竹单板条层积复合材制备工艺及物理力学性能

以竹单板条、酚醛树脂(PF)胶黏剂、异氰酸酯(PMDI)胶黏剂为主要原料,按照设计的工艺流程制备了竹单板条层积复合材(PBSC);采用正交试验法,分析竹单板条原料规格尺寸、PF和PMDI两种胶黏剂溶液质量分数及浸渍时间对PBSC物理力学性能的影响,遴选制备PBSC的适宜工艺参数。结果表明:在实验范围内,PBSC物理力学性能随着胶黏剂溶液质量分数增加而增强,PF和PMDI两种胶黏剂质量分数为30%时PBSC力学性能均最佳,弹性模量分别为9 780、9 840 MPa,静曲强度分别为121.08、124.34 MPa,均达到GB/T20241—2006《单板层积材》结构用单板层积材100E优等品等级的规定值;浸渍时间为60 min时,性能最佳;单板条的尺寸规格对PBSC静曲强度和弹性模量的影响不显著; PF和PMDI浸渍处理的竹单板条制备的PBSC,物理力学性能无明显差异。     

竹束单板层积材连续成板预压密实化的工艺及性能

为利用间歇式热压工艺加工大尺寸竹束单板层积材(BLVL),提出采用酚醛树脂胶(PF)和聚醋酸乙烯乳液胶(PVAc)混配胶液浸渍纤维化竹束单板工艺来增加板坯的初黏性和预压性能,并对预压板坯性能的影响因素进行研究,主要包括m(PF)∶m(PVAc)、预压时间和预压温度等,分析不同m(PF)∶m(PVAc)对BLVL力学性能的影响。结果表明:m(PF)∶m(PVAc)=6∶1、预压时间为15~30 min、预压温度为50~60℃时,预压板坯的性能较优,制得的BLVL具有较高的力学性能,弹性模量、静曲强度和水平剪切强度分别为:25.47 GPa、255.62 MPa和18.22 MPa。     

重组竹板材的研究

本研究借鉴重组木生产的工艺特点,探讨了以小径杂竹—雷竹(Phyllostachys praecox f. prevernalis),孝顺竹(Bambusa glaucescen)为原料,水溶性PF树脂胶为胶粘剂,在不去除竹青的条件下生产作为结构材料使用的重组竹新产品的可能性。结果如下:①小径杂竹在不去除竹青的条件下,适当的处理后,以水溶性PF树脂胶为胶粘剂完全可制得有较高物理力学性能的重组竹板材,②密度1.0～1.1g/cm~3的重组板材,其平均MOR可达120N/mm~2,MOE可达1.60×10~4N/mm~2;③重组竹板材生产的较佳热压工艺参数为:热压温度130～140℃,压力为3.43MPa左右,升温到预定值后的保温时间约每毫米板厚0.9min.     

竹束单板层积材连续成板预压密实化的工艺及性能1）

为利用间歇式热压工艺加工大尺寸竹束单板层积材（BLVL）,提出采用酚醛树脂胶（PF）和聚醋酸乙烯乳液胶（ PVAc）混配胶液浸渍纤维化竹束单板工艺来增加板坯的初黏性和预压性能,并对预压板坯性能的影响因素进行研究,主要包括m（PF ）∶m（PVAc）、预压时间和预压温度等,分析不同m（PF）∶m（PVAc）对BLVL力学性能的影响。结果表明：m（ PF）∶m（ PVAc）＝6∶1、预压时间为15～30 min、预压温度为50～60℃时,预压板坯的性能较优,制得的BLVL具有较高的力学性能,弹性模量、静曲强度和水平剪切强度分别为：25．47 GPa、255．62 MPa和18．22 MPa。     

2种硼基防霉剂对慈竹重组材性能的影响

以慈竹为原料,酚醛树脂（PF）为胶黏剂,硼酸锌（ZB）、硼硼合剂（SBX）为防霉剂,五氯酚钠（Na PCP）为对照药剂制备慈竹重组材,研究添加ZB和SBX对重组竹的物理力学性能及防霉性能的影响。结果表明:ZB和SBX对蓝变菌的防治效力很差。ZB和SBX的添加会削弱板材的物理力学性能,但防霉性能显著提高。研究范围内,这2种药剂的防霉变合理使用量分别为0.70%（ZB）和0.49%（SBX）。      

疏解纤维化慈竹单板的性能

以疏解3～8次的慈竹纤维化竹单板为材料,对其吸水率、吸胶率和吸附性能进行测试,并形成了纤维化竹单板微创处理后的三维图像.结果表明:纤维化竹单板的吸水率、吸胶率、孔径、孔容和比表面积最高分别可达到87.08％、75.56％、467.298 nm、0.000172 cm3/g和0.015 1 m2/g,各项性能随着疏解次数的增加而增加;疏解对材料的损伤深度为284 μm,裂隙宽度在30～300 μm,可达到破坏竹青的目的.     

