新型竹木复合板的研制

将竹材加工剩余物加工成一定规格形状的竹碎料,与木纤维均匀混合,按3层结构组成板坯,经热压胶合成一种竹碎料/木纤维复合板.依据GB/T 17657-1999标准检测,该产品静曲强度达到31.5MPa,弹性模量达到3 041MPa,2h吸水厚度膨胀率为1.7%,内结合强度高达1.52MPa,表明该产品是一种具有良好性能的新型竹木复合板.     

圆竹填充节点抗拔性能研究

为高效、合理利用竹材资源,充分发挥圆竹优良的力学特性,针对因圆竹中空而造成的接合不便及强度不高问题,提出了用硬质木材局部填充圆竹内腔,提高圆竹构件间连接的可行性及强度。探讨了榉木直径、榉木与圆竹内腔间隙量、填充剂、填充剂木纤维添加量对圆竹节点抗拔力的影响。结果表明:1)当榉木直径接近圆竹内腔直径时节点的抗拔力较大,榉木与圆竹内壁间隙量过小或过大都会导致抗拔力下降,当间隙在1.5～3.5 mm时,抗拔力较高;2)石膏与脲醛树脂填充剂相比,后者的抗拔力明显高于前者;3)添加5%木纤维脲醛树脂填充剂节点的抗拔强度高于添加0%、10%木纤维的节点。研究结果可为圆竹家具设计提供理论依据。     

大木竹竹材力学性质的研究

在浙江平阳竹木混交林内,采集3年生大木竹,按标准制成试样,测定了丛生竹种大木竹竹材的各力学性质,并以材性优良的毛竹为参比进行分析.结果发现:大木竹竹材的顺纹抗拉、顺纹抗压、抗劈力和抗弯弹性模量分别为238.0 MPa、75.1 MPa、45.6 N·mm-1和12.6 GPa,比毛竹材的相应值大或与毛竹相当,顺纹抗剪和抗弯强度较毛竹材为低.大木竹的各力学性质间有较密切的相关性,顺拉强度:顺压强度:顺剪强度:抗劈力:抗弯强度为3.2:1.0:0.2:0.6:1.8.该研究结果可为大木竹的合理开发利用提供理论依据.     

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价

【目的】探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。【方法】设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。【结果】极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m-~(-2)、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m~(-2)、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。【结论】竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。     

圆竹材套筒式钉接构件的抗弯性能研究

圆竹可作为结构材用于新型竹结构建筑。以不同径级的圆竹筒为原材料,采用大圆竹材套小圆竹材的套筒式镶嵌结合方式,辅以气钉枪钉接固定,制备连接件;并进行静力加载试验,分析其抗弯承载力和破坏形态,同时对圆竹管重要位点进行了应变测试。结果表明:套筒式钉接圆竹试件与完整的单根圆竹试件相比,抗弯强度和抗弯弹性模量分别降低了59.49%和18.68%。套筒式钉接圆竹试件的破坏模式多为连接接口处开始的纵向开裂,部分试件直钉孔处出现细缝。两组圆竹试件在弹性阶段的各测点应变均呈线性变化,且拉、压应变基本对称分布。套筒式钉接圆竹试件各测点应变相对于完整的单根圆竹试件略小。研究结果可为圆竹材工程应用提供参考依据。     

竹木碎料/纤维复合板相关生产工艺的研究

以竹材和木材加工剩余物为原料、竹碎料和木纤维为基本结构单元,选择竹碎料的不同规格、竹碎料与木纤维的不同混合比、不同的施胶量和不同目标密度作为工艺因素,经热压胶合得到一种新型竹木碎料/纤维复合材料。当竹碎料规格为10mm、施胶量为10%、竹木混合比为65%:35%、目标密度为0.8g/cm~3时,产品的主要物理力学性能均超过同类刨花板和中密度纤维板的国家标准,表明竹碎料与木纤维复合较好地弥补了单一材料的不足,体现了良好的复合效应。     

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.     

