Khóa luận nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học của gỗ gáo vàng (nauclea orientalis) trồng tại xã dào san huyện phong thổ tỉnh lai châu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

THÀO A SANG

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ MỘT SỐ
TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ GÁO VÀNG (Nauclea orientalis) TRỒNG
TẠI XÃ DÀO SAN - HUYỆN PHONG THỔ - TỈNH LAI CHÂU

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo
: Chính quy
Chun ngành : Nơng lâm kết hợp
Khoa

: Lâm nghiệp

Khóa học

: 2015 - 2019

Thái Nguyên - Năm 2019


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

THÀO A SANG

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VÀ MỘT SỐ

TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ GÁO VÀNG (Nauclea orientalis) TRỒNG
TẠI XÃ DÀO SAN - HUYỆN PHONG THỔ - TỈNH LAI CHÂU

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chun ngành

: Nơng lâm kết hợp

Lớp

: K47 NLKH

Khoa
Khóa học

: Lâm nghiệp
: 2015 - 2019

Giảng viên hướng dẫn : TS. Dương Văn Đoàn

Thái Nguyên - Năm 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các cơng
trình nghiên cứu khác. Nếu khơng đúng như đã nêu trên, tơi xin hồn tồn
chịu trách nhiệm về đề tài của mình.
Xác nhận của GVHD

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019
Tác giả

TS.Dương Văn Đoàn

Thào A Sang

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
Xác nhận sinh viên đã sửa theo yêu cầu
của Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp!


ii

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành q trình nghiên cứu và hồn thiện Khóa luận Tốt nghiệp
đại học Khoa Lâm nghiệp, lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến
TS. Dương Văn Đoàn thuộc Khoa Lâm nghiệp - Trường Đại Học Nơng Lâm
Thái Ngun Thầy đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt
quá trình nghiên cứu để tơi hồn thiện luận văn này. Tôi xin cảm ơn Ban
Giám hiệu trường Đại học nông lâm, Phịng Quản Lý Đào tạo, cùng các thầy,
cơ trong Trường đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt q trình tơi học
tập tại trường.

Nhân dịp này, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Lâm
Nghiệp, Trường Đại Học Nông lâm Thái Nguyên, những người đã truyền đạt
kiến thức quý báu cho tôi suốt trong thời gian học tập tại Trường vừa qua.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã
ln bên tơi, động viên tơi hồn thành khóa học và bài luận văn này.
Một lần nữa, tôi xin trân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019
Tác giả

Thào A Sang


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Thông tin mẫu cây........................................................................ 20
Bảng 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc
đến ngọn........................................................................................ 25
Bảng 4.2. Sự biến về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn của
gỗ Gáo vàng. ................................................................................. 28
Bảng 4.3. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn của
gỗ Gáo vàng .................................................................................. 31


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1. Quy trình xẻ mẫu thí nghiệm ........................................................ 20
Hình 4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ
Gáo vàng ....................................................................................... 26

Hình 4.2. Sự biến KLTT theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng....... 27
Hình 4.3. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ của gỗ Gáo vàng ... 29
Hình 4.4. Sự biến đổi về độ bền uốn tĩnh MOR theo hướng của gỗ Gáo vàng .... 30
Hình 4.5. Sự biến đổi về Mơ đun đàn hồi MOE từ tâm ra vỏ của cây Gáo vàng ... 32
Hình 4.6. Sự biến MOE theo hướng từ gốc đến ngọn của cây Gáo vàng ...... 33
Hình 4.7. Sự biến đổi về mối tương quan giữa KLTT và MOR theo hướng từ
tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng. .......... 34
Hình 4.8. Sự biến đổi mối tương quan giữa KLTT và MOE theo hướng từ tâm
ra vỏ và từ gốc đến ngọn. .............................................................. 35


v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nghĩa

MOR

Độ bền uốn tĩnh

MOE

Mơ-đun đàn hồi uốn tĩnh

KLTT

Khối lượng thể tích

D 1.3

Đường kính ở 1.3 m

H vn

Chiều cao vút ngọn


vi

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................. iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ v
MỤC LỤC .................................................................................................... vi
PHẦN 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu đề tài ......................................................................................... 3
1.2.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................ 3
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................... 3
1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu.................................................................... 3
1.3.1. Ý nghĩa học tập .................................................................................... 3
1.3.2. Ý nghĩa khoa học .................................................................................. 4
1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................. 4
PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................... 5
2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu ........................................................ 5
2.1.1. Khối lượng thể tích ............................................................................... 5

2.1.1.1. Khái niệm .......................................................................................... 5
2.1.1.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích .................................................. 5
2.1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới khối lượng thể tích .................................. 6
2.1.2. Tính chất cơ học của gỗ ........................................................................ 7
2.1.2.1. Sức chịu uốn tĩnh ............................................................................... 8
2.1.2.2. Sức chịu uốn va đập........................................................................... 9
2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .............................................. 9
2.2.1. Trên Thế giới ........................................................................................ 9


vii

2.2.2. Ở Việt Nam ........................................................................................ 12
2.3. Một số thông tin về cây Gáo Vàng ........................................................ 17
2.3.1. Đặc điểm hình thái.............................................................................. 17
2.3.2. Đặc điểm sinh thái .............................................................................. 17
2.3.3. Giá trị kinh tế...................................................................................... 18
PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 19
3.1. Đối tượng, phạm vi và địa điểm thời gian nghiên cứu ........................... 19
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 19
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 19
3.1.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu ........................................................... 19
3.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 19
3.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 19
3.3.1. Phương pháp thu thập mẫu và xử lý mẫu ............................................ 19
3.3.2. Phương pháp thí nghiệm ..................................................................... 21
3.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm ......................................................................... 21
3.3.2.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích (theo TCVN 8048-2: 2009)..... 21
3.3.2.3. Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh (theo TCVN 8048-3: 2009) 22
3.3.2.4. Phương pháp xác định Modun đàn hồi uốn tĩnh (Theo TCVN 8048 4: 2009) ........................................................................................................ 23

