使用竹（瓜多竹）制造強性輕質(zhì)復合材料

Trujillo E1*, Osorio L1, Van Vuure AW1,Ivens J1and Verpoest I1

1天主教魯汶大學，冶金與材料工程系，復合材料課題組， Kasteelpark Arenberg 44, bus 2450, B-3001，比利時，魯汶

*通訊作者. Tel.: +32-16-321-448; fax: +32-16-321-990.E-mail address: eduardo.trujillo@mtm.kuleuven.be

雖然天然纖維如竹纖維的具有綜合優(yōu)勢和良好的力學性能，但是還不能被用作高性能材料。在對竹纖維復合材料（BFC）的實際應用中，仍然需要克服許多障礙。例如，在復合材料生產(chǎn)過程中的熱降解，這種障礙使復合材料的基質(zhì)仍局限于熔點相當?shù)偷臒崴苄运芰希ㄈ缇郾＿€有濕度敏感性，尤其是在復合材料的使用時。在本研究中，對最終的復合材料的表現(xiàn)形式有一個更深入的了解，揭示了單竹纖維（single bamboo fi bres）隨不同的溫度—時間變化的特征。

對于單向（UD）竹纖維熱塑性復合材料（BTC）（用聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯做為基質(zhì)），進行了兩個纖維方向的彎曲測試。此外，本研究也對單向竹/環(huán)氧復合材料（BEC）暴露在不同的濕度水平下的特征進行了描述。結果表明：纖維的強度值約為800 Mpa，并通過一種新的綠色機械提取工藝獲得一個43 Gpa的楊式模量（Young’s modulus），雖然這些特性在溫度高于170°C會退化。利用對竹纖維熱塑性復合材料（BTC）的三點彎曲測試力學性能評價表明，這種材料的性能表現(xiàn)是合理的，但是仍有必要進行進一步的工作以提高纖維基質(zhì)的界面強度。單向竹/環(huán)氧復合材料（BEC）具有很好的性能，但仍應增加相關的統(tǒng)計以研究它隨著相對濕度提高時的失效應變和強度特性。

竹纖維技術，竹纖維復合材料，力學性能

竹纖維的結構和力學性能之間的關系

L. Osorio1*, E.Trujillo1, S. Verheyden1, F. Lens2,J Ivens1, A.W. Van Vuure1, I. Verpoest1

(1 天主教魯汶大學，冶金與材料工程系，復合材料課題組， Kasteelpark Arenberg 44, bus 2450, B-3001，3001 Heverlee, 比利時，魯汶)

(2 荷蘭國家生物多樣性研究中心自然NHN研究部，P.O. Box 9514, NL-2300 RA，荷蘭，萊頓)

*通訊作者. Tel. +32 016 321448; fax: +32 016 32 1990.

E-mail address:lina.osorio@mtm.kuleuven.be (L. Osorio)

摘要：竹技術纖維是在這個新時期作為綠色材料取代高分子材料重要方向。而且，竹類植物早已出現(xiàn)在許多的文化中，并為當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

盡管竹類植物的實用性眾所周知，但是作為其主要結構成分的纖維卻很少被利用，因為從中提取高質(zhì)量的技術纖維非常困難。在目前的研究項目中，已經(jīng)能用機械化工序從哥倫比亞的竹種—瓜多竹中提取長的竹技術纖維，以作為取代玻璃纖維制作復合材料的原料。已有對竹技術纖維力學性能的研究顯示，其強度值可達800MPa，彈性模量（E-Modulus）高達43 GPA，這證明竹技術纖維具有優(yōu)良的抗拉性能。因此我們致力于使這種技術纖維適合作為強化復合材料的研究。為了充分發(fā)掘這種新的強性材料的良好的力學性能并使它能夠得到充分的利用，就必須要從微觀結構性能方面來了解這種竹技術纖維的性能表現(xiàn)。顯微鏡觀察結果從宏觀到微觀尺度為我們提供了關于這種天然纖維復雜的微觀結構的大量信息。這些信息對我們發(fā)現(xiàn)這種技術纖維的微觀結構和其力學性能之間的關系非常重要。

本研究的分析是在正常的環(huán)境條件下進行的，但在更嚴重的條件下來研究竹技術纖維的力學性能受到的影響也很重要，例如在潮濕的條件下。影響的結果與這種技術的纖維的形態(tài)和化學成分有關，并且能直接影響到它作為一種聚合物基質(zhì)的強行材料時的性能表現(xiàn)。

傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)的工程竹剪力墻的性能測試

Juliana Arbelaez, Juan Correal

洛斯安第斯大學，哥倫比亞，波哥大

摘要：瓜多竹(G.A.K.)是竹類中的一種，它在拉美一些國家已經(jīng)被認為是做為建筑用材的替代材料。在哥倫比亞，特別是在咖啡種植區(qū)，瓜多竹已經(jīng)主要被用于建造住宅，這些住宅都有bahareque墻體（通過劈裂瓜多竹再用灰漿連接它們組成的框架來建造）。由于這種墻體具有良好的結構，所以它被用來做住宅建造的首選結構系統(tǒng)。這種系統(tǒng)已顯示了足夠的抗震性能，如在1999年亞美尼亞地震中的表現(xiàn)（EERI地震工程研究所, 2000）。但如今，已經(jīng)沒有對這種竹剪力墻結構性能的真正了解。出于這個原因，本文對bahareque工程剪力墻體的抗震性能進行了研究，研究主要是通過兩種非常規(guī)的瓜多竹剪力墻進行。在本文中介紹了研究的初步結果，結果僅僅基于單調(diào)測試的基礎上。到目前為止，已經(jīng)對剪力墻進行了13種不同類型的測試。此外，在這種剪力墻連接的基礎上進行了6個靜態(tài)測試，以了解這種連接方式的承載力和表現(xiàn)性能。結果表明，這種bahareque工程剪力墻體的結構表現(xiàn)性能非常優(yōu)越，并優(yōu)于兩種非常規(guī)的剪力墻。盡管如此，一些構造上的細節(jié)的變化可以改善這兩種剪力墻的表現(xiàn)性能。用這種連接方式作為剪力墻的基礎，本研究發(fā)現(xiàn)這種連接的承載力與水泥砂漿的阻力有關。本研究也發(fā)現(xiàn)有兩種類型的不足，它們會直接影響這種連接的表現(xiàn)性能。

關鍵詞：竹，瓜多竹，剪力墻，結構狀態(tài)

瓜多竹集成板材作為剪力墻覆蓋材料的

實驗研究

Juan Correal and Sebastián Varela

(洛斯安第斯大學，哥倫比亞，波哥大)

摘要：考慮到目前要增加造林以獲取足夠的木材資源，尋找一種高效的替代能源，可再生并且生態(tài)友好的建筑材料的高效可替代能源已成為全球的需要。大徑竹例如瓜多竹作為一種令人關注的建筑材料出現(xiàn)，自從位于哥倫比亞波哥大的洛斯安第斯大學進行的研究報告表明

瓜多竹集成材(GLG)的力學性能可以與哥倫比亞最好的結構性木材相相媲美。瓜舵竹集成材的潛在應用不但包括集成木梁和柱材，而且還可以用來作為木結構剪力墻覆蓋材料的結構板材。

為找到一種木材結構建筑的覆蓋材料的替代品，關于使用瓜多竹集成材作為剪切墻覆蓋材料的全面性實驗研究已經(jīng)完成。本研究對全尺寸的剪力墻試樣進行了一系列的測試，以研究墻的寬高比和邊緣釘間距對剪力墻性能的影響。基于對剪力墻循環(huán)測試的結果發(fā)現(xiàn)，剪力墻的剛度和最大承載能力的隨墻上邊緣釘間距的減小而增加。相反，當邊緣釘距減小而導致面板的旋轉受到限制時，剪力墻的位移延性能力下降。實驗結果還表明，作為剪力墻覆蓋材料的瓜多竹集成材的剛度、最大承載能力和延展性沒有收到剪力墻寬高比的影響。本研究的最后階段，包括使用在一個全尺寸的和使用瓜多竹集成材覆蓋的剪力墻建成的雙層住宅單元進行動態(tài)振動臺測驗。結果表明，這些住在單元與以定向刨花板和膠合板所覆蓋的剪力墻的單元有類似的性能特點。因此可以得出結論，從結構的角度看，木——瓜多竹集成材的組合材料作為建筑材的替代材料是可行的。

關鍵詞：竹集成材，覆蓋材料，剪力墻，竹材人造板