竹木复合层积材的力学性能及耐老化性能_张晓春

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竹木复合层积材的力学性能及耐老化性能

图２热压曲线图
性能进行强重比分析。由表２可知，高密度的竹木复合材料力学性能虽然高于低密度的板材，高密度板但
量约为７。浸胶单板、帘自然干燥至含水率１％％竹４
～
的提高。其模量和强度的力学性能均要高于北美ＰＬ０《板层积材性能》我国Ｇ／０４ — Ｒ —５ｌ单和ＢＴ２２１２０（０６单板层积材》标准中具体规定的结构用单板层积材产品的性能指标要求ｊ。因此，以考虑将其可
ｄｎ，ＡＧＳｅ—ｕ，ＨＮｉｈｎｉＪＮｈｎｘｅＺＡＧＱ－ｅｇｇＩｓＡｂｔａｔＢｍｏ—ｏｄｃｍｏｉｍｎｔｅｅｒｕｅｓ（Ｖ）ｗｔｄｎｉｅｗｒｐｅａｅｉｓｄ．ｈ — ｓｒｃ：ａｂｏｗｏｏｐｓｅｌｉａｄｖｎｅｌｍｂｒＬＬｉ３ｅｓｉｅｅｒｐｒｄｉｔｓｔｙＴｅｔａｅｈｔｓｎｈｕｍａ
大而增大：实验室加速老化处理后竹木复合层积材的抗弯模量、弯强度、在抗顺纹抗压（抗拉）强度的保留率都很高，均在７％以上，现出很强的抗老化能力。５表
关键词：竹木复合层积材；学性能；力耐老化性能
Ｍｅｈｎｃｌｎｇｇｒｓｔｎｅｐｏｅｔｓｆａｏ－ｏｄｃｍｐｓｅＶＩＨＮｉ — ｕ，ＨｕｃａｉｄａｉｅｉａｃｒｐｒｉｍｂｏｗｏｏｏｉＬ｝ＺＡＧＸａｃｎＺＵＹ－ａａｎｓｅｏｂｔＬｏｈ

两项竹材物理力学性质试验方法标准的比较

1 竹材物理力学性质试验方法标准的发展我国对竹材物理力学性质的研究始于 20 世纪 30
年代。梁希等[ 1] 于 1944 年发表了5竹材之物理性质及力学性质初步实验报告6。1955 年江作昭等[ 2] 发表了 5北京市用毛竹性质研究6, 并编制了5竹材( 毛竹) 物理
第 22 卷第 4 期
考虑了竹材密度沿竹株高度由低到高和沿环形截面由北向南逐渐增大的生长特征[ 6] , 增加了从每株样竹上
样竹胸径的要求大于前者。2) 在截取试样方面, 后者获得的试样数量, 但是亦增加了试样的加工难度。
21 2 物理性质试验方法
表 2 两项标准物理性质试验方法之间的差异
Tab1 2 Differences of testing methods for evaluating physical properties between the two standards
项目
含水率
试样尺寸烘干时间
干缩性质
试样尺寸烘干温度、时间
密度
试样尺寸含水率范围
吸水率
GB/ T 15780-1995
( 103 ? 2) e 烘 4 h 后, 开始试称 10 mm @ 10 mm @ t mm ( 103 ? 2) e 烘 4 h, 开始试称 10 mm @ 10 mm @ t mm 9% ~ 15%
H arbin Ins tit ut e of Technol ogy, H arbin 150008, H eil on gjiang, C hina)
Abstract: In t his paper, t he JG/ T 199- 2007 t est ing met hod for evaluat ing phy sical and mechanical pro pert ies of bam bo o product s used in building s was analy zed and co mpar ed w it h t he nat ional st andar d GB/ T 15780- 1995 f or evaluat ing phy sical and mechanical pro pert ies of bamboo product s1 T he histo rical development, sample preparat ion, inst rument s, and testing m et hods of bot h st andar ds w ere presented1 T he object iv e o f t his paper w as t o provide suggestions and g uidance f or a pot ent ial r ev ersion of GB/ T 15780- 19951 Key words: bam boo ; standard testing m et hods; physical and mechanical propert ies; co nst ruct io n industr y

竹木复合层积材结构及其性能

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第２６卷第６期南京林业大学学报（然科学版）自Ｖ１２，ｏ６ｏ．６Ｎ．
２０年１月０２１
ＪｕｎｌｆＮａｊｇＦｒｓｒｉｅｓｙＮａｕａＳｉｎｅｄｔｎｏｒａｎｉｏｅｔｙＵｎｖｒｉ（ｔｒｌｃｅｃｓＥｉｏ）ｏｎｔｉ
ｅＳｒｃｕｅａｄＰｒｐｒｉｓｏｍｉａｅｍｂｏｗｏｄＣｏｏｉｍｂｒｔｕｔｒｎｏｅｔｅｆＬａｎｔｄＢａｏ－ｏｍｐｓｔＬｕｅｅ
ＪＡＮＧｅ — ｕ，ＨＵ — ｉＺＨＡＮＧ — ｈｎＩＳｈｎｘｅＺＹｉｘｎ，Ｑｉｅｇｓ
高密度竹帘胶合板为强化面层，尾松板材为芯层，用特殊的二次热压生产工艺，制出的马采研
竹木复合层积材物理、学性能良好，够满足铁路平车地板对强度、候性、磨性、钉力力能耐耐握
等性能的特殊要求。
Ｎｖ，０２ｏ．２０
竹木复合层积材结构及其性能
蒋身学，一辛，齐生朱张
（京林业大学竹材工程研究中心，苏南京２０３）南江１０７
摘
要：用复合材料力学层合板理论对竹木复合层积材进行结构设计与试验。结果表明：运以
关键词：木复合层积材；竹结构设计；复合材料力学；物理、学性能力