3.3.2.5. Phương pháp xác định độ ẩm mẫu gỗ (theo TCVN 8048-1: 2009)... 23
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................ 25
4.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến
ngọn ............................................................................................................. 25
4.1.1. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ tâm ra vỏ .................... 25
4.1.2. Sự biến đổi khối lượng thể tích theo hướng từ gốc đến ngọn ............. 27
4.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn......... 28
4.2.1. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ tâm ra vỏ .................................... 28


viii

4.2.2. Sự biến đổi về MOR theo hướng từ gốc đến ngọn .............................. 30
4.3. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn ......... 31
4.3.1. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ tâm ra vỏ ..................................... 31
4.3.2. Sự biến đổi về MOE theo hướng từ gốc đến ngọn của gỗ Gáo vàng ... 32
4.4.1. Mối tương quan giữa KLTT và MOR ................................................. 34
4.4.2. Mối tương quan giữa KLTT và MOE ................................................. 35
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................... 36
5.1. Kết luận ................................................................................................. 36
5.2. Kiến nghị ............................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 38
PHỤC LỤC


1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Tài nguyên rừng ở nước ta hiện nay đã suy giảm rất đáng kể với nhiều

nguyên nhân xảy ra nhiều số vụ cháy do con người gây ra như đất nương làm
rẫy. Mặt khác nạn khai thác gỗ quá mức một cách trầm trọng làm cho nhiều
loài cây gỗ quý hiếm, cây bản địa, có giá trị cao về kinh tế bị đe dọa nghiêm
trọng làm mật độ che phủ giảm xuống, công cuộc đổi mới đất nước cần nhu
cầu nguyên liệu gỗ ngày càng gia tăng khơng ngừng để xuất khẩu ra nước
ngồi vì vậy cần có những dự án trồng rừng thuần lồi cây bản địa cần có
những nghiên cứu về đất đai, chọn giống cây phương thức trồng, bảo vệ, cách
chăm sóc ni dưỡng và khai thác một cách hợp lý và khoa học nhưng cần
phải có tính thực tế thiết thực để có thể thu hút được người dân tham gia.
Gáo vàng (Nauclea orientalis) thuộc họ cà phê (Rubiaceae), Gỗ thuộc
nhóm VII theo phân loại nhóm gỗ rừng Việt Nam. Là loài cây gỗ thường xanh
hoặc nửa rụng lá, thân cao tới 35 mét, đường kính ngang ngực tới trên 100cm,
thân tròn, thẳng đứng. Phân bổ tự nhiên ở vùng 21o30 tới 22o30 vĩ bắc, 99฀ 108฀ kinh đông. Là lồi cây hàng đầu về kích thước, có sự phát triển nhanh ở
các vùng mực nước mưa cao và có thể phát tán mạnh. Lá cây và vỏ cây được
sử dụng trong y học và cũng có thể được sử dụng như cỏ khô cho gia súc. Hoa
và quả của cây đều có thể ăn được và có thể chế biến ra thuốc nhuộm màu
vàng từ rễ và vỏ cây. Tốc độ phát triển nhanh của cây Gáo vàng rất thích hợp
cho việc tái tạo rừng ở các lưu vực sơng, các vùng đất bị xói mịn, vùng đất
trọc và dùng cho việc chắn gió trong những hệ thống nơng lâm kết hợp.
Chúng cũng rất tiện lợi cho việc dùng cây trồng để tạo bóng râm và cho hoa
đẹp. Gáo vàng có thân thẳng đứng, gỗ vàng nhạt kết cấu đều, sợi gỗ thơ và
dài, khơng có mùi vị dị biệt, gỗ khô nhanh, không dễ nứt nên chế biến rất dễ,
tính năng bám sơn tốt. Tính năng lực học của gỗ gáo thuộc loại trung bình,


2

các tiêu chí chất lượng của gỗ gáo tương đương với gỗ sa mộc. Tuy có nhược
điểm là tính chịu lực hơi kém, ngâm nước dễ đổi màu, ở vùng nhiệt đới dễ bị
mối mọt (có thể dùng thuốc để xử lý), gỗ gáo vẫn được dùng để sản xuất đồ

