小径级竹材抗弯性能测试方法

探究小径级竹材（胸高直径50 mm以下）的抗弯性能实验方法，充分发掘小径级竹材的性能，为小径级竹材的材性研究和工业加工等提供技术支撑，以扩大小径级竹材的用途，提高其利用价值。实验以箬竹、早园竹、苦竹、水竹和笔竿竹5种小径级竹材为研究对象，利用三点弯曲法与四点弯曲法分别测定了不同长径比（试件长度与其直径之比）试样的抗弯弹性模量和抗弯强度，以测试数据的标准差、标准误差和变异系数为评价依据，分析不同长径比的试样和加压弯曲方式对实验结果的影响。结果表明：就加压方式而言，当测试抗弯弹性模量时，三点加压弯曲法优于四点加压弯曲法；就试样长径比而言，长径比为12的试件更适于测试小径级竹材的抗弯弹性模量和抗弯强度。因此，当测试小径级竹材抗弯性能时，宜采用三点加压弯曲方式、长径比为12的试样并按照一定的流程进行操作。     

非均匀竹材各单层顺纹抗压弹性模量的测定

竹材作为非均匀梯度生物材料因受生物结构的制约难以制作试件单独测定其各单层的力学性能。基于这一原因,提出了"逐次削减法"测定竹材单层力学特性的方法,构建了竹材纵向沿壁厚方向任意单层竹片与整片竹材之间顺纹抗压弹性模量的数学模型。文中介绍了"逐次削减法"模型制作方法,完成了竹材多层顺纹抗压弹性模量的测试,并对竹材各单层顺纹抗压弹性模量计算模型进行了验证。结果表明:竹材各单层顺纹抗压弹性模量呈非线性变化,竹青单层与竹黄单层模量相差较大,二者模量比值最大值达201%,最小值比值为173%。该方法制作试件简单、测试方法简便、计算模型准确、实验结果可靠,有效地解决了竹材单层试件加工及测试难题。为竹材的开发利用与研究提供了重要的基础性数据。     

不同生长期毛竹材细胞壁力学性能与微纤丝角

【目的】以不同生长期的毛竹材纤维细胞壁为研究重点,在纳米尺度下分别表征不同竹龄毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能,阐明成熟毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能与幼龄竹和过熟竹的差异,为竹材的科学采伐和竹材分级、改性及重组研究与合理利用提供理论依据。【方法】采用滑走显微制片法观察毛竹材横切面显微结构并精准确定其纳米压痕测试部位,应用纳米压痕技术结合非包埋制样法对0.5年幼龄毛竹、4.5年成熟毛竹和10.5年过熟毛竹材纤维细胞壁力学性能进行研究;利用广角X-射线散射法结合高斯拟合算法对不同竹龄毛竹材纤维细胞壁的微纤丝角进行测算。【结果】毛竹材竹肉横切面显微结构表明,毛竹主要由薄壁组织细胞和维管束组成,维管束由导管和包裹着导管周围的厚壁纤维细胞组成;对其厚壁纤维细胞壁的纳米压痕测试结果表明,3个生长发育期的毛竹材细胞壁力学性能指标有较大不同,其中0.5年幼龄毛竹材的细胞壁弹性模量和硬度最小,分别为10.7 GPa和0.358 GPa,4.5年成熟毛竹材的细胞壁弹性模量和硬度均为最大,分别为19.6 GPa和0.498 GPa,10.5年过熟毛竹材的细胞壁硬度和弹性模量居二者之间,分别为17.6 GPa和0.445 GPa;微纤丝角测试结果同样表明不同生长发育期毛竹材细胞壁的微纤丝角不同,其中0.5年幼龄毛竹材微纤丝角最大,为13.5°,4.5年成熟毛竹材微纤丝角度最小,为8.43°,而10.5年过熟毛竹材微纤丝角介于二者之间,为11.9°。【结论】生长期对毛竹材纤维细胞壁力学性能和微纤丝排列均有影响,幼龄毛竹材纤维细胞壁力学性能与成熟毛竹材纤维细胞壁力学性能有较大差别,随着竹龄增大达到成熟期时,毛竹材纤维细胞壁力学性能达到最大,但毛竹材并不是生长期越长其细胞壁力学性能越好,而是随着竹材老化其力学性能呈下降状态。处于成熟期的毛竹材其纤维细胞壁微纤丝排列与主轴的夹角呈较小状态,也决定了其具有较优的力学性能。依据3个竹龄毛竹材纤维细胞壁力学性能和微纤丝角测量结果,本研究在细胞壁水平阐明了毛竹材在成熟期时其微观力学性能优于幼龄毛竹材和过熟毛竹材。     

