基于标准化视角的竹质工程材料产业发展现状

竹质工程材作为竹材资源高效综合利用的主要途径,其问世不仅改变了公众对竹子的既有认知、拓宽了竹材应用范围,也大力促进了我国竹材加工产业的转型升级。本文针对竹质工程材产品分类和特点、应用发展情况及标准化现状三个方面进行了详细论述,并基于标准化视角对竹质工程材的发展提出了几点建议,期望能够推动我国竹质工程材料跨越式发展。

重组竹尺寸稳定性及力学特性

【目的】重组竹因其优异的物理力学性能和绿色环保特性,已被广泛应用于装饰装修、户外景观及交通运输等非结构领域,为我国竹产业的可持续发展开辟了新方向,但因缺乏作为建筑结构构件的有效评价依据,很大程度上限制了其在建筑结构领域的推广和应用。通过研究重组竹尺寸稳定性和力学特性,以期为重组竹在工程结构领域的安全设计和合理应用提供科学依据。【方法】基于室外用结构材性能的基本要求和数理统计分析法,测试分析了重组竹的尺寸稳定性、主要力学承载能力及破坏特性,并利用参数法和非参数法确定了其力学强度的特征值,提出了重组竹的力学强度设计参考值。【结果】重组竹强度大、尺寸稳定性好,整体力学性能要优于其他典型的木、竹质结构工程材料;随蒸煮时间的延长,重组竹吸水膨胀率呈线性增加趋势,且厚度方向明显大于宽度方向;力学性能与密度呈线性正相关,且抗弯弹性模量与各力学性能之间相关度较好,可用于预测其他力学性能;重组竹试样的破坏过程历经了线弹性变形、塑性屈服及破坏3个阶段,其水平剪切破坏模式有拉伸面拉断、层间剪切-拉伸面拉断混合破坏2种模式;重组竹力学性能的概率密度服从正态分布,且基于参数法和非参数法所得的强度特征值极为相近。【结论】重组竹尺寸稳定性和表观性能均能满足建筑结构工程用材的要求,且整体力学性能优于其他典型的木竹质结构工程材料。

矩形竹片剖分模型在竹筒开片中的应用

以毛竹(Phyllostachys heterocycle)竹筒为研究对象,经测定竹筒直径和壁厚,确定了毛竹壁厚与其直径的关系;建立针对矩形竹片的竹筒剖分数学模型,计算并分析了不同竹筒直径、加工余量、开片数时的矩形竹片截面尺寸、截面积、截面出材率,获得了竹筒开片数的合理取值范围、依据宽度的规格竹片的竹筒最佳开片数,给出了根据竹筒小头直径、加工余量、竹片规格选取竹筒开片数的检索表。结果表明:毛竹壁厚随其直径的增大而线性增大;竹筒开片数增加,竹片厚度增大而宽度减小,开片数较小时变化较明显,开片数较大时变化很小;开片数取8时,可获得最大截面的矩形竹片;竹筒的截面出材率随开片数的增加先增后减,开片数取15时可获得最大截面出材率;竹筒开片数的合理取值范围为8~15,综合考虑各因素开片数取12较为理想;对于宽度22 mm的规格竹片,竹筒小头直径为120、110、100、90 mm时,对应的最佳开片数分别为12、11、10、9;小头直径小于80 mm的竹筒,不适合用来生产规格竹片。

过热蒸汽处理对竹展平板的翘曲度及颜色的影响

【目的】随着竹展平板技术与应用的快速发展,其工业化应用越来越普遍,但是其尺寸稳定性差,特别是弦向翘曲比较严重,本研究的目的是探索一种提高竹展平板尺寸稳定性的方法。【方法】将试样用特制夹具紧固,然后通过155℃、170℃、185℃的常压过热蒸汽分别处理30、60和90 min,分析不同条件处理下试样的弦向湿胀率、干缩率以及绝干和饱水的翘曲度变化,同时测量常压过热蒸汽处理对竹展平板颜色的影响。【结果】竹展平板的竹青侧弦向湿胀率和干缩率明显大于竹黄侧,其中未处理组试件的竹青侧湿胀率大约为竹黄侧的4倍,干缩率大约为竹黄侧的2倍;处理后试样的弦向湿胀率和干缩率明显下降,各处理组之间的竹青侧弦向湿胀率随处理温度和时间的增加没有明显变化规律,两侧的干缩率随处理时间和温度的增加都呈降低趋势;处理后试样绝干翘曲度显著下降,且随温度增加和时间延长有降低趋势,185℃下处理90 min后试样绝干翘曲度为0.52%;处理后试样饱水翘曲度有少量增加,但与未处理试样相比差异不显著;处理后试样颜色变深,其中明度值随处理时间的延长和处理温度的升高呈明显降低趋势。【结论】常压过热蒸汽对竹展平板的绝干翘曲度有明显改善作用,但是对浸水饱和翘曲度效果不显著,需要进一步探索过热蒸汽处理技术及工艺,进一步改善竹展平板的尺寸稳定性。

湿热协同对酚醛树脂胶粘剂固化的影响

主要利用TG、DSC及SEM技术研究了水分与温度对酚醛树脂固化程度与固化速率的影响。结果表明,温度越高,酚醛树脂固化速率越大,水分的存在影响了酚醛树脂的固化度,在水分无法挥发条件下的酚醛树脂与正常固化的酚醛树脂相比硬度较低,容易被击溃,性能较差。对两者进行TG-DSC分析,前者的TG-DSC曲线表明其存在剧烈失重并仍有一吸热峰,而后者的TG-DSC曲线较为平缓,说明水分的存在影响了酚醛树脂的交联缩聚。

以竹代木——争创行业的引领者

随着生活水平提高,人们越来越多地喜欢使用来自天然的木制家居用品,同时出于节能减排的需要,也要求人们多使用木制品,少使用钢材、水泥。然而,为了加强森林保护,增强森林吸收和固定地球二氧化碳的能力,解决因工业发展和人类生活消耗能源而过量排放二氧化碳的问题,近几年来,世界各国都采取了严格的措施,以保护森林资源。