gia dụng, đồ thủ công mỹ nghệ, thùng xe, trang trí kiến trúc, là nguyên liệu rất
tốt để làm ván sợi nhân tạo, ván MDF, bột giấy… Vỏ gáo, rễ gáo có thể làm
thuốc, lá gáo có thể dùng làm thức ăn chăn ni. Với đặc tính thân cao, lá to,
tán đứng cao vút, bề thế, gáo còn là một loại cây q trong cơng viên, lâm
viên, Ven đường, góc vườn, ngõ, ven ao hồ, ven sông ven suối, cạnh đình
chùa, đồ…[22], [23]. Qua tìm hiểu các tài liệu nghiên cứu về gỗ rừng trồng
một số loài cây lâm nghiệp khác ở trong nước tôi nhận thấy rằng các tài liệu
đó đã nghiên cứu về tình hình sinh trưởng, chọn giống và kỹ thuật gây trồng,
đặc điểm sinh thái, đặc điểm hình thái, cấu tạo và các tính chất cơ vật lý của
gỗ rừng trồng ở trong nước. Còn về cây Gáo vàng nghiên cứu về sự biến đổi
các tính chất vật lý, cơ học và thành phần hóa học trong thân gỗ Gáo vàng
được trồng ở Việt Nam có rất ít tài liệu nghiên cứu báo cáo nào tại Việt Nam.
Vì vậy việc nghiên cứu sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học trong thân gỗ là
một nhiệm vụ quan trọng trong khoa học gỗ nói riêng và trong nghiên cứu
đánh giá giá trị tài nguyên cây gỗ nói chung. Xác định lựa chọn chế độ gia
cơng, chế biến và sử dụng gỗ hợp lý và là cơ sở cho việc định phẩm chất
lượng, giá trị của gỗ. Khi xác định các thông số công nghệ của quá trình gia
cơng cơ học hoặc xử lý thủy nhiệt, tính toán kết cấu gỗ và các trường hợp
khác cần thiết phải xác định khả năng chịu lực và biến dạng của gỗ. Mỗi loại
gỗ có những đặc điểm cấu tạo về tính chất vật lý, cơ học khác nhau, do đó khi
hiểu rõ các tính chất có thể tùy theo yêu cầu cụ thể mà có những biện pháp xử
lý thích hợp giúp cho việc sử dụng gỗ hiệu quả, lâu bền. chính vì lý do nêu
trên tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự biến đổi khối lượng thể tích và một số
tính chất cơ học của gỗ Gáo vàng (Nauclea Orientalis) trồng tại xã Dào


3

San - huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu” nghiên cứu này nhằm xác định
chỉ rõ sự biến đổi khối lượng thể tích và một số tính chất cơ học trong thân gỗ

Gáo vàng làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng gỗ hiệu quả, lâu bền.
1.2. Mục tiêu đề tài
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
- Nghiên cứu được sự biến đổi các tính chất vật lý và cơ học theo hướng
từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn trong thân cây Gáo vàng.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu được sự biến đổi về khối lượng thể tích theo hướng từ tâm
ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn trong thân cây.
- Nghiên cứu được sự biến đổi về Mô đun đàn hồi uốn tĩnh và Độ bền uốn
tĩnh theo hướng từ tâm ra vỏ và theo hướng từ gốc đến ngọn trong thân cây.
- Nghiên cứu được mối tương quan giữa khối lượng thể tích và các tính
chất cơ học gỗ.
1.3. Ý nghĩa của việc nghiên cứu
1.3.1. Ý nghĩa học tập
- Áp dụng được lý thuyết đã học vào thực tiễn và học hỏi thêm được
những kiến thức bổ ích từ bên ngoài trường.
- Là tài liệu trong học tập, cho những nghiên cứu tiếp theo và là cơ sở
trong những đề tài nghiên cứu trong các lĩnh vực có liên quan.
- Giúp cho sinh viên kiểm chứng lại những kiến thức lý thuyết đã học
biết vận dụng kiến thức đã học vào thực tế, và có thể tích lũy được những
kiến thức thực tiễn quý giá phục vụ cho quá trình công tác trong tương lai.
- Rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu, tiếp thu và học hỏi
những kinh nghiệm từ thực tế.
- Trong quá trình nghiên cứu còn được bổ sung thêm kiến thức qua một
số tài liệu, sách báo thông tin trên mạng. Từ đó áp dụng khoa học kỹ thuật


4

vào thực tế sản xuất và tạo điều kiện cho sinh viên tác phong làm việc sau khi

ra trường.
1.3.2. Ý nghĩa khoa học
- Tạo điều kiện cho sinh viên tiếp xúc, làm quen với thực tế công tác
nghiên cứu khoa học.
- Góp phần hồn chỉnh dữ liệu khoa học cho nghiên cứu chuyên sâu về
loài cây Gáo vàng.
- Là cơ sở khoa học để lựa chọn các giải pháp khai thác, chế biến và bảo
quản gỗ Gáo vàng.
1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn
- Số liệu thu thập phải khách quan, trung thực và chính xác.
- Trên cơ sở nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất vật lý và cơ học của
gỗ Gáo vàng đề xuất một số giải pháp kiến nghị về phương pháp, cách thức
chế biến và bảo quản gỗ Gáo vàng.
- Nâng cao kiến thức thực tế của bản thân phục vụ cho công tác sau khi
ra trường.
- Sự thành cơng của đề tài này có ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu
tính chất vật lý và cơ học gỗ Gáo vàng. Từ đó có thể phổ biến kỹ thuật nhân
giống áp dụng tạo ra số lượng lớn cây con với chất lượng tốt nhất.


5

PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu
2.1.1. Khối lượng thể tích
2.1.1.1. Khái niệm
- Để đánh giá lượng thực chất gỗ có trong một đơn vị thể tích người ta
dùng khái niệm khối lượng thể tích. Khối lượng thể tích của gỗ là tỉ số giữa
khối lượng gỗ trên 1 đơn vị thể tích gỗ (Lê Xn Tình, 1998) [15].

