组坯结构对竹材胶合界面破坏行为及细胞壁力学性能的影响

摘要

竹质工程材料在轻质结构建筑及其关键承载构件中有巨大的应用潜力,然而竹材天然径向结构差异性会对其胶合质量造成显著影响。以4年生毛竹材和酚醛树脂(PF)胶黏剂为原料制备了双层竹片层积材,探讨组坯结构对双层竹片层积材的宏观胶合性能和胶合界面细胞壁力学性能的影响。研究结果表明,外表面-外表面(O/O型)组坯时竹片层积材的胶合剪切强度(干态胶合强度17.3 MPa,湿态胶合强度5.3 MPa)显著高于外表面-内表面(I/O型)和内表面-内表面(I/I型)组坯样品。这主要是由于O/O型竹材胶合界面内薄壁细胞壁的力学性能更加接近厚壁细胞壁,改善了界面内应力集中现象。PF胶黏剂在不同组坯结构竹材胶合界面内的差异性渗透行为是造成这一现象的主要原因:竹材薄壁细胞表面氧碳比较高(0.40)且毛细管作用较强,在I/O型和I/I型界面内PF胶黏剂的渗透行为主要表现为填充细胞腔;而在O/O型界面内PF胶黏剂能够有效浸润薄壁细胞壁,而非简单填充其细胞腔,因此O/O型竹片层积材具有更高的界面细胞壁力学强度和宏观胶合强度。