原竹建築材料
竹子切割後去掉枝葉的竹竿稱為原竹。竹子廣泛應用於工業、農業、漁業和日常生活,但多用於建築。原來竹子不僅可以用作建築構件,如梁、柱、椽、瓦、墻、地板等。也可以用來建造全竹建築。中國西南的竹亭、傣族景頗族的竹樓、四川都江堰上的竹索橋都是國內外著名的竹建築。由竹子制成的棚子、亭子和活動房屋非常受歡迎,因為它們搬運方便,成本低。原竹建材必須經過防黴、防蛀、防裂處理,才能經久耐用。
竹材人造板
竹材制成的膠合板、纖維板、刨花板、竹線板、竹碎料板、竹木復合材料。竹材人造板可以代替人造板作為建築構件,可以用作家具、車廂板等。竹材人造板是20世紀60年代發展起來的竹制品,其生產工藝與人造板相似。以竹代木,擴大竹子的用途,在木材匱乏的產竹國家和地區具有重要意義。中國有100多家中小型竹人造板廠,生產各種類型的竹人造板。
竹筋制品
竹筋代替鋼筋,與水泥或菱鎂礦結合制成各種建築構件產品。也稱為竹鋼筋混凝土制品和竹鋼筋菱鎂制品。雖然竹筋的機械強度不如鋼筋,但在壹些對荷載要求不高的建築或預制構件中使用,不失為壹種充分利用竹材的途徑。竹鋼筋混凝土制品所用的竹條應先進行防腐防水處理,然後根據構件的形狀紮成竹條結構,放入模板中,與攪拌好的水泥砂漿壹起澆註,幹燥固化壹定時間後,從模板中取出,即得到竹鋼筋混凝土制品。如果將菱鎂砂漿倒入模架中,幹燥固化,就制成了竹增強菱鎂制品。20世紀50年代,我國建築工程部門對竹鋼筋混凝土進行了研究和試驗,並在壹些建築中進行了嘗試。施工技術有待提高,目前使用較少。然而,在南亞的壹些國家,如印度,竹鋼筋混凝土產品仍然用於農村建築。
竹塑料
通過物理和化學方法將竹子和塑料結合在壹起生產的壹種新材料。與竹材相比,竹塑材料具有較高的基本容重、較高的機械強度、防蛀、防黴和防裂性能,從而擴大了竹材的用途。竹塑材料包括壓縮竹、竹絲粘合材料、竹粉膠木材料等。①竹材的壓縮:將有機樹脂或無機鹽溶液註入竹材的導管腔內,幹燥,熱壓而成。②竹絲粘合材料:將竹子粉碎、撕裂成竹絲,烘幹,混合酚醛膠,放入鋼模中熱壓而成。用竹絲粘合材料模壓而成的梭織機具有強度高、表面光潔度好、無靜電、經久耐用的特點。缺點是重量大,功耗高。(3)竹粉膠木:是將竹子粉碎、幹燥、拌膠,然後放入鋼模中熱壓而成。竹粉電木材料可制成各種電絕緣材料。
竹制家具
在中國南方的農村地區有許多竹制家具。竹家具具有加工容易、價格低廉、美觀適用等優點。按照加工方法,竹制家具可分為竹制家具和竹編家具兩大類。竹制家具是將原竹鋸成竹段或劈成竹片,用火加熱使之軟化彎曲,然後鑿孔、鉆孔組裝而成。竹編家具是將原竹劈成竹條,按照壹定的家具形狀制作而成。因為竹子容易開裂、蟲蛀、發黴,所以做家具前必須對竹子進行處理。竹制家具常因竹材幹縮而松榫,加工時應註意控制竹材的含水率。自20世紀70年代中期以來,竹膠合板行業在中國得到了發展。竹膠合板制作的家具不僅美觀,還能克服縮水、開裂、蟲蛀、發黴等缺點。用竹膠板或竹馬賽克做裝飾面更為獨特。
竹制工藝品
