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竹集成材研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
《林业工程学报》2016,(6)
竹材是一种环境友好、可循环使用的绿色建材,但原竹尺寸较小、刚度较低,从而制约其推广应用。竹集成材是将速生、短周期的竹材加工成定宽、定厚的竹片,干燥至8%~12%的含水率,再通过胶黏剂将竹片胶合而成的型材。目前的生产工艺可以灵活控制其构件尺寸和长度,具备良好的推广应用前景。首先介绍了国内外竹集成材的生产工艺研究和发展概况,指出研发耐久性较强而又不减弱竹集成材力学性能的方法,以及提高竹集成材产品生产的机械化自动化程度是生产工艺研究的主要发展方向;随后从材性和构件两个方面阐述了国内外竹集成材基本力学性能研究进展,提出了该研究领域急需解决的问题,如各种复杂条件和复杂应力下竹集成材的本构模型、破坏准则及构件的力学计算模型等;最后介绍了竹集成材标准现状。 相似文献
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《林业工程学报》2017,(3)
针对竹层积材中甲醛释放量过高的问题,以碳化竹片为原料,利用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂,对脲醛树脂胶黏剂进行共混改性后压制双层竹层积材。采用木质素添加量和组坯方式的双因素分析法,探讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响;采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木质素改性后的竹层积材胶合界面进行微观形貌分析。木质素的加入使竹层积材的甲醛释放量明显降低,各组坯方式下竹层积材的甲醛释放量差异较小,均可达到GB 18580—2001标准规定的E2级;随着木质素添加量的增加,竹层积材的剪切强度逐渐增大,竹黄面与竹黄面无节组坯试件(II)、竹黄面与竹青面无节组坯试件(IO)及竹黄面与竹黄面有节组坯试件(Node)的剪切强度均在木质素添加量为40%时达到最大,分别为7.6,8.0和8.5 MPa,相比空白组分别提高了85%,70%和41%;对于竹黄面与竹黄面组坯试件,带节试件的胶层剪切强度大于无节组;由ESEM可知,碳化竹材胶合界面被压缩甚至压溃,表面细胞不同程度呈扁平碎片状,胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞,多数为薄壁细胞,位于竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在,极少量胶黏剂可能通过裂隙进入竹材更深部位的细胞。结果表明:在相同木质素添加量条件下,组坯方式对竹层积材甲醛释放量几乎没有影响;黄-黄无节组坯试件、黄-青无节组坯试件及黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度随着木质素添加量的增加逐渐增大,黄-青组坯试件的胶层剪切强度普遍优于黄-黄组坯试件,黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度均大于无节试件;ESEM分析表明,由于碳化竹片表面易被压缩压溃,木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透,致使胶黏剂集聚在压溃细胞表面,竹片胶合界面有效胶层厚度增大,从而导致胶层剪切强度增加。 相似文献
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《林业工程学报》2016,(5)
胶合界面对竹质复合材料的整体性能起着非常关键的作用,在制备或使用过程中,胶合界面是应力应变传递的必经通道,是决定材料使用强度和使用寿命的关键因素。为提升和改进新开发的竹材弧形原态重组材料的胶合性能,从规格竹片表面特性和处理、竹材用胶黏剂改性处理及胶合界面表征等方面分析了胶合界面的研究现状,并结合存在的问题提出了建议。不同物理和化学方法处理后竹材表面润湿性的研究较多,且主要集中在矩形规格竹片,而胶黏剂改性研究对象和方法相对单一;现有规格竹单元多为矩形竹片,其胶合界面呈平面结构,而弧形竹片间的曲面胶合界面影响应力和应变的传递,胶合界面表征技术在微观尺度上较好地体现了界面微观特性,但未能体现界面的几何效应。因此,弧形曲面胶合界面的观测空间有待提升。此外,界面形态和微观力学性能的独立表征未能体现界面整体性能,应发展多维设备联用,实现多性能同步表征。 相似文献
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运用超声空化作用处理漂白和炭化竹材以期提高竹材表面性能,提高胶黏剂在竹材表面上的浸润性,进而提高竹层积材的胶合剪切强度。分析了不同超声处理工艺对竹材表面粗糙度和表面润湿性的影响;测试分析了超声处理竹片制成的竹层积材的胶合剪切强度变化。结果表明:超声空化作用能够提高竹材表面粗糙度、降低酚醛树脂胶在竹材表面的接触角,提高酚醛树脂在竹材表面浸润性。超声工艺参数对竹层积材胶合剪切强度的影响程度由大到小依次是温度、功率、时间,竹层积材胶合剪切强度表明:相比较于未处理的竹层积材,经最优超声工艺处理后的漂白竹层积材胶合剪切强度提升18%,炭化竹层积材胶合剪切强度提升12.5%,说明超声提高了竹材表面粗糙度和表面润湿性进而增强了竹材与酚醛胶黏剂的机械耦合作用。总体来看,漂白竹材表面粗糙度大于炭化竹材、润湿性弱于炭化竹材,漂白竹层积材胶合剪切强度大于炭化竹层积材。 相似文献