Trong đó:

=

( /

³)



m là khối lượng (g)
v là thể tích (cm3)
- Căn cứ vào khối lượng thể tích có thể đánh giá được một phần cường
độ và giá trị công nghệ của gỗ. Nghiên cứu khối lượng thể tích của gỗ là một
vấn đề quan trọng và cần thiết.
2.1.1.2. Phương pháp đo khối lượng thể tích
- Có 4 phương pháp đo khối lượng thể tích như: Phương pháp đo, cân;
phương pháp nhúng nước; phương pháp dùng thể tích kế thủy ngân; phương
pháp thủ công. Tuy nhiên trong nghiên cứu này chúng chỉ sử dụng phương
pháp đo, cân.
- Phương pháp cân đo: Đây là phương pháp thường dùng và chính xác
nhất. Mẫu thí nghiệm được cắt theo một kích thước nhất định. Sau đó dùng
thước kẹp hoặc panme đo kích thước ba chiều, chính xác đến 0.01 mm. Cân
khối lượng mẫu gỗ chính xác đến 0.01 g (Lê Xuân Tình, 1998) [15].


6

2.1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới khối lượng thể tích
a, Lồi cây

Lồi cây khác nhau thì khối lượng thể tích khác nhau. Nói cách khác:
Lồi gỗ khác nhau nghĩa là cấu tạo khác nhau thì khối lượng thể tích khác
nhau. Yếu tố cấu tạo ở đây được biểu thị bằng tố thành tế bào trong cây. Đó là
tỷ lệ tế bào vách dày và tế bào vách mỏng. Chính nó tạo ra sự chênh lệch về
độ rỗng nhiều, ít khác nhau trong cây. Khối lượng thể tích nhỏ, độ rỗng lớn và
ngược lại (Lê Xuân Tình, 1998) [15].
b, Tỉ lệ gỗ sớm - gỗ muộn
Đối với các loại gỗ có gỗ sớm - gỗ muộn phân biệt thì tỉ lệ gỗ muộn
nhiều hay ít có ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của gỗ.
Khối lượng thể tích của gỗ muộn cao gấp 2 - 3 lần khối lượng thể tích của
gỗ sớm. Do đó tỉ lệ gỗ muộn càng nhiều thì khối lượng thể tích càng lớn. Ngược
lại tỉ lệ gỗ muộn ít thì khối lượng thể tích nhỏ (Lê Xuân Tình, 1998) [15].
c, Độ ẩm
Nước trong gỗ nhiều hay ít là nhân tố ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể
tích của gỗ. Gỗ chứa nhiều nước khối lượng thể tích lớn, chứa ít nước khối
lượng thể tích nhỏ.
d, Vị trí khác nhau trong thân cây
Ở các vị trí khác nhau trong cây khối lượng thể tích cũng khác nhau.
Nói chung gỗ ở phần gốc có khối lượng thể tích cao nhất, giữa thân là trung
bình và gần ngọn là thấp nhất. Chênh lệch giữa gốc và ngọn từ 10 - 25% (Lê
Xuân Tình, 1998) [15].
Khối lượng thể tích ở gần tủy và vỏ là nhỏ nhất. Khối lượng thể tích ở gỗ
lõi lớn hơn ở gỗ giác.
Ở tuổi thành thục sinh học, gỗ có khối lượng thể tích cao hơn so với tuổi
già và tuổi non.


7

Trong điều kiện đất, độ ẩm, khí hậu thích hợp cho cây sinh trưởng, gỗ có

khối lượng thể tích cao.
Trái lại rừng quá dày, cây thiếu ánh sáng, lớn chậm, nên khối lượng thể
tích gỗ thấp. Sau khi tỉa thưa, cải thiện điều kiện ánh sáng, đất làm cho cây sinh
trưởng tốt nên khối lượng thể tích gỗ lại tăng lên (Lê Xn Tình, 1998) [15].
e, Vịng tăng trưởng hàng năm
Đối với gỗ lá rộng mặt xếp vòng, vòng tăng trưởng hàng năm càng lớn
thì tỷ lệ muộn càng nhiều, nên khối lượng thể tích càng cao. Như vậy đối với
mạch vòng, vòng năm rộng vừa rút ngắn chu kỳ kinh doanh vừa nâng cao
chất lượng (Lê Xuân Tình, 1998) [15].
Đối với gỗ lá rộng mạch phân tán - vòng năm rộng thì tỷ lệ gỗ muộn và
gỗ sớm là một hàng số nên chất lượng không thay đổi. ở lồi gỗ này nếu cây
sinh trưởng nhanh thì rút ngắn được chu kỳ kinh doanh.
Đối với gỗ lá kim: Người ta nhận thấy: Khi độ rộng vịng năm tăng lên
thì gỗ sớm sinh ra nhiều hơn thì tỷ lệ gỗ sớm và gỗ muộn giảm xuống do đó
làm cho chất lượng gốc giảm xuống, mặt dù chu kỳ kinh doanh có ngắn hơn
(Lê Xn Tình, 1998) [15].
Vì vậy đối với gỗ lá kim ứng với một trị số về tính chất cơ lý người ta
phải ghi kèm theo số vòng năm trong 1 cm chiều dài theo hướng tia gỗ trên
mặt phẳng cắt ngang.
2.1.2. Tính chất cơ học của gỗ
Nghiên cứu cường độ của gỗ dựa vào những nguyên lý tính tốn sức bền
vật liệu làm cơ sở. Những mặt khác gỗ lại là vật liệu không đồng nhất. cho
nên trong các phương pháp tính tốn cụ thể lại có những chỗ khơng hồn tồn
giống nhau. Tính chất cơ học của gỗ phức tạp hơn các vật liệu khác như sắt
thép, xi măng,… vì nó biến đổi theo từng lồi cây, cũng như theo chiều dọc
thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến (Lê Xuân Tình, 1998) [15].


