三种典型竹质工程材料纵向弹性模量评价

以重组竹、竹束单板层积材（BLVL）、竹集成材为代表的竹质工程材料受到越来越多的关注和应用。文中采用超声波法、自由横向振动法和力学法分别对上述3种典型竹质工程材料的纵向动态弹性模量（MOE）进行评价比较,结果表明,横向自由振动法能较为快速、准确和无损地评价出竹质工程材料的MOE,MOE的变异系数与其自身铺装结构有关;重组竹、BLVL和竹集成材的一阶共振频率分别为455.73、380.41和487.62 Hz;超声波在竹集成材的纵向上传播速度最快,重组竹其次,BLVL最慢;三点弯曲力学测试发现3种竹质工程材料的断裂模式不同,全顺向的重组竹为竹纤维拉断和界面剪切破坏,纵横组坯的BLVL为横向竹束拉断以及竹/木复合界面分层,而更多体现实竹性能的竹集成材为底层竹材维管束拉断和拔出破坏,其断裂载荷为重组竹> BLVL >竹集成材,而断裂位移为竹集成材> BLVL >重组竹。     

竹束形状对重组竹吸水性能的影响

用粗、细2种竹束分别制备重组竹,测试不同竹束形状对重组竹吸水率、吸水厚度膨胀率、吸水宽度膨胀率以及重组竹水平剪切强度的影响。实验结果表明,在10 min浸胶时间下,细竹束的上胶量约为粗竹束上胶量的142.3%;在相同的时间下,粗竹束重组竹的吸水率、吸水厚度膨胀率以及吸水宽度膨胀率为细竹束重组竹的114.0%,131.1%和115.0%;粗竹束制备的重组竹的水平剪切强度小于细竹束重组竹。试验显示,竹束细化后,浸胶更加均匀,越容易压密实,改善了重组竹的胶合性能。     

单板厚度对小径柚木单板层积材力学性能的影响

采用3.00、4.50、6.00mm厚度小径柚木单板制备单板层积材(LVL),研究单板厚度对单板层积材力学性能的影响。结果表明:单板厚度对于层积材静曲强度和弹性模量有显著影响,随着单板厚度增加,静曲强度与弹性模量减小;强度均达到GB/T20241—2006《单板层积材》中不同等级要求。生产相同厚度单板层积材时应根据耗胶量与所需力学强度选择合适单板厚度,寻求成本与质量的平衡。     

竹束单板层积材预压密实化工艺及性能研究

初步探索了热压法和冷压法两种竹束单板层积材预压密实化制备工艺,研究了密实化温度、时间和组坯方式对板材力学性能和尺寸稳定性能的影响.结果表明:随着密实化温度的增加,用新工艺制备的BLVL的静曲强度、弹性模量、剪切强度和尺寸稳定均呈下降趋势,自密实化温度120℃开始对新工艺制备的BLVL的力学性能和尺寸稳定性能影响较大;10min密实化板材的各项性能较15min要高;冷压法密实化板材各项性能较热压法要略低,但冷压法操作相对简便易行、生产效率高、能耗小;采用热压法工艺90℃、10min下制备的BLVL各项性能指标最优.     

结构用慈竹单板层积材的制备工艺与性能

以慈竹和毛竹为材料,采用竹材纤维可控分离技术,在去除竹青和竹黄后,制造竹材单板层积材,并测定板材的性能.结果表明:以去青黄竹材压制单板层积材的性能,高于未处理竹材;慈竹单板层积材的性能高于毛竹;随着密度的增大,30 mm厚慈竹单板层积材的力学强度提高,可达到集装箱底板用胶合板和风电叶片材料的标准要求.     

密实型杨木单板层积材制造技术

介绍了单板层积材、密实型单板层积材在国内外的研究和利用概况.探讨了采用低分子量酚醛树脂浸渍处理杨木单板的方法制备杨木单板层积材的生产技术.结果表明:施胶量相当时,浸渍方式与涂胶方式生产的单板层积材相比,密度相当,吸水厚度膨胀(24hTS)降低了24%,胶合强度提高了:16%,弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)分别提高了20.17%和44.76%.采用浸渍树脂方式生产的密实型强化杨木单板层积材随着吸药量的增多,密度增大;24hTS减小;胶合强度随着吸药量的增加先增大而后趋于平稳;MOE和MOR先增大后减小.当吸药量为168%时,MOE、MOR达到最大,分别为15.34GPa和135.31 MPa.密实型强化单板层积材能够满足建筑和木结构等结构材要求,具有良好的发展空间.     

不同单元形态木材增强重组竹结构材料抗弯性能的研究

根据混杂复合材料理论,探讨将几种不同单元形态的木材:木束、木刨花和木纤维与重组竹的基本单元--竹束,采用均匀混杂方法制备增强型重组竹结构材料的可行性,研究木束-竹束、木刨花-竹束以及木纤维-竹束的混杂比对增强重组竹结构材抗弯性能的影响.结果表明:与重组竹相比,当刨花-竹束以及纤维-竹束混杂比分别为10%、5%时,在垂直加载和水平加载方向上竹木复合重组结构材料的静曲强度和弹性模量综合增强效果最为明显,而随着木束-竹束混杂比增加,木束增强重组竹结构材料的弹性模量和静曲强度呈现先下降再上升的趋势,当混杂比为33%时负增强效应最大.     

室外用重组竹及重组竹木复合材生产工艺初探

以酚醛树脂为胶粘剂,以竹束和木单板为原料,制造出室外用重组竹和重组竹木复合材,探讨了热压温度和压力对板材的弹性模量、静曲强度以及吸水厚度膨胀率的影响规律。结果表明:随着热压温度的提高,重组竹和重组竹木复合材的静曲强度、弹性模量、尺寸稳定性显著增加;在本研究范围内,热压压力对板材力的学强度和吸水厚度膨胀率的影响不显著;重组竹的静曲强度和弹性模量均明显高于重组竹木复合材,但其尺寸稳定性无显著区别;重组竹和重组竹木复合材的优化热压温度与压力分别为170℃和4MPa。     

密度及热压工艺对竹篾层积材性能的影响

为解决冷压工艺生产周期长和能量消耗大的问题,采用梯度降压的热压法制备竹篾层积材,并分析工艺参数对其性能的影响.结果表明:热压温度对板材的弹性模量、静曲强度、吸水厚度膨胀率和水平剪切强度影响显著;热压时间和密度对板材的吸水厚度膨胀率影响较大.在密度1.0 g/cm3、热压时间1.5 min/mm、温度145～155℃的条件下,板材性能达到LY/T 1072-2002《竹篾层积材》和GB/T 20241-2006《单板层积材》的要求.     

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。