竹制工藝品包括竹編、竹雕和竹制工藝品。(1)竹編工藝品:用細竹條編織成竹簾、竹編山水、人物、動物等畫屏、條幅。例如,浙江東陽竹編廠制作的九龍墻、嵊縣竹編廠制作的竹編動物、四川自貢制作的龔凡等。(2)竹雕工藝品:即在竹簡、竹筒或竹板上雕刻各種圖案和文字的產品。(3)竹制工藝品:包括屏、盒、箱、匾等。由竹子橫截面鑲嵌和泛黃材料制成。產品往往雕刻有風景、人物等。各種竹制工藝品要求用料上乘,冬季切割的竹子要做防裂、防蛀、防黴處理;產品完成後,要塗上保護塗層;產品存放時,應防止陽光直射而變形;防止空氣過濕發黴。
竹漿和紙
竹子制成的紙漿和紙。竹纖維纖細,是制漿造紙的良好原料。約3噸氣幹竹可生產1噸紙漿或紙,4噸幹竹可生產1噸人造絲紙漿。竹纖維屬於中長纖維,制漿造紙性能優於長纖維針葉材,但優於闊葉材、蘆葦和草類植物。竹子可以用來生產書寫紙、新聞紙、包裝紙、打字紙、密封紙、膠版紙、銅版紙等幾十種文化用紙。竹子造紙的簡要工藝流程是:竹子→削片→清洗→研磨→蒸煮→打漿
竹子的外表皮(竹青)含矽量高,內表皮(竹黃)有許多柱狀厚壁細胞。因此,竹漿造紙(15 ~ 20%)堿耗高,廢液處理難度大。
竹子中藥
竹子制成的中藥。常用的竹草藥包括竹汁和竹茹。竹汁是竹、毛竹等竹子的汁液,經火烘烤後流出導管。竹瀝清涼,有解毒、化痰、止咳的功效。竹刨花是在去除輕竹的外表面後,用刀刮去內部的絲狀竹片。它們清涼,有解毒、鎮靜、安神的功效。
竹子屬性
竹子的物理、機械和化學性質。各種細胞和組織具有不同的物理、化學和機械性質。同壹根竹子的不同部分具有不同的細胞和組織的性質和結構。因為竹子是壹種各向異性的材料,所以必須根據其性質進行合理的加工和利用。
竹子的物理特性
包括竹材的含水率、堆積密度、幹縮、濕脹、傳熱和導熱系數。
竹子的含水量
竹子中的水分重量占幹燥木材重量的百分比。這對竹材的性能有明顯的影響。竹纖維在飽和點的含水率為25 ~ 35%。不同竹種的含水率不同。即使是同壹品種的竹子,不同竹齡、不同部位、不同刈割季節的含水率也不壹樣。竹齡越小,含水率越高;竹子越老,含水量越低。竹基部的含水率高於竹尖。竹青的水分含量低於竹肉和竹黃。夏季扡插的竹材含水率高於春季和秋季扡插的竹材含水率。冬季采伐的含水率最低。竹子存放在高溫、通風、空氣濕度低的地方,容易失水幹燥。竹材快速脫水幹燥容易造成竹稈幹裂。壹般鮮竹的含水率為55 ~ 75%。
竹子的堆積密度
竹子單位體積的重量,以克/立方厘米表示。含水率不同,竹材的容重也不同。根據竹材含水率的不同,可分為鮮竹容重、氣幹竹容重、絕幹竹容重和公容重。名義容重也叫竹材基本容重,即竹材吸水飽和後的最大體積與幹燥竹材重量的比值。不同竹種的基本容重不同。即使是同壹品種的竹子,基本容重也不壹樣。竹齡越大,基本容重越高,反之亦然。同壹莖稈上竹材的基本容重從基部向頂端逐漸增加;在同壹部位中,竹青的基本容重最高,竹肉次之,竹黃最低。竹材的基本容重與竹材的機械強度密切相關。只要各種竹材的基本容重(Ry)相同,順紋抗壓強度(Dw)就很接近,可用下式表示:DW = 150 RY-32.9 (MPa)。壹般竹材的基本容重為0.45 ~ 0.65g/cm3。
竹子的幹縮和濕脹
