结构用集成材落叶松层板指接工艺

【目的】研究指榫对接所需端向压力(指接压力)与榫型参数和嵌合度的关系,探讨榫型、嵌合度、指接压力对指榫胶接力学性能的影响规律,以获得较佳的指榫胶接工艺。【方法】采用5种不同型号的指榫铣刀,分别将兴安落叶松层板的一端加工成具有不同嵌合度的垂直型指榫,将两指榫对接并在力学试验机上加压至齿顶和槽底紧密接触,读取其压力值(各种榫型和嵌合度的试件各10对),研究指榫对接所需端向压力(指接压力)与榫型参数和嵌合度的关系;对指榫进行手工涂胶(双面施胶,施胶量为180 g·m-2),根据测试得到的指接压力对各种榫型和嵌合度的开榫木板进行对接加压胶合,试件放置24 h后按照GB/T 26899—2011《结构用集成材》中5.3.3抗弯试验方法 C和5.4抗拉强度试验测试指接部位的弹性模量、静曲强度和抗拉强度(各种榫型和嵌合度的试件各10个,一半用于测试静曲强度和弹性模量,另一半用于测试抗拉强度),探讨榫型、嵌合度、指接压力对指榫胶接力学性能的影响规律,获得较佳的指榫胶接工艺。【结果】指接压力受嵌合度的影响十分显著,随嵌合度的增大而显著增大,但各榫型下嵌合度与指接压力的关系不尽相同,同时受榫齿长、榫齿角、齿距和槽底宽等影响;各种榫型下嵌合度对指接力学性能(抗拉强度、静曲强度和弹性模量)的影响有很大差别,但仔细比较各榫型嵌合度下的指接压力与抗拉强度、静曲强度和弹性模量的关系可以发现,当指接压力在8~15 MPa时各榫型都有较大的力学强度,且该值随榫齿长度的增加而基本上呈比例地增大。【结论】1)指榫胶接所需指接压力随嵌合度的增大而显著增大,且榫齿角和槽底宽度较小时更加显著;指接压力随榫齿长度的增加而增大;指接压力与嵌合率基本上呈正比,其斜率随榫齿角的增大而减小。2)各榫型的指接强度随榫齿长度的增加而增大;指接压力过小或过大其指接强度均下降,指接压力在8~15 MPa时各榫型都呈现较大的力学强度。3)短齿榫型产生最大指接强度的嵌合度比长齿榫型的大,榫长9和27 mm的榫型产生最大指接强度的嵌合度分别约为0.2和0.1 mm。4)从安全和经济2方面综合考虑,兴安落叶松层板的较佳指接工艺为:榫齿角9.8°、榫齿长15~20 mm、齿槽底宽0.8~1.2 mm、指接压力10~15 MPa、嵌合度0.12~0.20 mm(榫齿较长时嵌合度取较小值)。     

落叶松胶合木力学性能试验研究

落叶松胶合木是一种对其锯材进行加工形成的工程复合材,为研究其基本力学性能和工程适用性,对落叶松木材试件进行抗拉、抗压及抗弯等试验研究,分析了其破坏形态及机理,得到了落叶松胶合木的抗拉、抗压和抗弯强度及弹性模量。结果表明:落叶松胶合木抗压和抗弯试件经历了弹性、弹塑性和破坏3个阶段,表现为塑性破坏;抗拉试件没有明显的屈服阶段,表现为脆性破坏。基于试验结果和理论分析,结合木结构相关设计标准,提出了落叶松胶合木设计建议值,为实际工程应用提供参考。     

指接胶合木经济分析

将短方材或短板材开指榫,经胶合即可形成指接胶合木。中国林业科学研究院木材工业研究所在湖北省某林场试验生产的指接胶合木,已经批量投产,产品用做载重汽车的纵梁垫木和车箱底板。指接木对生产原料没有太高的要求,只是在指接部位不允许有死节、腐朽、虫眼、夹皮等缺陷。指接木的原料,可以是间伐小径木、短轮伐期的速生木材、弯曲材,甚至可以是大枝丫材。在实际生产中,利用的原料段最短只有25cm,加工出的成品可达4m、5m或更长。所以,用指接胶合的方法,可以达到短材接长、小材大用的效果,有利于合理利用木材,提高人工林经济价值,缓和大径级材的供需矛盾。     

节子对落叶松胶合木胶合性能的影响

采用水性高分子-异氰酸酯(API)胶黏剂对含有木节的兴安落叶松(Larix gmelinii)层板按照工程胶合木的胶合工艺进行常温加压胶合,探讨木节及其大小对兴安落叶松工程胶合木胶合性能的影响。通过对试件进行胶缝剪切强度试验和浸渍剥离与煮沸剥离试验,发现节子对胶缝常态剪切强度、木破率、浸渍剥离率和煮沸剥离率均有显著的影响,随着木节直径的增大其胶缝剪切强度和木破率可下降40%和67%以上,浸渍二次总剥离率和煮沸二次总剥离率可增大至16%和37%以上。研究表明:两胶合面中仅一面有小木节(占板宽1/7~1/6),只能用于室内结构用集成材,不能用于室外结构用集成材;只有尺寸小于木板宽度1/10的木节与无节面胶合才能满足室外用工程胶合木的要求。     

