酚醛树脂处理杨树木材物理力学性能测试

Poplar lumber (Populus ussuriensis) is impregnated with low molecular weight PF resin, then it is heated and compressed so that the resin is fixed in wood. The wood is called surface compressive wood. This paper measured the index of physical mechanical properties. The result show that the average density of untreated wood is 415kg·m -3 , with the increase of compression set, the density went up clearly. From surface to inner the density is decrease gradually. With the increase of compression set , the compression strength of parallel to grain, bending strength, modulus of elasticity and surface hardness is raised obviously. The color of wood is slightly varied to yellow.

热压干燥过程中热压板温度对杨木水分状态的影响

【目的】对热压干燥过程中杨木锯材芯层温度和压力进行测试,探究热压板温度对热压干燥过程中杨木锯材芯层温度和压力等参数及水分状态的影响,为热压干燥机理研究提供依据。【方法】采用集成探针同步测量并记录热压干燥过程中杨木锯材芯层温度和压力,通过对杨木锯材芯层压力测量值与测量温度对应的饱和蒸汽压力值(压力理论值)进行对比分析,进而推测热压板温度对热压干燥过程中杨木锯材水分状态的影响。【结果】当热压板温度从120℃升高到140℃时,杨木锯材芯层压力峰值从146.4 k Pa增大到213.1 k Pa,相应温度峰值从102.8℃升高到123.7℃,温度和压力同时达到峰值,到达峰值时间从17.5 min缩短到11.6 min。当热压板温度为120和130℃时,含水率高于纤维饱和点的杨木锯材芯层水分为过压的未饱和水,热压干燥后杨木锯材芯层终含水率(48.55%和49.88%)高于纤维饱和点;当热压板温度升高到140℃时,杨木锯材芯层自由水受热汽化形成水蒸气,并随着蒸汽温度的升高由饱和状态转化为过热状态,热压干燥后杨木锯材芯层终含水率(27.70%)低于纤维饱和点。【结论】热压干燥过程中热压板温度越高,杨木锯材芯层温度和压力达到的峰值越高,峰值持续时间越短。热压干燥过程中含水率高于纤维饱和点的杨木锯材水分状态根据热压板温度不同,可为液态水(过压的未饱和水)、饱和水蒸气或过热蒸汽状态。

竹材增强杨木单板层积材冲击性能的研究

研究了在杨木单板层积材中加入竹材作为增强材料,以提高杨木单板层积材冲击性能。结果表明:将竹材加入杨木单板层积材,可以明显地改善杨木单板层积材的冲击韧性。当竹篾分别加入杨木单板层积材的上下次表层和中间部位时,其冲击韧性分别增强了30.4%和27.3%;总冲击能分别提高了31.7%和28.1%。裂纹形成能仅增长7.2%和12.8%;裂纹扩展能增长40.9%和43.4%;韧性指数值提高了27.2%和31.5%。

