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竹材的分级与应用

孙正军  
【摘要】:木结构建筑的方式很多,其中以木工字搁栅结构的屋顶在我国有良好的市场 前景。木结构建筑的标准是发展木结构建筑的基础,其中以结构复合木材的评审 标准(ASTM D5465)和木工字搁栅的评审标准(ASTM D5055)最为重要。以 相关评审标准为依据的美国国家评审报告确立了新型木结构材料在建筑行业使 用的合法性,竹结构材的研究与发展应遵循其方法。 竹材的力学行为可分为两类,一是竹青一侧维管束为主的韧性纤维类型,其 特点是模量高、强度高、韧性高,而且具有一定的塑性。二是竹黄一侧薄壁细胞 为主的部分,其行为与木材的相似。特点是强度高、尺寸稳定性好,但模量低。 使用竹材的分级方法可将性质不同的竹材用于不同的目的。 竹材分级是调节结构材料性能的必要手段。将两种级别的竹材组坯,调节两 者之间的比例,达到稳定产品性能的目的。高级别的竹材作为面材,低级别的为 心材,可在材料不变的条件下,提高产品的性能。 参照现有的竹材加工模式,确定了竹材分级的方法。除去竹青和竹黄外,竹 材可分为A、B、C、D四级。可制作相应的分级竹篾层压板,检测了其主要的 力学和物理性能。 从力学性能来看,A和B级竹材层积材的模量和强度与针叶木材相比较还 有优势。而C和D级竹篾层压板的模量低于针叶木材,将各种竹篾混合后结果 也是如此。除少量的A级竹材外,其他级别的竹材制作建筑结构用材并无刚度 的优势。 竹篾层压板的尺寸稳定性好是一个突出的优点。特别是在高湿环境中,其各 方向的吸水膨胀率远低于木材,因此可讨论其在船舶领域的应用。 竹材的蒸汽碳化是广泛用于竹地板行业的加工方法,碳化后的竹材颜色变 深,防腐性能提高,经过蒸汽碳化的竹材密度、MOR和MOE均有一定程度的 提高。蒸汽碳化可提高分级竹材的防腐性能,需要继续高湿环境中的研究。 竹篾层压板应用的主要问题是其成本高于同类的木材与木产品,因此在一般 的意义上替代同类的木产品是不可能的。成本高,模量低的竹产品无法进入成熟 的木结构材市场。竹材应用需要找到合适的定位,分级竹材的两种类型的物理和 力学行为决定了其应用的定位。


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