竹质工程材料的力学性能试验研究

重组竹与竹集成材是两种应用较为广泛的竹质工程材料,对其力学性能的研究有助于扩展其在工程上的应用。本研究对重组竹和竹集成材进行了抗弯和抗压力学性能试验,分别得到了它们的抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量和抗压强度,并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明:重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材;重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏,竹集成材则表现出一定的延性特性;竹材的力学性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。     

梁柱用竹质工程材料及其构件研究进展

竹质工程材料及构件的研发,不仅拓展了竹材在建筑、交通和桥梁等领域的应用,而且符合我国绿色发展、清洁生产、乡村振兴战略等重大政策需求。文中阐述了以竹集成材、竹篾集成材、竹重组材为代表的3种竹质工程材料的研究进展,在此基础上梳理归纳了竹集成材梁柱、竹篾集成材梁柱、重组竹材梁柱、复合竹质梁柱构件以及双拼梁柱等5种梁柱工程构件的结构特点,并从建立竹质工程材料与构件的评价分级方法、研发梁柱用竹质工程构件的长效绿色防护技术、制定相关的规范与标准等尚需解决的几个关键技术方面提出了将来的研究展望。     

竹材横向自由振动的研究

开展悬臂横向自由振动法测试以竹片为基本单元的竹集成材弹性模量试验研究,结果发现:长厚比对振动法测试竹材弹性模量影响显著,长厚比大于30时,剪切力和转动对振动的影响可以忽略,而长厚比小于15时,动弹性模量明显小于静弹性模量;竹集成材密度跟动弹性模量呈正比关系;竹集成材动弹性模量与静弹性模量有显著的线性相关性,其相关系数为0.910。研究表明:悬臂横向自由振动法能实现对竹集成板材弹性模量的检测,且具有较高的准确性。     

防腐前处理对竹集成材力学性能的影响

以季铵铜(ACQ)和铜唑(CuAz)加压浸渍处理的毛竹精刨竹条为单元,以酚醛树脂为胶黏剂,制作防腐竹集成材,并测试其力学强度,分析了药剂种类和载药量对竹集成材抗弯弹性模量(MOE)、抗弯强度(MOR)和胶层剪切强度的影响.结果表明,防腐处理前后,竹集成材的MOR、胶层剪切强度差异不显著,MOE差异性显著(0.05水平);防腐剂种类对竹集成材MOE影响显著,载药量水平对MOE影响不显著;总体上看,防腐竹集成材的MOE和MOR略有下降或保持不变,胶层剪切强度略有提高.     

竹束单板层积材物理力学性能均匀性研究

采用竹束单板整张化工艺,制备了竹束单板层积材(BLVL),利用X射线剖面密度仪研究BLVL及重组竹的剖面密度分布规律,比较了BLVL和重组竹的各项力学指标及其均匀性,并对其宽度和厚度方向上的尺寸稳定性和离散性进行了统计分析.结果表明:竹束单板层积材剖面密度曲线(VDP)分布较为均匀,两种整张化方式下制备的BLVL剖面密度变异系数(COV)较重组竹要低.BLVL的静曲强度、弹性模量、剪切强度及力学均匀性均优于重组竹;方差分析表明:BLVL的吸水增重率、宽度和厚度膨胀率显著低于重组竹,其标准方差亦小于重组竹,且TH＞ Tw.     

竹集成材用于榫卯家具的CMF评价及力学强度分析北大核心

以竹集成材为载体,通过用户感知觉、设计美学、力学强度3方面评价竹集成材作为榫卯家具用材的适用性。在竹集成材用于榫卯家具的用户感知觉、设计美学评价方面,参考CMF设计方法,将竹集成材色彩特性、材料特性、表面处理加工工艺3方面作为评价内容。以家具腿、扶手等部位常应用的T型榫接合构件为例,通过测试9组不同榫头尺寸配合的竹集成材T型榫接合试件的抗弯强度,计算得到其破坏弯矩,评价榫卯家具的力学强度,探究竹集成材家具榫卯节点力学抗弯强度及榫卯尺寸配合的影响规律。结果表明:竹集成材能够满足用户情感需求,符合榫卯家具设计审美,符合榫卯家具力学强度要求,适用于现代榫卯家具的设计与制造。基于对竹集成材用于榫卯家具的适用性评价,提出线形设计、榫卯减量化设计、可拆装榫卯设计3种符合现代加工生产、设计审美及情感需求的竹集成材榫卯家具设计策略,为榫卯家具的现代化转译设计和缓解木材资源供给压力提供方法。     

