揭 鵬

(山東省泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系 271000)

現(xiàn)代竹質(zhì)工程材料的基本性能及其在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景

揭 鵬

(山東省泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系 271000)

本文通過對(duì)竹簾膠合板、竹材重組、竹材層積材等等現(xiàn)代的竹質(zhì)工程材料的基本工藝以及性能的研究，指出了每個(gè)材料在建筑中的選擇與應(yīng)用，再結(jié)合了當(dāng)代的竹結(jié)構(gòu)安居示范房的設(shè)計(jì)與建造的實(shí)例，分析竹結(jié)構(gòu)在當(dāng)前應(yīng)用的優(yōu)勢以及對(duì)其前景的展望。竹結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)與建筑中有較好的靈活性、抗震能力、最大的優(yōu)點(diǎn)就在于其的節(jié)能減排性能，竹質(zhì)工程材料不僅能夠符合當(dāng)代結(jié)構(gòu)工程的需求，還能夠讓竹結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的推廣發(fā)展。

竹質(zhì)工程材料；基本性能；建筑結(jié)構(gòu)；應(yīng)用前景

引言

當(dāng)前，我國的大部分建筑都采用磚混結(jié)構(gòu)與鋼筋水泥混凝土結(jié)構(gòu)，但是這種方式要采用大量的水泥與鋼材，材料使用多，耗能較大，并且廢棄的材料還較難降解。在這個(gè)提倡綠色、環(huán)保的社會(huì)中，采用土木工程是建筑行業(yè)發(fā)展的必然方向。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)進(jìn)入了人們的視野中，但是我國的森林資源開采嚴(yán)重，已經(jīng)受到嚴(yán)重限制。采用竹質(zhì)工程材料，不僅與傳統(tǒng)的木質(zhì)結(jié)構(gòu)性能相同，其自身還有保溫節(jié)能效果，抗震性也是一流的，具有多方面的優(yōu)勢。

1.竹質(zhì)材料的特點(diǎn)和生產(chǎn)工藝

眾所周知，竹是一種生長速度較快且外形比較高大的植物，在溫帶地區(qū)和暖帶地區(qū)較為常見。我國學(xué)者研究竹材的方向主要集中在竹材和塑料的復(fù)合，竹材的重新構(gòu)造，改良竹材的加工工藝等等，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出了多種新型的建筑材料，其中包括以竹材為原料的復(fù)合板，膠合板，重組材，集成材等等。毫無疑問，竹材已經(jīng)成為我國裝飾工程中常用的建筑材料之一，其品種已經(jīng)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化，并且呈現(xiàn)出系列化。我國始終致力于研究以竹材為原料的新型裝飾材料，目前已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。

從古至今，木材一直都是我國使用量較大的建筑材料之一，事實(shí)上，竹材的使用歷史悠久，并且同樣有著優(yōu)越的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，竹材的抗壓強(qiáng)度超過 60MPA，彎曲強(qiáng)度甚至高達(dá)160MPA，換言之，竹材在抗壓能力和抗彎曲能力方面甚至有著比木材更加優(yōu)異的表現(xiàn)。此外，竹材還是一種富有彈性的建筑材料，并且有著多年的工程應(yīng)用歷史。目前，以竹材為主要原料的復(fù)合板，膠合板，層積材等等在建筑工程中應(yīng)用廣泛。

1.1 竹簾膠合板

竹簾膠合板是一種以毛竹為主要原料，添加固化樹脂膠黏劑的板材，它廣泛應(yīng)用于建筑工程中。由于竹簾膠合板具有優(yōu)良的力學(xué)性能，所以目前在我國的模板市場中占有較大的份額。將竹子剖開成厚度為1毫米-2毫米，寬度為10毫米-15毫米的左右兩半，然后利用各種線將其連接起來形成竹簾。經(jīng)過浸膠干燥后的竹簾，變成竹簾膠合板。

目前，竹簾膠合板主要用于大型集裝箱板，建筑結(jié)構(gòu)的主體材料等等。為了測試竹簾膠合板的性能，對(duì)長度為1.2米，寬度為0.6米，厚度為16毫米的5個(gè)竹簾膠合板進(jìn)行連續(xù)性承載力測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見下圖1。從圖中可知：竹簾復(fù)合板的荷載與位移為正相關(guān)關(guān)系，隨著位移的不斷增大，荷載也隨之而增大，這也就意味著，竹簾膠合板是一種承重能力極強(qiáng)的材料。竹簾膠合板遭到破壞之前，其位移已經(jīng)超過20毫米，竹材呈現(xiàn)下陷的狀態(tài)，它的破壞模式是膠合板的底部為縱向斷裂，周邊為橫向斷裂。當(dāng)竹簾膠合板中出現(xiàn)縱向裂縫時(shí)，其承載能力并未受到較大的影響，依然處于繼續(xù)上升的狀態(tài)。由此可見，竹材部分纖維所出現(xiàn)的斷裂情況并沒有馬上使其承載力下降。換言之，竹材膠合板是一種承載力強(qiáng)，且難以完全破壞的建筑材料。在設(shè)計(jì)竹簾膠合板的應(yīng)用時(shí)，往往將其控制在正常使用的狀態(tài)下。

1.3 重竹

重竹是一種經(jīng)過重新組織的竹材，它將原始竹材加工成長形的竹絲或竹篾，然后經(jīng)過完全干燥再進(jìn)行浸膠。經(jīng)過重新組織的竹材保留了原有竹材的優(yōu)越性能，利用率超過 90%。重組的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性強(qiáng)，抗壓能力好，為了進(jìn)一步提升其防腐蝕，防蟲等性能，可對(duì)其進(jìn)行特別處理，例如浸藥。

