XX岩增强结构用集成材实验统计分析
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XX岩纤维增强竹木集成材
胶合工艺技术研究
(2011.5-2011.7 两次)
XX金州2011.5—李某某
1材料和方法
1.1 材料与设备
试材：XX落叶松（Larix gmelini Rupr）板材，四面刨光，加工尺寸为8003?times;503?times;253湣?/p>
竹材：毛竹，产于XX省XX县，用脲醛胶拼接成竹拼板材。分别有弦向横拼竹板材、径向横拼竹板材、展开竹板材三种形态，含水率为8~14%。
胶粘剂：聚氨酯胶粘剂，由**_*提供。
BFRP单板：尺寸规格为8003?times;503?times;1.43溣?_**提供。
偶联剂：为羟甲基间苯二酚（HMR），自行配置而成，成分：蒸馏水、间苯二酚（水晶状）、甲醛、氢氧化钠。
硅烷偶联剂：XX中关园化学药剂店购买。
压机由*_**提供，真空-加压浸渍装置： SBK-450B，日本制造；鼓风干燥箱： DHG-9145A，中国XX；万能力学试验机：岛津AG-100KN-MO，日本制造。
1.2 胶合试验
落叶松集成材/BFRP板的制造流程如下：
①层板、竹材→干燥→横截→优选→刨光→（HMR处理、KH550处理）→干燥→备用层板
②BFRP单板→横截→单板优选→砂光→（HMR处理）→BFRP单板
③ 备用BFRP
备用层板 涂某某—胶合—养生—加工
备用竹材
试验温度为20～22℃，相对湿度为70㳠～80㳠。根据前期试验得出的最佳工艺路线，选择优化的加压时间（60min）和胶合压力（1.0MPa），以KH550和HMR处理方式以及竹材板类型为因素进行正交试验，如下图所示。
表1正交试验表
Tab.1 model of orthogonal experiment
试验号
KH550处理
HMR处理
竹材板类型
1
A1 (竹材)
B1 (竹材)
C1 (1)
2
A1
B2 (BFRP)
C2 (2)
3
A1
B3 (同时)
C3 (3)
4
A2 (BFRP)
B1
C2
5
A2
B2
C3
6
A2
B3
C1
7
A3 (同时)
B1
C3
8
A3
B2
C1
9
A3
B3
C2
/
注：竹材类型中，
(1)代表展开竹板材，(2)代表弦向横拼竹板材，(3)代表径向横拼竹板材。
1.3 性能检测
1.3.1 剪切强度
根据ASTM D2559户外（潮湿）露天条件下结构用集成材胶粘剂使用标准规范、D905压缩载荷下胶粘剂剪切性能的标准测试方法及GB50005木结构设计规范中的相关规定对于胶合性能的检测规定进行剪切强度试验。按照正交试验中规定的不同工艺条件，每组试验取12个剪切试件（干态剪切、湿态剪切各取4个），美国FRP增强结构用集成材标准AC280中规定的剪切强度检测标准ASTM D 905中的规定制作剪切试件[12]，如图所示。
/
图1 剪切试件
Fig.1 The specimen of shear test
1.3.2 剥离试验
JAS1152号——结构用集成材日本农林标准，其中规定了集成材剥离试验的三种方法：浸渍剥离、煮沸剥离、加压减压剥离[13]。剥离试验依据此标准进行。
2 结果与讨论
2.1 浸渍剥离试验
竹-木胶层的浸渍剥离率除了P3、P6和P8组外，均能满足JAS1152号的要求，煮沸剥离率则有P6、P8和P9组不能满足要求；竹-BFRP胶层浸渍剥离率只有P1和P3组能够达到标准的规定煮沸剥离率则只有P1组能满足标准要求。如表2所 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 使用KH550处理和不使用KH550处理的木（竹）、BFRP，其界面胶合性能都得到很大提高，使用KH550处理后的平均干态剪切强度提升46.9%，其木破率提高25%，平均湿态剪切强度提高186.4%，其木破率提高69%，从剥离试验来看，浸渍平均剥离率降低了51.6%，煮沸平均剥离率降低了26.6%，由此看见硅烷偶联剂KH550的使用大大提升了竹木和BFRP的界面胶合性能。
（3）虽然竹-BFRP之间的胶合性能得到了很大提升，然而要想让竹板材能完美地充当衔接木材和BFRP之间的过渡材。还需要深入研究竹-木胶合工艺。同时针对此次试验中出现的问题应该给予改进，如竹板材和BFRP本身性能较差等等。
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