3种竹材重组材耐老化性能比较

竹材重组材生产工艺简单、产品性能好、用途广,近年发展迅速。本文采用欧洲标准BSEN1087—1人工加速老化方法对冷压、热压、炭化热压三种工艺生产的竹材重组材进行了耐老化性能测试,并对测试数据进行分析、比较。结果表明：热压炭化竹材重组材老化前后的24h＊gt．水率、24h吸水厚度和宽度膨胀率均低于其他两种工艺生产的竹材重组材;热压炭化材与热压材耐老化处理后的弹性模量、静曲强度下降趋势和下降幅度差异不大,冷压材下降幅度最大;3种板材老化过程中内结合强度的变化情况差别不很明显,下降趋势和下降幅度基本一致。     

高温热处理竹材的物理力学性能研究

以6年生竹材为研究对象,分别采用160℃、180℃、200℃的温度对竹材进行4h热处理,检测热处理前后竹材的物理力学性能。结果表明:热处理后竹材的平衡含水率、气干密度、全干密度、干缩性随热处理温度的升高均呈下降趋势,热处理竹材的大部分力学性能也呈下降趋势。与未处理竹材相比,在使用环境相同的条件下,200℃热处理竹材的静曲强度下降了30.09%,抗弯弹性模量提高了13.60%,顺纹抗压强度下降了1.30%,顺纹抗拉强度下降了58.98%。由此表明,热处理温度对竹材的物理力学性能影响显著。     

高温软化处理对竹材性能及旋切单板质量的影响

采用高温软化竹材工艺,对在120 ℃密闭高温条件下软化 30 min的软化工艺效果进行研究.结果表明:竹材经密闭高温120 ℃软化30 min后,其弹性模量大幅度下降,由未处理前的8 912 MPa下降到6 417 MPa, 竹材经高温软化处理后塑性提高.动态热机械分析(DMA)的试验结果表明:未软化处理竹材的Tg为120 ℃, 高温软化处理竹材的Tg为88 ℃,软化处理竹材比未软化处理竹材的Tg下降了26.7%.硬度测试结果表明:经高温软化处理后,竹材的硬度大幅度下降,近青面和近黄面分别下降了 42.0%和54.7%.通过对旋切竹单板质量的测定表明:竹材在密闭高温120 ℃软化30 min的工艺下,旋切的竹材单板表面质量可以得到保证.     

饱和蒸汽热处理工艺对毛竹材理化性能及防霉性能的影响北大核心

采用热处理温度为140、160、180℃,热处理时间为20、25、30 min的饱和蒸汽热对毛竹材进行高温改性处理,分析了不同热处理工艺对毛竹材化学成分、结晶度和力学性能的影响,对比了不同热处理工艺条件下毛竹材的防霉效果。结果表明:1)热处理温度在140℃时,竹材中化学成分变化不大。当热处理温度在160℃以上时,竹材中半纤维素和纤维素的含量随热处理时间增加而减少,木质素相对含量呈上升趋势;2)热处理温度和时间都对竹材样品的结晶度有积极的影响;3)热处理温度在140℃时,竹材的弹性模量和静曲强度均比未处理时增加。随着热处理温度的升高和时间的延长,竹材的弹性模量和静曲强度下降,力学性能呈下降趋势。在180℃处理30 min后,处理材的弹性模量和静曲强度较未处理材降低23.15%和19.00%;4)饱和蒸汽热处理竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高;热处理温度对竹材的防霉性能的影响大于热处理时间;经180℃处理30 min的竹材其霉变速度最慢,防霉效果最好。     

