竹材的性质及应用优势分析

发布时间:2017-09-30 阅读量:23710返回

  竹材有着优良的物理性质和力学性质,这些优良的性质确保它能成为一种合格的建筑材料,并且我国竹子资源非常丰富,且其生长周期短,为其大范围使用创造了客观条件。文章主要对其性质及应用优势进行了分析。 


  【关键词】竹材;物理性质;力学性质;应用优势 
  在我国现代化建设过程中,土木工程占有极其重要的地位,各项建设的开始,而土木工程材料则是一切土建工程中必不可少的物质基础。然而,现代社会的土木工程建筑材料大多用的都是钢筋和混凝土,不仅生产能耗很高,而且污染环境,达不到绿色节能的效果;而应用的较多的木材料,也显得不切实际,因为我国本来木材资源相对就比较稀少,随着我国林业政策的调整,更多的强调环保,以及资源危机意识的提升,木材作为建材的发展空间大大缩减。而竹材作为一种绿色材料,必将走进公众视野。

 
  一、竹材的物理性质 
  (一)竹材的密度。竹材的密度是指单位体积竹材的质量,因为需求及应用范围的不同,有两种密度:一种是气干密度,另一种是基本密度。由于竹材的竹秸位置、胸径、竹子的竹龄、竹子的种类、竹子的生存和立地条件的不同,竹材的基本密度是相对变化的,但是其基本密度在0.4~0.8之间。并且,竹材的基本密度不同会影响其他方面的性质或含量:基本密度小,则竹材的湿胀率和力学强度都会减小;如果基本密度大,则增加的是竹材的机械性能和纤维含量。 
  (二)竹材的吸水性。竹材的吸水性与水分蒸发是两个相反的过程。竹材的体积和各个方向的尺寸在竹材吸收水分后都会有所增加,但是其强度也相应的会有所降低。其中,对于干燥的竹材,其吸水的进程主要是通过其横切面进行的,但是与材料的横截面大小关系不太大,而与材料的长度有紧密关系,一般是竹材越长,吸水速度就越慢,但是总体而言,其吸水能力还是很强的。 
  (三)竹的干缩性。竹材具有干缩性,在各种外部条件下,竹材内部的水分会不断地蒸发,从而导致竹材的体积减小。木材的干缩率大于竹材,在竹材的不同部位,弦向干缩率最大,径向干缩率次之,纵向干缩率最小;并且竹材失水有缺陷,干燥时失水速度很快,但是很不均匀,这样容易造成径向裂纹,这是因为竹材的干缩率主要是竹材维管束中的导管失水后产生干缩所致,而竹材中维管束的分布疏密不一。 


  二、竹材的力学性质 
  竹材的力学强度随含水率的增高而降低,但是当竹材绝干状态时,因质地变脆,反而强度下降。上部竹材比下部竹材力学强度大,竹青比竹黄的力学强度大,竹材外侧抗拉强度要比内侧大,竹材节部抗拉强度要比节间低:主要原因是节部维管束分布弯曲不齐,受力时容易被破坏,新生的幼竹,抗压、抗拉强度低,随着竹龄的增加,组织充实,抗拉和抗压强度不断提高。竹龄继续增加组织老化变脆,抗压和抗拉强度又有所下降,所以,竹龄与竹材的抗压和抗拉强度呈二次抛物线状。并且等截面的空心圆杆要比实心圆杆的抗弯强度大,并且空心圆杆的内外径之比越大,其抗弯强度也越大,当外径与内径之比为0.7时,空心的抗弯强度是实心的2倍。竹材在径向施压和弦向施压下具有相同的力学行为,其整个大变形过程可以分为三个阶段: 线弹性阶段 、屈服后弱线弹性阶段、强化阶段。竹材组织是传递荷载的优良机体,竹材在径向压缩和弦向压缩的情况下有相同的宏观力学性能,可视为两向纤维复合材料。在承受轴向压缩大变形下,竹材承载的主体是竹纤维轴向屈服极限是横向屈服极限的三倍。竹材的力学性能十分优越,抗拉强度能达到530MPa,但是竹材的密度会很低,单位质量的强度非常大,有利于结构受力。 


  三、竹材及竹结构的优势 
  (一)有良好的抗震性能。在地震发生时,由于相比较其他建材的结构而言,竹结构的质量比较轻,在地震时吸收的地震能量比较少,并且竹材有着良好的韧性,对于冲击荷载或者是疲劳荷载有着较强的抵御能力,因此,因此,在地震中,其表现较为优异,有着良好的抗震性能;并且由于整个建筑全为竹材,材料的相容性较好,因此结构的整体性较强,能有效防止结构的连续性倒塌造成的人员和财产损失。 
  (二)竹材生态环保、原料充足。在原料方面,一方面,我国是世界上竹材资源最丰富的国家;另一方面,竹子的生长周期很短,条件要求不是很高,这就为其以后的大规模应用提供了客观条件。竹子在生长过程中,相比于普通树木,其有很强的光合作用,有效地改善空气质量,并且,竹结构的构件都是预制,通过螺栓或铆钉连接在一起,因此,在房屋拆除后,完全能被回收并再次被利用。因此,可以说竹材生态环保。 
  (三)竹结构比较经济。一方面是由于原材料竹材相对于其他建筑材料比较便宜,另一方面,从经济学角度来说,竹结构的残值率比较高,并且在建造的过程中,整个过程就是装配的过程,构件都是预制好的,只需要用连接装置把预制好的构件连接即可。相对而言,需要的劳动力比较少。因此,综合而言,竹结构比较经济。 
  (四)保温、隔音性能好。竹材的导热系数相比较钢筋混凝土和砌块而言,导热系数很小,因此,竹结构的能耗较低,并且保温隔热的性能要远远好于混凝土结构或砌体结构。 


  四、结语 
  综上所述,竹材拥有很多的优点,其中包括生态环保,这些优势将改变竹材在我国产量大、资源丰富但一直没有广泛应用的尴尬局面,相信随着对竹子研究的不断深入,人们对竹子在建筑方面的特性将更加明朗,这也会将使竹子作为绿色建材在建筑业的应用更加广泛。 

   



案例展示

扫一扫微信公众平台