本站原创
摘 要：随着现代的室内装修，水曲柳由于其诸多优点，被广泛应用。笔者看到好多火灾现场有水曲柳燃烧过的痕迹，不同时间的过火面有不同的形貌，笔者根据专家指点，模拟不同受热时间，观察其不同形貌的变化。为火灾后的调查提供一定的参考，便于火灾认定。
关键词：不同受热时间 微观形貌 分析
1672-3791（2013）03（a）-0245-01
木材一般分为针叶树材和阔叶树材。针叶树材如红松、落叶松、云杉等。针叶树材往往密度较小，材质较松软，通常称为软材，主要供建筑、家具、桩木等用途。阔叶树材如桦木、水曲柳、栎木、榉木等，种类比针叶树材多得多。大多数阔叶树材密度较大，材质较坚硬，因此俗称硬材，用途如家具、室内装修、等。与针叶树材相比，阔叶树材更多地被用于家具和室内装修。其中水曲柳树质略硬、纹理直、结构粗、花纹美丽、耐腐、耐水性较好，易加工但不易干燥，韧性大，胶接、油漆、着色性能均好，具有良好的装饰性能，是目前家具、室内装饰用得较多的木材，是制胶合板的良好材料，也可供飞机、造船、中草药等广泛使用。
经实验，在扫描电镜加速电压为20 kV的情况下，对不同受热时间以及原始水曲柳试样的微观形貌进行观察、比较、分析，得如下结论。
从横截面看，水曲柳在500 ℃5 min时细胞间纹孔切断面残余明显，细胞内部次生层仍存在，部分细胞壁横截面出现裂痕，细胞壁较厚，细胞内瘤状物大量存在，细胞壁断面出现裂痕。
从横截面看，水曲柳在500 ℃10 min时细胞间纹孔切断面残余部分减少，细胞壁变薄，细胞内部的次生加厚层减薄，瘤状物数量在逐步减少，细胞壁横截面上的裂痕增多。
由横截面看，水曲柳在500 ℃15 min时，细胞内、外壁上单纹孔切断面明显，部分细胞内腔仍存在带状次生壁加厚层，细胞端部絮状沉积物明显，但数量已经较少，细胞孔径较小，细胞壁较厚，横截面上的裂痕数量越来越多，裂痕裂度不大。
由横截面看，水曲柳在500 ℃20 min时纵向生长组织内部次生加厚层减薄消失，细胞壁变薄，纹孔孔洞完全张开，纹孔切断面残余部分消失，细胞壁横截面上裂痕很多，裂痕程度明显可见，细胞内的瘤状物消失。
由以上可见，随受热时间增长水曲柳试样炭化物微观形貌变化均有有以下规律。
（1）水曲柳细胞质、细胞间质逐渐减少消失，细胞壁表面逐渐趋向光滑细致，细胞壁逐渐变薄，细胞壁孔径变大。
（2）细胞壁上的单纹孔数量先增加后减少，纹孔外展外延变化为先模糊不清后清晰可见，直至最后消失。
（3）细胞壁横截面上出现细胞壁断裂裂痕，并且裂痕数量逐步增多，裂痕裂度逐渐增大。
（4）部分细胞端部瘤状沉积物不断出现，后逐渐减少消失。
参考文献
尹立辉，孙亚峰.水曲柳研究进展和展望[J].长春：长春大学学报，2006，16（3）：72-75.
陈洪章.纤维素生物技术[M].北京：化学工业出版社，2005：8-10.
[3]罗斌.木炭的微观形貌与受热温度关系的研究[D].廊坊：中国人民部队学院，2006：13-14.
[4]刘玉环，阮榕生，蒋启海，等.木质纤维素及其组分转化木材胶粘剂的发展趋势[J].世界林业研究，2006，19（5）：49-53.
[5]Jorg Fromm，Beate Rockel，Silke Lautner，et al.Lignin distribution in wood cell walls determined by TEM and backscattered SEM techniqu-es[J].Journal of Structural Biology，2003（143）：77-84.