8

2.1.2.1. Sức chịu uốn tĩnh
- Dầm (xà) trong các kết cấu gỗ thường do lực uốn làm biến dạng. Có thể
nói sức chịu uốn tĩnh là chỉ tiêu quan trọng thứ 2 sau lực ép dọc thớ.
- Để đánh giá cường độ gỗ thường lấy tổng số hai ứng suất: ép dọc thớ
và uốn tĩnh làm tiêu chuẩn.
- Khi bị uốn cong, phần gỗ chịu ép biến dạng nhiều hơn phần gỗ chịu
kéo. Vì trong gỗ ứng suất kéo dọc thớ lớn gấp 23 lần ứng suất ép dọc thớ. Do
đó mặt trung hịa chuyển dịch về phía chịu kéo (Lê Xn Tình, 1998) [15].
- Mẫu thử nghiệm có kích thước 20฀20฀320 mm, kích thước lớn nhất
theo chiều dọc thớ.
- Mẫu gỗ đặt trên 2 gối tựa tròn cố định, bán kính cong của gối là 15
mm. Cự ly 2 gối là 240 mm. Khoảng cách giữa 2 điểm đặt lực P/2 là 80 mm,
hoặc tại điểm giữa của dầm (P). Tốc độ tăng lực là 7000±1500N/ph (Lê Xuân
Tình, 1998) [15].
- Các loại gỗ lá rộng qui định hướng tác động của lực theo chiều tiếp
tuyến. Các loại gỗ lá kim thí nghiệm cả 2 hướng.
Ứng suất uốn tĩnh tính theo công thức:
+ Nếu 2 điểm đặc lực:

=

+ Nếu 1 điểm đặt lực:P =

Trong đó:

. ²

. ²

( / ²)

(N/m²)

Pmax là lực phá hoại (N);
b và h là bề rộng và chiều cao của mẫu (m).
- Thí nghiệm xác định Mơ đun đàn hồi dùng mẫu có hình dạng và kích
thước, bố trí như lực uốn tính.
- Mỗi mẫu thử, cho lực lặp lại 6 lần. Mỗi lần tác động từ 200÷600N. Tốc độ
tăng lực là 5000±1000N/ph. Đọc số trên đồng hồ đo biến hình ngay sau mỗi lần


9

tăng lực. Lấy trị số bình quân biến dạng của 3 lần tăng lực cuối cùng (Lê Xuân
Tình, 1998) [15].
2.1.2.2. Sức chịu uốn va đập
- Về khả năng chịu uốn va đập của gỗ có rất nhiều loại. hiện nay thường
chỉ xác định sứ chịu uốn xung kích. Sức chịu uốn xung kích được dùng làm
chỉ tiêu đánh giá độ giịn hay độ dẻo của gỗ.
- Tính chất này cũng rất quan trọng trong nhiều cơng trình như gỗ chống
lị cần dẻo dai, khó gẫy hoặc gẫy chậm hoặc phát ra tiếng động khi bị phá hoại
để người biết, tránh xảy ra tai nạn lao động. Gỗ làm đà giáo cũng đòi hỏi độ
dẻo dai cao mới đảm bảo an tồn (Lê Xn Tình, 1998) [15].
- Gỗ dùng làm vỏ tàu thuyền, độ dẻo dai là chỉ tiêu rất quan trọng vì
cơng trình phải chịu sự va đập thường xun của sóng. Thí nghiệm về sức
chịu uốn xung kích của gỗ không phải xác định lực phá hoại mà biểu thị bằng
cơng (N/m) tiêu hóa trong q trình đập gẫy mẫu gỗ. Đến nay vẫn chưa tìm
được cơng thức nào có thể tính ra ứng suất gỗ sản sinh tương ứng với cơng
tiêu hao của máy. Do đó với cơng thức dùng để tính sức chịu uốn xung kích,
kết quả có được chỉ cho ta tài liệu tham khảo để đánh giá, so sánh phẩm chất
gỗ (độ dẻo) nó khơng có giá trị tính tốn trong q trình thiết kế kết cấu gỗ

(Lê Xn Tình, 1998) [15].
- Mẫu dùng thí nghiệm sức chịu uốn xung kích có hình dạng và kích
thước tương tự như mẫu thử lực uốn tính. Gỗ lá rộng chỉ đập trên mặt tiếp
tuyến, còn gỗ lá kim thì đập cả trên 2 mặt xuyên tâm và tiếp tuyến (Lê Xuân
Tình, 1998) [15].
2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.2.1. Trên Thế giới
Những nghiên cứu về sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học của gỗ là
nhiệm vụ quan trọng đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, việc


10

nghiên cứu tính chất vật lý và cơ học của gỗ nhằm lựa chọn giống cây trồng
trong sản xuất, nâng cao năng suất và tính bền vững của sản xuất nơng lâm
nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, cơng an việc làm, xóa đói
giảm nghèo, nâng cao trình độ dân trí. Ở các nước phát triển trên thế giới,
việc nghiên cứu các tính chất vật lý và cơ học gỗ rừng nói chung và gỗ rừng
trồng nói riêng. Các nhà khoa học quan tâm và tập chung tìm hiểu về việc
nghiên cứu các tính chất vật lý và cơ học của nhiều lồi gỗ rừng trồng và đã
cơng bố mấy chục năm gần đây bước đầu cho thấy việc nghiên cứu tính chất
vật lý, cơ học của gỗ rất cần thiết và quan trọng.
Những nghiên cứu về sự biến đổi tính chất vật lý và cơ học của một số
loại gỗ trên thế giới như: Ở tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc cũng có nghiên cứu
về tính chất vật lý, cơ học của lồi cây Sa mộc hay cịn gọi là cây Linh Sam,
kết quả cho thấy ở độ ẩm 12% khối lượng thể tích từ 0.31 - 0.46 g/cm3, MOR
từ 35.3 - 43.3 MPa, MOE từ 6.6-10.6 GPa (Lin và cộng sự, 1984) [17]. Như
vậy có thể thấy qua các nghiên cứu ở các nơi khác nhau trên thế giới tăng thì
KLTT của cây Sa mộc biến động trong khoảng 0.3 - 0.78 g/cm3, MOR biến
động trong khoảng 28.1 - 70.9 MPa và MOE biến động trong khoảng 6.6 10.5 Gpa. Nghiên cứu Tính chất cơ lý của cây keo lai (Ac keo auriculiformis x

