钢箍碳纤维布组合节点竹拱结构平面内稳定承载力试验

设计了一种钢箍碳纤维布组合节点,可以适应原竹管材的不规则性并对其进行有效接长,采用特定方法成拱,根据需要形成不同跨度的竹拱。为研究采用此连接节点的竹拱在全跨荷载作用下的平面内稳定承载能力、变形性能以及节点的连接性能,制作了2个10 m跨度的竹拱试件并进行平面内稳定承载力试验。试验结果表明:全跨荷载作用下,有平面外侧向支撑的竹拱试件在产生较大的平面内位移后,发生平面内反对称失稳;采用连接节点的竹拱延性好;节点在受荷全过程的连接性能良好,试件失稳后的破坏区域均处于临近节点的竹管部分。试验结果及有限元分析使进一步详细研究此类节点的受力机理、承载性能具有现实意义,同时推动此类节点竹拱结构的工程应用。

竹原纤维增强复合材料的研究

竹原纤维与低熔点聚酯纤维及聚丙烯纤维的混合纤维集合体加工成非织造物,再经热压成型后,制成竹原纤维增强聚酯、聚丙烯热塑性树脂复合材料板材,并与竹原/亚麻纤维增强聚酯、聚丙烯热塑性树脂复合材料进行性能对比,进一步探讨这种复合材料板材的最佳制作工艺。鉴于这种材料可以被用于汽车和建筑等领域,通过对材料力学性能测试结果的模糊综合评判,选出性能最优的复合材料为竹原纤维/LMPET(40/60),在模压温度、时间、压力分别为165℃,30min和30MPa的条件下,所压制复合材料的纵向拉伸强度为136MPa,横向为87·58MPa;纵向弯曲强度为534MPa,横向为470MPa。

毛竹纤维鞘的拉伸力学性能

以成熟毛竹为研究对象,在显微镜下从竹纤维鞘中成功切割出竹纤维束拉伸试样,并应用微拉伸技术测量其纵向拉伸强度和模量。通过对机械剥离的单根维管束以及竹片小试样进行拉伸对比,获得竹纤维鞘拉伸弹性模量和强度的间接测量值和计算值。结果显示,竹纤维束的拉伸弹性模量和强度平均值分别为42.72 GPa和729.25 MPa,介于竹纤维鞘的间接测量值和计算值之间,并与已有的研究结果也吻合得较好,表明竹纤维束试样的测试结果可以代表竹纤维鞘的整体力学性能。同时,笔者提出了在细观尺度下研究竹子力学特性的关键实验技术。

毛竹笋壳膳食纤维添加剂的制备研究

以废弃笋壳为原料,开展了制备膳食纤维食品添加剂的工艺研究。采用纤维素酶酶解工艺,在酶添加量为1%,温度50℃,pH为4.5,反应1h,得到毛竹笋壳膳食纤维食品添加剂的持水性和溶胀性分别为5.01g/g,5.80mL/g,总膳食纤维含量为86.3%,比笋壳样品增加了18.03%。通过电镜分析,酶解后,笋壳纤维发生了局部溃裂,膳食纤维大部分呈现片层结构,体现了酶解后膳食纤维体积密度、口感得到一定改善,有利于降低笋壳膳食纤维的砂砾感,达到改善笋壳膳食纤维添加剂品质的目的。

车用聚氨酯材料的低VOC改性研究

以生物基聚氨酯为基体,竹瓦楞层为骨架,竹纤维毡为增强体,表面涂覆纳米铁基二氧化钛复合光催化剂涂层,通过模压和喷涂工艺制备出了聚氨酯复合材料样品。研究结果表明:1)含有10%竹纤维毡并涂有纳米铁基二氧化钛的车用竹纤维能明显增强生物基聚氨酯复合材料的拉伸和弯曲强度,且其力学性能明显优于常规聚氨酯材料;2)添加竹纤维毡能明显提升生物基聚氨酯复合材料的承重性能和耐水性能;3)涂覆纳米铁基二氧化钛,可以吸附复合材料表面的有毒和有害气体,并将其分解和降解成对身体无害的小分子,起到自洁作用,有利于降低车内的挥发性有机化合物(VOC)含量。

竹展平板拉伸剪切胶合性能

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。

纤维布增强重组竹材的力学性能与耐水性能

以重组竹板材为基材,表面分别以碳纤维布和玻璃纤维布为增强体,环氧树脂为胶黏剂,热压成型制备增强型重组竹复合材料,探讨纤维布增强对复合材料耐水性能和力学性能的影响。结果表明,与纤维布复合后的重组竹,力学强度及尺寸稳定性大幅提高;双面纤维布比单面纤维布增强的提高幅度大;碳纤维布比玻璃纤维布增强的效果显著。利用纤维布增强重组竹,有利于拓展重组竹在建筑领域的应用。