[6]任松发.火灾调查[M].北京：警官教育出版社，1998：127-128.
[7]金河龙.火灾痕迹物证与原因认定[M].长春：吉林科学技术出版社，2005：172.
[8]R.Asakura，M.Morita，K.Maruyama，et al.Preparation of fibrous activated carbons from wood fiber[J].Journal of Materials Science，2004（39）：201-206.
关键词：不同受热时间 微观形貌 分析
1672-3791（2013）03（a）-0245-01
木材一般分为针叶树材和阔叶树材。针叶树材如红松、落叶松、云杉等。针叶树材往往密度较小，材质较松软，通常称为软材，主要供建筑、家具、桩木等用途。阔叶树材如桦木、水曲柳、栎木、榉木等，种类比针叶树材多得多。大多数阔叶树材密度较大，材质较坚硬，因此俗称硬材，用途如家具、室内装修、等。与针叶树材相比，阔叶树材更多地被用于家具和室内装修。其中水曲柳树质略硬、纹理直、结构粗、花纹美丽、耐腐、耐水性较好，易加工但不易干燥，韧性大，胶接、油漆、着色性能均好，具有良好的装饰性能，是目前家具、室内装饰用得较多的木材，是制胶合板的良好材料，也可供飞机、造船、中草药等广泛使用。
1 木材的显微结构
木材显微结构是将常温状态下自然风干水曲柳原木在扫描电镜下进行观察，在扫描电镜下观察水曲柳是由无数的管状细胞有序结合而成，一般情况下，木材沿纵向生长的细胞占绝大多数，少数细胞横向生长[3]，但在扫描电镜下可以观察到水曲柳纵向生长细胞与横向生长细胞数量大致相同，截面观察细胞排列结构是由粗径细胞、细径细胞按层层叠生方式紧密排列在一起，粗径细胞以圆形、椭圆形为主，细径细胞以六边形为主，兼杂圆形、椭圆形等。细胞壁主要由初生壁和次生生长组织层构成，细胞与细胞之间由纹孔相联系[4]。细胞的内部结构对木材的燃烧特性有很大的影响[5]。2 木材受热后的炭化机理
木材由常温逐渐加热，在100 ℃开始蒸发水分，但温度达到110 ℃时已经成为绝对干燥状态，再加热时就开始热解析出一些不可燃气体，此外外层开始分解出可燃气态产物，同时放出大量的热量，开始剧烈的氧化，在150 ℃左右开始放热，到250 ℃左右热分解速度急剧加快，分解出大量的可燃气体，表面发生变色，在360 ℃时产生明显炭化花纹，达到420 ℃～460 ℃时，木材会自行着火，直到出现有焰的燃烧，并且炭化层出现明显炭化裂纹[6]，随温度升高，大裂纹被分解成小裂纹，温度越高，炭化纹络之间的间距越小，同时炭化层增厚，木材完全燃烧后，有焰的燃烧就会停止，而转入木炭的无火焰燃烧阶段，最终木材内部炭结构会趋近于石墨的结构[7]，这表明了木材炭化是一连串的物质分解及聚合等反应[8]。经实验，在扫描电镜加速电压为20 kV的情况下，对不同受热时间以及原始水曲柳试样的微观形貌进行观察、比较、分析，得如下结论。
3 不同受热时间下水曲柳的微观形貌特征分析
3.1 500 ℃5 min微观形貌特征分析
从弦切面看，水曲柳在500 ℃5 min时横向生长组织细胞内部有瘤状物出现，细胞内部次生层变薄，细胞内、外表面单纹孔大量出现，纹孔外延部分不够清晰，孔洞尚未完全打开，细胞壁横截面断面不光滑，壁层较厚。从横截面看，水曲柳在500 ℃5 min时细胞间纹孔切断面残余明显，细胞内部次生层仍存在，部分细胞壁横截面出现裂痕，细胞壁较厚，细胞内瘤状物大量存在，细胞壁断面出现裂痕。
3.2 500 ℃10 min微观形貌特征分析