不同老化试验方法对层板胶合木性能的影响

以层板胶合木为研究对象,比较了不同人工加速老化方法(ASTM D1037、BS EN1087—1、CAN/CSA—0188、ASTM D3434)对层板胶合木构件力学性能的影响。层板胶合木构件在4种不同人工加速老化方法的作用下,通过对静曲强度、弹性模量、剪切强度及木破率等实验指标的比较分析,发现试材的胶合剪切强度下降程度明显高于其他性能的变化程度,建议作为判定层板胶合木构件耐老化性能的重要指标;经分析认为达到相同老化效果BS EN1087—1法更节约时间,是研究层板胶合木耐老化性能较优的人工加速老化处理方法。     

结构用胶合木生产工艺研究进展

结合近年来结构用胶合木国内外研究现状, 从生产工艺角度出发, 归纳总结有关结构用胶合木结构的研究状况, 包括结构用胶合木生产标准、层板分等、指接等技术、胶层理论与胶种选择、胶合木增强材料对胶合木性能的影响等, 对我国今后结构用胶合木的研究提出进一步的建议。     

结构用锯材分等及胶合木制备工艺研究进展

以锯材为基本单元制成的胶合木正部分取代钢筋混凝土和砖混结构应用于木结构建筑行业。主要介绍了国内外结构用锯材等级评价及其胶合木制备工艺相关研究;结合我国实际,就胶合木的进一步发展提出建议,以期为我国胶合木工业化生产提供借鉴与参考。     

构造特征对正交胶合木物理力学性能影响研究进展

相比其他结构材，正交胶合木（CLT）具有一些独特的构造特征，如层板布置方向、横向层层板宽厚比、层板间侧面缝隙及应力释放缝等，这些构造特征对CLT的物理力学性能存在影响。阐述了CLT主要构造特征存在的原因及不同标准中的差异，针对CLT构造特征对其物理力学性能影响的国内外相关研究进行了总结，指出了构造特征对CLT物理力学性能的影响规律，以期为后续CLT材料研究和应用提供参考。     

户外用层板胶合木湿热老化耐久性能研究北大核心

为保证结构安全,提高材料使用寿命,对胶合木耐久性能进行研究。以未经防腐处理与经过CCA防腐处理的2种樟子松制备的胶合木为研究对象,探究湿热沸水老化处理对其耐久性能的影响。研究结果表明:湿热沸水老化处理对CCA防腐樟子松-单组分聚氨酯试件吸水厚度膨胀率的影响更为显著;经老化处理后,樟子松试件的静曲强度、弹性模量和胶层剪切强度较老化处理前均大幅下降,未防腐处理樟子松试件分别下降了45.07%、30.01%和45.07%,CCA防腐樟子松试件分别下降了43.59%、30.35%和50.08%;CCA防腐樟子松试件2次循环剥离总剥离率最高达39.49%,因此不建议使用CCA防腐处理樟子松与单组分聚氨酯胶合生产层板胶合木;SPSS方差分析表明,老化时间和材料种类对试件的上述3种力学性能均具有显著性影响。     

木材指接齿形参数,工艺参数的选择

对影响木材指接质量的因素进行了分析,并就如何选择齿形参数和工艺参数进行了探讨,给出了部分参考数值.     

兴安落叶松胶合木胶黏剂的选择

论述单组份聚氨酯(PURd)、双组份异氰酸酯(MDI-A和MDI-B)以及间苯二酚(PRF)4种胶黏剂对兴安落叶松胶合木耐久性和力学性能方面的影响,对比、分析不同胶合木的剪切强度和剥离率。结果表明:耐久性方面,间苯二酚类胶黏剂胶合性能明显优于聚氨酯类胶黏剂;在抗剪方面,间苯二酚胶黏剂略优于聚氨酯类胶黏剂;不同来源的同种类胶黏剂由于参数不同胶合强度存在差异。以上研究可为选择和使用胶黏剂提供技术参考。     

日本落叶松胶合木销槽承压强度的影响因素分析

参照美国标准ASTM D 5764-97a(2007),探讨测试方法、层板等级、钢销直径和加载方向对日本落叶松(Larix kaempferi)胶合木销槽承压强度的影响。单因素方差分析结果表明,影响日本落叶松胶合木销槽承压屈服强度的因素依次为:层板等级钢销直径加载方向,测试方法对承压性能的影响不显著。     

