毛竹材弧形竹片干燥特性研究

对毛竹材弧形竹片的干燥特性进行了研究,结果表明:干燥温度越高,干缩率越大,弦向平均干缩率大于径向平均干缩率;弦向竹青侧干缩率高于竹黄侧干缩率;当含水率降至5%以下时,干缩率趋于稳定;随着干燥温度的升高,弧形竹片依次产生翘曲、皱缩及开裂等现象。     

毛竹材气干密度的变异研究

利用称重法对毛竹气干密度变异规律进行了系统的研究,结果表明:由竹青到竹黄,密度呈逐渐减小的趋势;从竹青至竹黄的1/3处,密度值减幅逐渐减小;但至竹黄处,密度值有增加的趋势。随着竹龄的增大,竹材密度也相应增大,6年生的竹材密度达到最大。竹秆从下到上,密度逐渐增加。通过对毛竹密度的各个影响因素进行方差分析和多重比较分析,得出部位、年龄、高度3个因素对毛竹密度的影响均显著。     

竹筒无裂纹展平生产技术

为了实现竹材的高效和高值化利用,将竹材截断成0.5~2 m的竹筒;去除竹筒内节,在竹青和竹黄层处理、纵向开槽后,对其进行160~200℃高温饱和蒸汽软化处理4~10 min,然后在竹材展平机上进行连续化展平处理;展平过程中竹黄面可以实施通过均匀分布交错的线槽或孔眼释放应力,以获得无裂纹的平面竹板材;展平后对竹板材进行干燥定型处理,即制得平整的无裂缝展平竹板。展平竹板可应用于竹地板、装饰板、复合板等加工制造,该竹筒无裂纹展平生产技术可提高竹材资源利用率,降低胶黏剂用量和能耗,降低产品成本,对毛竹材新产品开发具有借鉴意义。     

原态竹材湿热应变响应

【目的】分析原态竹材对环境温度和相对湿度的应变响应,为原态竹材的尺寸稳定性和环境适用性研究提供基础依据。【方法】以我国6个城市的年均温度和相对湿度为基础数据,通过湿热图谱研究原态竹材的湿热应变行为,采用静态应变仪采集直径相似(96.52 mm±1.46 mm)但长度不同(500、400、300和200 mm)原态竹材依次经历6个阶段温湿度变化(5 ℃、66%;13 ℃、50%;20 ℃、70%;20 ℃、80%;30 ℃、80%;9 ℃、36%)过程中端部和中部的周向应变以及原态竹材的轴向应变数据,分析讨论温度、湿度和长度对原态竹材应变响应行为的影响。【结果】初始状态应变值设定为零,竹材水分蒸发收缩时应变为负,吸湿膨胀时应变为正,当温湿度骤然下降时,试样端部和中部膨胀应变急剧减小甚至开始收缩。竹材的周向应变为-500~3 000 με,轴向应变为-50~225 με。原态竹材端部周向应变较敏感,中部周向应变出现滞后现象。长度为500和400 mm试样端部和中部的最大应变差较大,相比300和200 mm试样端部应变差差异显著;较短试样端部和中部的应变差从正值缩小为零后变为负值,端部和中部应变行为出现此消彼长现象。【结论】原态竹材能够对温湿度变化做出即时响应,温度、湿度和长度对原态竹材的应变响应具有明显影响,温度的影响主要依赖湿度导致竹材含水率变化来体现。周向应变与轴向应变行为相似,但明显大于轴向应变,端部对温湿度的响应更为敏感,中部响应有滞后现象,长度越长的竹材内部干缩或湿胀应力越不均衡。温湿度变化引起原态竹材内应力不均衡是原态竹材应变不均甚至开裂的主要原因。     

用CONE法研究竹材的阻燃性能

以毛竹为对象,利用锥形量热仪,在50 kW·m-2的热辐射功率下,对毛竹去除竹青保留竹黄(去青)、去除竹黄保留竹青(去黄)以及竹杆上、中、下(保留竹青竹黄)不同部位的竹材进行了燃烧性能的测定,分析了它们的燃烧性.结果表明,点燃时间、第二释热峰出现的时间及峰值、质量损失速率与竹材两表面的去与不去有极显著线性相关关系;竹杆部位与点燃时间有极显著性,与质量损失速率(峰值)有显著相关,与第二释热峰出现的时间及峰值分别为无显著相关及有一定相关;比消光面积与竹材两表面的去与不去及竹杆部位无显著相关.     

