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竹林素有第二森林的美称,我国竹林面积和竹子产量均居世界首位。但竹子采伐后在储存和运输过程中容易开裂,尤其户外用原竹的开裂现象严重,造成巨大的资源浪费和经济损失。目前,对原竹筒材的研究较少,亟待开发经济有效的竹筒材防裂方法。本研究首次针对竹筒材进行系统的开裂机理及防裂技术的研究,并针对竹筒材的开裂程度制定准确简单、易于操作的定量评定标准。针对户外用4年生毛竹竹筒,分析竹材的宏观微观形态、基本物理力学性质与开裂的关系,深入探究竹筒材开裂的机理,并对竹筒材的防裂技术进行初步研究。主要结论如下:
⑴竹筒开裂程度评价方面:裂纹深度难以测量的条件下,建议用开裂总长度/竹筒表面积(l/S)作为衡量竹筒材开裂程度的指标。
⑵毛竹开裂与宏观形态的关系:①竹筒直径和壁厚对开裂程度的影响很显著,在其他宏观形态因素固定的情况下,毛竹直径和壁厚越大,开裂程度越大。②裂纹主要沿着强度较低的基本组织延伸,裂纹在靠近质地密实的竹黄时扩展速度变慢。
⑶竹材基本性质对开裂的影响:①生材含水率随高度位置的升高呈二次曲线减小,基本密度沿高度位置的升高线性增加,弦向干缩率在高度方向上差异不显著。②同一高度位置,弦向全干干缩率靠竹青部位约是靠竹黄部位的3倍,开裂易从竹青部位开始。③开裂总长度/竹筒表面积(l/S)随着竹筒生材含水率的增大呈二次曲线下降,随着竹筒基本密度和弦向干缩率增大呈二次曲线增大。
⑷毛竹竹壁层间性质差异分析:①节间部位,从竹肉到竹青,含水率线性减小,基本密度呈二次曲线增大。②竹青部位干缩率最大,易发生干缩,靠近竹青部位的基本密度和干缩率梯度最大,极易导致开裂;竹黄部位的梯度次之,竹肉部位梯度最小。③同一高度,节间部位径向各层抗拉强度差异较大,竹黄部位的弦向抗拉强度最大,为1O.5MPa,加之弦向干缩率小,裂纹不易在竹黄部位扩展;竹肉部位弦向抗拉强度急剧减小至5.9 MPa,从竹肉到竹青部位呈现逐渐增大,竹青部位为9.0 MPa。
⑸竹筒材防裂技术研究发现:去青刷桐油法的防裂效果好于筒身加箍法,能有效保持竹筒的水分;筒身加箍法无明显防裂效果。