【摘 要】
:
现代木结构建筑具有自重轻、装配效率高、碳排放量低等特点,可减少对资源的消耗,降低对生态环境的影响,契合当今“双碳”背景下绿色低碳建筑的发展潮流,具有广阔的发展前景。木结构建筑中关键承载构件主要以木质工程材料为主,其力学性能和耐久性直接影响木结构建筑的使用安全性,因此受到了人们广泛关注。已有研究表明,大气环境中的光照、温度、水分等因素会导致木质工程材料出现力学损伤,造成木结构建筑的突然破坏。木材胶合
论文部分内容阅读
现代木结构建筑具有自重轻、装配效率高、碳排放量低等特点,可减少对资源的消耗,降低对生态环境的影响,契合当今“双碳”背景下绿色低碳建筑的发展潮流,具有广阔的发展前景。木结构建筑中关键承载构件主要以木质工程材料为主,其力学性能和耐久性直接影响木结构建筑的使用安全性,因此受到了人们广泛关注。已有研究表明,大气环境中的光照、温度、水分等因素会导致木质工程材料出现力学损伤,造成木结构建筑的突然破坏。木材胶合界面在木质工程材料承载过程中起着重要的应力和应变传递作用,其结构完整性和力学性能很大程度上决定了木质工程材料的宏观力学强度。通过探索环境老化对木材胶合界面结构和力学性能的影响,有助于揭示环境老化导致的木质工程材料力学损伤机制,有利于设计具有优异力学和耐老化性能的木质工程材料,进一步提高木结构建筑的使用安全性和使用寿命。本文研究紫外和冻融老化前后胶合界面的物理形貌、化学结构、力学特性的变化,揭示环境老化过程中木材胶合界面力学损伤机制,主要研究结果如下:(1)采用纳米压痕(NI)-mapping技术对木材胶合界面的力学性能进行了测试分析,结果表明,NI-mapping获得的木材胶合界面力学性能与纳米压痕常规法所获数据差异小于3%,可靠性好;与常规NI方法相比,NI-mapping可实现木质胶合界面力学性能的大范围、高精度的可视化表征。NI-mapping研究发现,随着胶粘剂的渗透,木材胶合界面的力学性能逐渐下降,酚醛胶粘剂(PF)由于分子尺寸较小,对细胞壁的渗透能力优于聚氨酯胶粘剂(PUR)。此外,NI-mapping方法还可用于表征早材细胞壁及其胶合界面的微观力学性能。(2)探究紫外辐照时间对木质工程材料胶合界面力学性能和化学结构的影响,NI-mapping研究发现,经紫外光照射144 h,木材胶合界面细胞壁的模量(Er)和硬度(H)值分别由20.8 GPa和920.4 MPa降至13.5 GPa和612.7 MPa,分别下降了35%和33%。扫描电子显微镜(SEM)观察发现紫外辐照使木材细胞壁产生孔洞和裂纹;红外光谱、X射线光电子能谱分析测试表明,紫外辐照会使木材和PF胶粘剂发生光降解和氧化,其中木材受紫外辐照的影响更大,这主要是由于紫外辐照引发木材胶合界面中酚环结构(木质素及PF胶粘剂中的相关结构)中的电子逸出,并伴随氢转移反应生成苯氧自由基,紫外辐照也会导致包括单线态氧、超氧阴离子和羟基自由基生成,上述活性氧成分会促进木材胶合界面的光降解和氧化。(3)探究冻融循环老化对木质工程材料胶合界面力学性能和化学结构的影响,宏观力学测试发现,经-40℃冻融循环5次,胶合样品的剪切强度和压缩强度由5.3 MPa和65.3 MPa降低为3.3 MPa和51.7 MPa,分别下降了38%和21%;SEM观察发现冻融老化的木材细胞壁具有裂纹结构,这主要是细胞壁的干缩湿胀和水分相变引起的。小角X射线散射(SAXS)研究发现,细胞壁的微纤丝间距从原始的41.2(?)经-20℃冻融循环20次和-40℃冻融循环5次分别增加至42.9和43.8(?),这表明纤维素大分子聚集结构发生离散,这是由于水分进入纤维素大分子的非结晶区,与游离羟基形成水合氢键,在冻融循环过程中水的相变在纤维素大分子内形成应力,造成结晶区破坏,结晶度降低,导致细胞壁力学性能降低,最终引发界面力学性能退化。本文系统研究紫外和冻融老化对木质工程材料胶合界面的力学损伤机制,有助于设计优异力学和耐老化性能的木质工程材料,为进一步提升木结构建筑的使用安全性和使用寿命提供理论基础。
其他文献
环氧树脂具有十分优异的粘接性能、耐化学性和机械性能,现已被广泛应用于粘合剂、涂料和电子密封胶等领域。当前,商业化的环氧树脂主要为双酚A型环氧树脂(DGEBA),其生产原材料基本都来自于石油基产品,在当下石油资源日益紧张的时代背景,用可再生的生物基材料来制备环氧树脂是走可持续发展的必由之路。本论文设计以多酚生物基材料姜黄素(CUR)和白藜芦醇(RES)为原料,制备姜黄素基环氧树脂(CUREP)和白藜