淡竹增强空心刨花板抗压强度分析

研究了小径淡竹的上、中、下部增强空心刨花板所形成的竹木复合材料的抗压强度性能,并利用Minitab16.0对3组复合材料的抗压强度进行了统计分析.结果表明,受到竹秆尖削度和淡竹沿高度方向的力学性能差异的影响,上部淡竹增强材料的抗压强度平均值最小,标准差较大,其抗压强度较为符合Weibull分布;下部竹材增强材料的抗压强度最大,标准差较小;中部竹材增强材料的抗压强度次之,但是中、下部增强材料的抗压强度较为符合正态分布.3组增强材料抗压强度的累积分布曲线也表明,下部竹材增强材料的力学性能最优.     

高温热处理竹材重组材工艺及性能

采用加缝处理后的竹篾先进行不同温度的蒸汽高温热处理,再按照热压法生产竹材重组材的方法压制试材,并测试其物理力学性能。结果表明,在试验范围内,竹篾热处理温度越高,压制成的竹材重组材吸水厚度膨胀率越低,尺寸稳定性越好;此外,竹篾经高温热处理后,竹材重组材的力学性能与竹篾未处理材有一定程度的下降,且MOR的下降速率高于MOE。     

四大竹乡产毛竹弯曲力学性能的比较研究

对四大竹乡产毛竹的弯曲力学性能进行了研究,使用电子万能力学试验机采用径向加载方式测试竹材弯曲强度(MOR)和弯曲弹性模量(MOE),并比较分析了毛竹弯曲断裂形态差异.结果表明:生长朝向和竹节对毛竹的弯曲力学性能具有较大影响;测量方式不同,毛竹的弯曲力学性能差异较大;四大竹乡产毛竹MOR差异较大,而MOE差异不明显.     

不同地位级雷竹竹材的物理力学性质比较

测定了不同地位级不同竹龄雷竹竹材的物理力学性质,结果表明:不同地位级雷竹竹材的基本密度和力学性质都随竹龄的增大而提高;径向、弦向和体积全干缩率随竹龄增大而减少,地位级Ⅱ的竹材的基本密度和力学性质高于地位级Ⅰ的,径向、弦向和体积全干缩系数小于地位级Ⅰ;不同地位级的竹材基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度有显著差异.     

雷竹林土壤各形态硒分布及其生物有效性

应用连续浸提的方法研究了浙江省富阳市主产雷竹(Phyllostachys praecox)的7个乡镇的8片雷竹试验林的土壤硒含量及其形态分布。结果表明,永昌镇测试土壤0～15cm土层自然总硒含量达到0.4856mg/kg(风干土),超过我国表层土壤中硒含量的平均值0.29mg/kg,其他几处土壤硒含量均处于平均值左右。雷竹林0～15cm土层总硒含量极显著高于15～30cm土层总硒含量。土壤各形态硒分布中,有机物-硫化物结合态硒及元素态硒是采样土壤中硒的主要存在形态,且与土壤总硒含量呈显著正相关。可溶态硒含量除与铁-锰氧化物结合态硒含量呈负相关外,与其他形态硒均没有相关性,而与有机质含量呈极显著正相关。竹笋与竹鞭硒含量与0～15cm土层有效硒含量之间均达到显著水平。     

云南西盟龙竹材性初步研究

对1～5年生竹龄龙竹的物理力学性能和龙竹竹材不同部位竹材物理力学性能进行试验研究。结果表明,龙竹的竹制品加工,竹龄选择是影响竹制品性能的重要因素,竹制品加工选取竹材的不同部位也是需要考虑的因素。通过对1～5年生竹龄不同种类龙竹的竹材性能进行试验分析还发现,竹壁厚薄不均,产生的收缩应力更大,更易开裂;龙竹根部的竹筒部位由于含水率较高也较易开裂;就竹龄而言,4年以下竹龄的龙竹也较易开裂;竹壁厚度也是影响龙竹开裂的重要因素之一,竹壁较薄的龙竹较容易开裂。     