过热蒸汽预处理对50 mm厚杨木锯材常规干燥的影响

【目的】采用过热蒸汽预处理杨木锯材后进行常规干燥,探究过热蒸汽预处理对杨木锯材干燥速率、干燥质量和干燥时间的影响,以期提高杨木锯材干燥速率、缩短干燥周期、降低干燥能耗,为杨木锯材的高附加值利用提供技术依据。【方法】采用温度为110、120和125℃的过热蒸汽对初含水率100%~150%、规格900 mm×120 mm×50 mm(轴向×弦向×径向)的杨木锯材预处理5 h,之后进行常规干燥,分析过热蒸汽预处理对锯材含水率、应力、外观质量以及后期常规干燥速率的影响,依据国家标准对过热蒸汽预处理及未处理材常规干燥后的干燥质量进行评价。【结果】1)过热蒸汽预处理结果表明:预处理温度从110℃增加到125℃时,锯材含水率下降比例从59.26%增加到77.11%,含水率在较短时间内大幅度降低并接近木材纤维饱和点;预处理后锯材的残余应力较大,在2.71%~7.75%之间;锯材顺弯、横弯、翘曲和扭曲指标的干燥质量等级均为一级;锯材皱缩比例在25.00%~36.96%之间。2)常规干燥结果表明:经110、120和125℃过热蒸汽预处理后,锯材常规干燥速率较未处理材分别增大7.97%、16.23%和78.42%;从含水率和应力方面分析,过热蒸汽预处理材常规干燥后的干燥均匀度和厚度上的含水率偏差指标质量等级均达到一级,终含水率指标的质量等级为二级;锯材预处理过程中产生的残余应力在常规干燥过程中被释放,常规干燥后残余应力指标质量等级为二级;从外观干燥质量分析,预处理材常规干燥后的顺弯、横弯、翘曲和扭曲指标质量等级均达到一级;锯材在过热蒸汽预处理过程中产生的皱缩在常规干燥过程中部分得到恢复,常规干燥后锯材皱缩比例分别降低至28.60%、9.09%和15.00%。3)总干燥时间分析结果表明:与未处理材的常规干燥相比,110、120和125℃过热蒸汽预处理材的总干燥时间分别缩短了24.96%、44.22%和67.24%。【结论】过热蒸汽预处理可以显著降低杨木锯材的含水率,并提高杨木锯材常规干燥的干燥速率,缩短干燥时间。综合考虑杨木锯材干燥质量和干燥效率,50 mm厚杨木锯材过热蒸汽预处理温度以120℃较好。

杨木单板条层积材的蠕变性能分析

采用三点弯曲的方法对杨木单板条层积材进行了30%和40%2个应力水平的蠕变试验,并用四元件Burger模型对蠕变数据进行拟合。结果表明,四元件Burger模型很适合用于描述杨木单板条层积材的蠕变变形,且随着应力水平的增加,PSL的瞬时弹性变形增加。

热压干燥中高含水率杨木锯材内水分状态及迁移机制

【目的】检测热压干燥中含水率高于纤维饱和点(FSP)的杨木锯材内温度和压力,分析热压板温度对锯材内不同位置温度和压力的影响,探究锯材表层和心层水分状态和变化规律,阐释高含水率杨木锯材内水分迁移机制,为揭示木材热压干燥机制和干燥过程的精准控制提供理论依据。【方法】在热压板温度为120、130和140℃条件下,对400 mm(L)×120 mm(T)×25 mm(R)杨木锯材(含水率40%~60%)进行热压干燥,采用温度-压力集成传感器在线检测锯材表层和心层温度和压力,并依据热力学原理中饱和压力与饱和温度的关系分析锯材内水分状态。【结果】1)热压干燥中杨木锯材表层和心层温度和压力峰值随热压板温度升高而增大,当热压板温度从120℃升至140℃时,锯材表层温度和压力峰值分别从115.4℃、209.3 kPa增至133.0℃、314.5 kPa,心层温度和压力峰值分别从109.4℃、235.5 kPa增至126.4℃、336.9 kPa,但表层和心层温度达到峰值的时间滞后于压力峰值。2)杨木锯材表层水分状态分析表明,在热压板温度为120℃条件下,表层水分处于未饱和水状态,干燥后表层含水率高于FSP可提供佐证;在热压板温度为130和140℃条件下,表层测点位置的自由水转变为水蒸气,随干燥时间增加,由饱和蒸汽状态逐渐转变为过热蒸汽状态,干燥后表层含水率低于FSP证实推测正确。杨木锯材心层水分状态分析表明,虽然含水率高于FSP的锯材内温度高于大气压下水的沸点温度,但由于心层压力较高,水分处于未饱和水状态;在热压板温度为120、130和140℃条件下,干燥后心层含水率均在50%以上,显著高于FSP,证明液态水状态的推测。3)热压板打开期间杨木锯材内水分状态分析表明,热压板打开瞬间锯材表面和内部压力急剧下降,锯材中部分液态水发生闪蒸转变为水蒸气,锯材内水蒸气从表面快速迁出引起锯材含水率降低。【结论】热压板闭合阶段,锯材表面与蒸发面之间的液态水吸热汽化产生的蒸汽压力导致锯材内部压力高于大气压,沿厚度方向从锯材表面到中心的水分状态依次为过热蒸汽(表面)、饱和蒸汽(蒸发面)和液态水(中心);热压板打开阶段,锯材内水分在蒸汽压梯度驱使下从锯材表面释出,并使锯材含水率降低,是热压干燥中高含水率锯材内水分迁移的主要方式。