竹材物理力学性能研究

压缩处理
对竹材进行压缩处理，使其密度增大，提高其抗压和抗弯强度。
竹材的防腐处理
化学防腐
使用防腐剂对竹材进行处理，以防止其受潮、腐烂和虫蛀。
生物防腐
利用生物制剂对竹材进行处理，使其具有抗菌、防虫性能。
真空或压力处理
将竹材置于真空或压力环境下进行处理，以消除内部水分和气体，
提高防腐性能。
竹材的复合化处理
本研究对于促进竹材在建筑、桥梁等工程领域的应用，推动绿色建筑和可持续发展具有重要意义。
02
CHAPTER
竹材的基本物理特性
密度与孔隙率
密度
竹材的密度通常在0.4-0.9g/cm³之间，其密度取决于竹种和生长环境。密度是影响竹材物理力学性能的重要因素之一。
孔隙率
竹材内部具有发达的孔隙结构，孔隙率较高，一般在20%-30%之间。这种孔隙结构对竹材的力学性能和加工性能有一定影响。
冲击韧性
• 冲击韧性：冲击韧性是指材料在受到冲击负荷时的抵抗破裂和延性的能力。竹材的冲击韧性较好，能够吸收较大的冲击能量，这与其纤维结构有关。
疲劳性能
• 疲劳性能：疲劳性能是指材料在反复承受一定负荷时抵抗疲劳破坏的能力。竹材的疲劳性能较好，能够在一定循环次数的负荷下保持较好的完整性。
04
弯曲性能与弹性模量
弯曲性能
竹材在承受弯曲负荷时的性能表现，通常以弯曲强度和弯曲模量来衡量。弯曲强度是指竹材在弯曲状态下所能承受的最大负荷，弯曲模量则是指竹材在受到外力作用时抵抗变形的能力。
弹性模量
弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形能力的重要参数，通常以兆帕（MPa）表示。竹材的弹性模量较高，能够达到20GPa左右，表明其具有较好的抗变形能力。

竹木复合层合板老化性能试验

明影响木质人造板耐久性能的主要因子有Ｊ第：
一
实验方法和室外正常老化方式下的老化结果基本一
致。许凤和等人研究了大气环境当量对复合材料老化寿命预测的影响。
本文主要运用ＡＴ１３人工加速老化试验ＳＭＤ０７
Hale Waihona Puke ＦｒｔｕｈｒＳｄｒｓ：ＢｍｏｎｉｅｒｇＲｓａｃｅｔ，ａｊｇＦｒｓｙＵｉｒｉ，ａｊｇ２０３，ｈｎｉｔｏ ’ ｄｅｓａｂｏＥｇｅｎｅｅｒＣｎｒＮｎｎｏｅｔｎｖｓｙＮｎｉ１０７Ｃｉａｓａａｎｉｈｅｉｒｅｔｎ
老化研究。分析了板材的耐水性、尺寸稳定性、项力学性能值在加速老化过程中的变化情况，各并对老化后该种竹
木复合材料的抗弯强度和弹性模量进行回归分析，拟合出一般的力学性能和老化周期的函数方程。研究表明：老
化过程中板材的抗弯强度和弹性模量的都呈现下降趋势，老化过程对纵向抗弯强度的影响程度要小于对纵向弹但
ＳｍｏｕｕｎｇｎｅｏｓｈｅｕｔｓｏｅｈｔｂｔｈｅｄｎｔｎｈａｄＹｏｎ ’ ｄｌｓｄｃｅｓｄａｔｒｔｅｄｌｓａｄａｉｇｐｒｄ．ＴｅｒｓｌｈｗｄｔａｏｈｔｅｂｎｉｇｓｒｇｎｕｇＳｍｏｕｕｅｒａｅｆｈｉｓｅｔｅ
ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｒｔｅｓｘｃｃｅａｉｃＭｃｅａａｅ — ｇｎｅｔｗｉＡＳＭ０７ａｏｄｃｅｏｓｕｙｔｅｓｒｃ：ｎｔｉａｅ，ｈｉ— ｙｌａｆｉａｃｌｒｔｄａｉｇｔｓｉｔｈＴＤ１３ｗｓｃｎｕｔｄｔｔｄｈｂｍｂｏｗｏｏｏｉａｎｔｇｎｒｐ￣．Ｔｅｒｓｓａｃｆｗｔｒｉｎｉｎｔｂｌｙａｄｍｅｈｎｃｌｒｐｒｅａｏ／ｏｄｃｍｐｓｔｌｍｉａｅａｉｇｐｏｅｙｅｈｅｉｎｅｏａｅ，ｄｍｅｓｏｓｓａｉｔｎｃａｉａｏｅｔｓｔｉｐｉｕｄｒｔｅａｉｇｐｏｅｓｗｅｅｓｕｉｄｎｅｇｎｒｃｓｒｔｄｅ．Ａｅａ，ａｒｇｅｓｎｍｏｅｓｅｔｂｉｈｄａｎｈｅｄｎｔｎｔｈｔｆｒｔｔｅｒｓｉｄｌｈｏｗａｓａｌｅｍｏｇｔｅｂｎｉｇｓｅｇｈ，Ｙｏｎ ’ ｓｒｕｇ

竹木复合集装箱底板表层材料的研制

ｌｙｒｔｕｎｉｄｎｌａｅｓｏｐｏｅｏｈｒｗｏｔｓｅｓｎｓａｄａｒｈｇｎｓｅｉｎｗａｓｄａｅｓｗｉｆｒｌｇｔｉａｙｒｎｔｆｔｔｅａｖｒｅｏｅ，ｈｏｏｕｌｏｈｔｒｎｎｏｔｏｏａｔｔｓｇｓｅｎｌｅｄｕ
ｔｐｉｉｅｔｅｈｔｒｓｉｇｐｏｅｓＴｅｔｓｒｓｌｈｗｅａｈａｅｏｄｄｕｄｒｒｓｒｓｕｅ５ＭＰ，ｏｏｔｚｏｅｓｎｒｃｓ．ｈｔｅｕｔｓｏｄｔｔｅｐｍｈｐｅｓｈｔｎｌｎｅｎｅｅｓｐｅｓｒｂｐａ
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产品与开发
何文，蒋身学
（南京林业大学竹材工程研究中心，南京２０３１０７）
摘要：根据复合材料层合板理论中表层材料力学性能越好对整个层合板的力学性能贡献越大的理论，用一
定厚度的竹帘按照一定的组坯方式，用正交设计方案对热压工艺进行优化，采试验结果得出：用６０８层．ｍｍ
厚的竹帘按照上面４层纵向竹帘和下面２层横向竹帘的组坯方式，在压力５ａＭＰ、时间８ｎｍｉ、温度１０５ ℃的
热压工艺下可以制成纵、横向弹性模量分别为１５ＭＰ、５４０ａ３５８ａ３Ｍｐ，纵横向静曲强度分别为１０Ｐ、８Ｍａ