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《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2017,(8)
重组竹与竹集成材是两种应用较为广泛的竹质工程材料,对其力学性能的研究有助于扩展其在工程上的应用。本研究对重组竹和竹集成材进行了抗弯和抗压力学性能试验,分别得到了它们的抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量和抗压强度,并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明:重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材;重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏,竹集成材则表现出一定的延性特性;竹材的力学性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。 相似文献
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无裂纹竹展平板的生产技术主要分为竹筒无裂纹展平技术和弧形竹片无裂纹展平技术。竹筒无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒去除内节、竹青,纵向开槽后,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在展平机上利用带有线槽或者孔眼的展平辊逐级加宽,展平成无裂纹的宽幅平面竹板材;弧形竹片无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒剖分成2片以上的弧形竹片,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在刨削展平一体机上先将弧形竹片整成圆弧形,去除竹片上竹黄、竹青层,再利用渐平弧辊和压平辊纵向逐级展平成无裂纹的窄幅平面竹板材。无裂纹竹展平板可广泛应用于竹集成材地板、刨切竹单板、竹集成材家具等加工制造,该竹材无裂纹展平生产技术可降低胶黏剂用量和能耗,降低产品成本,对竹材新产品开发具有现实意义。 相似文献
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针对酚醛树脂胶黏剂固化后脆性大,极易在竹材-树脂胶合界面形成应力集中,进而导致竹材胶合界面开裂问题,以纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶须(CNW)为填料,通过用量的调控,以增韧酚醛(PF)树脂,改善竹材胶合界面性能,进而提高界面胶接强度。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对改性前后酚醛树脂的性能和微观结构进行表征,并对竹胶合试件进行了胶合强度测试和胶合界面破坏形貌观察。结果表明:添加CNF和CNW虽不参与酚醛树脂胶黏剂固化过程,但对固化行为有一定影响,且对酚醛树脂有良好的增韧效果,进而能有效提高PF树脂与竹材界面胶接强度。当添加酚醛树脂胶黏剂固体含量0.5 wt%的CNF时,改性效果最优,PF树脂胶接试件的干、湿强度达到最大值,分别为13.56 MPa和7.61 MPa。本研究所采用的方法可有效改善竹材胶合制品界面性能,防止竹材胶合界面开裂,为提高竹材耐久性、拓展其应用范围提供良好的思路和借鉴。 相似文献
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为促进竹材展平技术推广应用和新产品开发,选择毛竹展平板为研究对象,对比研究了毛竹展平板以竹青与竹青(O/O),竹青与竹黄(O/I),竹黄与竹黄(I/I)三种界面胶合时板材的拉伸和剪切强度以及浸渍剥离性能。研究结果表明:三种胶合材剪切强度O/O胶合时最大,O/I次之,I/I最小,且胶合强度均满足GB/T 9846—2015标准中Ⅰ类胶合板的强度要求;在Ⅱ类浸渍剥离试验中,三种胶合材胶层均未发生剥离,而在Ⅰ类浸渍剥离试验中,O/O和I/I胶层剥离长度平均值分别为36.16 mm和60.05 mm,O/I胶层虽未发生剥离,但测试样发生了回弹弯曲变形和开裂。浸渍剥离试验结果反映出现有工艺生产的毛竹展平板尺寸稳定性不佳。 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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《林产工业》2015,(11)
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。 相似文献