A mangium), Sử dụng các mẫu trong điều kiện xanh và khô, Rokeya et
al. Phát hiện ra rằng cây keo lai MOR: 734 kg/cm 2 (màu xanh lá cây), 756
kg/cm² (khơng khí khơ); MOE: 79 kg/cm² (xanh lá cây), 117 kg/cm² (khơ
khơng khí); cho thấy độ uốn và nén tính thấp hơn so với Teak (MOR:
867kg/cm² (xanh lá cây), 1008 kg/cm² (khơ khơng khí); MOE: 120 kg/cm2
(xanh), 131 kg/cm² (khơ khơng khí). So sánh ba loại cây khơ eo, đó là Ac keo
hybrid, Ac keo auriculiformis và Ac keo mangium, MOE và MOR của cây
keo lai, được tìm thấy là lớn hơn. Cả điều kiện xanh và khơ khơng khí, tham
số uốn tĩnh và nén song song với hạt có giá trị thấp hơn đối với AH so với


11

Teak. MOE và MOR của AH được tìm thấy lớn hơn với 652 kg/cm2 và
658; 79 kg/cm² và 83, tương ứng, so với AA và AMM (UK Rokeya và cộng
sự, 2010) [21]. Việc nghiên cứu đánh giá dựa trên các tính chất vật lý và cơ
học theo tiêu chuẩn NBR 7190 (1997). Hai giá trị của độ ẩm đã được xem xét:
30% (trên điểm bão hòa sợi) và 12% (độ ẩm cân bằng) theo NBR 7190
(1997). Tất cả các kết quả thu được được phân tích thống kê theo thử nghiệm
ở mức ý nghĩa 5%. Ngồi ra, các đặc tính cường độ đặc trưng cũng được xác
định, để phân loại hàng loạt trong các loại cường độ được khuyến nghị theo
tiêu chuẩn Brazil. Bạch đàn saligna có mật độ biểu kiến 0,58 g/cm3 và mật độ
cơ bản là 0,73 g/cm3. Các tính chất cơ học, được trình bày fc0 và fc0, tương
ứng với 46,80 và 32 MPa. Kết quả chỉ ra rằng gỗ bạch đàn saligna có thể
được sử dụng trong việc xây dựng các cấu trúc gỗ như là một thành viên cấu
trúc (MCJAN và cộng sự, 2019) [19]. Nghiên cứu đặc tính giải phẫu, vật lý và
cơ học của cây thông được trồng ở vùng Kelardasht. Các kết quả nghiên cứu
cho thấy mật độ (mật độ khô và mật độ cơ bản) và độ co rút thể tích tăng dọc
theo trục radia từ vỏ đến vỏ cây. Khi tăng tuổi quay, giá trị của chiều dài tăng
trong khi chiều rộng vịng hàng năm giảm. Mật độ trung bình của mẫu thử

(ρ12) là 545 kgm-3, MOE là 7,21 GPa, MOR là 82,81 MPa và cường độ nén
song song với hạt là 52,18 Mpa (MKIAEI, 2011) [18]. Nghiên cứu sự biến
đổi về tính chất cơ học của lồi Xoan ta (Melia aenedarach) được trồng ở
miền bắc việt nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy các mẫu gỗ được thu thập từ
10, 50 và 90% của chiều dài xuyên tâm theo hướng từ ra vỏ hai phía (Bắc và
Nam) ở độ cao 0,3, 1,3, 3,3, 5,3 và 7,3 m so với mặt đất. Các giá trị trung
bình trong tồn bộ cây mật độ gỗ KLTT, MOR, MOE và động mô đun đàn
hồi (Ed) ở độ ẩm 12% là 0,51 g/cm3, 78,58 MPa, 9,26 GPa và 10,93 GPa,
tương ứng. Trong thân cây, vị trí xun tâm là một nguồn biến đổi có ý nghĩa
cao (p <0,001) trong các tính chất cơ học. MOR, MOE và Ed tăng từ tâm sang