竹木复合层积材横纹静摩擦系数的研究

形成强度不大的二水石膏网状结构,使板子表面形成水泥的假凝现象,致使板子表面密度降低,甚至表面成粉状。

采用本研究方法适宜的热压温度为100℃左右。

4.4　热压时间对板子性能的影响热压时间较短时,碳酸氢钠分解不完全,水泥水化不充分,结晶较差,所以制品强度较低。

本研究分析说明热压时间为15min板子各项性能较好。

由于时间越长,板坯性能越好,所以还应进一步探索时间更长的情况。

但可以想象,如果时间过长,就会导致水分过度蒸发,使水化作用的水量不足,同时可能使已水化产物由于缺水而发脆或在压力下结晶破坏,所以同样使制品强度降低。

4.5　其　他由于试验所用的大部分刨花较长,导致搅拌、铺装时不均匀,致使板子结构较不均匀,这对板子终强度尤其是内结合强度有很大影响。

另一方面,虽然板子名义密度设定为1200kg/m3,但最终成品板平均密度仅有1034.8kg/m3,这除了因卸压后厚度反弹引起以外,水泥的“流失”也导致了这一结果,而板子的强度一般随密度的增加而增加。

因此可以设想,使用适宜尺寸的刨花,提高板子的密度,板子终强度应该会有很大的提高。

再者,对于本工艺应进一步深入研究,寻找提高板子最终强度的途径(如寻求合适的养护工艺)等。

在提高板子初强度的前提下,研究如何提高板子终强度的方法是值得深入探讨的。

5　结论与建议通过本研究,可以得到以下结论:(1)研究表明,虽然本实验制得的水泥刨花板各项性能指标值较低,但压制10～15min后,板子脱模强度很高,卸压后即可搬运。

(2)本工艺有必要深入研究,如采取合适的刨花形态、改善试验测试设备,寻求较好的养护工艺等。

在提高板子初强度的前提下,研究如何提高板子终强度的方法是本研究的重要环节。

参考文献1　卢晓宁,张洋等1热压水泥刨花板工艺的研究,木材工业,1991,5(3):1～32　Dwight A.Eusebio estal.Rapid curing of cement-bonded particleboard I.M okuzai G akkaishi,1995,41(3):309～317(通讯地址:210037,南京市龙蟠路)竹木复合层积材横纹静摩擦系数的研究南京林业大学竹材工程研究中心　许　斌　蒋身学摘　要　通过测定竹木复合层积材与钢材及橡胶之间的横纹静摩擦系数,并与红松相对应的横纹静摩擦系数对比。

高强轻质竹木复合材料生产工艺研究

Ｌｒｃｓｒｅ．ｖＬｐｏｅｓｗｅｅｎａｈａｏｒｅＢｒｈｖｎｅ；ａｎｔｅｅｒｌｍｂｒｙｗｏｄｍｂｏｓｉｅｒｔｅｂｍｂｏｇｅｎ；ｉｅｅｒＬｍｉａｅｖｎｅｕｅｒｃ
ＺａｇＸａｃｕＪｎｈｎｕＺａｇＱｓｅｇｈｎｉｈｎｉｇＳｅｘｅｈｎｉｎｏａｈ
（ａｏｎｉｅｒｇａｄＲｓｍｈＣｎｅ，ａｊｇＦｒｓｙＵｉｅｓｙＮｎｉｇ２０３Ｊｎｓ，ｈｎ）ＢｍｂｏＥｇｅｉｎｅｅ＇ｅｔｒＮｎｉｏｅｔｎｖｒｉ，ａｊ１０７，ａｇｕＣｉａｎｎｃｎｒｔｎｉ
ＡｂｔａｔＢｍｂｏｗｏｏｏｉｍｉａｄｖｎｅｍｅＬＬａｒｐｒｄｕｉｉｈｓｃｒａｏ－ｏｄｃｍｐｓｅｌｎｔｅｅｒｕｂｒ（Ｖ）ｗｓｅａｅｓｇｂｒｔａｅｌｐｎｃ
ｖｎｅｎａｏｔｉｅｅｂｍｂｏｇｅｎａａｔｒｌ，ｎＦｒｓｎａｄｅｉｅｈｅｅｒａｄｂｍｂｏｓｐｎａｔａｏｒｅｓｒｗｍａｅａｓａｄＰｅｉｓａｈｓｖ．Ｔｅｒｒｈｉｉｆｅｃｓｏａｉｕｒｃｓｉｇｆｃｏｓｏｒｐｒｅｆｔｅｃｍｐｓｅｌｍｂｒｗｒｘｌｒｄｎｕｎｅｆｖｒｓｐｏｅｓｎａｔｒｎｐｏｅｔｓｏｏｏｉｕｅｅｅｅｐｏｅ．ｌｏｉｈｔＴｅｒｓｌｈｗｅｈｔｔｅｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｓｏｈｏｏｉｕｅｉｔｉｃｅｓｄａｄｈｅｕｔｓｏｄｔａｈｃａｉａｒｐｒｅｆｔｅｃｍｐｓｅｌｍｂｒｆｓｎｒａｅｎｓｉｔｒ

竹木复合层合板抗疲劳性能的实验研究

第34卷第4期2010年7月南京林业大学学报(自然科学版)Journa l o fN anji n g Forestry Un i v ersity (Natural Sc ience Ed ition)V o.l 34,N o .4Ju.l ,2010htt p ://www.n l dxb .com收稿日期:2009-10-15 修回日期:2010-04-26 基金项目:国家高技术研究发展计划(2002AA245171)作者简介:张晓冬(1962)),副教授。

E-m a i :l z h angxiaodong @n jf u.co 。

引文格式:张晓冬,程秀才,班磊.竹木复合层合板抗疲劳性能的实验研究[J].南京林业大学学报:自然科学版,2010,34(4):42-44.竹木复合层合板抗疲劳性能的实验研究张晓冬1,程秀才2,班磊1(1.南京林业大学竹材工程研究中心,江苏南京 210037;2.南京市产品质量监督检验院,江苏南京 210028)摘要:为了使竹木复合层合板能够更好地应用于公交车底板,对该产品进行了50万次动态弯曲、45万次动态扭转和3000km 可靠性路面疲劳试验测试,观测板材的力学损耗及受破坏情况,并且对经疲劳试验后的产品进行了弯曲力学性能测试。

结果表明:经过50万次弯曲试验后,板材的各项弯曲力学性能保留率均在90%以上;45万次扭转试验后各项弯曲力学性能保留率在85%以上;模拟装载进行3000k m 可靠性路面试验后各项弯曲力学性能保留率在80%以上。

