1. 研究目的与意义
本项目符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题,也符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》部署的重大任务之一绿色发展,建设资源节约型、环境友好型社会,具有重要的理论意义和应用价值。本研究的目的是研究分析重组竹的材性性能,让重组竹的概念为更多人所接受,将重组竹更广泛的应用于人们的生产与生活之中,为现代竹木建筑的设计和推广提供试验资料和理论基础,更好的缓解木材供需矛盾。
2. 国内外研究现状分析
国外对竹材人造板的研究主要集中在竹集成材、竹胶合板等产品的研究,而对重组竹材的研究较少。重组竹的研究主要集中在亚洲国家。在洲国家,如老挝、菲律宾、越南,虽然对竹基板材兴趣浓厚,但技术仍处在实验室水平。印度尼西亚进行了大量的重组竹材的研究,这种类似于重组木的板材通常被称为zephyr,目前已经投产了一些小规模的重组竹生产线。印度作为第二大竹子资源国,印度政府重视竹材加工产业,已经开始着手进行重组竹材的研发工作。日本ffpri的shibusawa和kim自1998年来一直致力于重组竹材的研究,但产品大规模工业化应用仍然存在很多困难。日本京都大学的naresworonugroho和naotoando也做了大量关于重组竹材的实验。
迄今为止,学者主要对重组竹生产工艺进行了初步研究,重组竹生产工艺流程为:竹材→去青→截断→辗压→干燥→浸胶→干燥→组坯→热压→裁边。探讨了竹材软化工艺、疏解方式(辊压和锤击)、施胶量及施胶式(浸胶和喷胶)、竹纤维束水洗与否、胶种(水溶性酚醛胶和醇溶性酚醛胶)及胶的浓度、热压温度、热压压力和热压时间对重组竹性能的影响,在实验室压制出了以苦竹为原料的具有较高静曲强度(mor)和弹性模量(moe)的重组竹。
此外,对重组竹的性能,包括物理性能和力学性能也进行了研究。国内对重组竹物理性质的研究,主要集中在对尺寸稳定性的研究,并分析不同预处理工艺和热压工艺对重组竹尺寸稳定性的影响。但是不足是目前重组竹材性的评价并无相关的标准。很多学者对不同工艺制备的重组竹材性能进行了大量研究,主要集中在静曲强度、弹性模量和内结合强度上,结果表明重组竹材具有优良的力学性能,其强度大大超过了其他的木材人造板和普通竹材人造板。竹材的抗拉强度约为木材的2倍,抗压强度约为木材的1.5倍,竹材的比强度高于木材和普通钢材。
3. 研究的基本内容与计划
根据胡克定律关系式:,其中比例常数e称为弹性模量,e的数值随材料而异,是通过实验测量的,而ea称为杆的拉伸(压缩)刚度,对于长度相等且受力相同的拉杆,其拉伸刚度越大,则杆的变形就越小。将上式子改为:,设为纵向应变,则式子可变为:=/e。
通过对实验的多组基本构件进行测量,确定了其强度和弹性模量。具体内容如下:
(1)根据竹材构件生长部位的区别,将构件分为稍部、中部和尾部三部分,对其不同部位的构件进行弹模试验,通过tds仪器获取数据,得到重组竹在不同时间段的应变以及应力,经过计算,得到稍部、中部和尾部的弹性模量。
4. 研究创新点
目前国际上还没有竹材重组材材性标准。将重组竹材按竹子的根部、中部和稍部分别制作竹材重组材试验构件,根、中和稍部各8根,通过轴压试验,用TDS采集仪器采集数据,并对数据进行分析和处理,计算出弹性模量,为竹材重组材材性标准的制定提供实验资料和理论基础。