覆塑厚帘竹胶合板一次成型技术

对影响覆塑厚帘竹胶合板性能的主要因子进行研究.结果表明,以酚醛树脂为胶粘剂生产覆塑厚帘竹胶合板的适宜工艺参数如下:胶液质量分数26%,浸胶时间5-7 m in,热压压力2.4 MPa,热压温度135℃,每毫米板厚热压时间60 s.     

3种丛生竹竹篾浸胶特性研究

以四川省宜宾市长宁县的丛生竹竹种梁山慈竹竹篾为试材,对其浸胶过程中可能影响浸胶量的树脂固体含量、浸胶时间、竹篾厚度及竹篾发霉程度4个因子进行了正交试验及分析,优化的浸胶条件为树脂固体含量30%,浸胶时间6 min,竹篾的厚度范围控制在1.2-1.8 mm,不宜用严重发霉的竹篾。用优化的浸胶条件对梁山慈竹、硬头黄竹、慈竹竹篾的浸胶性能进行了比较及量化研究,根据试验数据拟合得出竹篾净增重率与竹篾毛重的关系式,硬头黄竹竹篾的浸胶变异性小,梁山慈竹竹篾浸胶变异性大且净增重率最小。     

预制装配式圆竹结构房屋的试验与应用

选用我国丰富的毛竹作为结构材料,对圆竹的主要物理力学指标进行了试验与分析.研究结果表明,圆竹的基本力学指标高于TC13级针叶木材,可以作为结构材料使用.设计了几种圆竹构件和结构的金属连接件,基本实现了圆竹构件加工的标准化和施工的预制化.设计了基于墙板模数的圆竹墙体单元,并对2片墙体进行了抗侧力试验,圆竹墙体的抗侧力性能与U型连接件密切相关,抗侧向能力约为同类型轻型木结构墙体的65%.进行了3个圆竹屋架的静载试验,结果表明屋架的极限承载力由变形控制,平均值为12.3 kN.根据试验结果和木结构设计规范,设计和建造了一个约50 m2的预制装配式圆竹房屋示范建筑,验证了该技术的可行性和适用性.示范建筑已使用3年多,目前状况良好.     

速生杨木材的动态润湿性能

润湿性是木质材料科学的一个重要界面特性,它可以表征胶黏剂与木质材料接触时,在木质材料表面上黏附、渗透及铺展的难易程度和效果。根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用衰减系数K来评价材料的润湿性能。并运用该模型研究了杨木表面脲醛树脂和酚醛树脂2种胶黏剂的动态润湿性能,用脲醛树脂胶研究同一年轮内早材和晚材的润湿性;与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好;与晚材相比,早材的润湿性能较好。     

竹纤维的利用

竹子是结构材料和纤维材料的理想原料。用竹纤维代替木纤维可用于制造经济墙板。此外,由于竹纤维是目前惟一的凉爽型纤维且具有绿色、环保等优良特性,现已是纺织行业纤维制衣研究与利用的热点。为此,综述了竹纤维的结构与性能、竹纤维的制备、竹纤维的的应用,指出了目前竹纤维研究中存在的问题,并对其应用前景进行了展望。     

原竹预制构件房屋设计与制造技术

以原竹为主要原料设计与制造符合现代居住要求的预制构件房屋,内容包括毛竹的处理与设计强度计算,建筑构件的连接、模块化设计与性能测试,以及预制构件房屋的建造等。结果表明:屋架在实际使用载荷下具有足够的安全性能;墙体的抗侧承载力为0.78 t,可用作1～2层住宅承重墙体。通过建设示范房屋证明利用原竹进行现代房屋的设计建造是完全可行的。      

圆竹材构件在建筑中的应用

天然圆竹因其独特的观感和力学特性,在建材领域中有着混凝土和钢材等传统建材不可替代的地位。综述圆竹材料在建筑基础、梁柱、结点等不同部位的应用现状,分析圆竹建筑的建造工艺。研究表明,圆竹建筑产业需进行体系化升级;在原材料方面应实现大规模工业分选分级,形成以竹种、径级和力学性能为标注的分级圆竹材料;圆竹构件及连接件应建立在分级圆竹基础上进行设计并以工厂化加工为主,同时形成配套的标准化制备工艺和性能检测标准;模块化设计和施工技术有利于圆竹建筑的建造和应用推广。     

建筑用竹材墙体制造技术研究

该文研究了以竹材为主要原料的建筑墙体制造技术,内容包括墙体用竹材层积板的制造及性能,该种竹材层积板的墙体组装及其在房屋建筑中的应用等.研究结果表明,将竹材用于建筑墙体材料在技术上是完全可行的.该文还对竹材墙体的隔音和保温进行了测定,并根据GB/T15225—94《建筑幕墙物理性能分级》进行评判.研究结果为:竹材墙体的隔声性能为32 dB,达到建筑墙体Ⅲ级标准;保温传热系数为2.3 W/(m2·K),达到Ⅳ级标准.二者性能均达到我国对建筑墙体材料的要求.此外,还测得竹材墙体的耐火极限为20 min,说明将其用于民居房屋的建造,还需要进一步的改进研究.      