关键词:竹木复合层合板;疲劳实验;弯曲强度;弯曲模量中图分类号:S781 文献标志码:A 文章编号:1000-2006(2010)04-0042-03Study on ant-i fatigue perfor m ance of ba mboo /w ood co m posited panelZ HANG X iao -dong 1,C HENG X i u -ca i 2,B AN Le i1(1.B a mboo Eng i nee ri ng R esearch C entre o fN an ji ng F orestry U n i versity ,N anji ng 210037,Chi na ;2.N an jing Institute o f Superv ision &T esti ng on P roduct Q uality ,N anji ng 210028,Ch i na)Abstrac t :In order to get t he be tter usag e o f ba m boo /wood composited pane l for bus fl oo r ,a ser i es o f performance tests for the co m po sited pane l inc l udi ng 500000ti m es dynam ic bending ,450000ti m es dyna m i c to rs i on ,and 3000km re lia -b l e runni ng w ere ca rried out f o r observ ing its mechan i ca l l o ss and da m age sta t us .T ests resu lts i ndicated that the bendi ng streng t h o f the composited pane l cou l d still re m a i n mo re t han 90%,85%and 80%,respecti ve l y afte r the aforesa i d dyna m ic bend i ng ,dyna m i c torsi on and reli able runn i ng .K ey word s :ba mboo /w ood composited pane;l fa ti gue test ;bendi ng strength ;bendi ng modu l us竹木复合材料作为一种新型的结构用材,已成为世界人造板工业发展的新趋向,其用途已由生产家具、室内装饰材料扩展到室外要求较高的建筑业模板、环境复杂的汽车底板、船舶运输的集装箱底板等。

竹塑复合材料的力学性能分析研究

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第１４卷第４期
２０年８月０６
安徽建筑工业学院学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆＡｎｕｎｔｔｔｆＡｒｈｔｃｕｅ＆ｎｕｔｙｏｒａｏｈｉＩｓｉｕｅｏｃｉｔｒＩｄｓｒｅ
纤维增强复合材料是一种新型结构材料，具有比强度高，比刚度大，材料性能可以设计等一系
列的优点。众所周知，纤维具有良好的力学性竹
不饱和聚脂进行了制作与力学测试。最后经过反
复比较，为竹纤维／认ＭＣ尼龙是一种比较好的复
Ｓｃｎｂｒｎｇｕｐｔｅｅｏｒａｉｈｎｍｏｕｃｎｏｃｌｂｅｆｔｎｄｓｉｌｂｅｆｔ．ｓｅｏｍｉａｎｅｉｓａｏｃａｎｅｉｓＫｅｒｓ：ｍｂｏｆｂｅ；ｃｍｐｓｔｙｗｏｄｂａｏｉｒｏｏｉｅ；ｍｅｈａｃｌｃｒｃｅｉｔｃｃｎｉａｈａａｔｒｓｉ
ＡｂｔａｔＩｒｄｕｉｈｅｅｔｃｎｄｔｏｆｔｓｆｔｅｂｍｂｏｆｂｒＳｄｅｌｍｅ．Ｅｘｏｉｓｒｃ：ｎｔｏｃｎｇｔｅｐｒｓｎｏｉｉｎｓｏｈｅｕｅｏｈａｏｉｅｖｅｏｐｎｔｐｌｒｎｇ
污染，又具有社会价值。
异大，如何降低生产成本进行了探索，得到了一亦
些有价值的经验。
１竹塑复合材料的制取工艺与力学

热压温度及板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度的影响

压温度和板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度影响显著，材顺纹抗压强度随热压温度的升高而增强，板但
ｌ５与１０两水平之间差异并不显著；同密度对板材顺纹抗压强度的影响差异显著，材的顺纹抗压强度随４℃ ６℃ 不板
ｃｍｐｓｅＬＶｏｏｉＬＺＡＧＸａ．ｈｎＪＮｈｎｘｅＺＡＧＱ — ｅｇｔＨＮｉｃｕ．ＩＧＳｅ —ｕ．ＨＮｉｈｎｏＡｓ
ＡｂｔａｔＴｏｆｃｏｘｅｉｎｓｗｒａｒｅｕｏｓｕｙｔｅｅｅｔｆｈｔｒｓｉｇｔｍｐｒｔｒｎｏｒｅｓ￣ｏｓｒｃ：ｗ — ｔｒｅｐｒａｍｅｔｅｅｃｒｉｄｏｔｔｔｄｈｆｃｓｏｏ－ｅｓｎｅｅａｕｅａｄｂａｄｄｎｉｎｐｃｍｐｅｓｖｔｅｇｈｏａｏ — ｏｄｃｍｐｓｔＶＬ．１ｈｅｔｄｂａｄｒｄｏｂｍｂｏｓｒｓｎａａｏｒｅｏｒｓｉｅｓｒｎｔｆｂｍｂｏｗｏｏｏｉＬｅ１ｅｔｓｅｏｒｓｗｅｅｍａｅｆｍａｏｔｐｅｒｂｍｂｏｇｅｎｒｉａｄｂｒｈｖｎｅｓｕｉｇｐｅｏｉ—ｏｍａｄｈｄｄｅｉｅｈｅｕｔｈｗｄｔａｏ— ｒｓｉｇｔｍｐｒｔｒｎｏｒｅｓ— ｎｉｅｅｒｓｎｈｎｌｆｒｌｅｙｅａｈｓｖ．Ｔｅｒｓｌｓｏｅｈｔｔｅｓｎｃｃｓｈｐｅｅａｕｅａｄｂａｄｄｎｉｔａｉｎｆａｔｆｃｎｔｅｃｍｐｅｓｖｔｎｔａａｌｌｏｔｅｇａｎｈｃａｎａｃｄｗｉｈｓｆｏ－ｒｓｉｇｙｈｄａｓｇｉｃｎｅｔｏｒｓｉｅｓｅｇｈｐｒｌｉ．ｗｉｈｗｓｅｈｎｅｔｔｅｒｅｏｔｐｅｓｎｉｅｏｈｒｅｔｈｒｈｉｈｔｍｐｒｔｒ．Ｂｕｈａｕｉｅｅｃｅｗｅｎ１５Ｃａｄ１５ ℃ ｗｓｎｔｉｉｃｎ．Ｂｏｒｅｓｔａｉｉｃｎｆｃｅｅａｕｅｔｔｅｖｌｅｄｆｒｎｅｂｔｅ４￣ｎ５ａｏｇｆａｔｓｎｉａｄｄｎｉｈｄａｓｆａｔｅｔｙｎｇｉｅ

我国竹木复合材料研究进展

我国竹木复合材料研究进展
崔会旺;杜官本
【期刊名称】《中国人造板》
【年(卷),期】2007(014)006
【摘要】阐述了我国竹木复合材料的研究进展,着重介绍了竹木复合材料的优势和其在竹木复合地板、竹木复合模板、厢底板等方面的应用.
【总页数】3页(P4-6)
【作者】崔会旺;杜官本
【作者单位】南京林业大学,南京,210037;西南林学院,昆明,650224
【正文语种】中文
【中图分类】TS653
【相关文献】
1.竹木电热复合材料的通电老化性能研究 [J], 肖瑞崇;陈玉和;包永洁;黄成建
2.竹木复合材料在我国的应用 [J], 张晓春;胡迪;蒋身学
3.图像处理技术在竹木复合材料性能评估中的应用展望 [J], 孙建平; 梁懿; 蒋志林; 柳婧如
4.竹木复合材料胶合界面的研究进展 [J], 杨广荣;钮越;杨华珍;卫佩行
5.浅谈竹木复合材料的胶合强度与破坏模式 [J], 黄志巍;王昱;邢红刚
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竹材力学性能及阻燃性能的改善

