1. 研究目的与意义
正交胶合板(cross-laminatedtimber,clt)是一种至少由3层实木锯材或结构复合板材正交组坯,采用结构胶粘剂压制而成的矩形、直线、平面板材形式的工厂预制工程木产品。clt是20世纪90年代初首先在奥地利和德国生产出来的一种新型木质材料。21世纪初,clt的建筑用量明显增加。在欧洲的许多国家,这样的重型建筑系统在独立家庭住房和多层住宅建筑中是相当典型的。近年来,建筑用clt板的使用量呈增长态势,世界各地使用clt建造了数以百计的令人印象深刻的建筑物和其他构筑物。
力学性能方面,由于木材力学性能各向异性以及clt正交铺设的结构特点,导致clt横向层的滚动剪切(rollingshear)刚度和强度是clt作为楼面板和屋面板力学性能的关键。与其他工程木产品相比,木材的横切面剪切模量(grt)很低较低。在此背景条件下,将锯材与其他工程木产品进行合理复合,发挥各种材料的优点,提高clt的力学性能具有十分重要的意义。
本论文拟通过将锯材和其他工程木产品,如单板层积材(lvl),进行复合,形成新的复合型clt,提高clt的力学性能。
2. 国内外研究现状分析
在欧洲的许多国家,这样的重型建筑系统在独立家庭住房和多层住宅建筑中是相当典型的。近年来,建筑用CLT板的使用量呈增长态势,世界各地使用CLT建造了数以百计的令人印象深刻的建筑物和其他构筑物。
目前,国内主要有南京林业大学王志强副教授和阙泽利副教授有相关研究。
3. 研究的基本内容与计划
2.2.1实验材料
木材:云杉-松-冷杉(SPF)规格材,宽度89mm,厚度38mm,长度2.4m。
LVL,宽度1220mm,厚度35-40mmmm,长度2440m。
胶黏剂:单组份聚氨酯胶。
2.2.2实验方案
(1)SPF和LVL胶合性能研究
测试SPF与LVL两种材料的含水率,采用单组份聚氨酯胶对SPF和LVL进行胶合,评价LVL含水率对胶合强度的影响。
(2)SPF和LVL基本力学测试
测试SPF和LVL两种材料的基本力学性能,如压缩、拉伸和弯曲等,得到材料的各个方向的弹性常数,如弹性模量,强度,泊松比,剪切模量等等。这些弹性常数主要用于复合CLT力学性能的有限元模型分析。
(3)不同结构的复合CLT压制及物理力学性能测试
将SPF锯材和LVL进行不同结构的复合,压制不同结构的复合CLT,如表1。测试复合CLT的物理性能,如含水率、剪切性能,弯曲性能。
编号 | 板坯结构(面层-芯层-面层) | 层板方向(面层-芯层-面层) |
1 | SPF锯材-SPF锯材-SPF锯材 | //-⊥-// |
2 | SPF锯材-LVL-SPF锯材 | //-//-// |
3 | SPF锯材-LVL-SPF锯材 | //-⊥-// |
4 | LVL-SPF锯材-LVL | //-⊥-// |
4. 研究创新点
力学性能方面,由于木材力学性能各向异性以及CLT正交铺设的结构特点,导致CLT横向层的滚动剪切(Rollingshear)刚度和强度是CLT作为楼面板和屋面板力学性能的关键。与其他工程木产品相比,木材的横切面剪切模量(GRT)很低较低。在此背景条件下,将锯材与其他工程木产品进行合理复合,发挥各种材料的优点。