表板厚度与组坯方式对展平竹-杨木复合板性能的影响

为充分发挥杨木与展平竹的优势,以杨木为芯板、展平竹为表板制作展平竹-杨木复合板,分析表板厚度(2、4、6、8 mm)及组坯方式(顺纹组坯、横纹组坯)对复合板弹性模量、抗弯强度、冲击韧性及胶合强度的影响。结果表明：在表板厚度方面,随表板厚度增加,复合板抗弯弹性模量先减小后增加,表板为8 mm的复合板弹性模量最大,为12.10 GPa;抗弯强度呈下降趋势,表板为2 mm的复合板抗弯强度最大,为198.4 MPa;冲击韧性呈上升趋势,表板为8 mm的复合板冲击韧性最大,为50.19 kJ/m²;胶合强度先增加后减小,表板为4 mm的复合板胶合强度最大,为5.41 MPa。在组坯方式方面,横纹组坯复合板的弹性模量、抗弯强度、冲击韧性优于顺纹;与顺纹组坯相比,横纹组坯复合板的抗弯弹性模量高9.82%、抗弯强度高18.67%、冲击韧性高2.20%;胶合强度以顺纹组坯复合板为高,达5.41 MPa,横纹组坯的为3.73 MPa。     

幼竹竹腔施肥对毛竹材性的影响

通过竹腔施肥试验区与对照区毛竹竹材含水率、全干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、纤维素、半纤维素、木质素含量等物理、力学、化学性质的分析测定,比较分析了两者竹材材性的变化情况.结果表明,不同浓度施肥处理间有较大差异,而试验与对照之间差异不显著,毛竹增产剂及幼竹竹腔施肥对毛竹竹材材性的影响不大.     

GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁胶合性能研究

通过对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚(HMR)改性等胶合界面处理工艺对GFRP/竹、竹/木界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对界面胶合性能加以表征,以期得出胶合界面的优化改性处理工艺。试验结果表明,GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为:GFRP表面不作处理;木材与竹材表面分别预先以2.5、1.25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子体处理,随即以150g/m~2的涂布量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 2689%—2011中关于使用环境3的要求。     

黄荆木重组材家具结点性能分析

对黄荆木重组材家具结点强度进行测试,选用T型、L型结构,对L型结构进行抗弯强度测试,对T型结构进行抗弯、抗拔强度测试,分析试验结果以及试件在试验中、试验后的情况,探讨自攻螺钉接合、双圆榫接合、三合一连接件接合三种连接方式对黄荆木重组材家具结构的适用性。通过对三种连接方式的抗弯、抗拔强度进行综合分析,结果表明:自攻螺钉接合强度双圆榫接合强度三合一连接件接合强度。若是要使用三合一连接件连接时,要配合其他连接方式进行使用。     

胶合竹植筋节点抗拔性能影响因素

胶合竹家具,如落地衣架和落地灯,存在着主杆节点的强度不足和美观度不佳等问题。植筋连接技术被广泛认为可以显著提升竹木构件节点的抗拔性能,而且由于其内置的特性,不会影响外形美观。尽管胶合竹植筋连接技术在建筑领域的方形梁柱节点中得到了广泛应用,但本研究旨在将这一技术应用于产品领域的胶合竹家具圆杆节点。在改变胶合竹植筋节点的形状后,需要通过试验分析来确定各项合理化设计参数,以提升节点的抗拔性能。选取胶合竹植筋圆杆为研究对象,以植筋边距、胶层厚度、植筋长径比等因素为研究变量。采用拉-拉模式进行抗拔性能试验,记录试件破坏模式和节点极限荷载。在试验过程中,出现胶合竹劈裂破坏、植筋拔出破坏和植筋屈服破坏3种破坏模式。研究结果表明：为防止胶合竹劈裂破坏,胶合竹与植筋直径之比应不小于8;节点极限荷载受胶层厚度影响显著,但胶层厚度不宜过大,当植筋直径为4 mm时,胶层厚度可设置为1.0～1.5 mm;节点极限荷载随着植筋长径比增加而提高,对于直径为4和8 mm的植筋杆,屈服破坏的临界植筋长径比均可取为15。基于试验结果,本研究提出了胶合竹植筋节点极限荷载预测方程,计算值与试验值较为接近。     

整形竹的研究(2)--物理力学性能

运用一种新的竹材加工方式、用自行设计和制造的高温成型设备试制了横截面为矩形的整形竹.整形竹竹壁完好,竹内填充稻草.压缩整形时的温度、时间、压缩率和填充材料的性质都直接影响整形竹的尺寸稳定性.整形竹的吸湿性和吸湿线湿胀率同天然竹材相近,吸水率和吸水线湿胀率高于天然竹材,但是有明显的时间滞后现象.在200℃温度时,处理周期为20min的整形竹其吸湿率、吸水率、湿胀率和压缩回复率明显低于周期为15min的试样.整形竹的尺寸稳定性比压缩木更均匀.顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量同木材相近,而试件破坏形式有很大区别.     

