不同树种的径向变化规律进行微钻阻抗值的修正。

关键词：古建筑木构件落叶松木材物理力学性能无损检测