12

vỏ cây. KLTT có mối quan hệ tuyến tính tích cực mạnh mẽ với MOR (r =
0,85, p <0,001) và MOE (r = 0,73, p <0,001). Điều này cho thấy có khả năng
cải thiện các tính chất cơ học thơng qua kiểm sốt KLTT. MOR cũng có mối
quan hệ tuyến tính mạnh mẽ với Ed (r = 0,84, p <0,001). Điều này chỉ ra rằng
Ed là một chỉ số tốt (Duong và cộng sự, 2018) [16]. Nghiên cứu về Sự biến
đổi tính chất gỗ của sáu cây keo lai tự nhiên vơ tính Việt Nam. Kết quả
nghiên cứu cho thấy KLTT trung bình của lồi này là 0,54 g/cm3, mối tương
quan ở chiều cao gốc (r = 0,90, P = 0,06) và ở 3,0 m (r = 0,850, P = 0,01). Cơ
quan mối quan hệ giữa chiều cao (1,3 m) và tồn bộ thân cây ở mức trung
bình (r = 0,74, P = 0,07) (Nguyen và cộng sự, 2008) [20].
2.2.2. Ở Việt Nam
Nghiên cứu đặc tính cơ bản của gỗ, sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học
của gỗ và cấu tạo gỗ là rất quan trọng bởi nó liên quan chặt chẽ tới chế biến
và sử dụng gỗ. Nghiên cứu về khoa học gỗ đã được tiến hành từ chục năm về
trước ở một số viện nghiên cứu, đặc biệt là Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt
Nam. Nghiên cứu các tính chất vật lý, cơ học của một số loài gỗ ở Việt Nam

làm cơ sở cho chế biến, bảo quản và sử dụng đã được tiến hành từ những năm
gần đây và có nội dung quan trọng là tổng hợp các nghiên cứu đã có về tính
chất cơ học, vật lý và cấu tạo giải phẫu của gỗ.
Nghiên cứu, xác định các tính chất vật lý và cơ học của một số loại gỗ
mọc nhanh rừng trồng như: Ảnh hưởng của xử lý ngâm nước đến thành phần
hóa học, tính chất cơ lý của gỗ gáo trắng (neolamarckia cadamba). Kết quả
thực nghiệm cho thấy, khối lượng riêng khô kiệt của gỗ không ngâm nước là
0,393 g/cm3, của gỗ qua ngâm nước là 0,384 g/cm3, giảm 2,16% so với gỗ
không ngâm. Độ bền nén dọc của gỗ không ngâm nước bằng 32,50 MPa, của
gỗ qua ngâm bằng 31,28 MPa, giảm 3,75% so với gỗ không ngâm nước.
Tương tự, độ bền nén ngang xuyên tâm của gỗ không ngâm nước là 4,43


13

MPa, đại lượng này của gỗ ngâm nước là 4,17 MPa, giảm 5,87% so với gỗ
không ngâm (Tạ Thị Phương Hoa và cộng sự, 2016) [6].
Lê Thu Hiền và cộng sự (2010) [5] đã nghiên cứu về tính chất vật lý và
cơ học của một số loài gỗ rừng trồng như: Gỗ Bơng gịn, Dó trầm, Gáo trắng,
Lát mexico có KLTT rất nhẹ (320-490 kg/m3); Hệ số co rút thể tích nhỏ
(0.31-0.38); Giới hạn bền khi nén dọc thớ và giới hạn bền khi uốn tĩnh yếu
(lần lượt là 203-369.5 kg/cm2 và 337-677 kg/cm2). Bơng gịn và Dó trầm có
sức chống tách yếu (6.28-9.8 kg/cm), hệ số uốn va đập trung bình (0.51-0.54);
Gỗ Gáo trắng cả 2 giá trị ở mức trung bình trong khi Lát Mexico có sức
chống tách trung bình và hệ số va đập lớn. Điểm bão hịa thớ gỗ thấp (24%) ở
gỗ Dó trầm, trung bình (25-27.8%) ở gỗ Gáo trắng và gỗ Lát Mexico nhưng
cao (36.9%) ở gỗ Bơng gịn. Gỗ Keo lá tràm, keo lai, Keo tai tượng, Xoan ta
có KLTT nhẹ (524-597 kg/m3); Hệ số co rút thể tích trung bình (0.39-0.46);
Giới hạn bền khi uốn tĩnh yếu (627-1013 kg/cm2); Sức chống tách trung bình
(10.5-12.7 kg/cm). Keo lai và Xoan ta có giới hạn bền khi nén dọc thớ yếu

(335-417 kg/cm2). Keo lá tràm và Keo tai tượng có giới hạn bền khi nén dọc
thớ ở mức trung bình (432-462 kg/cm2). Hệ số uốn va đập nhỏ (0.54) ở Xoan
ta và cao ở Keo lá tràm. Gỗ Dầu rái, Sao đen, Xoan mộc có KLTT trung bình
(690-754 kg/m3); Điểm bão hịa thớ gỗ thấp (18-24%); Giới hạn bền khi nén
dọc và uốn tĩnh ở mức trung bình (lần lượt là 570-740 kg/cm2 và 1145-1635
kg/cm2); Sức chống tách trung bình (16-16.6 kg/cm). Hệ số co rút thể tích
trung bình (0.45-0.54) ở gỗ Dầu rái và gỗ Sao đen nhưng cao (0.64) ở gỗ
Xoan mộc. Gỗ Dầu rái và gỗ Xoan mộc có hệ số uốn va đập trung bình (0.60.7), gỗ Sao đen có hệ số uốn va đập cao (1.08).
Nguyễn Đình Hưng (1990) [3] đã nghiên cứu về những tính chất cơ bản
và xác định hướng sử dụng nguồn tài nguyên gỗ rừng Việt Nam như: Gỗ
Đước, Vẹt tách và Đưng có KLTT lần lượt là 0,91, 0,95 và 1,04 g/cm3, hệ số


