李軍偉 云建輝 陳竹

摘要：對1—5年生竹齡龍竹的物理力學(xué)性能和龍竹竹材不同部位竹材物理力學(xué)性能進(jìn)行試驗研究。結(jié)果表明，龍竹的竹制品加工，竹齡選擇是影響竹制品性能的重要因素，竹制品加工選取竹材的不同部位也是需要考慮的因素。通過對1—5年生竹齡不同種類龍竹的竹材性能進(jìn)行試驗分析還發(fā)現(xiàn)，竹壁厚薄不均，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力更大，更易開裂;龍竹根部的竹筒部位由于含水率較高也較易開裂;就竹齡而言，4年以下竹齡的龍竹也較易開裂;竹壁厚度也是影響龍竹開裂的重要因素之一，竹壁較薄的龍竹較容易開裂。

關(guān)鍵詞：龍珠;物理力學(xué)性能;竹材性能;研究

中圖分類號：S 795.7，S 781.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001 - 9499（2019）01 - 0029 - 03

龍竹是世界上最優(yōu)良的竹種之一，云南西盟縣屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，龍竹竹種在西盟佤族自治縣廣泛分布。龍竹竹材具有材質(zhì)優(yōu)良、生長速度快、生長周期短、竹材產(chǎn)量高、竹材質(zhì)地性能較好等優(yōu)點[1]。龍竹一般高度可達(dá)20～30m，竹材莖粗可達(dá)10～30cm;龍竹竹叢在種植后4～5年內(nèi)可進(jìn)入豐產(chǎn)成林階段，5年生的龍竹竹叢直徑可達(dá)3m以上，每叢龍竹超過60株竹稈。發(fā)展竹材深加工產(chǎn)業(yè)，對于云南邊疆民族地區(qū)而言，可以依托資源優(yōu)勢，實現(xiàn)邊疆民族地區(qū)精準(zhǔn)脫貧，對促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義[2]。

龍竹竹材的化學(xué)成分與木材相比，其淀粉、糖類及蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)含量較高，故龍竹竹材在貯存期間、竹制品加工過程及竹產(chǎn)品使用過程中容易發(fā)生竹材霉變、蟲蛀和開裂變形等一系列質(zhì)量缺陷問題[3]。為了提高龍竹竹材及竹制品的尺寸穩(wěn)定性，減少開裂變形等質(zhì)量問題，延長竹材制品的使用壽命，對龍竹竹材進(jìn)行相關(guān)物理力學(xué)材性研究顯得尤為重要。

1 龍竹的物理力學(xué)性能研究

1.1 試驗材料及設(shè)備

試驗材料選用1～5年竹齡的新鮮龍竹，采自云南省普洱市西盟縣力所鄉(xiāng)南亢村向陽山坡，每叢龍竹采伐2根，竹材胸高直徑選取50mm以上，竹材的壁厚度選取4mm以上;對龍竹竹材進(jìn)行截斷處理，從距基部100cm起進(jìn)行截取，每根龍竹截取120cm的竹筒3段，在每段竹筒上進(jìn)行編號，以便識別并進(jìn)行性能檢測。

試驗設(shè)備包括橫截圓鋸機(jī)、恒溫恒濕箱、萬能力學(xué)試驗機(jī)、干燥箱、測量游標(biāo)卡尺、螺旋型測微儀、水浴鍋等。

1.2 試驗方法

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15780-1995《竹材物理力學(xué)性質(zhì)試驗方法》，測試龍竹竹材的全干密度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量和順紋抗壓等相關(guān)物理力學(xué)性能。試驗過程中，為保證各種竹材試件取自竹竿上相對一致的位置，需要對每一段試驗竹材從底部至上部依次按如下的順序截取試驗試件：①測試密度試件;②測試順紋抗壓強(qiáng)度試件;③測試順紋抗剪強(qiáng)度試件;④測試順紋抗拉強(qiáng)度試件;⑤測試弦向抗彎強(qiáng)度測試試件;⑥弦向抗彎彈性模量試件;測試過程中保留竹材試材弦面竹青與竹黃的原來形狀。具體測試過程為：將竹材試件放入恒溫恒濕箱中，要求溫度保持在（20±2）℃，相對濕度保持在65% +5%，然后調(diào)節(jié)恒溫恒濕箱含水率直至穩(wěn)定。試驗依據(jù)國家竹材標(biāo)準(zhǔn)GB/T15780-1995《竹材物理力學(xué)性質(zhì)試驗方法》對竹材干縮性、竹材弦向抗彎強(qiáng)度、竹材弦向抗彎彈性模量、竹材順紋抗壓強(qiáng)度、竹材順紋抗拉強(qiáng)度、竹材順紋抗剪強(qiáng)度等相關(guān)物理力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行測定;竹材的濕漲性，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1934.2-91《木材濕漲性測定方法》進(jìn)行測定。