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竹质工程材料在轻质结构建筑及其关键承载构件中有巨大的应用潜力,然而竹材天然径向结构差异性会对其胶合质量造成显著影响。以4年生毛竹材和酚醛树脂(PF)胶黏剂为原料制备了双层竹片层积材,探讨组坯结构对双层竹片层积材的宏观胶合性能和胶合界面细胞壁力学性能的影响。研究结果表明,外表面-外表面(O/O型)组坯时竹片层积材的胶合剪切强度(干态胶合强度17.3 MPa,湿态胶合强度5.3 MPa)显著高于外表面-内表面(I/O型)和内表面-内表面(I/I型)组坯样品。这主要是由于O/O型竹材胶合界面内薄壁细胞壁的力学性能更加接近厚壁细胞壁,改善了界面内应力集中现象。PF胶黏剂在不同组坯结构竹材胶合界面内的差异性渗透行为是造成这一现象的主要原因：竹材薄壁细胞表面氧碳比较高(0.40)且毛细管作用较强,在I/O型和I/I型界面内PF胶黏剂的渗透行为主要表现为填充细胞腔;而在O/O型界面内PF胶黏剂能够有效浸润薄壁细胞壁,而非简单填充其细胞腔,因此O/O型竹片层积材具有更高的界面细胞壁力学强度和宏观胶合强度。 相似文献
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开展悬臂横向自由振动法测试以竹片为基本单元的竹集成材弹性模量试验研究,结果发现:长厚比对振动法测试竹材弹性模量影响显著,长厚比大于30时,剪切力和转动对振动的影响可以忽略,而长厚比小于15时,动弹性模量明显小于静弹性模量;竹集成材密度跟动弹性模量呈正比关系;竹集成材动弹性模量与静弹性模量有显著的线性相关性,其相关系数为0.910。研究表明:悬臂横向自由振动法能实现对竹集成板材弹性模量的检测,且具有较高的准确性。 相似文献
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竹展平板拉伸剪切胶合性能 总被引：1，自引：0，他引：1
竹展平板是竹筒最大化利用的一种方式,以竹展平板为单元制备竹质人造板可减少胶黏剂使用量,还有利于加工,具有良好的应用前景。然而,竹材是一种天然梯度复合材料,纤维含量在竹壁径向呈现梯度变异,不同纤维含量的胶合面对竹展平板的胶合性能有重要影响。以无刻痕竹展平板为研究对象,参照拉伸剪切强度测试方法,探讨不同纤维含量的竹展平板胶合面在湿态和干态条件下的拉伸剪切强度和破坏方式;同时,分别研究热压压力和施胶量对不同组坯方式下竹展平板胶合性能的影响。结果表明:热压胶合的竹展平板胶合性能主要由基材性能决定,纤维含量较高的竹青?竹青组坯时的拉伸剪切强度高于其他两种组坯方式。基于不同纤维含量基材的干缩湿胀不一致,纤维含量较高的竹青面与纤维含量较低的竹黄面胶合时的湿态拉伸剪切强度保留率最低。竹黄?竹黄组坯时拉伸剪切强度随热压压力的增大而逐渐增加,而竹青?竹青和竹青?竹黄组坯时则先增大后减小。此外,竹黄?竹黄组坯时的干态剪切强度随施胶量的增大而增加。 相似文献
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X射线直接扫描法研究毛竹材密度的径向变异规律 总被引：7，自引：0，他引：7
采用单色X射线直接扫描法测定了竹材密度径向连续变化曲线 ,以到竹青外皮的相对距离为自变量 ,以基本密度为因变量建立非线性经验回归方程为y =ax2 -bx c(x≤ 1) ,相关系数都在 0 8～ 0 9以上 ,提出径向分层劈篾的可行性。分析了不同年龄和不同高度竹材密度径向变异规律 ,在竹子生长过程中 ,竹青部位密度变化小 ,竹肉部位密度变化大 ,是决定竹材平均密度的主要因子 ;随着高度的增加 ,各密度组成分量均提高 ,最小密度提高幅度比最大密度提高幅度略大 ,由于竹片的竹壁厚度减小使得竹片的密度梯度 (密度差 /距离 )绝对增大。平均基本密度与中点密度相关性最高 ,相关系数达 0 973。竹材径向密度梯度与最大密度具有正相关性。对于同一高度竹秆 ,密度梯度主要取决于最小密度 ,随最小密度的减小而增加 ;对于不同高度的竹秆 ,径向最大密度、最小密度随着高度增加而增加 ,密度梯度主要取决于竹壁厚度 ,随竹壁厚度的减小而绝对增加。与木材相比 ,竹材的密度梯度是杨木的 3～ 4倍 ,在竹材加工时应采取各种措施减少或避免因密度梯度大引起的干缩不均而导致的表面开裂。 相似文献
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为了赋予木基复合材料电磁屏蔽功能,在脲醛树脂胶中加入不锈钢纤维(SF)和黄铜纤维(CF)导电单元,制备三层结构的落叶松复合胶合板,研究不同长度的导电单元以及涂胶量对木基复合材料电磁屏蔽性能(SE)和胶合强度(ST)的影响。结果表明,胶合强度均达到或超过国家标准。涂胶量增大对电磁屏蔽效能有不利影响。在施加不锈钢纤维的条件下,胶合板的电磁屏蔽效能为13．40～21．37dB,电磁屏蔽模型和胶合强度模型均显著。在施加不锈钢纤维的条件下,电磁屏蔽效能为15．61～35．01dB,电磁屏蔽模型均显著,胶合强度模型不显著。金属纤维长度的增加可以使胶层中不锈钢纤维的搭接率增加,有利于电磁屏蔽效能的增加。 相似文献
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【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。 相似文献
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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。 相似文献