8种丛生竹竹材物理力学性能研究.pdf

广东建材2 0 1 1 年第6 期研究与探讨 8 种丛生竹竹材物理力学性能研究 杨中强t 祝频- 黄世能z 赵霞z 罗建群3 ( 1 广东建设职业技术学院；2 中国林业科学研究院热带林业研究所) ( 3 广州富韵竹园林绿化工程有限公司) 摘要：本文对华南地区8 种典酗丛生竹、3 年生竹材的饱湿含水率、密度、顺纹抗压、顺纹抗拉、顺 纹抗剪及抗弯强度等物理力学指标按照国家标准进行了综合分析和评价，结果表明：油丹竹的物理力 学性能最优，其次是粉丹竹、巨龙竹和泰竹，从性能上看，可以考虑把这4 个竹种作为材用竹进行推广 种植。 关键词：丛生竹；竹材；物理性能；力学性能 竹材是一种重要的森林资源，也是我国南方产竹区 主要的建筑材料之一，利用竹材建造房屋已有2 0 0 0 多 年历史。随着竹材加工技术的发展，竹材在建筑行业的 利用也从简单的单一竹材利用方式向复合化、高强度、 高性能、高附加值方向发展，而且竹子具有生长周期短、 产量高、成材快的特性，以竹代木无疑成为解决目前森 林资源日渐匮乏的最佳途径 h 剁。物理力学性质是竹材 基本的材性指标，也是衡量竹材质量的重要指标 3 】。本 文对小叶龙竹等8 种丛生竹竹材的物理力学性能进行 了研究，为其在建筑领域的合理高效利用提供理论依 据。 1 材料与方法 1 1 样品采集 试验用样品分别采自广州市萝岗区广州富韵竹园 林绿化工程有限公司苗圃基地和广东广宁县林业科学 研究所内，均为3 年生竹材，竹种基本情况如表l 所示。 要求所采样竹生长正常，无病虫害。样竹齐地砍倒后，从 距地面约1 O m 处开始截段，每段2 O m ，编号后带回实 验室( 见表1 ) 。 表1 试验用竹种基本情况 平均竹高平均围径平均节间长平均壁厚 名称 ( e r a ) ( c m )( 哪)( m ) 巨龙竹2 5 3 2 82 3 55 4 7 小叶龙竹 1 9 12 03 0 3 6 5 8 油丹竹 1 0 01 1 34 4 13 7 9 粉丹竹1 7 01 5 7 4 8 14 2 7 马来甜龙竹 1 7 51 9 43 39 3 5 麻竹 4 81 9 93 0 81 1 0 7 泰竹 9 1“41 5 16 0 8 撑篙竹 1 2 01 8 23 0 57 6 5 1 2 试件制备 按照国家标准G B T 1 5 7 8 0 1 9 9 5 竹材物理力学性 质试验方法中的规格要求，将需要测试的竹材加工成 试件待用。 1 3 试验方法 测试方法参照“竹材物理力学性质试验方法”，顺纹 抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度等力 学指标在微机控制电子式木材万能力学试验机上进行 测定。 2 结果与分析 2 18 种丛生竹竹材物理性质 密度是竹材重要的物理性质，作为承重结构材料， 竹材的品质主要取决于密度 3 。一般来说，密度越大，竹 材的力学强度也相应增大，这对竹材作为建筑用材是有 利的。从表2 可以看出，基本密度油丹竹最大 0 7 3 6 9 e m 3 ，马来甜龙竹最小0 4 8 4 9 c m a ，8 种丛生竹 竹材的基本密度从大到小依次为油丹竹 粉丹竹 泰 竹 撑篙竹 巨龙竹 小叶巨竹 麻竹 马来甜龙竹。 