竹材力学性能及阻燃性能的改善张玉红;蔡基伟;李珍【摘要】It is necessary to study on pretreatment to improve properties of bamboo for shortage of wood and demands for high quality bamboo products. The effects of Melamine-Formaldehyde(MF) resin on the mechanical properties of bamboo,the flame retardancy of sodium silicate and ammonium polyphos-phate on bamboo were studied by orthogonal experiment and contrast test. The influences of concentra-tion,time and temperature in infiltrating process on compressive strength of bamboo and the effects of different concentrations and time on the flame retardation of bamboo were discussed. The results of experiment reveal that the concentration of MF resin and infiltrating time significantly influence on the compressive strength of bamboo,however,the effect of the temperature on compressive strength is not significant. Low concentration of MF resin solution results in less resistance to infiltration,the best con-centration of infiltrator is not more than 10%.For best mechanical properties of MF resin modified bam-boo,the optimal treatment process is to infiltrate the bamboo in not more than 10% MF resin solution for 2 h at 80 ℃. Then the density and strength of bamboo were improved, the highest compressive strength reached 139.77 MPa.The best treatment method for flame retardant performance is 25% of sodium silicate solution repeatedly (twice) dipping 48 h with the longest time of 207.73 s.%木材短缺与优质竹制品需要对竹材预处理改善竹材性能,采用正交试验和对比试验研究三聚氰胺甲醛(MF)树脂对竹子力学性能及硅酸钠、聚磷酸铵对竹子阻燃性能的影响.不同的浸渍浓度、时间、温度对竹子力学性能的影响及两种阻燃溶液浓度、时间对竹子阻燃效果的影响.浸渍浓度和时间对竹子的力学性能有显著的影响而浸渍温度对竹子的抗压强度影响较小.低浓度的MF树脂溶液对渗透阻力小,最佳浓度不超过10%.最佳处理工艺是浓度不超过10%、温度80 ℃、时间2 h,此时抗压强度最大达到139.77 MPa.两种阻燃溶液随着浓度和时间的增加,浸渍量呈上升趋势.阻燃性能最佳处理方法为25%的硅酸钠溶液反复(两次)浸渍48 h时阻燃时间达到最长为207.73 s.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)002【总页数】6页(P197-201,212)【关键词】毛竹;三聚氰胺甲醛树脂;水玻璃;聚磷酸铵;阻燃【作者】张玉红;蔡基伟;李珍【作者单位】河南大学循环与功能建材实验室,河南开封475004;河南大学循环与功能建材实验室,河南开封475004;河南大学循环与功能建材实验室,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】TU53随着我国经济的发展，木材可采伐量已不能满足人们的需要[1]. 我国又是一个少林国家，是世界人均拥有森林蓄积量最少的国家；森林蓄积量低于世界森林平均蓄积量[2]. 但竹林面积以及竹林的产量都位于世界之首，素有“竹子王国”之称[3-4]. 竹材是一种天然资源，具有可自然降解、可再生和环境协调性好等特性. 随着社会的发展及环保意识的提高，人们把目光重新投向天然、无危害竹材产品[5]. 竹材以其特有的优异环境学特性和天然的纹理及美感深受人们喜爱[6]，在建筑、家具和装饰材料中具有不可替代的重要地位[7-8]. 近年来随着建筑中竹质材料占木材总消耗量的比例逐年上升，竹材产业的发展壮大对缓解木材供需矛盾具有长远的意义[9-11]. 竹材具有生长快、强度高、韧性好、耐磨性好等优点[12]，竹材制品的生产不破坏生态环境且价格低廉，成为替代木材的最佳选择. 但竹材也存在一些天然的缺陷通过预处理可改善竹子的密度和易燃性使其应用范围更加广泛.1 试验材料与方法1.1 试验材料试验材料：毛竹、三聚氰胺甲醛(MF)树脂、水玻璃(硅酸钠)、聚磷酸铵(APP).毛竹试验用材含水率为8%左右；MF树脂具有良好的力学性能，不溶于冷水，水溶液呈弱碱性，甲醛与三聚氰胺的物质的量之比为2～3；水玻璃(Na2SiO3·9H2O)，Na2O含量为19.3%～22.8%，Na2O与SiO2的物质的量之比为(1.03±0.03)，模数约为1，黏度越低越易溶于水；APP聚合度≤20为水溶性，P2O5含量≥57%、N含量≥12%、pH为4.5～6.5.1.2 试验方法通过对毛竹预处理，分别用正交试验和对比试验来改善竹子的力学性能和阻燃效果. 力学性能用MF树脂处理毛竹，利用正交试验找出最佳的配制方案. 在常压条件下，将试件放在不同浓度及温度的溶液中进行浸渍试验. 根据试验设计的时间，将试件取出并烘干，按《建筑用竹材物理力学性能试验方法》(JB/T199-2007)测试竹子的顺纹抗压强度. 试验采用三因素三水平正交试验，参数见表1.表1 正交实验的条件Table 1 Condition of orthogonal experiment因素浸渍时间/h浓度/%浸胶温度/℃水平一11070水平二22080水平三44090阻燃试验采用硅酸钠、聚磷酸铵处理毛竹. 硅酸钠、聚磷酸铵溶液浓度为别为5%、10%、15%、20%、25%，在常温常压条件下浸渍(两次)24 h确保试件全部浸入溶液中. 根据试验设计的浸渍时间，将试件取出并烘干. 测出竹子的前后质量变化并找出最佳载药量；用最佳载药量的浓度按试验设计时间反复浸渍竹子，浸渍后取出竹子并进行燃烧试验. 燃烧条件为用酒精灯距离竹子7 cm的高度进行燃烧，并测量出竹子点燃的时间.2 结果与讨论2.1 三聚氰胺甲醛树脂对竹子力学性能的改善2.1.1 竹子浸胶量的极差分析竹子浸胶量极差分析见表2. 由表2可知，竹子在溶液中浸渍的时间对竹子浸渍量的极差影响最大，其次是温度的影响，而溶液浓度对竹子浸胶量的影响最小. 各因素对竹材浸胶量的影响依次为：时间>温度>浓度. 从较优水平来看，最佳工艺是：浓度10%，时间4 h，温度90 ℃. 竹材浸渍量随着时间的增长而逐渐增加，在2h内浸渍量增长速度快，2 h后随着时间的延长浸渍量增长速度逐渐减小. 时间在2 h时竹子的平均浸渍量达到37.59%. 温度对竹材的浸渍量影响很大. 竹材属于多孔性材料，在加热浸渍过程中随着浸渍温度的增大使更多的树脂和水渗入竹子中. 浸渍2 h时，90 ℃的浸渍量分别是80 ℃和70 ℃的1.36倍和1.74倍.表2 浸胶量极差分析表Table 2 Range analysis on dipped amount编号温度/℃浓度/%时间/h∑浸胶量/%190104162．68290202146．5139040146．50480102107．8858020157．64680404159．3477010161．56870204108．5497040283．95K1335．69 332．12430．56934．60K2324．86312．69338．34K3254．05289．79165．70k139．5236．9047．84k236．1034．7437．59k328．2332．2018．41Rj11．294．7029．