竹材梯度结构对弯曲力学性能的影响

竹材梯度结构对力学性能影响显著,尤其是在弯曲应力下,更呈现明显的非对称行为。文章对竹材梯度结构进行详细解析,提取了维管束形状、纤维鞘面积、维管束梯度变化规律等多个梯度因子,然后对其弯曲力学性能进行测试,解析竹材梯度结构因子与弯曲力学性能之间的关系,阐明梯度结构对弯曲力学的影响机制。结果发现,毛竹维管束沿径向梯度分布的曲线属于下凹型曲线,梯度分布指数n=2.28;从竹青到竹黄,维管束长径比呈现明显下降的趋势,靠近竹青侧的维管束长径比较大,靠近竹黄侧的维管束长径比较小,形状更趋近于圆形;对比了竹黄侧加载和竹青侧加载2种模式下的竹材弯曲力学性能,当竹青侧受压、竹黄侧受拉的情况下,竹材的弯曲韧性最好;当竹青侧受拉、竹黄侧受压的情况下,竹材的弯曲模量最大。     

毛竹竹材物理力学性能研究

为了解不同竹龄毛竹生材含水率、线性干缩率、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等物理性能,对其加工应用的影响,笔者以2-7年生毛竹为材料进行研究,结果表明：竹材的生材含水率、气干干缩率（弦向、径向、纵向）和全干缩率（弦向、径向、纵向）随着竹龄的增加呈减小的趋势;从基部到梢部竹材的生材含水率、线性干缩率均减小;竹材线性干缩率弦向＞径向＞纵向.竹材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度均随着竹龄的增加呈增大的趋势,尤其是3年生竹材的这些物理力学性能与2年生差异显著,但3年后生竹材差异不大;从基部到梢部竹材的气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度逐渐增加.综合考虑毛竹的物理力学性能和竹林的经济效益,适合采伐的是3年后生竹材,锯截之后的竹材也应根据部位不同进行区分,以便于加工应用过程中合理利用,提高产品的理化性能和质量的稳定性.     

高温饱和蒸汽软化工艺对竹展平板物理力学性能的影响

以毛竹竹筒为研究对象,探索不同高温饱和蒸汽软化工艺(软化温度为140、150、160、170、180℃;软化时间为4、6、8 min)对展平竹板材物理力学性能的影响。结果表明:竹材经软化后平衡含水率下降,展平后平衡含水率进一步降低;竹材的径向干缩率随软化温度上升和时间延长呈下降趋势;竹材的弦向干缩率在竹材软化后随软化温度上升和时间延长呈下降趋势,而展平后的竹材在140~150℃温度范围内弦向气干干缩率下降,在150~180℃范围内上升;竹材的静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)在140~170℃范围内上升,170~180℃范围内下降,且软化后未展平竹材的MOR和MOE均高于展平后的竹材。可得到结论,在170℃软化工艺下,竹展平板的尺寸稳定性和力学性能较好。     

基于数字散斑相关方法的竹材变形特性

利用数字散斑相关方法(DSCM)测定5个竹龄的竹材顺纹抗拉弹性模量,并实时拍摄竹材拉伸和压缩过程中的位移变化,得出竹材抗拉和抗压试样的应变场。结果表明:从竹青至竹黄,顺纹抗拉弹性模量大致呈减小的趋势;随着竹龄的增大,顺纹抗拉弹性模量逐渐增加。竹材破坏过程复杂且能够直观地反映破坏的全过程,与人们肉眼观察相比,DSCM可提前反映试样状态并预见试样的破坏点。     