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。

树脂浸渍量对杨木单板层积材性能的影响

采用低分子量酚醛树脂浸渍处理的杨木单板制备单板层积材(LVL),探讨浸渍方式对单板树脂浸渍量和LVL性能的影响。结果表明:在常温常压和加压条件下,浸渍量均随浸泡时间的延长而增加;浸渍量增大,LVL性能提高。当浸渍量为168%时,弹性模量和静曲强度分别达到日本JAS SIS-24《结构单板层积材》标准中140E级和180E级要求。

意杨旋切板胶合木柱的蠕变性能

本文对意扬旋切板胶合木柱长期荷载作用下的蠕变性能开展了初步研究工作。试件为3组,尺寸均为150 mm×150 mm×2 400 mm,每组试件所施加的轴心受压荷载值都是根据先前相同尺寸柱短期轴压试验确定的。研究过程中用温湿度记录仪记录试验环境变化;用位移传感器记录试件中部的变形大小;运用黏弹性力学理论建立蠕变本构方程;利用Origin软件结合试验数据对本构方程的系数进行拟合。结果表明:足尺旋切板胶合木柱的蠕变变形由弹性变形、黏性变形和黏弹性变形组成;湿度和温度对蠕变变形的影响很大;通过Burger模型、三参量模型和经验模型建立蠕变本构方程,其中Burger模型与三参量模型能够较好地拟合本次试验曲线,而三参量模型所建立的本构方程能够更好地应用于实际工程中。

意杨单板层积材地板的涂饰加工与成本分析

介绍一种新开发的意杨单板层积材地板的涂饰加工工艺,并检测其相关性能。结果表明:单板层积地板的浸渍剥离、表面耐磨、漆膜附着力等指标,均可达到国标要求;生产成本介于中高档实木复合地板和强化地板之间。

杨木单板条层积材热压工艺的研究

本项研究以杨木单板条为原料，在试验室条件下，研究了单板条层积材（ＰＳＬ）的热压温度、热压时间、热压压力及板材密度与板材性能之间的关系，并进行了优化处理，得出最佳热压参数：温度Ｔ＝１４５℃，时间ｆ＝２０ｍｉｎ（板厚１５ｍｍ），板材密度Ｄ＝０．６０ｇ／ｃｍ￣３，压力Ｐ＝６．７６ＭＰａ。

基于应力波的意杨原木、单板及LVL弹性模量相关性研究

评估原木制成的单板、单板层积材(LVL)制品的品质,为原木进行适时最佳分等提供方法,以提高其利用价值。采用应力波无损检测法测定意杨原木、及其单板和LVL制品的动态弹性模量(MOE)值,并研究三者之间的相关性,同时,对LVL进行抗弯力学性能试验,检测其静态MOE值,与其动态MOE进行对比验证。结果表明:用应力波无损检测方法测定意杨原木的动态MOE值与其单板和LVL的动态MOE值之间均有较高的相关性(相关系数R>0.80),且LVL动、静态MOE之间呈显著相关(R>0.90)。

金属网增强型杨木单板层积材的研究

讨论了酚醛(PF)树脂胶、环氧树脂胶和聚氨酯(PU)树脂胶等3种胶粘剂用于金属网与杨木单板胶合的情况;研究了用不同金属材料、不同规格的金属网,在不同的组坯条件下压制的层积板的性能。结果表明,金属网对杨木单板层积材(LVL)的弹性模量(MOE)、静曲强度(MOR)等性能的增强效果比较显著,而且金属网目数是影响层积板胶合强度、MOE、MOR等性能指标的主要因素;综合考虑经济性与工艺可操作性,用酚醛胶(PF)作为这种复合材料的胶粘剂,并且用40目的不锈钢网与杨木单板胶合时,层积板的胶合强度达到国家标准GB9846.12-88中Ⅰ类胶合板的胶合强度要求。