從生產(chǎn)工藝劃分，重竹可分為兩種，分別是熱壓型和冷壓型。熱壓型重竹一般長度為1.86米，寬度為1.26米，厚度為35毫米；而冷壓型重竹大多長度為1.86米，寬度為10.5厘米，寬度為16.5厘米。目前，重竹在家具行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，多用于制造高端地板。

2.竹材的應(yīng)用和前景展望

江蘇省南京市某大學(xué)以竹材為原料，完成了安居房的設(shè)計(jì)和建造工作。從外觀上看，這棟安居房一共兩層，長度為12米，寬度為9.5米，其基本結(jié)構(gòu)為梁柱結(jié)構(gòu)。下圖是安居房的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可知，主梁的橫截面長度為0.28米，寬度為70毫米，跨度可高達(dá)3.5米。柱體所使用的建筑材料為冷壓型重竹，長度為0.13米，寬度為0.15米。由于我國目前的重竹加工技術(shù)有限，因此安居房中的柱子和梁子采用金屬進(jìn)行駁接，樓面所使用的竹簾膠合板尺寸為300*16mm。竹簾膠合板的作用是支撐安居房的上梁和次梁，兩者之間的距離為60厘米至80厘米，搭接方式為凹凸縫。

我國的傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)大多為木結(jié)構(gòu)，而竹質(zhì)結(jié)構(gòu)在木結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加以改良，使完工時(shí)間大大縮短。由于竹質(zhì)結(jié)構(gòu)的建筑為梁柱結(jié)構(gòu)且使用金屬進(jìn)行柱梁駁接，所以節(jié)點(diǎn)比木質(zhì)結(jié)構(gòu)更加標(biāo)準(zhǔn)，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。在森林資源豐富的國家，木材依舊是主要的建筑材料，占有較大的市場份額。不管是在歐洲國家還是西方發(fā)達(dá)國家，木材的應(yīng)用都已經(jīng)進(jìn)入了成熟的階段，而我國對(duì)于木材在工程中的應(yīng)用仍然處于探索階段。研究表明，竹材作為一種建筑材料，其性能與木材相比毫不遜色。木材的生長周期長且資源日益緊缺，由此可見，開發(fā)研究竹材對(duì)于推廣新型建筑材料有著重要的意義。在未來的發(fā)展中，由于加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，以竹材為基礎(chǔ)原料的新型建筑材料品種也會(huì)越來越多。

總結(jié)

本文結(jié)合了當(dāng)前竹質(zhì)工程材料的基本性能以及實(shí)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)其的發(fā)展前景進(jìn)行展望。其中主要研究對(duì)象包含了竹簾膠合板、竹材重組、竹材層積材等等實(shí)用較為廣泛的材質(zhì)，并且對(duì)每一種材質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，指出每種材料再建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。最后，再結(jié)合了當(dāng)代的安居示范房設(shè)計(jì)與建造實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)竹結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展前景 進(jìn)行展望，得出了以下結(jié)論：

（3)竹簾膠合板具有較高的強(qiáng)度、承載能力強(qiáng)，并且破壞性低，其還有較強(qiáng)的延性破壞性能。竹簾膠合板在建筑材料中可以用于樓、地面以及墻體等等多種設(shè)

（1)計(jì)中，使用非常廣泛。

（2)竹材層積材基本上都是在纖維底部進(jìn)行逐漸拉伸纖維，它的承受設(shè)計(jì)主要是由截面的剛度控制，其本身的尺寸較大，力學(xué)性能好，在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中可以用于梁、柱、承重墻等等構(gòu)件中，特別是對(duì)于跨度較大的梁具有更大的效用。

（3）竹材重組的性能較為穩(wěn)定，其自身強(qiáng)度高，離散型小，負(fù)荷能力極強(qiáng)。在梁的結(jié)構(gòu)使用上，其的性能與造價(jià)都非常符合，也是最理想的選擇，但是其余竹材層積材相比的話并無多大優(yōu)勢。

綜上所述，在新時(shí)代中，采用竹質(zhì)工程材料是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。對(duì)于當(dāng)下的綠色環(huán)保、節(jié)能減排的理念相適應(yīng)。本文對(duì)竹質(zhì)材料的分析與其在建筑行業(yè)中的實(shí)際使用分析，以期在今后的研究中能夠起到借鑒作用。

【1】凌啟飛，鄭霞，李新功堿處理對(duì)麥秸纖維增強(qiáng)水泥板力學(xué)性能的影響《中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)》 - 2012

【2】趙瑞龍，馮明智，高黎，竹篾層積材在建筑結(jié)構(gòu)中的研究及應(yīng)用《木材加工機(jī)械》 - 2012

【3】潘毅，李家佳，李玲嬌，現(xiàn)代竹材在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀《土木建筑與環(huán)境工程》 - 2011

【4】高黎，王正，趙瑞龍竹篾簾拼接縫隙對(duì)竹篾層積材抗彎性能的影響《木材工業(yè)》 - 2013

【5】趙章榮，傅萬四，劉星雨結(jié)構(gòu)用竹材機(jī)械性能測試及數(shù)值模擬研究《木材加工機(jī)械》 - 2014

揭鵬 男 漢族 山東省泰安市人 山東省泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工學(xué)學(xué)士學(xué)位 助理講師 從事工程結(jié)構(gòu)、建筑工程技術(shù)、工程材料研究

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1007-6344（2016）03-0271-02

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