北京林业大学学报杂志投稿格式参考范文：自然老化杉木梁的分区可处理性

　　引言

　　木材作为可再生的生物质材料，在建筑领域应用广泛。现存的木结构历史建筑具有极高的文物、历史和艺术价值，但因长期暴露在外界环境下，受多种因素影响出现材性劣化。化学药剂处理是木结构建筑保护和维修的常用有效措施，而可处理性对木材保护效果至关重要，探究自然老化过程中木构件可处理性的变化及机理对历史木结构建筑修缮保护和古旧木材再利用意义重大。木材可处理性取决于内部孔隙连通性，老化会影响木材化学成分和解剖结构，进而改变孔隙连通性。目前有关历史建筑木材材性的研究主要集中在化学成分和力学性能等方面，对古木构件不同部位老化的系统研究较少，因此分区域研究自然老化对木构件可处理性的影响很有必要。本研究以使用约 100 年的自然老化杉木梁为对象，分区域研究其可处理性变化及机理，为历史建筑中木构件的保护、修缮和再利用提供科学指导。

　　1 材料与方法

　　材料：老化杉木木梁取自浙江宁波云龙学校维修现场，建于 1922 年，2020 年维修，树龄 22 年，在承重状态下使用约 100 年，2021 年取样后存于实验室，保存完好。现代杉木砍伐于浙江，树龄 18 年，砍伐后在实验室存放 1 - 2 年。

　　杉木的区域划分：将老化杉木圆盘沿径向分为边材、外心材和内心材 3 个区域，分别标记为AWI、AWII和AWIII;现代杉木同样划分为 3 个区域，标记为MWI、MWII和MWIII。

　　研究方法

　　化学成分测定：采用范氏洗涤法测定纤维素、半纤维素和木质素含量，每组重复 3 次取平均值;利用傅里叶红外光谱分析化学成分中官能团变化。

　　微观结构观察：用滑走切片机制备试件，干燥喷金后用扫描电子显微镜观察微观结构。

　　孔隙结构测定：制作小试件，用压汞仪测定累计进汞量和孔径分布。

　　可处理性测定：制作试件，用真空浸渍法处理，配制铜唑木材防腐剂，通过前后质量差计算载药量，每个区域重复 8 次取平均值;试件气干一周后截断，喷洒显色剂观察防腐剂渗透深度。

　　2 结果与分析

　　化学成分：老化杉木化学成分降解程度低，边材中木质素和半纤维素降解，木质素降解程度更高，导致纤维素相对含量增加;外心材主要是半纤维素降解;内心材主要化学成分无明显降解。红外光谱分析进一步验证了这些结论。

　　微观结构：现代杉木横截面管胞壁光滑、排列整齐，老化杉木细胞壁表面粗糙、有破坏，边材部分管胞壁有轻微裂纹，心材细胞结构变形大，管胞壁有大量裂缝，胞间层分离。老化杉木由外到内管胞被压缩得越来越紧密，早材压缩更严重，边材和外心材部分纹孔膜被降解，内心材几乎看不到菌丝，具缘纹孔保持闭塞状态。老化杉木各区域老化机理和程度存在明显差异，长期径向载荷对内部微观结构影响更大。

　　孔隙结构：老化杉木各区域峰值对应的孔径比现代杉木更大，大孔径孔隙数量和比例明显高于现代杉木，累计进汞量分别是现代杉木的 1.96、1.56 和 1.34 倍，外心材和内心材微米级以下孔隙数量和体积高于边材。

　　可处理性及其机理：老化杉木边材、外心材和内心材载药量分别是现代杉木的 2.97、3.27 和 6.21 倍，各区域渗透深度比现代杉木高，可处理性明显提高，且内心材比外心材更容易处理。这是因为老化杉木细胞壁成分降解和压缩，改善了内部孔隙连通性，但各区域老化机理和程度不同，导致可处理性提高程度不同。

　　3 结论

　　老化杉木越靠近内部化学成分降解程度越低，边材主要是木质素和半纤维素降解，且木质素降解程度更高，外心材主要是半纤维素降解，内心材化学成分无明显降解。微观结构显示老化杉木纹孔膜被降解，胞间层分离，管胞壁有裂纹，且径向越靠近内部细胞壁被压缩程度越高，各区域老化机理和程度存在明显区别。

　　化学成分降解和细胞壁压缩使老化杉木各区域大孔径孔隙数量和比例明显提高，改善了孔隙连通性，可处理性明显高于现代杉木，但各区域老化机理和程度不同，导致可处理性提高程度不同，边材、外心材和内心材载药量分别是现代杉木的 2.97、3.27 和 6.21 倍。

　　老化杉木内部化学成分降解程度低，但细胞壁被压缩破坏程度高于外部，说明长期载荷对木梁构件内部微观结构影响更大，导致内心材比外心材更容易被药剂处理。老化杉木各区域可处理性比现代杉木明显提高，为旧木材药剂处理和再利用奠定了基础，但还需进一步研究药剂处理前后老化木材各区域的力学性能。

方 旋;张景朋;熊怡心;李嘉欣;姜 珲;马星霞,中国林业科学研究院木材工业研究所,202411