温度对重组竹物理力学性能的影响
摘要：本研究旨在探讨考虑在20℃至290℃之间的17个温度水平下温度对重组竹物理力学性能的影响。结果表明，高温会导致抗压强度和模量降低。还原过程与竹子中化学成分的玻璃化转变和热分解有关。由于纤维素的结晶度较高，在150℃至190℃，平行于晶粒的压缩模量呈上升趋势。扫描电子显微镜(SEM)图像进一步证实了温度对PSB力学性能的影响。本文建立基于统计回归的模型，用于预测PSB抗压强度和模量随暴露温度的降低。模型与实验数据吻合较好，并与文献中的竹结构和木结构进行了比较。
关键词：高温；力学性能；重组竹；折减系数；SEM
- 前言
建筑行业钢筋和水泥的高能耗和高污染，以及对天然林采伐的限制，使世界关注寻找替代材料的必要性。这种材料应该是可再生的和环保的。竹子以其快速生长和优异的力学性能而成为一种非常合适的替代品。近年来，人们对工程竹制品的开发越来越感兴趣，并发表了一些关于工程竹复合材料的研究报告。1，2
工程竹复合材料具有重量轻、强度高等优良的天然性能。 此外，它们比天然材料具有更少的内在变异性和更好的尺寸稳定性。1，3层压竹4，5和重组竹6，7是两个典型的商业上可用的工程竹产品。重组竹，是用竹纤维素压碎而成，纤维束在树脂中饱和然后采用热压技术组装而成。HUANG等人实验研究了重组竹(PSB)各主材料方向的力学性能，7，8建立了不同破坏模式下的应力-应变关系。Kumar等人研究了密度对商用竹毛毡力学性能的影响，发现其力学性能随密度变化显著。9WANG等人通过实验研究了PSB柱在单轴和双轴偏心压缩荷载作用下的极限行为，并建立了评估承载力的解析模型。10，11这些研究对其在土木工程领域的应用具有重要意义。
竹基复合材料是可燃的。火灾可能会大大降低复合材料的强度和刚度，进而导致竹结构的倒塌。12考虑到火灾实验的复杂性和成本，现实中的竹结构在火灾中的性能很难评估。 然而，它可以通过热力学分析来实现，包括建立暴露火灾和竹子复合燃烧的模型研究了炭层的隔热效果和温度对竹子力学性能的影响。13-15因此，了解竹基复合材料在高温下的性能对于去评估竹结构的防火安全是非常必要的。 ZHONG研究了PSB在不同温度下平行晶粒的抗压强度。16在该研究中，FTIR分析结果表明了175℃ 是一个关键转折点，此时纤维素发生热降解，影响PSB的抗压强度。XU等人研究了温度对PSB和竹片层压性能的影响。17-19据报道，随着温度的升高，强度和弹性模量降低。
虽然对竹基复合材料在高温下的力学性能进行了一些研究，但实验数据非常有限。此外，还没有研究从微观角度阐明其机理。本文从抗压强度、弹性模量和破坏机理等方面研究了温度对重组竹抗压性能的影响。根据实验数据，提出了木材的抗压强度和模量随温度变化的折减系数，并与文献中给出的一些商品木材/竹制品的折减系数进行了比较。16-19此外，在实验完成后，用扫描电子显微镜(SEM)对加热后的样品进行扫描以验证温度效应。研究结果对现代竹木结构的防火设计和竹材在土木工程领域的进一步应用具有一定的指导意义。
- 材料和方法
2.1 材料
本研究采用了已在中国市场上商品化的重组竹(PSB)产品。 竹丝的制作选取中国江西约5年生的毛竹。竹秆首先被切成约2m长的竹条，宽度15mm，厚度3mm。竹条在高压罐中炭化140min。 温度和压强为130℃和0.3MPa。 碳化处理可以提高PSB产品的耐候性和尺寸稳定性，减少收缩和膨胀变形。竹条在80℃的温度下晾干，直到它们的含水量达到约11%。经炭化干燥处理后，将竹条压成粗竹丝。然后用水溶性酚醛树脂浸渍条带。树脂固含量为25%，浸渍时间为14min。然后，在160℃时用来制作PSB面板。固化时间与PSB板的厚度有关，一般为1min/mm。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