落叶松结构用胶合木层板指接工艺参数对力学性能的影响

以兴安落叶松刨光锯材制作胶合木指接层板,探讨指榫参数、指接压力和不同规格尺寸对锯材指接层板抗弯性能的影响。结果表明:指榫工艺参数对指接层板抗弯弹性模量影响较小,而对抗弯强度影响较大。当选用12.7、19mm和25mm指榫长度及其相应的指接工艺参数时,层板抗弯强度平均值和5%分位值均能达到国家标准GB/T 26899-2011《结构用集成材》目测分等Ⅰ_d等级和机械分等M_E14等级规定值,对于中小截面胶合木层板,尽可能考虑选用12.7~19mm范围内较小的指榫长度进行指接加工以利节材。在指接过程中应选用合适的指接压力,指接压力过大或过小都会对指接层板抗弯性能尤其强度造成不利影响,指接层板抗弯强度的尺寸效应与非指接锯材相似。     

两种工艺制备竹展平板的性能对比

以刻痕和无刻痕两种工艺制备的竹展平板为研究对象,重点分析两种竹展平板的尺寸、物理力学性能及微观结构特征。结果表明:两种竹展平板的翘曲度均与板材厚度呈正相关关系,无刻痕竹展平板的密度和抗弯强度、顺纹剪切强度和抗弯弹性模量均高于刻痕竹展平板;无刻痕竹展平板在制备过程中仅有部分细胞压缩而无损伤,从而保留了竹材原有的结构,具有良好物理力学性能。     

竹木复合材料的研究

竹木复合材所用原料为毛竹、杨木夹板.其中,组坯方式按年份分为两年、三年和四年三种,毛竹经过碾压机碾压成竹帘后再与杨木夹板进行混合铺装.本实验主要研究不同年份、不同摆放方向和不同厚度的竹帘对竹木复合材的抗弯强度、抗弯弹性模量和平面抗拉强度的影响,结果表明,抗弯强度、抗弯弹性模量受年份和竹帘厚度的影响比平面抗拉强度所受的影响要小;9mm竹帘的竹木复合材料的平面抗拉强度受不同年份竹材的影响明显.     

大跨度竹质方梁的制备与抗弯性能研究

为了探究木质材料在大型建筑应用的可行性,以竹材为原料,利用层积热压组坯的方式制备长度为3 m和6 m的竹质方梁,对其进行四点抗弯测试,观察其在测试过程中的弯曲变形及破坏特征,分析弹性模量、静曲强度,根据其破坏形式分析竹质方梁结构及组坯方式对其抗弯性能的影响。结果表明:6 m竹质方梁弹性模量达10261.24 MPa,跨中竖向位移至86.97 mm而不破坏;3 m竹质方梁静曲强度达85.51 MPa。竹质方梁破坏均出现在弯曲的受拉面,且裂纹通过竹节处、胶合界面以及竹纤维排布方向蔓延,这与竹材本身结构特性有关。通过对3 m和6 m竹质方梁抗弯实验及分析,以期为竹质方梁在大跨度下的应用提供数据支撑。     

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.     

小径级圆竹家具用材力学性能及其设计改良研究

以毛竹、红竹和苦竹为研究对象,对其竹片、圆竹和圆竹不同部位的物理力学性能进行分析对比。研究表明:红竹和苦竹力学性能稍强于毛竹;竹材中部位置力学性能较优,可作为加工圆竹家具用材料。对局部注塑后圆竹力学性能变化的研究表明:注塑可大幅提高圆竹力学性能。根据力学性能变化情况及小径级圆竹特点,分别设计了直角斜接接合、三角并接接合、鱼口接合以及局部注塑后的圆竹丁字榫和偏心连接件连接方式;并将圆棒榫应用于圆竹家具部件接合部,使接合部性能更为优异。     

高地竹与毛竹主要物理力学性能的比较研究

非洲高地竹(Arundinaria alpina)是埃塞俄比亚的重要竹种资源之一,但其性能以及增值利用的研究非常少。本研究测定了高地竹的主要物理力学性能,并以毛竹为对照物进行分析。结果发现:高地竹尖削度小,竹壁厚,基本密度低,干缩率较大;弦向抗弯弹性模量比毛竹高,但顺纹抗压强度、弦向抗弯强度以及顺纹抗剪强度相对毛竹材较低。高地竹在原竹建筑利用和竹质人造板加工利用方面都具有可行性。