4种大径丛生竹材的密度和干缩性研究

对油簕竹(Bambusa lapidea)、车筒竹(B.sinospinosa)、越南巨竹(Dendrocalamus yunnanicus)和麻竹(D.latiflorus)4种大径丛生竹竹材不同部位的密度和干缩性进行了测定和分析。结果表明,4种竹材的基本密度分别为0.742、0.678、0.761和0.601g·cm-3。气干体积干缩性分别为4.61%、3.82%、3.28%和3.66%。各竹种竹材的密度和全干缩性有显著差异,而竹材的气干干缩率没有显著差异。竹材的气干、全干和基本密度均与竹秆高度呈正相关,干缩性则相反。与常见的板材原料毛竹相比,4种竹材的密度和干缩性均可达到板材原料的要求。     

氯氧镁水泥与竹材胶合的力学性能试验研究

竹材和新型材料氯氧镁水泥均具有资源可持续、性能优良和原材料丰富等优点。介绍了氯氧镁水泥与竹条、竹帘连接后的抗压强度、抗弯强度与胶层剪切强度的试验和检测工作,并将制得的竹／无机复合材料的抗压强度、抗弯强度与单板,无机复合材料进行比较,将其与膨胀珍珠岩水泥进行胶层剪切强度比较。结果表明,氯氧镁水泥与竹材结合后,其整体性能优良,尤其是竹条／无机复合材料的抗压强度、抗弯强度、胶层抗剪强度均超过其他材料;对于竹材不同部位的胶层抗剪强度,竹黄无节处最大、竹黄有节处次之、竹青无节处再次之、竹青有节处最小。本研究对开拓我国竹材利用的新领域和提高竹材连接强度等方面具有较高的应用价值。     

毛竹维管束的截面形态及变异规律

竹材由维管束和基本组织组成,维管束是其主要承重单元,也是连接微观到宏观性能的重要环节。利用激光共聚焦显微(LCSM)技术准确地测定毛竹不同部位维管束面积,并研究内、外层维管束的面积变异规律。结果表明:毛竹维管束的面积为0.0383～0.2462mm2;毛竹维管束从竹青到竹黄按截面形态可分成内层和外层,两部分差异明显;外层维管束面积随维管束形态的增大大体呈增加趋势,而内层维管束面积变化趋势不明显。     

高温饱和蒸汽处理对竹材材性的影响

对6年生新鲜毛竹筒在饱和蒸汽介质下进行热处理,研究处理温度(140(0.4 MPa)~180℃(1.0 MPa))和处理时间(10~30 min)对竹壁收缩率、力学性能和竹材颜色的影响。结果表明:新鲜毛竹筒经140,160和180℃饱和蒸汽处理后,竹壁含水率在纤维饱和点之上会产生收缩,最大收缩率分别为7.7%,10.1%和14.3%;处理温度对竹材静曲强度和弹性模量均有显著影响,处理时间对静曲强度有显著影响,但对弹性模量没有显著影响。在处理温度140℃条件下,竹材的绝干密度、静曲强度和弹性模量与处理时间呈线性正相关,绝干密度最大值为0.878 g/cm3,静曲强度最大值为196.6 MPa,弹性模量最大值为14 143 MPa;而在温度160和180℃条件下,其变化趋势与140℃时相反。处理温度和处理时间对竹材颜色的L*和b*均有显著影响,处理时间对颜色的a*没有显著影响;竹材经180℃处理后,竹材颜色明度最大降幅为41.4%。     