1.3 試驗結(jié)果分析

由表1可知，龍竹竹材的生長年限對竹材的密度、徑向于縮系數(shù)、弦向干縮系數(shù)、體積干縮系數(shù)、順紋抗壓強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度、徑向抗彎強(qiáng)度、弦向抗彎強(qiáng)度等物理力學(xué)性能影響均非常顯著。

龍竹竹材的氣干密度和力學(xué)性能會隨著竹齡的增大而增加;同時龍竹竹材的徑向、弦向和體積干縮系數(shù)則隨著竹齡的增加而逐步減小。

龍竹竹齡在最初的1—2年期間，其各項物理力學(xué)性能發(fā)生的變化較大，隨著竹齡的增加，竹齡2年以后，物理力學(xué)性能差異會不斷縮小;竹齡達(dá)到3—5年后，竹材的性能逐年趨于穩(wěn)定。

由表2可知，龍竹同一根竹體的不同部位，竹材的物理力學(xué)性能會發(fā)生改變。龍竹竹材從底部至頂部，隨著位置發(fā)生變化，體積干縮系數(shù)和含水率將逐漸降低;竹材的基本密度、順紋抗壓強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度和弦向抗彎強(qiáng)度等，自下而上，逐漸增大。

2 龍竹竹材性能試驗分析

2.1 試驗材料及設(shè)備

試驗材料選用1、2、3、4和5年竹齡的龍竹，竹材采自云南省普洱市西盟縣力所鄉(xiāng)南亢村向陽山坡，分別選取云南省普洱市西盟縣龍竹最常見的甜龍竹、苦龍竹、巨龍竹、大黃竹和小黃竹，將竹條用橫截圓鋸機(jī)分別截斷成長度為50cm竹筒，并對各個竹筒試件進(jìn)行編號。

試驗設(shè)備包括盛水容器、水浴鍋等。

2.2 試驗方法

挑選甜龍竹、苦龍竹、巨龍竹、大黃竹和小黃竹試件，分根部、干部、尖部放在室內(nèi)進(jìn)行相對的恒溫觀察，并做好相關(guān)記錄。觀察周期以5天為單位，連續(xù)觀察30天。觀察條件為自然晾干和鹽水泡煮2種。

2.3 試驗結(jié)果分析

經(jīng)龍竹竹材性能試驗分析，獲得的結(jié)果為：

（1）經(jīng)鹽水泡煮的龍竹竹筒未出現(xiàn)開裂情況;

（2）自然晾干的竹筒中，有部分苦龍竹試件在第3天出現(xiàn)開裂情況，在5～10天內(nèi)完全炸裂，整批試件開裂率為5%;

（3）龍竹內(nèi)外徑不圓的竹筒，由于竹壁厚薄不均，產(chǎn)生的收縮應(yīng)力較大，更易開裂，同時位于根部的竹筒也容易開裂;

（4）龍竹根部的竹筒由于含水率較高更易開裂，同時竹齡在4年以下的龍竹更易開裂;

（5）竹筒壁厚度是影響龍竹開裂的重要因素之一，竹壁較薄的龍竹更易開裂。

3 結(jié)論

3.1 龍竹的竹齡對竹材的密度、徑向干縮系數(shù)、弦向干縮系數(shù)、體積干縮系數(shù)、順紋抗壓強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度、徑向抗彎強(qiáng)度和弦向抗彎強(qiáng)度等物理力學(xué)性能的影響非常顯著，所以竹齡選擇是影響竹制品性能的重要因素。

3.2 龍竹不同部位的基本密度、順紋抗壓強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度和弦向抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)都不相同，所以在竹制品加工選取竹材時，考慮不同部位也是重要的因素之一。

3.3 龍竹的竹齡和竹壁厚度均是影響龍竹竹材開裂的重要因素，經(jīng)鹽水浸泡處理，可以有效預(yù)防龍竹圓竹開裂的現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]于文吉，江澤慧，葉克林竹材特性研究及其進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2002（2）： 50 - 55

[2]徐有明，郝培應(yīng)，劉清平，竹材性質(zhì)及其資源開發(fā)利用的研究進(jìn)展[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003（5）： 71- 77

[3]孫照斌，袁哲，強(qiáng)明，等.龍竹竹材的微波干燥特性研究[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2006（4）：9 - 12.

[4]張漢堯，劉小珍，孫茂勝，等.云南部分竹種形態(tài)標(biāo)記數(shù)量分類研究[J].福建林業(yè)科技，2005（2）： 31- 33