34较优水平C3B1A32.1.2 竹子顺纹抗压强度的极差分析顺纹抗压强度极差分析见表3，各因素对MF浸渍改性竹材后顺纹抗压强度的影响见图1. 由表3和图1可知，浓度对竹子顺纹抗压强度影响最大，其次是浸渍时间，而温度对竹子强度的影响最小. 三因素对竹子浸渍后抗压强度的影响是：浓度>时间>温度，最佳处理工艺是：时间2 h，浓度10%，温度为80 ℃. 在最佳的预处理条件下竹子的顺纹抗压强度达到最大. 竹子的抗压强度随着时间的增加呈现先增加后减少的趋势. 改性后竹子的抗压强度随着浸渍浓度的增大出现减少的趋势，说明渗透性较强的MF树脂会使溶液在毛细管孔隙内的黏度增加. 因此，较高浓度的树脂溶液对进一步渗透有较高的阻力. 在浓度为10%时竹子的抗压强度为139.77 MPa，相对于浸渍浓度20%、40%时改性后竹子抗压强度分别提高了9.00%、16.42%. 浸渍时间对竹子抗压强度也有一定的影响，随着时间的增加抗压强度先增加后减少，在浸渍2 h时竹子的抗压强度到达最大为135.75 MPa，而浸渍4 h 则降低了13.15%. 浸渍温度对竹子的影响较小但在80 ℃时竹子的抗压强度最大为131.13 MPa. 即在MF树脂最佳反应条件下抗压强度最大.表3 顺纹抗压强度极差分析表Table 3 Range analysis on compressive strength编号温度/℃浓度/%时间/h∑顺纹抗压强度/MPa190104409．68290202405．14390401357．71480102429．65580201 414．72680404335．83770101418．00870204334．24970402387．00K11 172．351257．941079．733491．97K21180．201154．081221．79K31139．831080．541191．04k1130．26139．77119．97k2131．13128．23135．75k3126．65120．06132．34Rj4．4919．7115．78较优水平C2B1A2图1 各因素对MF浸渍改性竹材后顺纹抗压强度的影响Fig.1 Effect of various factors on compressive strength of the modified bamboo after melamineimpregnated2.1.3 竹材顺纹抗压强度方差分析从方差分析(表4)可以看出，各因素对改性竹材顺纹抗压强度的强弱依次是：浸渍浓度>浸渍时间>浸渍温度. 浸渍浓度和浸渍时间对竹子顺纹抗压强度影响一般显著，而浸胶温度对竹子强度影响稍微显著.方差分析结果与极差分析结果一致.表4 竹子顺纹抗压强度方差分析表Table 4 Variance analysis of the compressive strength of bamboo方差来源偏差平方和自由度均方和F显著性温度623．612311．817．50∗∗浓度5754．0722877．0469．16∗∗∗时间4181．9322090．9750．26∗∗∗误差83．20241．60综合10642．8282.2 硅酸钠与聚磷酸铵对竹子阻燃性能的改善2.2.1 竹子载药量分析溶液浓度对载药量的影响试验结果见图2. 溶液浓度范围为5%～25%时随着硅酸钠、聚磷酸铵溶液浓度不断增大，竹子的载药量呈现出不断递增的趋势. 硅酸钠溶液的载药量相对于聚磷酸铵的增长速度更快. 溶液浓度为5%时，竹子的载药量分别为硅酸钠0.39%、聚磷酸铵0.44%. 当溶液浓度增加到25%时，毛竹的载药量分别为2.67%、2.16%. 溶液浓度25%时，硅酸钠溶液载药量比聚磷酸铵提高了23.61%. 因此竹子最佳的载药量是浓度为25%的硅酸钠2.67%、聚磷酸铵2.16%. 图2 溶液浓度对载药量的影响Fig.2 Effect of solution concentration on drug loading2.2.2 竹子阻燃时间的分析阻燃时间与阻燃溶液进入竹材的载药量有关，用阻燃溶液在常温常压条件下浸渍竹子时，随着溶液浓度的不断增加竹子的载药量呈现出递增的趋势. 因此试验选用的浓度为25%，浸渍时间：4、8、12、24、48 h. 由于竹子本身的密度较大，在常温常压条件下浸渍竹子时竹子载药量的变化值相对较小，因此采用反复浸渍的方法来提高竹子的载药量，从而起到更好的阻燃效果.试验结果见图3，随着浸渍时间的增加竹子的阻燃时间呈现出递增的趋势. 浸渍聚磷酸铵溶液和水的竹子随着浸渍时间的增加阻燃时间的曲线增加趋于稳定. 主要是随着浸渍时间的增加聚磷酸铵竹子的阻燃时间不断增加，浸渍4 h时竹子的阻燃时间分别为聚磷酸铵106.50 s、硅酸钠64.56 s；在阻燃溶液中浸渍48 h后竹子的阻燃时间达到最大分别为聚磷酸铵129.50 s、硅酸钠207.73 s. 因此在同等条件下浸渍硅酸钠比聚磷酸铵溶液的阻燃效果更好一些.竹子随着浸渍时间的增加竹子的含水量不断提高，但时间太长竹子吸水率变化值变小. 因此随着时间的增加浸水和浸渍聚磷酸铵溶液的阻燃时间趋于平缓. 而浸渍硅酸钠的阻燃时间与浸渍时间呈线性递增关系，即随着浸渍时间的增加竹子载药量不断增加，竹子的阻燃时间也随之增加. 载药量不断进入竹子中，但由于低聚合度的聚磷酸铵与聚合物的相容性较差，这样竹子的载药量随着时间不断增加但大都会覆盖在竹子的表面. 浸水的在浸渍4 h后硅酸钠的阻燃时间分别是浸渍聚磷酸铵的1.65倍、是浸渍水后竹子的1.86倍；浸渍48 h后硅酸钠的阻燃时间分别是聚磷酸铵的1.60倍、是水的2.13倍.图3 浸渍时间对阻燃时间的影响Fig.3 Effect of time on flame retardant time 3 结论用三聚氰胺甲醛(MF)树脂处理竹子，竹子的顺纹抗压强度随着浸渍浓度的增加而降低. 在渗透过程中，渗透性较强的MF树脂会使溶液在毛细孔隙内的黏度增加. 因此，较高浓度的MF树脂溶液对进一步渗透有较高的阻力. 反之，低浓度则容易使MF树脂渗入竹材.浸渍时间对竹子抗压强度也有一定的影响. 随着时间的增加竹子抗压强度先增加后减少，在2 h时竹子的抗压强度最大为135.75 MPa. 浸渍温度对竹子力学性能的影响并不大，但在80 ℃时竹子的抗压强度最大为131.13 MPa. MF在较高温度下溶液黏度降低使渗入变得容易. 然而一些物质如单糖，可能在较长时间或更高温度下从竹子中渗出. 即在适当的温度(80 ℃)下，适当时间(2 h)用MF树脂浸渍竹材，则会形成渗透与渗出的不平衡，使更多的MF树脂渗透到竹子中. 竹子的毛细管被MF树脂填充，硬化后提高了改性竹材的密度从而使竹子的顺纹抗压强度得到提高，此时MF树脂改性竹材的抗压强度达到最大为139.77 MPa.随着硅酸钠溶液浓度和浸渍时间的增加，竹子的浸渍量呈现出上升趋势. 因此浸渍量的不断增加使竹子的阻燃性得到提高. 硅酸钠在水中水解能形成多聚硅酸，对竹子进行燃烧试验时竹子表面会覆盖着一层白色泡沫(无水硅酸钠)，生成的无机膜在竹材表面形成隔层. 无水硅酸钠在较高温度下会形成熔融性的玻璃状溶体使其变得更加致密有利于隔热、隔氧同时抑制了可燃气体的逸出对气体起到保护作用，并且具有良好的隔热作用. 因此浸渍过硅酸钠溶液的竹子阻燃时间得到较大幅度的提高. 在反复浸渍48 h后竹子的阻燃时间达到207.73 s，是相对于同条件聚磷酸铵的1.60倍、是浸水的2.13倍.聚磷酸铵在受热时，会成为强脱水剂起到覆盖机材的作用，同时生成CO2、NH3等不燃气体，隔绝和稀释空气中的氧气浓度，从而起到阻燃的作用. 竹子在浸渍48 h的阻燃时间最长为129.50 s，是浸渍水阻燃时间的1.60倍. 试验采用聚磷酸铵平均聚合物≤20，由于低聚合度的聚磷酸铵与聚合物的相容性较差，当溶液浓度为25%时竹子烘干时表面会析出白色的粉末覆盖在表面. 因此在相同的条件下浸渍硅酸钠溶液的竹子比聚磷酸铵的阻燃效果更好.参考文献：[1] 王舒. 浸渍处理人工林杉木干燥特性的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2009. WANG S. Study on the drying characteristic of resin-impregnated Chinesefir [D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2009.[2] 胡广斌. 我国稻草板发展的回顾和目前存在的问题[J]. 林产工业, 2004, 31(2):7-10.HU G B. 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doi :10.3969/j .issn .1000-8101.2011.05.014竹木复合层积材的力学性能及耐老化性能张晓春,朱芋锭,蒋身学,张齐生＊(南京林业大学竹材工程研究中心,南京210037)摘　要:以毛竹靠近竹青的最外层竹篾和桦木单板为原料生产3种不同密度的竹木复合层积材,对其基本力学性能及耐老化性能进行了研究。