基于弯曲挺度法的缠绕用薄竹篾柔性表征

利用竹材的高柔性制造的竹缠绕复合材料是竹材创新利用的革命性产品。深入研究竹材柔性表征方法、评价指标和内在机理可为定向仿生制备高性能竹缠绕复合材料和优化竹缠绕管道工艺提供理论指导。探索弯曲挺度法表征缠绕用薄竹篾柔性的适用性,比较竹材维管束梯度结构和木材木射线组织微观结构差异对竹、木材柔性的影响机制。结果表明:弯曲挺度法适用于缠绕用薄竹篾的柔性表征,该法可快速、准确地获得不同竹篾薄层的柔度。适宜的测试条件为:跨厚比不小于100,加载角速率为600~1800(°)/min。竹材柔性具有梯度性:从竹黄到竹青,随着纤维比量增加,竹篾(50 mm×5 mm×1 mm)柔度从2.92×10-3 mN-1·m-1降低至1.07×10-3 mN-1·m-1,竹材柔性降低。利用混合定律获得竹材维管束和薄壁细胞的弯曲模量和柔度(厚1 mm)理论值分别为0.365 GPa、28.82 GPa和3.284×10-2 mN-1·m-1、0.42×10-3 mN-1·m-1。在相同含水率、尺寸和密度下,竹、木材比柔度排序为竹黄侧>竹青侧>木材,木材柔性低是横向木射线组织限制其柔性变形所引起的。     

持续施用生石灰对早竹笋品质及竹材力学性质的影响

研究生石灰用量对早竹笋品质及竹材物理力学性质的影响,为早竹林土壤修复中石灰的合理施用提供科学依据。采用随机区组设计,在早竹林中建立10 m×10 m的小区12个,分别设置CK、SH1、SH2、SH3等4个处理,生石灰用量分别为0、1 500、4 500、7 500 kg·hm~(-2),重复3次。连续施用后3 a后,采集竹笋、竹秆样品,分析笋样中的营养元素和竹材样品的物理力学性质。结果表明,石灰施用后早竹笋中钙含量显著提高了32.46%～48.5%(P0.05),竹笋铜、铅、镉含量显著下降了15.1%～20.8%,16.6%～19.5%,17.1%～21.0%(P0.05);施用石灰显著降低了1 a生竹材径向、弦向干缩系数(P0.05);竹材顺纹抗拉强度和顺纹抗弯强度则表现为SH3处理的1 a生竹材显著高于CK(P0.05),而2 a的SH2、SH3显著高于CK(P0.05)。早竹笋钙、镁营养元素含量与土壤交换性钙、镁含量之间具有显著(极显著)正相关,笋中铜、铅、镉含量与土壤有效态元素的相关性达极显著水平,竹材顺纹抗拉强度、顺纹抗弯强度与土壤交换性钙之间有显著性正相关。     

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。     

硬头黄竹竹材物理力学性质研究

为了有效利用硬头黄竹竹材,对其竹材物理力学性质进行了研究.结果表明:竹秆部位对硬头黄竹的物理力学性质有显著的影响,竹秆由基部至上,体积干缩率、弦向干缩率和径向干缩率逐渐减小,基本密度、气干密度和全干密度逐渐增加,顺纹抗压强度和顺纹抗弯强度亦相应提高.     

基于微波真空干燥的圆竹材干缩性研究

圆竹材的合理干燥是决定竹材利用质量优劣和寿命的重要环节,圆竹材的微波真空干燥,是一项探索性研究课题。笔者采用微波真空干燥方法,在一定的干燥基准条件下,依据含水率变化曲线,将干燥过程分为加速、恒速和减速干燥三个阶段。研究结果表明,干燥初期随着温度逐渐上升,水分蒸发量逐渐增加,中期恒速干燥阶段,大量液态水转化为水蒸气排出,持续时间长,后期减速干燥阶段含水率较低,主要是结合水的蒸发,含水率变化很小,三个阶段所占干燥时间分别约为20、90 min和40 min;沿壁厚方向干缩率不明显,沿着竹竿高度方向由下向上,干缩率逐渐增大。     

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。     

毛竹竹青片抗弯性能评价及分级

以毛竹竹青片为材料,测量试件的气干密度以及试件在径向加载(竹青面在上/竹青面在下)和弦向加载时的抗弯性能,分析气干密度和加载方式对其抗弯性能的影响。结果表明:竹青片的MOE和MOR与气干密度基本呈线性关系;加载方式不同,竹青片的抗弯力学性能差异显著。分别以竹青片的气干密度和弦向加载时的MOE为依据进行分级,并建立具体的分级指标。