重组竹无损检测评价及耐腐性试验研究

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重组竹是一种参照重组木的制作工艺,将原竹处理成竹束单元后,按顺纹组坯的方式,通过炭化、干燥、浸胶、干燥、铺装、热压(冷压)、养生等工艺加工而成的竹制工程材,具有竹材利用率高,力学性能优良,材质均匀,纹理美观等优点。本文首先对三种不同工艺重组竹——冷压重组竹、热压重组竹、竹基纤维复合材进行了力学性能试验,对比分析了三种重组竹力学性能间的差异,并探究了利用无损检测手段进行重组竹力学性能检测的可行性。其次,在力学性能试验的基础上,选择了热压重组竹进行耐腐性试验,分析了褐腐菌(绵腐卧孔菌)和白腐菌(彩绒革盖菌)对重组竹力学性能的影响,并利用扫描电镜通过微观结构探究了重组竹的腐朽机理。最后结合重组竹耐腐性强的特点,以1981-2010年共30年间的气候数据计算了Scheffer指数,完成了我国腐朽区划,并与我国《建筑气候区划标准》进行了比对。本文的主要结论如下:(1)受制作工艺影响,三种重组竹的力学性能差异较大,但热压重组竹力学性能均一稳定。依据试验数据,建立了密度与抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压强度的关系,其中密度与抗压强度的关系最密切;在认为不同力学强度性能具有相同累计概率的强度值是一一对应的基础上,建立了抗弯弹性模量与抗弯强度、抗压强度、抗拉强度间的关系。(2)证明了间接超声波波速可以用于重组竹无损检测评价;确定了不同重组竹的合理波速范围和平均波速;利用数理统计方法,给定了三种重组竹缺陷检测的临界波速;建立了动态弹性模量与抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压强度的关系;并且利用动态弹性模量和密度综合预测三种重组竹的抗弯弹性模量和抗压强度比只利用动态弹性模量或密度来单独预测的准确性更好。(3)对热压重组竹展开的室内加速腐朽试验表明,不论白腐菌还是和褐腐菌,重组竹在腐朽12周后目测评价均显示为1级耐腐;失重率评价均显示为Ⅰ级耐腐;但力学性能分析显示白腐菌对重组竹力学性能影响更大;扫描电镜结果显示,无论褐腐菌还是白腐菌均未能侵染至重组竹表面下2mm,且均未造成细胞壁瓦解;腐朽机理的探究表明,重组竹虽然能够达到真菌定植和繁殖的条件,但与原竹相比,菌丝侵染途径变少,水分进入途径变少,还含有抑菌性的酚醛树脂,最终使得重组竹的表现为耐腐。(4)利用Sheffer指数完成的腐朽危害等级区划与《建筑气候区划标准》能较好地吻合,其中A级腐朽危害区主要对应建筑区划中的Ⅵ、Ⅶ级区,B级腐朽危害区主要对应建筑区划中的Ⅰ、Ⅱ级区,C级腐朽危害区主要对应建筑区划中Ⅲ、Ⅳ级区;建立了常用气候区划参数——度日数、相对湿度、日照百分率与Scheffer指数的关系,以便为今后的设计提供依据。
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