从弦切面看，水曲柳在500 ℃10 min时细胞间纹数量有所减少，但纹孔孔洞只有少量完全打开，纹孔外延边缘变的棱角分明，细胞内、外表面出现条纹状的凸起，细胞壁变薄，截面表面平滑。从横截面看，水曲柳在500 ℃10 min时细胞间纹孔切断面残余部分减少，细胞壁变薄，细胞内部的次生加厚层减薄，瘤状物数量在逐步减少，细胞壁横截面上的裂痕增多。
3.3 500 ℃15 min微观形貌特征分析
由弦切面看，水曲柳在500 ℃15 min时纵向生长组织内部依然存有数量可观的次源于：论文模板www.udooo.com
生加厚层，但细胞腔壁变的光滑细腻，细胞壁表面的碎屑也随温度的升高而减少，细胞内、外壁椭圆型单纹孔数量又有所减少，少数纹孔空洞并未完全张开，破碎的细胞壁边缘变的光滑。由横截面看，水曲柳在500 ℃15 min时，细胞内、外壁上单纹孔切断面明显，部分细胞内腔仍存在带状次生壁加厚层，细胞端部絮状沉积物明显，但数量已经较少，细胞孔径较小，细胞壁较厚，横截面上的裂痕数量越来越多，裂痕裂度不大。
3.4 500 ℃20 min微观形貌特征分析
由弦切面看，水曲柳在500 ℃20 min时纵向生长组织内部次生加厚层减薄消失，细胞腔壁光滑细腻，椭圆型单纹孔数量稀少，纹孔孔洞完全张开，破碎的细胞壁边缘变的平滑。由横截面看，水曲柳在500 ℃20 min时纵向生长组织内部次生加厚层减薄消失，细胞壁变薄，纹孔孔洞完全张开，纹孔切断面残余部分消失，细胞壁横截面上裂痕很多，裂痕程度明显可见，细胞内的瘤状物消失。
由以上可见，随受热时间增长水曲柳试样炭化物微观形貌变化均有有以下规律。
（1）水曲柳细胞质、细胞间质逐渐减少消失，细胞壁表面逐渐趋向光滑细致，细胞壁逐渐变薄，细胞壁孔径变大。
（2）细胞壁上的单纹孔数量先增加后减少，纹孔外展外延变化为先模糊不清后清晰可见，直至最后消失。
（3）细胞壁横截面上出现细胞壁断裂裂痕，并且裂痕数量逐步增多，裂痕裂度逐渐增大。
（4）部分细胞端部瘤状沉积物不断出现，后逐渐减少消失。
参考文献
尹立辉，孙亚峰.水曲柳研究进展和展望[J].长春：长春大学学报，2006，16（3）：72-75.
陈洪章.纤维素生物技术[M].北京：化学工业出版社，2005：8-10.
[3]罗斌.木炭的微观形貌与受热温度关系的研究[D].廊坊：中国人民部队学院，2006：13-14.
[4]刘玉环，阮榕生，蒋启海，等.木质纤维素及其组分转化木材胶粘剂的发展趋势[J].世界林业研究，2006，19（5）：49-53.
[5]Jorg Fromm，Beate Rockel，Silke Lautner，et al.Lignin distribution in wood cell walls determined by TEM and backscattered SEM techniqu-es[J].Journal of Structural Biology，2003（143）：77-84.
[6]任松发.火灾调查[M].北京：警官教育出版社，1998：127-128.
[7]金河龙.火灾痕迹物证与原因认定[M].长春：吉林科学技术出版社，2005：172.
[8]R.Asakura，M.Morita，K.Maruyama，et al.Preparation of fibrous activated carbons from wood fiber[J].Journal of Materials Science，2004（39）：201-206.