14

co rút thể tích cao (0,7) cần thận trọng trong q trình phơi sấy, gỗ dễ cong,
nứt. Gỗ có kích thước nhỏ, KLTT cao, mặt gỗ mịn, vân gỗ không đặc biệt, gỗ
có tính chất cơ học từ cao đến rất cao như ứng suất khi nén dọc (lần lượt là: 93,
85 và 97 MPa), ứng suất khi kéo dọc (lần lượt là: 229, 180 và 203 MPa), ứng
suất uốn tĩnh (lần lượt là: 216, 149 và 291 MPa), ứng suất khi trượt dọc (lần lượt
là: 22, 23 và 17,8 MPa). Gỗ Su sung (Xylocarpus moluccensis (Lam.) M. Roem.)
và Bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla S.T. Blake.): KLTT lần lượt là 0,68 và
0,64 g/cm3. Gỗ Su sung và gỗ Bạch đàn Uro có hệ số co rút thể tích trung
bình (0,4-0,5) khơng q khó sấy, chú ý khơng để ngồi trời nắng nóng. Gỗ
có kích thước trung bình, vân gỗ khơng đặc biệt, gỗ có tính chất cơ học từ
trung bình đến cao như ứng suất khi nén dọc (51 và 56 MPa), ứng suất khi
kéo dọc (420 và 98 MPa), ứng suất uốn tĩnh (78 và 104 MPa), ứng suất khi
trượt dọc (13 và 14,1 MPa) những loài cây này có thể dùng làm đồ mộc dân
dụng hoặc dùng trong xây dựng. Độ bền tự nhiên không cao nên cần được bảo
quản. Theo TCVN 1072-71 thì 2 loại gỗ này được xếp vào nhóm III. Gỗ Bơng

gịn (Ceiba pentandra (L.) Gaertn.), Gáo trắng (Neolamarckia cadamba (Roxb.)
Booser), Sữa (Alstonia scholaris (L.) R. Br.), Trầm (Aquilaria crassna Pierre ex
Lecomte), Gạo (Bombax malabaricum DC.). KLTT lần lượt là 0,32, 0,46, 0,43,
0,36, và 0,36 g/cm3. Gỗ có hệ số co rút thể tích trung bình (Gáo trắng, Sữa,
Trầm, Gạo) hoặc thấp (Bơng gịn), nên thuận lợi trong q trình phơi sấy. Gỗ
có kích thước trung bình hoặc lớn, vân gỗ khơng đặc biệt, gỗ có tính chất cơ
học từ thấp đến trung bình như ứng suất khi nén dọc (lần lượt là: 20, 36, 27,
22 và 28 MPa), ứng suất khi kéo dọc (lần lượt là: 31, 71, 49, 58, và 42 MPa),
ứng suất uốn tĩnh (lần lượt là: 33, 66, 59, 43 và 43 MPa), ứng suất khi trượt
dọc (lần lượt là: 5,3, 10,4, 9,1, 4,8 và 5,3 MPa) nên gỗ những loài cây này
mềm, nhẹ, khả năng chịu lực không cao, chỉ thích hợp làm ván ốp trần, đồ


15

dùng thơng thường hoặc xử lý biến tính gỗ tăng chất lượng gỗ. Độ bền tự
nhiên không cao nên cần được bảo quản.
Nghiên cứu một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc dầu kết quả
nghiên cứu cho thấy các tính chất vật lý và cơ học của gỗ Sa mộc dầu đều khá
thấp cụ thể: Khối lượng riêng 12 %, MOR đối với gỗ già 66.1 (MPa), gỗ non
47 - 48.2 (MPa); MOE gỗ già 5.1 (GPa), gỗ non 4.3 - 4.5 (GPa). Độ bền tách
đối với gỗ già 7.5 (KJ/mm²), gỗ non 6.5 - 6.7 (KJ/mm²) (Hồ Ngọc Sơn và
cộng sự, 2018) [12]. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nén ép
đến một số tính chất vật lý, cơ học của gỗ keo lai (Acacia mangium x Acacia
auriculiformis). Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất cơ học, vật lý của gỗ
được cải thiện rõ rệt, cụ thể: KLTT tăng từ 0,55 g/cm3 lên 0,83 g/cm3; MOR
tăng từ 88,0 MPa lên 93,0 MPa; độ bền nén dọc tăng từ 42,4 MPa lên 52,4
MPa; đặc biệt cấu trúc gỗ đã có sự thay đổi theo chiều hướng tích cực, cấu
trúc gỗ khơng bị phá vỡ, mật độ gỗ tăng cao. Độ rỗng của gỗ sau khi nén
được quan sát qua ảnh SEM có độ rỗng trên mặt cắt ngang giảm 28,9% (độ

rỗng của gỗ chưa nén ép là 19,16% và độ rỗng sau khi nén ép là 13,61%) (Lê
Ngọc Phước và cộng sự, 2018) [11]. Nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý
của gỗ Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn.) Kết quả nghiên cứu
cho thấy KLTT trung bình theo chiều dọc và chiều ngang thân cây theo vị trí
chiều cao thân cây là biến động từ 0.716 g/cm3 ở phần gốc và giảm dần về
ngọn là 0.698 g/cm3, KLTT trung bình của từng vùng (vùng gần tâm, vùng
giữa và vùng ngoài) theo chiều cao thân cây là thấy có biến khơng đồng đều
cả về từng vùng theo chiều cao thân cây (Sichaleune Oudone và Nguyễn Văn
Thiết, 2016) [10].
Một số đề tài nghiên cứu liên quan đến cây Gáo như: Nghiên cứu chọn
và nhân giống gáo trắng (neolamarckia cadamba (roxb.) bosser) phục vụ
trồng rừng kinh tế. Nghiên cứu nhằm xác định được phương pháp bảo quản