全干密度表现出与基本密度相同的排列顺序，最大为油 表28 种丛生竹竹材物理性质 饱湿含水率基本密度 全干密度 竹种 ( ) ( g c m 3 )( g c m 3 ) 巨龙竹 8 3 0 50 6 3 20 6 7 6 小叶龙竹 8 1 0 50 6 0 80 6 6 7 撑篙竹7 6 3 50 6 9 0O 7 1 l 粉丹竹 7 6 5 5O 7 1 50 7 3 4 麻竹 8 6 2 50 5 4 00 5 7 7 油丹竹5 1 40 7 3 60 7 9 4 泰竹 6 6 8 50 6 9 80 7 3 4 马来甜龙竹 8 9 0 50 4 8 4 0 5 3 0 1 2 9 万方数据 研究与探讨广东建材2 0 1 1 年第6 期 丹竹0 7 9 4 9 c m 3 ，最小马来甜龙竹0 5 3 0 9 c m 3 ，而饱湿 含水率则与两种密度呈负相关关系。 2 28 种丛生竹竹材力学性质 2 2 18 种丛生竹竹材顺纹抗压强度 竹材的抗压强度指竹材沿纹理方向承受压力荷载 的最大能力，是竹材力学性质中最重要的特征之一。图 1 显示，油丹竹顺纹抗压强度为8 4 2 5 M P a ，远远超出其 它7 个竹种，也高于毛竹7 7 8 M P a 凹、大木竹7 5 1 M P a 圈、红 壳竹4 7 4 M P a 6 1 和雷竹3 9 7 蚴。8 个竹种顺纹抗压强度 从大到小排列为油丹竹 泰竹 巨龙竹 粉丹竹 撑 篙竹 小叶龙竹 马来甜龙竹 麻竹。 芭麓竹奎t t 竹赫竹督什竹衲丹t r奢仃与素耐麓竹 图18 种丛生竹竹材顺纹抗压强度 2 2 28 种丛生竹竹材顺纹抗拉强度 竹材的抗拉强度指竹材沿纹理方向承受拉力荷载 的最大能力 7 3 。图2 可以看出，8 个竹种竹材顺纹抗拉强 度从大到小的排列顺序为油丹竹 粉丹竹 巨龙竹 泰竹 撑篙竹 小叶龙竹 马来甜龙竹 麻竹。其中油 丹竹、粉丹竹、巨龙竹、泰竹、撑篙竹和小叶龙竹的顺纹 抗拉强度分别为3 6 4 6 、3 4 3 2 、3 2 9 9 、3 1 7 7 、3 0 9 4 、 2 4 3 2 M P a ，均高于毛竹2 3 2 1 M P a 4 、大木竹2 3 8 0 M P a 5 、 巨，匕竹, , b l t 龙竹掉竹粉丹竹 竹 油丹竹竹马秉耐戈竹 图28 种丛生竹竹材顺纹抗拉强度 1 3 0 红壳竹1 7 8 7 M P a 6 I 和雷竹2 3 1 9 M P a t 2 。 2 2 38 种丛生竹竹材顺纹抗剪强度 竹材的顺纹抗剪指通过加压形成剪切力使得试样 受剪面呈顺纹方向破坏1 4 。由图3 可知，油丹竹抗剪强 度最大，为9 7 5 M P a ，其次为粉丹竹8 2 M P a ，但均低于毛 竹1 6 6 M P a 、大木竹1 1 8 M P aE S J 。8 种竹材顺纹抗剪强度 从大到小依次为油丹竹 粉丹竹 撑篙竹 巨龙竹、麻 竹 泰竹 马来甜龙竹 小叶龙竹。 巨踅竹小时戈竹掉叠竹耪丹竹竹抽丹竹竹马素耐置竹 图38 种丛生竹竹材顺纹抗剪强度 2 2 48 种丛生竹竹材抗弯强度 抗弯强度指竹材承受逐渐施加弯曲荷载的最大能 力 7 J 。从图4 可以看出，油丹竹不但在抗压强度、抗拉强 度、抗剪强度方面表现最好，抗弯强度值也最大，为 1 8 4 8 M P a ，远高于毛竹1 6 9 I M P a 5 ) ，雷竹i 0 1 2 M P a 2 ，红 壳竹1 6 1 3 M P a 刮，大木竹1 3 9 0 M P a s 。8 个竹种竹材的 抗弯强度依次排列为油丹竹 巨龙竹 粉丹竹 小叶 龙竹 泰竹 马来甜龙竹 撑篙竹 麻竹。 巨戈竹小t 龙竹捧鼍竹糟丹竹摩竹德丹竹摹竹马素甜龙竹 图48 种丛生竹竹材顺纹抗弯强度 3 结论与讨论 通过对华南地区常见的8 种丛生竹竹材物理力学 性质的研究，我们看到油丹竹竹材性能最优，密度、顺纹 抗压强度、顺纹抗拉强度、抗弯强度均优于材质优良的 毛竹和大木竹，仅顺纹抗剪强度低于两竹种，其次是粉 n 8 4 2 O 至蠡矗摹# “ 船 蓦 “ 0 =、鼍塌田寡疆曩 珊瑚m m m 瑚o 伽 ；耄| 珊 珊 瑚 m m 轴 o 皇、斟囊掣嚣辚譬 万方数据 广东建材2 0 1 1 年第6 期研究与探讨 热反射隔热涂料的研究 邢少青 ( 广东省建筑材料研究院) 摘要：热放射隔热涂料具有极强的发射隔热效果，越来越受到人们的关注。