层积结构对加拿大铁杉三层胶合木典型力学性能的影响

以锯材为基本单元的正交胶合木(cross-laminated fimber, CLT)和平行胶合木(glue-laminated timber, GLT)是具有广阔应用前景的两种胶合木。为研究层积结构不同而引起的胶合木胶合性能和力学性能差异,选用No.2加拿大西部铁杉[(Tsuga canadensis L.) Carrière]在相同制备工艺条件(胶黏剂为单组分聚氨酯胶黏剂,施胶量为160 g/m^(2);冷压时间为1 h,冷压压力为1.0 MPa)下,并在同一大幅面压机上压制尺寸为4 300 mm×1 200 mm×105 mm的三层结构CLT和GLT板。依据LY/T 3039—2018、CSA O112.10-08、ANSI/APA PRG 320-2019与ASTM D198-15等国内外标准,测试CLT和GLT的胶层剪切强度、抗弯性能和抗剪性能。结果发现:干态条件下CLT的胶层剪切强度平均值为1.17 MPa,湿态条件(浸水真空-加压循环)下则降为0.83 MPa,而干态条件下GLT的胶层剪切强度为5.59 MPa,湿态条件下则降为3.47 MPa,由降幅可判定GLT胶合质量对环境湿度变化更为敏感;CLT和GLT梁四点面外弯曲时跨中截面应变沿高度方向基本上是均匀且对称的线性分布,由此可认为这两种胶合木梁在跨高比较大时受弯变形遵循平截面假定;CLT梁的抗弯弹性模量、抗弯强度、层间剪切强度分别为10 065.84,37.86和1.96 MPa,皆小于GLT梁的抗弯弹性模量、抗弯强度和层间剪切强度;比起GLT梁,CLT梁受弯破坏模式更为复杂,包含了沿木材年轮方向的滚动剪切破坏和纵横向层板之间的胶合界面破坏。上述试验研究和分析为这两种胶合木在工程中的应用提供了设计参考和理论依据。

竹材振动阻尼性能及其在竹质复合材料中的应用

经过历史自然演变,形成了竹子精巧的多级结构和优异的界面设计——刚性的维管束呈梯度均匀分布在柔性的薄壁细胞中,构成天然“岛链结构”,赋予其高强高韧的同时,通过薄壁细胞和孔隙结构变形或胞间层裂纹偏转来达到吸收能耗、增加阻尼效果,从而抵御自然灾害(雨、雪、风)的侵蚀。本研究从多尺度结构特征(宏观-微观)和化学组分(线形纤维素分子链-无定形木质素聚合物)2方面阐述竹材的振动阻尼特性,分析环境因子(温度、湿度)对其的作用机制,在此基础上,总结竹质复合材料的振动阻尼机理。基于目前广泛应用的竹/木、竹/塑及竹纤维/橡胶颗粒3种复合方式,阐述竹质复合阻尼材料的结构和工艺特征,总结4种层积结构(基础性阻尼、抗冲击型阻尼、轻量型阻尼和静音型阻尼)对竹质复合材料振动阻尼性能的影响规律。依据“材料-结构-功能”一体化设计原则,梳理竹质复合阻尼材料在体育、建筑、交通和电子信息等领域的应用前景。最后,从竹材生物学振动阻尼特征、竹质复合阻尼材料减振调控机制、竹质智能阻尼新材料研发以及制品标准化制定等方面,提出亟需解决的共性科学问题和关键技术。竹质复合阻尼材料具有吸能降耗和抗振降噪功能,在建筑、交通和机械等领域的噪音与振动污染防治方面具有重要意义。

全球竹建筑概述——趋势和挑战

笔者回顾了世界各地竹建筑的历史,讲述了竹材同其他建筑材料,诸如天然泥土/石灰、近代混凝土/水泥、胶粘剂之间的关系。竹子是世界上生长速度最快的植物,具有优良的结构性能,但在建筑中的潜力还未被充分挖掘。本文在描述世界各地竹建筑现状的同时,指出了目前竹建筑产业所面临的挑战,并就进一步的研究和发展提出了一些建议。