钢竹组合空心楼板的抗弯性能试验

提出了一种新型的竹材组合板——两张竹胶板之间夹一张压型钢板,竹板与钢板之间用高强度结构胶黏结形成的钢竹组合楼板,并针对这一新型组合板进行了试验研究。以竹胶板厚度、芯部压型钢板厚度及组合板跨度为参数进行了6块组合板的力学性能试验,结果表明,钢竹组合楼板的整体工作性能优良,竹胶板和钢板之间具有很好的组合效应,能够提供较高的承载力和刚度,其力学性能可以满足作为建筑楼板的需要。     

重组竹力学性能及设计强度取值研究

竹材为快速可再生材料,性能优越,用于建筑领域可提高长期固碳能力、增加经济附加值,且建筑业迫切需要寻找再生资源降低对环境的影响。通过试验研究浙江省4～5年生毛竹枝下材制成的重组竹顺纹抗拉、顺纹抗剪、抗弯强度、抗弯弹性模量及其破坏模式,参照《木结构设计手册》分析其设计值,并将其与常见建筑材料进行对比。结果表明,顺纹抗拉强度设计值为16.3 MPa,抗拉破坏属于脆性破坏,破坏模式有3种:受拉纤维拉断、锯齿状界面剪切破坏、纤维拉断和界面剪切破坏同时发生;顺纹抗剪强度设计值为3.69 MPa,抗剪破坏属于脆性破坏,破坏模式为纤维界面的剪切破坏;抗弯强度设计值和抗弯弹性模量分别为33.8 MPa和8.3 GPa,抗弯破坏属于塑性破坏,破坏模式为受拉纤维先拉断、受压纤维后压溃破坏。重组竹可作为建筑结构主体受力材料使用,但须适当提高抗压和抗剪安全系数,用作受弯构件时以挠度控制较为准确。     

秸秆热解多联产模式环境影响评价

为定量评价秸秆热解多联产工程的环境影响,借鉴生命周期评价方法,将秸秆热解多联产系统工程建设单元的物质和能量投入及其环境排放纳入系统边界,对年秸秆处理能力1.0×10~4 t的秸秆热解多联产系统的环境影响进行分析评价。结果表明,不考虑产出品的替代减排,该系统生命周期的环境影响综合指数为175.53。其中,工程建设单元、运行单元和产物利用单元的环境影响潜值分别占18.10%、78.75%和3.15%。钢材和PVC管等物料的环境排放合计占建设单元环境排放综合潜值的93.49%,电力消耗排放占运行单元环境排放综合潜值的93.86%。从资源替代角度看,秸秆燃气替代煤炭、秸秆炭和木醋液分别减施化肥和农药情景下,该项目功能单位的环境影响综合指数为-496.86。秸秆热解多联产系统通过资源替代可有效减少环境排放,具有良好的环境减排效应。在未来秸秆热解多联产系统建设过程中,应选择低碳环保的建筑材料,降低运行电耗。     

竹笋壳表面处理及竹笋壳复合材的制备

为将竹笋壳这一生物质资源利用起来,减小环境污染,以碱处理后的竹笋壳为原料,酚醛树脂为胶黏剂,采用热压成型方法制备了竹笋壳复合材,研究了碱处理的质量分数和时间对竹笋壳表面接触角及顺纹抗拉强度的影响,分析了施胶量对竹笋壳复合材弯曲性能和24 h吸水性能的影响。结果表明:碱处理能够在一定程度上去除竹笋壳表面的硅质和蜡质,提高竹笋壳的表面润湿性,并且改变竹笋壳的力学性能。竹笋壳复合材具有较好的弯曲性能,随着施胶量的增大,竹笋壳复合材的静曲强度和弹性模量呈增大趋势,而24 h吸水率及吸水厚度膨胀率呈减小趋势。     

温度变化对酚醛胶在竹材表面动态润湿性的影响

为了探讨温度变化对酚醛胶在竹材表面润湿性的影响,该文采用测量动态接触角方法,用润湿模型分析了酚醛胶在20、60、80和100℃环境下,对层积材用竹片青、黄表面的润湿性和铺张渗透系数k值的影响. 结果表明:酚醛胶在竹青和竹黄表面的润湿性差异不显著;随着温度的升高,接触角(起始和平衡接触角)增大,k值减小,竹材表面的润湿性、铺张和渗透性变差;但温度变化对竹青和竹黄表面k值影响的规律不同;随着温度的升高,竹材表面的酚醛胶会出现收缩、干瘪现象,温度越高,出现干瘪、收缩时间越短.