雷竹笋中金属元素含量的测定分析

笔者以湖北崇阳县不同加工处理的雷竹笋为试材,分别采用三酸消化法和混酸消化法进行消化,用火焰原子吸收光谱法分别测定K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu等7种金属元素的含量。结果表明:不同的消化方法所得的测定结果有差异。混酸消化法是测定雷竹笋中金属元素的较好方法。雷竹笋中金属元素含量大小次序为:K>Ca>Fe>Mg>Mn>Zn>Cu。     

雷竹引种栽培试验初报

湖北省当阳市于2002年引种雷竹,通过5a栽培试验,雷竹生长发育良好,优良性状表现突出,产笋量高,经济效益显著。     

长沙地区3种优良观赏竹发笋及幼竹高生长规律

为给长沙地区观赏竹的引种培育和科学经营管理提供参考,研究了湖南省森林植物园中黄秆乌哺鸡竹、花秆早竹和花毛竹这3种竹的出笋、退笋及幼竹高生长规律。结果表明:黄秆乌哺鸡竹发笋期在4月初,花秆早竹和花毛竹在3月中下旬,历期均为20~25 d,明显分为初期、盛期和末期3个阶段;同一竹种不同发笋时期的发笋数间存在显著性差异(P0.05),其中黄秆乌哺鸡竹、花秆早竹和花毛竹的平均每株母株发笋数分别为1.09、1.85和1.16株;造成3种观赏竹退笋的原因有很多,其中在初期萌发笋退笋原因主要是人为机械损伤,盛期萌发笋退笋原因为机械损伤和营养缺乏等,而末期萌发笋的退笋原因主要是营养供应不足;3种观赏竹3个不同时期萌发笋幼竹高生长过程均呈"S"型生长曲线,符合"慢-快-慢"生长规律,相应的Logistic方程均较好地拟合了各个时期萌发笋幼竹的平均高生长过程;在幼竹高生长历期和株高方面,3种观赏竹初期和盛期萌发笋均优于末期,留笋养竹时选择初期和盛期萌发笋为宜;3种观赏竹幼竹昼夜生长均呈现一定节律,且夜间增长量均高于白天增长量。     

小径竹重组结构材性能影响因子的研究

以南方资源丰富的小径竹为原料研究了小径竹重组结构材制造工艺,重点探讨了重组竹结构材的密度,浸胶后竹束的干燥温度,去青与不去青以及竹种(刚竹、淡竹、慈竹、雷竹)对重组竹结构材物理力学性能的影响,并分析了用自行设计的竹材压轧疏解机对小径竹疏解的原理。为高效利用小径竹提供制造工艺依据。     

闽东北地区海拔高度与雷竹出笋数及笋产量的关系

采用随机区组试验设计法对海拔高度与雷竹的出笋数及笋产量关系进行研究,通过对比分析,结果表明:不同海拔高度雷竹之间的出笋数和产量差异均极显著,雷竹出笋数和笋产量与海拔高度成反比,其海拔低的经济效益好。     

雷竹新造林地当年混农模式的初步研究

通过对雷竹新造林地进行套种黄豆、花生、地瓜的试验研究,结果表明:3种雷竹+农作物混农模式对雷竹造林成活率的影响无显著差异,但雷竹+花生和雷竹+黄豆的混农套种模式对雷竹的出笋个数有明显的促进作用,并显著地提高了新竹的高生长。同时雷竹混农模式增加了经济效益,达到了以耕代抚,以短养长的目的,其中以雷竹+花生的混农模式效果最佳,比未套种的出笋个数增加675个.hm-2、新竹高生长增加90 cm、经济纯收入增加4 950元.hm-2。     

雷竹引种栽培试验与丰产培育技术

雷竹引种栽培试验结果表明:雷竹引种栽培成活率达94 5%,当年出笋率31%,次年出笋率87%,第3a出笋率98%。并介绍了雷竹丰产培育的主要技术措施。