结果表明:在板材密度0.9～1.1g /cm 3的范围内,竹木复合层积材的抗弯强度>220M P a ,抗弯模量>20G Pa ,顺纹抗压强度>150M Pa ,顺纹抗拉强度>200M P a ,且板材力学性能随板材密度的增大而增大;在实验室加速老化处理后竹木复合层积材的抗弯模量、抗弯强度、顺纹抗压(抗拉)强度的保留率都很高,均在75%以上,表现出很强的抗老化能力。

关键词:竹木复合层积材;力学性能;耐老化性能Me chanical and aging resistance properties of bamboo -wood com posite LVL ∥ZHANG Xiao -chun ,ZHU Yu -ding ,JIANG Shen -xue ,ZH ANG Qi -shengA bstract :Bamboo -wo od composite laminated ve neer lumbers (LV L )with 3densities w ere prepared in this study .T he ma te rial cho sen w ere bambo o strips near bambo o g reen and birch veneers .M echanical pro per ties of the boards and the inf luence of accelera ted aging wer e studied .T he results show ed that in the density range fr om 0.9to 1.1g /cm 3,the v alues of M O R we re abo ve 220M Pa .T he v alues o f M O E w ere above 20GP a .T he v alues of co mpr essiv e streng th parallel to the g rain wer e abo ve 150M P a .A nd the values o f tensile st reng th parallel to the g rain we re a -bov e 200M P a .A ll the streng ths incr eased w ith the inc rease of boa rd density .Acceler ated aging test show ed that the retention ra te o f bo ard mechanical pr ope rties w as mo re than 75%,showing a stro ng anti -aging ability .Key words :bamboo -w oo d co mpo site LV L ;mechanica l pro per ty ;aging resistant pe rfo rmanceAuthor 's address :Bamboo Eng inee ring and Resea rch Center ,N anjing F ore str y Univ ersity ,N anjing 210037,China收稿日期:2011-01-05 修回日期:2011-03-05基金项目:2010年度公益性行业科研专项“丛生竹高附加值建筑制品制造关键技术研究”(编号:201004005)。

第一作者简介:张晓春(1983-),男,博士生,专业方向木材科学与技术。

通讯作者:张齐生,男,教授,中国工程院院士。

我国竹类资源丰富,利用价值较高、集中成片分布的毛竹林面积300余万公顷,具有生长速度快、韧性好、强度高等优良特性[1]。

针对竹材的结构特点,目前已经开发出了竹材胶合板、竹篾层积材、竹材集成材、竹地板、竹材刨花板及竹木复合材料等多种产品[2],为我国农村经济的发展做出了重要的贡献。

在竹材的应用中,也存在着径级小、出材率低、加工效率低等缺点,尤其是竹材株内的径向和纵向变异性大,最外层青篾的密度和强度,都要高于最内层黄篾2～3倍[3]。

给竹材的加工、利用增加了困难。

木材具有加工容易、生产效率高等优点。

而桦木纹理直,结构细,材质均匀,质量中等,具有较高的力学强度和冲击韧性[4]。

为了达到竹材的高效利用、提高竹材产品附加值,本试验选取竹材靠近竹青的最外层(下文简称近青竹篾)与桦木单板为原料,生产竹木复合层积材,分析其基本力学性能和耐老化性能,为竹材的高效利用提供基础资料。