目前,旅居已成为旅游的新潮流,受到越来越多人的青睐,旅居地的建设呈蓬勃发展之势,那么选择什么样的地方发展旅居成为旅居发展考虑的首要问题。滇中地区因属亚热带高原山地季风气候,四季如春,各州市平均气温在4.7℃-23.7℃之间,平均海拔为1500-1900米,康养资源丰富等被很多人认为是适宜旅居发展的区域,且地方也在积极谋求发展旅居业态。同时,旅居发展需相对较好的交通、经济、医疗、教育、资源等条件,而
金属有机框架材料同时兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性,因其具有功能丰富的配位点和后修饰处理的特点,被广泛用于生物传感,催化吸附、荧光识别、抗菌等各个领域。而金属有机框架材料的功能性质取决于其结构与组成,所以选择不同的金属离子和功能化有机配体,直接影响着配合物的最终结构。因此,本文采用溶剂挥发法、超声法和水热法合成唑类目标金属配合物,通过单晶X射线衍射、热重、荧光、红外和元素分析等方式研究配合物的
超疏水涂层在防水、防污、自清洁以及油水分离等方面都表现出巨大的优势,在日常生活、国防以及工业农业等领域均具有巨大的潜在应用。目前,超疏水涂层常用无机微粒构建,已实现高水接触角(WCA)、高透明度、多功能化等目标,但仍然存在机械耐磨性弱、易老化、环保性能差、制备工艺复杂等缺点,限制了超疏水涂层的发展。因此,选用天然可降解材料通过简便的工艺构筑具有良好耐磨性和抗老化性的超疏水涂层有巨大的研究价值和现实
2002年,“走中国特色的城镇化道路”在中共十六届大会上被提出,这标志着中国从传统城镇化向新型城镇化的转变。2006年,中共第十六届六中全会中,正式提出基本公共服务这一概念,因此,促进社会公平正义、保障民生等成为中央经济工作的重点任务之一。2016年,国务院发表了《关于深入推进新型城镇化建议的若干意见》,文中表明坚持“以人为本”的核心理念,而不是只重视经济的发展,要不断提高城镇化质量,实现基本公共
近年来,过度使用化石燃料所造成的全球性环境问题极大地促进了高效储能设备的发展。在诸多储能器件中,水系锌基储能器件以其低成本、高安全性、高理论容量、低氧化还原电位等优点的受到广泛关注。其中,电极材料是决定其综合性能的关键因素。作为水系锌基储能器件中重要的电极材料之一,钒酸铵(NH4V4O10,NVO)因具有丰富活性的层状结构而被广泛研究。然而,NVO较差的容量性能、倍率性能和循环性能阻碍了其进一步的
生态系统服务功能重要区识别是国土空间规划和生态文明建设的基础,精确识别生态系统服务重要区能准确把握自然资源禀赋、判断资源环境现状,实现自然资源的可持续发展。山地地区坡度陡峻,沟谷幽深,生态系统复杂多变,是生物多样性热点主要分布的地区之一,具有极高的生态服务功能。云南省是我国典型高原山区,是全球36个生物多样性热点地区之一,为我国提供极高的生态系统服务价值。本文利用GIS、RS技术,基于NPP定量指
石漠化是喀斯特地区在社会因素和自然因素共同作用下形成的特殊荒漠化景观,也是一种复杂的地表动态过程。石漠化会导致区域内生态系统的稳定性下降,甚至丧失农业利用价值,严重制约着当地生态和社会经济的可持续发展,成为我国西南地区的首要生态问题。快速、准确的掌握石漠化信息是开展石漠化治理工作的前提。遥感影像因重访周期短、成本低、大区域覆盖等优点成为了石漠化监测的重要数据源,然而,国内外研究学者主要采用少雨季节
目的分析对尿毒症期肾性贫血患者予以饮食、心理干预护理的临床效果及价值。方法抽选2017年2月~2019年10月本院收治的60例尿毒症期肾性贫血患者作为观察目标,随机分组。对照组予以常规护理,观察组在其基础上强化心理、饮食护理。对比两组患者护理前后的贫血相关指标改善情况,分析各组患者的心理变化情况,统计两组患者对此次护理服务的满意情况。结果护理干预后,观察组患者的血红蛋白(Hb)、血清铁蛋白(SF)
激光雷达点云数据是测量森林林木、反演单木参数的重要数据来源。通过激光点云数据实现大范围、高精度的森林生物量提取,分析森林碳储量分布是当前研究热点。然而不同的仪器获取的点云数据都存在一定缺陷,地基激光雷达能较好的获取林下结构,但是在上层冠层部分扫描受限,而机载激光雷达能广泛获取上层林冠结构,却不能精确扫描林中和林下信息。将两者进行配准联合,实现数据视角互补,有助于完善点云数据,提高森林参数反演精度。