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三種針葉樹種樹皮的阻燃性研究
——材料與方法
2.1 樹皮采集
試驗用云南油杉、云南松和華山松3種樹種樹皮，于2006年5月采集于西南林學(xué)院樹木園。選擇生長良好，樹干截面為圓形，樹皮在各面上的分布相對均勻，胸徑為（20+0.8）cm的樹木為采樣木，從開裂程度、開裂方式、密度和顏色等方面記錄樹皮的結(jié)構(gòu)特征，從離地1.3m處的樹干向下用鋸子鋸開一塊寬10cm，高20cm的樹皮，用一字起撬開并取下樹皮。用鋼尺從樹皮的4邊測量最厚處的厚度，取4個數(shù)據(jù)的平均值為該株林木樹皮的厚度，取多株林木樹皮厚度的平均值為該樹種樹皮的厚度。樹皮的結(jié)構(gòu)特征見表1。
表1 樹皮的結(jié)構(gòu)特征
2.2 實驗方法
2.2.1 樹皮含水率的測定 采用90℃烘干恒量法。計算公式為：
樣品鮮質(zhì)量+樣品絕干質(zhì)量
相對含水率（%）= ————————————— * 100%
樣品鮮質(zhì)量
2.2.2 樹皮導(dǎo)熱系數(shù)的測定 將樹皮用植物粉碎機(jī)粉碎，烘干后用YQF-1型導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測定樹皮的導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為：
其中： U為加熱電壓，I為加熱電流，D1為小球直徑（80mm），D2為大球直徑（160mm），T1為小球平均溫度，T2 為大球平均溫度。
2.2.3 氧指數(shù)的測定
氧指數(shù)是指一定尺寸試材在氧E氮混合氣體中，并在規(guī)定條件下呈蠟狀有焰燃燒所需的最小氧濃度 。實驗儀器為HC-2氧指數(shù)測定儀，實驗材料為風(fēng)干樹皮。由于在小尺度上，樹 皮在各方向上分布不均勻，為保證試樣具有代表性，測定氧指數(shù)用的試樣尺寸較大，寬度為5cm，長度為7-10cm，在厚度上不對樹皮做任何處理，即厚度為樹皮的實際厚度。由于云南油杉樹皮有分層現(xiàn)象，外皮層疏松且開裂處薄，不易將內(nèi)外層樹皮從物理上分開，而著火時受害的首先是外皮層，樹皮的阻火性主要取決于外皮層。所以，點火時，將點火器火焰靠近外皮層一側(cè)進(jìn)行點火。試驗時，氧指數(shù)儀中氧氣和氮氣的總流量控制在10L*min-1。點火氣體為丁烷氣，點火時點火器火陷長度為10-15mm，讀取試樣有焰燃燒時間在（180+20）s/時氧氣和氮氣的體積流量。氧指數(shù)按下式計算：
q氧
氧指數(shù)（I0 ）= ———————————— * 100
q氧 + q氮
其中：q氧為測定濃度下氧氣的體積流量，10L*min-1；q氮
為測定濃度下氮氣的體積流量，10L*min-1。
每種樹種樹皮重復(fù)測定5次氧指數(shù)，取5次的平均值為該種樹皮的氧指數(shù)。
2.2.4 熱輻射作用下樹皮質(zhì)量損失過程和內(nèi)表面溫度的測定方法 試驗裝置如圖1所示。樹皮從樹干上取下并在實驗室放置24h后進(jìn)行試驗。試驗樹皮長和寬均為7cm，在厚度上不對樹皮做任何處理。輻射源與樹皮的距離為5cm。試驗前用鉛筆在樹皮內(nèi)表面中部最厚處周圍畫1cm*1cm矩形。試驗時，電爐的正面朝下，每次正式試驗前打開電爐電源開關(guān)通電5min后再放支架和樹皮試樣，樹皮外表皮朝上。試驗開始后，一人用秒表計時并每隔20s發(fā)出一次讀數(shù)指令，一人讀取天平上的失重量，一人用Raytek ST80紅外測溫儀測量樹皮內(nèi)表面矩形內(nèi)的溫度，并讀取最低溫度（該儀器具有自動記憶最低溫的功能），一人記錄數(shù)據(jù)，試驗重復(fù)5次。云南油杉和云南松受熱輻射作用時間為10min，由于華山松樹皮發(fā)生了有焰燃燒，結(jié)構(gòu)被完全破壞， 后停止溫度讀數(shù)，但繼續(xù)記錄其質(zhì)量損失過程。樹皮在某一時刻的溫度取5次試驗溫度的平均值。質(zhì)量剩余率按下式計算：
圖1 試驗裝置示意圖
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