竹质双拼梁构件研发及其在装配式建筑中的应用

以轻质高强的竹质双拼梁结构构件为研究主线,以整张化的竹束单板增强人工林木材为突破点,开发新型竹束单板层积复合材料（BLVL）及双拼梁构件并将其应用于装配式建筑。文中从BLVL材料的层积结构优化与开发、物理力学性能表征到竹质双拼梁构件的结构设计与承载力计算、加工组装工艺和不同类型双拼梁的抗弯特性研究等方面,系统阐述了竹质双拼梁在材料和结构上的特点及优势;在此基础上,以模块化连接组装技术制造的竹质生态停车棚为典型案例,论述了竹质双拼梁构件在装配式建筑中的多场景应用情况;最后,针对研发与推广过程中亟待解决的关键技术,指出竹质双拼梁构件及其在装配式建筑中应用的重点研究方向。     

落叶松结构集成材承载性能足尺检测与特性评价

针对我国尚无结构集成材足尺检测基础数据的现状,重点开展足尺材料测试和评价研究。研究以普遍应用的落叶松集成材为对象,按GB/T26899-2011《结构用集成材》国家标准对3种国际通用规格的结构集成材进行足尺承载特性测试。依据检测结果,按美国ASTM D2915-10《结构用木材和木质产品抽样和数据分析标准》规定的非参数法和参数法统计分析方式,确立了落叶松集成材抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)的特征值数据及正态分布、对数分布和威布尔分布下的拟合优度;确定了各规格结构集成材MOE、MOR的变化趋势。针对不同组别之间MOE及MOR的尺寸效应,利用回归分析方法确立了MOE和MOR的关系;初步确定了结构用集成材的特征值和承载特性的评价方式,为国产树种结构集成材的设计和应用提供了重要的理论支撑。     

竹质异色重组装饰材工业化生产技术

竹质异色重组装饰材是以竹材为原料,采用柔性竹单元制造、竹束漂白、竹束深度匀染等关键技术,将不同色彩竹束重组制造的具有良好装饰效果的竹质建筑装饰材料。重点介绍了竹质异色重组装饰材工业化生产的主要工艺流程,总结产品开发过程存在的主要问题与解决途径,以期为竹质异色重组装饰材的推广应用提供参考。     

利用孟加拉巴苦竹和龙竹生产竹质集成材

在孟加拉,由于木材资源持续下降,引发了对木材的替代原料的研究兴趣。竹子是一种生长快、可更新、经济实用的材料,是一种极有希望的木材代替品。选择两个当地竹种(巴苦竹和龙竹)研究生产竹质集成材的可行性。分别从巴苦竹和龙竹基部向上的5.4 m和3.6m截取一段竹秆,加工成方形竹块,以加工层积材。采用硼酸,漂白和碳化等防腐处理来处理竹片,以延长集成材的使用寿命。用处理过的竹片分别制成两种不同纹理方向(顺纹和交错纹理)的3层竹板材,其厚度为12 mm。以脲醛胶和聚醋酸乙烯酯作为胶粘剂。与交错纹理相比,用脲醛胶和聚醋酸乙烯酯胶合的顺纹层积材的机械强度(如断裂模数和弹性模数)较高。但用聚醋酸乙烯酯胶合的顺纹层积材的尺寸稳定性较弱。在这2个竹种中,龙竹制成的顺纹层积材性能较好。竹质集成材是一种中高强度的材料,可用作结构单板、组合家具构件、地板和墙板等。然而,需要进一步研究产品在使用期的稳定性和蠕变行为。     

Resistance of bamboo scrimber against white-rot and brown-rot fungi

ABSTRACT

Bamboo scrimber is one of the most emerging structural materials for future building applications and it possesses properties comparable to other natural wood-based engineered materials such as glulam, laminated veneer lumber and cross-laminated timber. The goal of this work was to study the decay resistance of bamboo scrimber against white-rot (Trametes versicolor) and brown-rot fungi (Serpula lacrymans). Bamboo scrimber samples were incubated in petri dishes with the wood-decaying fungi and the weight loss after 12 weeks was measured. The surface morphology of fungal-degraded bamboo scrimber was evaluated using optical microscopy. Based on the percentage weight loss, bamboo scrimber could be classified as highly resistant against bio-deterioration by white and brown-rot fungi.     