落叶松指接规格材弹性模量的研究

研究指接、锯材等级对兴安落叶松结构用指接材弹性模量的影响,分析不同检测方法评估落叶松指接规格材弹性模量的可靠性。以落叶松锯材为原料,根据纵向基频振动(FFT)测试结果将其分为M_E12、M_E14、M_E16、M_E18四组,制备截面为40 mm×90 mm的规格材和指接规格材;分别利用纵向基频振动(FFT)、横向振动(TV)、机械应力分等级(MSR)测试评估指接材的静态弹性模量。结果表明:落叶松规格材和指接规格材是一种高弹性模量的锯材,其平均弹性模量大于SPF目测二级规格材的弹性模量;分级后,不同等级指接材弹性模量差异显著;指接加工降低中低等级锯材的弹性模量,但不影响高等级锯材的弹性模量;利用MSR测试结果评估指接材的弹性模量效果最佳,但其设备复杂,结合FFT设备的优点,推荐工厂使用FFT在线检测落叶松指接规格材的弹性模量。     

热处理工艺对落叶松材色及力学性能的影响

对落叶松木材进行热处理,探讨热处理温度和时间对试材颜色指数和力学性能的影响.结果表明:随着处理温度的升高和处理时间的延长,木材的颜色变深,密度和质量降低,各项力学性能亦有下降.     

意杨旋切板胶合木材料的物理力学性能

20世纪六七十年代,江苏北部地区成功从意大利引种美洲黑杨,在国内通称为意杨。经过几十年的发展,国内意杨资源相当丰富,由意杨原木生产的旋切板胶合木(简称LVL)在多个领域得到广泛应用,但鲜见用于建筑结构。因此,对意杨LVL材料物理力学性能进行研究,以期拓展意杨LVL在建筑领域的应用。结果表明,意杨LVL材料物理力学性能优且变异小,可用作建筑结构的承重材料。     

截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响

【目的】研究截面尺寸、加载方式和指接形式等因素对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响,得出不同试验因素下的抗弯强度特征值,为结构指接材的分级技术提供测试数据和可行性建议,为大尺寸结构指接材的抗弯强度测试标准及其特征值的确定方法提供参考,推动落叶松及其他树种作为结构指接材在建筑结构上的应用。【方法】参照LY/T 2228—2013《轻型木结构-结构用指接规格材》标准,选取2种尺寸(截面尺寸为40 mm×90 mm和40 mm×140 mm)的Ⅱc等级落叶松材料加工成结构指接材,采用数理统计方法检验样本数据的正态性和方差齐性,然后用2个独立样本t检验方法判定试验因素对大尺寸结构指接材抗弯强度和抗弯弹性模量是否有显著影响。【结果】截面尺寸、加载方式和指接形式在特定条件下对抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响。截面尺寸对V形指接侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性模量均有显著影响,即截面尺寸大的(40 mm×140 mm)侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性模量也大;不同加载方式对抗弯强度没有显著影响,但对截面为40 mm×140 mm试样的抗弯弹性模量有显著影响,即侧面加载方式测得的抗弯弹性模量明显高于平面加载方式;不同指接形式对截面为40 mm×140 mm的试样平面抗弯强度有显著影响,即V形指接的平面抗弯强度高于H形指接的平面抗弯强度,而指接形式对截面为40 mm×90 mm的试样侧面抗弯强度和抗弯弹性模量均有显著影响,即H形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性模量高于V形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性模量。在大尺寸结构指接材抗弯性能检测数据的基础上得到了参数法和非参数法计算的强度特征值,参数法计算的特征值低于非参数法。【结论】落叶松结构指接材完全可用作木质工程材料,宽面承载、V形指接以及适宜的截面尺寸有利于保证结构指接材的抗弯性能。截面尺寸较大的结构指接材在侧面加载条件下,其抗弯强度和弹性模量更易受到加载方式和指接形式的影响,因此在保证强度的前提下不建议使用大截面尺寸的结构指接材;侧面抗弯强度也极易受到各试验因素的影响,应尽量避免这种使用方式。强度特征值的计算建议采用非参数法,但是当样本数量不够大时仍会出现参数法计算值低于非参数法计算值的结果,此时建议采用2种方法的低值。     

国产日本落叶松正交胶合木的层间剪切性能

采用国产日本落叶松制备CLT,分析层板锯材自身的弹性模量、层数、层板厚度、组坯方向对CLT板层间剪切性能的影响。结果表明:层板模量增加、层数减少、层板厚度减少,对CLT层间剪切强度影响为显著,对层间剪切弹性模量影响不显著;改变组坯纹理方向能够显著提高CLT的层间剪切性能;采用剪力类比法,能够有效预测CLT等效剪切刚度,预测值和实测值相对误差在7%以内。