圓竹性能評價及其帚化加工技術(shù)的研究.pdf

1、竹材是我國重要的森林資源，由竹節(jié)和節(jié)間部分組成的圓竹竹稈是竹材加工利用的主要部分。為了更科學(xué)合理地發(fā)揮竹材本身的優(yōu)良特性，將竹材更安全的用于日常建筑中。本文以我國具有代表性的散生竹--毛竹和叢生竹--梁山慈竹為研究對象，對直接用于建筑中圓竹的力學(xué)性能進(jìn)行了研究；而對不適于直接用于建筑中的圓竹，在保證具有較高利用率的情況下，采用先進(jìn)的竹材重組技術(shù)，研發(fā)圓竹帚化加工設(shè)備，生產(chǎn)出性能優(yōu)良的竹質(zhì)工程材料，達(dá)到合理利用竹質(zhì)資源的目的。
　　

2、本研究結(jié)論如下：
　　1圓竹力學(xué)性能的研究
　　1）隨竹稈高度的增加，圓竹的縱向抗壓強(qiáng)度、縱向抗剪強(qiáng)度、橫向抗彎強(qiáng)度、環(huán)剛度均呈增大趨勢；圓竹徑向雙軸壓縮破壞力值隨高度增加而逐漸減小。4年生毛竹圓竹各項力學(xué)性能總體優(yōu)于6年生毛竹圓竹。
　　2）以圓竹為測試單元和以竹片為測試單元毛竹的力學(xué)性能變異規(guī)律相似，兩者均能反映在不同高度和不同竹齡上毛竹材力學(xué)性能變異規(guī)律。
　　3）6年生毛竹的縱向抗壓強(qiáng)度小于5年生梁山慈竹

3、，6年生毛竹的縱向抗壓和縱向抗剪破壞載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5年生梁山慈竹，且6年生毛竹的環(huán)剛度約為5年生梁山慈竹的3倍，其破壞載荷約為梁山慈竹的4.5倍，由此可見，毛竹更適合直接用作于建筑材料。
　　4）竹節(jié)對圓竹的縱向抗壓性能和縱向抗剪性能的增強(qiáng)效果不明顯，但帶有竹節(jié)圓竹的環(huán)剛度是無竹節(jié)圓竹環(huán)剛度的2.30倍。加喉箍可以改善圓竹的力學(xué)性能，打孔整體上降低了圓竹的力學(xué)性能，兩者均影響了圓竹的破壞方式。
　　5）不同尺寸的竹材拉伸試件，

4、對其拉伸性能的測試結(jié)果沒有顯著影響，但隨著有效拉伸部位尺寸的增大，其加工精度有所提高，拉伸試驗的成功率降低。因此建議竹材拉伸性能的測試，試件尺寸為（280×10×t）mm，有效拉伸部位寬度在4-6 mm之間。
　　6）不同處理條件圓竹的徑向雙軸壓縮的力學(xué)性能從大到小依次是：超低溫處理、低溫處理、恒溫恒濕處理、蒸煮處理、氣干處理。
　　2圓竹帚化加工利用的研究
　　1）隨著帚化次數(shù)的增加，竹束單板的拉伸性能呈先降低后增加

5、再降低的趨勢。利用不同帚化次數(shù)竹束單板壓制成的竹束單板層積材的物理力學(xué)性能差異較大，其中帚化6遍的竹束單板，壓制的板材綜合性能最好。
　　2）隨著鋪裝方向的增加，竹束單板層壓板順紋的各項力學(xué)性能呈下降趨勢，采用多向鋪裝方式的板材的耐水性能低于板材單一鋪裝方向的性能，但可以提高板材的連接性能。
　　3）通過對熱壓工藝試驗結(jié)果的極差分析確定的因素主次順序為熱壓溫度>熱壓時間>單位壓力。熱進(jìn)熱出工藝壓制的板材綜合性能略差于冷進(jìn)冷出

6、工藝制的的板材，但是其熱壓周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷進(jìn)冷出工藝。
　　4）隨著密度的增加，竹束單板層積材的靜曲強(qiáng)度、彎曲模量和水平剪切強(qiáng)度整體上均是呈增加的趨勢；吸水厚度膨脹率呈先增大后減小的趨勢。試驗證明，加入一定比例的楊木單板，可以改善低密度竹束單板層積材的力學(xué)性能，且將竹束單板鋪裝在表層可以提高竹/木單板復(fù)合層積材的彎曲模量。
　　5）竹束單板層積材室外水平剪切強(qiáng)度低于室內(nèi)水平剪切強(qiáng)度。經(jīng)過濕循環(huán)處理，板材的力學(xué)性能有較小幅度的降

7、低，經(jīng)過水煮（浸）-冰凍-干燥處理板材的力學(xué)性能下降幅度較大。但經(jīng)過不同處理后，本研究制得的竹束單板層積材仍然具有較好的力學(xué)性能。
　　綜上所述，對圓竹的各項力學(xué)性能進(jìn)行綜合評價，可以為圓竹在建筑工程、材料優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的利用提供參考。將竹材帚化加工成竹束單板，不僅可以提高竹材利用率，還可以壓制出達(dá)到結(jié)構(gòu)用單板層積材彈性模量和靜曲強(qiáng)度指標(biāo)中的180E級和水平剪切強(qiáng)度指標(biāo)中的65V-55H級的層積材。竹材單元形態(tài)、板材的組坯結(jié)