重组竹材料技术创新与面临的关键问题

重组竹是将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹质新材料，是中国拥有自主知识产权、并已实现产业化利用的一种竹基复合材料，具有原材料利用率高、力学性能优异的特点，产品可应用于室内外地板、家具、建筑结构材、装修装潢材，以及风电桨叶等高强度材料领域。目前，中国在重组竹制造技术领域取得重要进展，但也面临着许多制约产品开发与应用的基础研究障碍，亟待解决。文章总结了重组竹材料技术研究取得的重要进展，分析了重组竹材料在产品开发利用中尚需解决的技术问题，以期为高性能重组竹材料的理论研究和实践提供参考。     

Long creep-recovery behavior of bamboo-based products

This paper describes the bending creep behavior of two types of bamboo-based products, bamboo-laminated veneer lumber (BLVL), and glued-laminated bamboo (GLB, also called Bamboo Glulam) at different stress levels for half a year and recovery for the same time. It was found that the stress level of BLVL was more sensitive on creep property than that of GLB; the creep resistance of GLB was worse than that of BLVL in the stress levels of 30–50%; the instantaneous recovery ratio (elastic recovery to elastic creep) decreased with an increase of the stress levels, while the residual ratio (residual deformation corresponded to the total creep deflections) increased with an increase of stress levels for all specimens; Burgers model fit creep data very well for both bamboo-based products, while the recovery Weibull equation does not fit recovery data well for GLB.     

竹材人造板生产技术

竹子是重要人造板生产原料。竹材人造板品种繁多,从竹材结构单元在人造板中的分布状况来看,竹材人造板主要有竹胶合板、竹集成材、竹地板、竹层积材、竹复合板、竹碎料板和竹纤维板七大类。本文对人造板生产技术最新成果进行了总结,对竹材主要人造板工艺过程中的关键技术和注意事项进行了详细的介绍。     

结构用竹集成材物理力学性能研究

测定结构用竹集成材及其竹指接集成材的主要物理力学性能,并将测试结果与几种人工林单板层积材以及常见建筑用材种的相关性能进行比较.结果表明:竹集成材的水平剪切强度、静曲强度以及弹性模量等力学性能非常优越,浸渍剥离性能较差.     

碳纤维增强聚合物 重组竹复合材的弯曲力学性能

重组竹已广泛应用于室内高档装饰、园林景观、室外防腐地板等领域,但重组竹的弹性模量比较小,为钢材的1/7~1/5,应用于建筑领域时难以充分发挥其自身高强度的特性。针对重组竹刚度较小的问题,提出一种重组竹板和碳纤维增强聚合物(CFRP)厚板嵌合粘接的新型重组竹复合材料,采用三点弯曲试验和有限元仿真方法,对CFRP 重组竹复合试件的失效模式、荷载 位移关系、应变曲线、胶层界面剥离影响等进行了研究。结果表明:重组竹试件失效模式是跨中位置处拉伸区域竹纤维断裂,且出现若干水平分层破坏,CFRP 重组竹复合试件的失效模式是CFRP与重组竹层间胶层出现大面积剥离;CFRP 重组竹复合试件的变形过程分为线弹性阶段和界面破坏阶段;CFRP可以明显提高重组竹梁的弹性模量和静曲强度,复合试件弹性模量是重组竹试件的2.33~2.94倍,静曲强度是重组竹试件的1.49~1.58倍;胶层界面剥离是CFRP 重组竹复合试件失效的重要因素,胶层界面剥离对复合试件的应变分布和挠度都有较大影响,完全剥离后试件的挠度是未剥离时的3.09倍。     

我国重组竹产业发展现状与机遇

重组竹是竹材应用领域创新开发的一种全新复合材料,具有原料利用率高、生产效率高和产品附加值高等特点,重组竹的出现拓宽了竹材的应用范围,有力促进了竹材加工产业的转型升级。目前,我国的重组竹产业发展仍然处于初始阶段,地区发展不均衡,在关键技术、标准体系、生产规范等方面亟需攻关与建立。文章概述了重组竹产业的发展现状、存在的问题,分析了重组竹产业发展面临的机遇,指出重组竹产业的发展为竹产业的可持续发展开辟了新方向。