玻璃纤维增强圆筒形单板层积材的性能研究

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1、摘要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

2、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lO。时，层积材的弹性模量减小幅度较小，因此在制作圆筒LⅣL时，其缠绕角应以不大于100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L、，L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

3、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。关键词圆筒形单板层积材，玻璃纤维，理论模型，力学性能，

4、尺寸稳定性。AbstractCylindricallaminatedveneerlamberfcylindricalLVL)isanewlydevelopedengineeredstructuralmaterial．Developingthismaterialfitsfortherequirementofeconomiccontinualdevelopmentinourcountry．CylindricalLVLcanuselow—qualitymaterialssuchasshorterwoodveneersasrawmaterial，SOitmakesuseofwoodmore

5、effectively．Thus，developingthisnewproductcanhelpminimizetheconflictbetweensupplyanddemandforwoodmaterial．Ontheotherhand，hollowcylindricalLVLalsohasmanyadvantagescomparedtowoodlog，suchaslight-weight，highbendingstrength，anduniformstructuralperformance．Thereforeitishighlyimportanttodevelopthisnew

6、productusinglow-qualityfast-growingspeciesinOUrcountry．Inthisstudy,cylindricalLVLwasmanufacturedfrompoplarandbirchveneersusingAPIandICresinadhesives．Inordertoimprovet11estructuralperformancesofcylindricalLVL．glassfibrewasused嬲reinforcedmaterial．T}leeffectsofadditionlayersofglassfiber,woodspeci

7、es，andresintypesonthepropertiesofcylindricalLVLwerediscussed．Themoisturesorptionproperty,dimensionstability,bendingstrength，compressingstrength，andelasticmoduluswereevaluated．InordertoinvestigatethesuitablewindangleofcylindricalLVL，weme