本文概述了热反射功 能涂料的国内外进展，并提出了今后的发展方向。 关键词：隔热；功能涂料；发展方向 1 前言 在阳光曝晒下，户外物体会持续积累能量，导致其 表面和内温度很快升高，空调等装置在消耗大量能量的 同时很难获得最佳的制冷效果。为了减少这种消耗，从 上世纪七十年代起，国外提出并开始研究一种以反射太 阳光中近红外为主的红外反射涂料，与传统降温方法相 比，它不仅不消耗能量而且能有效地降低暴露在太阳照 射下物体的表面温度，从源头上阻止了热量向物体内部 的传递，达到节能降温的目的。国内在此方面的研究也 取得了一定的进展，悄然掀起一股研发新型热反射隔热 涂料的热潮。 2 国内外研究进展 热反射隔热涂料是由基料、热反射颜料、填料和助 剂等组成，通过高效反射太阳光来达到隔热目的。涂料 能对4 0 0 - 2 5 0 0 n m 范围的可见光和近红外光进行高反 射，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自 动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太 空中去，降低物体的温度，即使在阴天和夜晚，涂料也能 辐射热量降低温度。 丹竹、巨龙竹和泰竹，因此可以考虑把以上4 个竹种作 为材用竹种进行推广种植，一方面可以缓解目前竹材的 供需矛盾，同时还可以维护和改善山区生态环境，提高 种植地居民的经济收入。 【参考文献】 1 王正，郭文静新型竹建筑材料的开发利用 J ，世界竹藤通 讯，2 0 0 3 ，1 ( 3 ) ：7 - I l 2 毛燕清竹材开发利用研究综述 J 华东森林经理，2 0 0 6 ，2 0 ( 2 ) ：3 5 3 7 3 於琼华，俞友明，金永明，等雷竹人工林竹材物理力学性质 国家出台反射隔热涂料标准( J C T1 0 4 0 2 0 0 7 ) 1 要求：太阳反射比不小于8 3 ，半球发射率不小于8 5 。 国内对太阳热反射隔热涂料的研究还处在开发阶 段，研究工作主要集中在成膜物改性和涂料配方的调 整。张敏匕1 采用鳞片状铝粉为颜料制得一种综合性能优 良的水性反光隔热罩面涂料，经实体测定，当气温高达 3 5 “ - - 3 7 时，涂层内部可降温1 1 1 3 。从发表的文献 和公布的专利看，关于填料的选择，以T i O ：、空心微珠等 常见材料为主，虽有效隔热降温效果，到目前为止未见 有更一步的报道。因此，要想在此方面获得重大进展，应 当在功能性材料的开发上多做研究，努力开发、研制导 热系数低、近红外高反射、热红外高发射的新型材料，特 别是纳米涂料的开发与应用。此外，由于太阳热反射隔 热涂料是近些年才发展起来，各个科研机构多借鉴美国 军标，以自制装置测量其反射、隔热效能，因此，缺乏一 个统一的比较平台，相关标准还有待建立。 国外早在上世纪9 0 年代初就开始研发新型的隔热 保温涂料，有关反射隔热涂料的研究报道也较多，而且 研发趋势已由工业隔热保温向建筑隔热保温为主的方 向转变。R N e i lr 3 采用马来酸二丁酯一乙酸乙烯共聚五 【J 浙江林学院学报，2 0 0 4 ，2 1 ( 2 ) ：1 3 0 1 3 3 4 尹思慈木材品质与缺陷 M 北京：中围林业出版社，1 9 9 1 5 彭颖，苏文会，范少辉，等车筒竹、莉竹和越南巨竹的力学性 质研究 J 安徽农业科学，2 0 1 0 ，3 8 ( 1 0 ) ：5 0 8 6