農作物秸稈構成成型塊的主要物質形態為不同粒徑的粒子,粒子在壓縮過程中表現出的充填特性、流動特性和壓縮特性對生物質的壓縮成型有很大的影響。通常秸稈壓縮成型分為兩個階段,第一階段,在壓縮初期,較低的壓力傳遞至物料中,使原先松散堆積的固體顆粒排列結構開始改變,物料內部空隙率減少;第二階段,當壓力逐漸增大時,大顆粒在壓力作用下破裂,變成更加細小的粒子,并發生變形或塑性流動,粒子開始充填空隙,粒子間更加緊密地接觸而互相嚙合,一部分殘余應力貯存于成型塊內部,使粒子間結合更牢固。壓力、含水量及粒徑是影響粒子在壓縮過程中發生變化的主要因素,在生物機體內存在的適量的結合水和自由水是一種潤滑劑,使粒子間的內摩擦變小,流動性增強,從而促進粒子在壓力作用下滑動而嵌合,構成成型塊的粒子越細小,粒子間充填程度就越高,接觸越緊密;當粒子的粒度小到一定程度時(幾百至幾徽米)后,成型塊內部的結合力方式和主次甚至也會發生變化,粒子間的分子引力、靜電引力和液相附著力(毛細管力)開始上升為主導地位。
根據我們的研究,成型塊的抗滲水性和吸濕性都與粒子的粒徑有密切關系,粒徑小的粒子比表面積大,成型塊容易吸濕回潮;但與之相反的是,由于粒子的粒徑變小,粒子間空隙易于充填.可壓縮性變大,使得成型塊內部殘存的內應力變小,從而削弱了成型塊的親水性,提高了抗滲水性。Paivi Lehtikangas( 2000)在最近的研究中也有同樣的
結論。
在對植物材料壓縮成型時粒子變形和結合形式的研究中,郭康權(1995)對成型塊內部粒子進行顯微鏡觀察和粒子二向平均徑測量,并建立了粒子微觀結合模型認為,在垂直于最大主應力的方向上,粒子向四周延展,粒子間以相互嚙合的形式結合;在沿著最大主應力的方向上-粒子變薄,成為薄片狀,粒子層之間以相互貼臺的形式結合。根據該結合模型可以說明,生物質原料的粒子越軟,粒子二向平均徑越易變大,生物質越易壓縮成型。當植物材料中的含水量過低時,粒子得不到充分延展,與四周的粒子結合不夠緊密-所以不能成型;當含水量過高時,粒子盡管在垂直于最大主應力方向上充分延展,粒子間能夠嚙合,但由于原料中較多的水分被擠出后,分布于粒子層之間,使得粒子層間不能緊密貼合,因而不能成型。
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