鮮竹在幹燥過程中逐漸失去水分,造成長、寬、厚、體積的幹燥收縮;幹竹在吸水(吸濕)過程中,引起長、寬、厚、體積的膨脹。竹材的幹縮和膨脹直接影響竹材的利用和加工。不同竹種的幹縮率和濕膨脹率不同。即使是同壹個竹種,其幹縮率和濕膨脹率也是不同的。幼竹的幹縮率和濕膨脹率較大;陳化竹的幹縮率和濕膨脹率較小。對於同壹種竹材,徑向收縮率和濕膨脹率最大,弦向次之,高度方向最小;竹材的切向收縮率和濕膨脹率最大,其次是竹肉和竹黃。壹般竹材的最大濕膨脹率徑向為9%,弦向為6%,高度方向為0.3%。
竹子的燃燒熱值
每克絕幹竹燃燒產生的熱量用卡路裏/克表示。不同竹種的燃燒熱值:毛竹4680卡/克,毛竹4671卡/克,大葉毛竹4640卡/克,毛竹4612卡/克,唐古特毛竹4595卡/克,毛竹4562卡/克,慈竹4554卡。同壹竹種不同部位的熱值也不同。比如竹子是4532卡/克,樹枝是4719卡/克,根是4286卡/克,樹葉是4203卡/克。
竹材的傳熱和導熱性能
幹燥的竹材傳熱、導熱性能差,可用作保溫材料,但竹材吸水後,保溫性能下降。竹青的傳熱略高於竹肉和竹黃。
竹子的力學性能
竹子在外力作用下的各種強度和彈性模量。竹子機械強度高,彈性好,容易劈裂。廣泛應用於建築、家具和人造板行業。不同的竹種具有不同的力學性能。同壹種竹子,幼竹的機械強度低,老竹的機械強度高。同壹竹稈的機械強度從基部到頂端依次增大;在同壹位置,竹青的機械強度高,竹肉次之,竹黃最低。竹節的抗拉強度比非竹節(節間)低25%左右,而竹節的抗壓強度、靜態彎曲強度和剪切強度略高於非竹節。在原竹實驗中,帶節整竹的抗壓強度和抗彎強度比不帶節的高5-6%,高9-20%。全竹劈裂後,順紋抗壓強度降低約10%,抗彎承載力降低50%以上。毛竹機械強度(MPa):抗拉強度,順紋181.4,橫紋5.3;抗壓強度沿紋理為63.5,沿紋理弦方向為65,438+08.2,沿紋理徑向為65,438+05.4;靜彎曲強度,弦向157.5,徑向向上彎曲141.1,徑向向下彎曲135.7;順紋剪切力為16438+0;板材劈裂力4.0。
竹子的化學性質
竹子的主要化學成分是纖維素、半纖維素和木質素。其次是各種糖類、脂肪類物質和蛋白質類物質。此外,還有少量灰燼。纖維素是竹細胞壁的物質基礎。竹子中的纖維素含量約為40 ~ 60%。在竹纖維素中,70-80%是纖維A,20-25%是纖維B,65,438+0-5%是纖維C..不同竹種纖維素含量不同。對於同壹竹種,幼竹纖維素含量高,老竹纖維素含量低。半纖維素主要是戊聚糖、甘露糖和半乳糖。竹子中的半纖維素占14 ~ 25%。在竹子半纖維素中,戊聚糖占95%以上,甘露糖占4 ~ 5%,半乳糖含量很少。竹子中木質素含量約為16 ~ 34%。不同竹種木質素含量不同。對於同壹竹種,幼竹木質素含量低,老竹木質素含量高。浸出物質主要是指用冷水、熱水、乙醚、酒精或1%氫氧化鈉等溶劑從竹子中提取的物質。竹子提取物的成分非常復雜,但主要是可溶性糖、脂肪、蛋白質和壹些半纖維素。在竹子中,冷水浸出物約2.5 ~ 5.0%,熱水浸出物5 ~ 12.5%,醚醇浸出物3.5 ~ 9.0%,氫氧化鈉浸出物21 ~ 31%。此外,竹子中蛋白質的含量約為1.5 ~ 6%,還原糖約為2%。竹灰含有數十種礦物質元素,其中以矽、磷、鉀、鈣、鎂、鐵等為主。