原態毛竹環狀收縮應變表征及機理研究?

閆 薇 張 彬 傅萬四 周建波

我國竹林面積、產量和蓄積量均居世界之最，現有竹子40多屬約500余種，占世界竹類植物屬和種的50%[1]。竹材在我國的應用可追溯到約公元前4400—3300年的大溪文化，房屋多為紅燒土、大量竹材和木材制成[2]。20世紀80年代初，我國竹材加工產業開始起步[3]，近年來，竹產業呈蓬勃發展之勢，除了常用的竹層積材、重組竹、竹膠合板之外，原態竹材因其中空、具節的特點以及天然的密度梯度和優良的力學特性在國內外的研究和利用備受關注。作為生物質材料，含水率對原態竹材的力學性能有明顯影響，隨著含水率的增加，圓竹表現出脆性行為到韌性行為的過渡[4]；竹筒壁厚從水分蒸發開始就發生了收縮，竹材內自由水蒸發的同時細胞壁內的結合水也在蒸發[5-6]。4年生毛竹圓竹的力學性能優于6年生圓竹，且從竹材基部到頂部呈現遞減趨勢[7]。圓竹的應用主要是作為建筑構件和結構材料，其基本力學指標滿足作為結構材料使用的條件，可通過金屬連接件的設計基本實現圓竹構件加工的標準化和施工的預制化[8]。此外，國家林業局北京林業機械研究所開展的竹材原態利用項目在蜂窩仿生的基礎上將圓竹銑削成六方單元，再指接接長、側面施膠重組用作梁或柱[9-11]，擴展了竹材的原態利用。

然而，竹材的原態利用不可避免地要面對干燥和開裂問題。干燥是竹材原態利用的基礎和關鍵工序，竹材在纖維飽和點之上隨水分蒸發就會產生收縮[12]，且外層的干縮程度大于內層[13]。……