1　材料与方法1.1　试验材料毛竹(Phy llostachys heterocy cla var pubescens )近青竹篾,刨除毛竹外竹壁表面微薄蜡质成分,在靠近最外层竹青面制取,厚度1.5mm 左右,宽度20m m ,密度1g /cm 3,购于浙江杭州;桦木(Betula platy phy lla )旋切单板,购于山东青岛,密度0.6g /cm 3,规格为900mm ×450m m ×1mm ;胶黏剂为水溶性酚醛树脂胶黏剂,固体含量40%,黏度20s (涂4杯,20℃),购于浙江杭州。

1.2　制备工艺竹木复合层积材的生产工艺流程如图1所示。

图1　工艺流程图将近青竹篾用棉线手工编织成帘(尽量减小竹篾应用研究间的空隙),与桦木单板一起干燥至含水率6%～8%。

单板、竹帘均采用浸胶方式施胶,浸胶单板胶液固体含量30%,浸胶时间30min ,浸胶量约为19%。

浸胶竹帘胶液固体含量40%,浸胶时间40m in ,浸胶量约为7%。

浸胶单板、竹帘自然干燥至含水率14%～17%时进行组坯,表、芯层3层竹帘,其余为浸胶桦木单板,层数根据设定的密度计算得出,分别压制密度为0.9g /cm 3、1.0g /cm 3和1.1g /cm 3的板材。

产品厚度设定为20mm ,由厚度规控制。

每种密度的板材重复压制3块。

热压工艺:采用分段加压、卸压的热压曲线(图2),热压压力为4.5M Pa ,热压温度为145℃,热压时间为1.2min /m m 。

图2　热压曲线图1.3　测试方法测定竹木复合层积材抗弯弹性模量和抗弯强度的试件尺寸和方法参照GB /T 17657—1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行;测定顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度的试件尺寸和方法分别参照ASTM D 3500《胶合板抗拉结构试验方法》和AS TM D 3501《胶合板压缩试验方法》进行。

试件制好后,将其放在温度20℃、相对湿度65%的恒温恒湿箱中调湿,直至平衡。

根据美国材料与试验协会标准ASTM D 1037中的6循环加速老化试验方法,对密度为1.0g /cm 3的竹木复合层积材进行耐老化试验。

为减小误差,6个循环周期连续进行,每一周期老化后的试件立即放入温度20℃、相对湿度65%的恒温恒湿箱中调质48h 。

记录调质后的试件尺寸,并即时进行抗弯模量和抗弯强度的检测。

2　结果与分析2.1　竹木复合层积材的力学性能由表1可见,竹帘层数一定时,板材密度增大,单板层数随之增加,竹木比例随之降低,板材压缩率从11.1%增大到24.5%。

竹木复合层积材的力学性能随着板材密度的变化而变化。

在板材选定的密度范围内,各力学性能均随密度的增大而呈现不同程度的提高。

其模量和强度的力学性能均要高于北美PRL —501《单板层积材性能》和我国GB /T 20241—2006《单板层积材》标准中具体规定的结构用单板层积材产品的性能指标要求[5]。

因此,可以考虑将其用于结构材的开发使用。

表1　不同密度竹木复合层积材的力学性能密度/(g ·cm -3)板材压缩率/%抗弯强度/MPa抗弯模量/GPa顺纹抗压强度/M Pa顺纹抗拉强度/MPa0.9011.1227.94(11.56)21.60(0.95)153.37(4.57)215.07(4.89)1.0018.4249.63(10.49)23.56(0.90)168.05(3.54)238.90(5.61)1.1024.5254.14(11.81)24.07(1.56)173.79(3.79)249.70(5.07)　注:括号中数值为标准偏差。

竹帘层数一定时,板材密度增大,单板层数随之增加,竹木比例随之降低,板材压缩率从11.1%增大到24.5%。

尽管密度的升高有助于材料力学性能的提高,但材料的使用过程中,在相同外部尺寸的条件下,材料的质量也相应的提高。

而材料质量在结构材应用中会严重影响其使用。

因此,为了进一步比较竹木复合材料在应用上的优劣,对竹木复合材料各力学性能进行强重比分析。

由表2可知,高密度的竹木复合材料力学性能虽然高于低密度的板材,但高密度板材的强重比均比低密度板材的强重比低。

此外,高的密度在生产中也伴随着高的板材压缩比,在多数情况下,当压缩压力超过木材的抗压强度时,木材细胞就会被压溃,导致产品性能的降低[6]。

说明通过提高材料密度来获取板材高的力学性能并非很好的方法。

在进行竹木复合材料研发设计时,要根据材料的使用场合及具体的性能指标,做出合理的选择。

表2　竹木复合层积材的强重比/cm密度/(g ·cm -3)比抗弯强度比抗弯模量比顺纹抗压强度比顺纹抗拉强度0.90253.2724.00170.41238.971.00249.6323.56168.05238.901.10231.0421.88157.99227.002.2　竹木复合层积材的耐老化性能有资料显示,在采用ASTM D 1037加速老化标准进行材料耐老化试验时,老化后的实际尺寸更利于老化板材的力学性能计算和分析[7],因此,本试验采用老化后试件实际尺寸计算各老化周期板材的力学性能,结果见表3。

由表3可知,老化处理后的竹木复合层积材各力学性能随老化周期的进行而逐渐下降。

整个老化过程结束后,板材的抗弯强度下降了19.2%,抗弯弹性模量下降了17.0%,顺纹抗压强度应用研究　下降了22.3%,且力学性能均在老化的前2个周期出现较大的下降,之后随着老化周期的进行,下降的幅度逐渐减缓。

表3　竹木复合层积材各老化周期的力学性能阶段抗弯强度/M Pa抗弯弹性模量/GPa顺纹抗压强度/M Pa老化前249.7823.65167.03各周期老化后1233.9821.38152.282223.8720.39142.313217.0819.99134.024212.3719.97133.475207.7719.85132.606201.9119.64129.80为了便于比较,在同样的测试标准下,本文对竹材重组材[8]、竹篾层积材及花旗松木层积材[9](Doug-las-fir plyw oo d)的耐老化性能进行了对比分析。