拔钉延迟时间对木结构用材握螺钉力性能的影响

为了获取木结构螺钉连接强度的基础数据,探讨拔钉延迟时间对三种木结构用材握螺钉力性能的影响。试验结果表明:1)3种材料的握螺钉力依次为:落叶松规格材(纵面)>杨木胶合板(板面)>杨木单板层积材(板面);2)随着拔钉延迟时间的延长,落叶松规格材的纵向握螺钉力几乎没有变化;杨木单板层积材和胶合板的板面握螺钉力均呈现先增大、后逐减、再趋于平稳的趋势,其中杨木胶合板的板面握螺钉力变化幅度更小。

环境温湿度对竹材增强LVL力学性能的影响

在不同温湿度条件下,对竹材增强单板层积材(LVL)进行处理,分析了经过处理后竹材增强LVL力学性能的变化。结果表明:经过高温高湿处理后,竹材增强LVL的力学性能均出现了明显的衰减。其中,弹性模量(MOE)平均衰减30.7%,静曲强度(MOR)平均衰减38.3%,冲击韧性平均衰减11.7%;经过低温处理后,竹材增强LVL的弹性模量和静曲强度都有微弱增长的趋势,弹性模量平均增长率为2.5%,静曲强度平均增长率为5.4%,冲击韧性平均衰减率为37.9%;在高低温交变处理过程中,竹材增强LVL的弹性模量和静曲强度处于上下波动的状态,弹性模量衰减率或增长率在5%以内,静曲强度衰减率或增长率在10%以内,冲击韧性呈衰减趋势,平均衰减率为18.7%。

高温热处理对杨木压缩板材物理力学性能的影响

采用高温热处理工艺固定杨木板材的压缩变形,比较分析了处理前后杨木板材的物理力学性能。结果表明:杨木板材的压缩变形得到很好的固定;杨木板材经过热压及高温热处理后,密度和尺寸稳定性得到提高,吸湿性降低,弯曲性能变化不大。

人工林杨木材性对单板层积材强度的贡献率

本文提出了衡量单板层积材强度中实木材性所占份额的贡献率概念，以揭示实木材性对单板层积材强度的贡献程度。以人工林杨木为对象，研究了实木材性对单板层积材强度的贡献率。结果表明，实木材性好或单板层积材中的单板较厚时，贡献率较高。材性较优的６９杨和材性居中的７２杨、材性较差的６３杨３个无性系杨木的平均贡献率分别为７４３４％、６７４８％、６４７２％，厚度为３５６５ｍｍ、２６１４ｍｍ、１５４５ｍｍ单板组配的单板层积材中的平均贡献率分别为７４００％、６７４８％和５８０６％。研究的６项强度性能中，杨木实木材性对抗剪强度、弹性模量和冲击韧性的贡献率较高，约为８０％。

速生杨木LVL与胶合板钉连接节点受力性能

轻型木结构建筑中主要抗侧力构件为剪力墙,而钉节点的性能是决定轻型木结构剪力墙受力性能的关键因素。选用速生杨木LVL、结构胶合板和国产普通圆钢钉制作了120个钉连接节点试件,采用单调加载方式进行侧向承载力试验研究,结果表明:节点破坏形式共有6种;不同钉制方式对钉连接节点的最大承载力影响不大,但对屈服荷载和刚度有较大影响;荷载方向与墙骨方向的夹角对钉连接节点的最大承载力、屈服荷载和刚度均有影响。对于各连接节点的荷载-滑移曲线及相关参数进行拟合,发现拟合曲线的屈服荷载拟合度较高,而拟合刚度存在一定差异。

意杨单板层积材热压工艺研究

在一定范围内提高热压温度、单位压力或延长热压时间,均有利于提高单板层积材的物理力学性能,但温度过高、压力过大、时间过长,总的效果反而不好。在实验室条件下,较为理想的分步热压工艺条件为:热压温度T=130℃、单位压力P=1.3MPa、热压时间t=210s。

分离刚度法测试杨木单板层积材木梁剪切模量的试验研究

目前中国杨木人造板以非结构为主,而在机电包装行业中使用大量实木作为包装材料,从经济成本、资源利用和环境保护等诸多方面都迫切需要以结构人造板替代实木作为机电包装材料。针对厚型单板层积材面内剪切模量测试,从理论上给予推导,并从实践上利用理论指导实际测试,以期为单板层积材的结构设计、性能测试以及使用提供技术基础。