作为一种新型的木质工程材料,圆筒形单板层积材(简称圆筒LVL)符合未来经济可持续发展的需要。首先,圆筒LVL加工方法简单,生产效率高,能够实现木材的有效利用,缓解当前木材的供需矛盾。其次,圆筒LVL为中空结构,与原木相比具有质量轻,抗弯强度高,工程性能均匀等优点。在国外研究经验的基础上,针对我国的常见树种开发出自己的产品,对我国经济的可持续发展有着重要的意义。 本研究是以速生树种杨木和桦木为研究对象,以木质旋切单板为基体材料,玻璃纤维为增强材料,采用拼板胶和异氰酸酯胶粘剂分别对其进行胶合,制得了复合型圆筒LVL,旨在提高圆筒LVL的工程性能。通过比较研究玻璃纤维增强后的层积材和圆筒LVL的性能,从层积材的吸湿性能、尺寸稳定性、胶接强度、抗弯强度以及圆筒LVL的抗压强度和抗压弹性模量等角度,采用实验与理论推导相结合的方法,探讨了不同树种、不同胶种以及玻璃纤维添加层数对圆筒LVL性能的影响。 不同纤维倾角的交错构造单板层积材的抗拉实验结果显示,不同纤维倾角的层积材,其抗拉弹性模量随纤维倾角的增大而减小,但当纤维倾角小于10°时,层积材的弹性模量减小幅度较小,因此在制作圆筒LVL时,其缠绕角应以不大于10°为宜。 研究结果还表明,圆筒LVL的吸着等温曲线与Nelson模型拟合良好,并且圆筒LVL仍保留着木材的吸湿滞后特性。 圆筒LVL的尺寸稳定性测定包括:24小时吸水厚度膨胀率(TS)、吸水率(WA)以及吸湿线性膨胀率(LE)。TS、WA、LE受玻璃纤维添加层数的影响均较大,随着玻璃纤维添加层数的增加,TS、WA和LE呈明显降低的趋势,说明玻璃纤维可以增强圆筒LVL的尺寸稳定性。 抗弯强度的测定结果显示,随着玻璃纤维层数的增加,层积材的抗弯强度总体上呈增大的趋势,其增大的程度因树种和胶种的不同而异。 通过测定圆筒LVL的顺纹抗压强度和横纹抗压强度得知,圆筒LVL的顺纹抗压强度远大于横纹抗压强度,添加玻璃纤维后的圆筒LVL横纹、顺纹抗压强度均有不同程度的减小,但横纹抗压弹性模量有明显增加的趋势。