全 文 ：32 林业科技开发 2011 年第 25 卷第 6 期
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2011． 06． 008
木 /竹混杂比对重组材抗弯性能的影响
赵明1，黄珊1，黄河浪1，殷寿柏1，何强2
(1 南京林业大学木材工业学院，南京 210037;2 遵义市生产力促进中心)
摘 要:以木束和竹束为原材料，研究了不同单位压力、木束与竹束混杂比对竹木重组材抗弯性能的影响，结果表
明:相同压力条件下，不同木束、竹束比例对重组材抗弯性能有不同程度的影响。在木 /竹混杂质量比为 1∶ 1时重组
材的抗弯性能降低最显著;木 /竹混杂质量比为 1∶ 0时，重组材的抗弯性能随单位压力的增大而减小;在木 /竹混杂
质量比为 0∶ 1时，重组材的抗弯性能随单位压力的增加而增大;在木 /竹混杂比相同的条件下，单位压力对木竹重组
材静曲强度的影响较弹性模量大。
关键词:木束;竹束;混杂比;竹木重组材
Influences of wood-bamboo hybrid ratio on bending properties of reconstituted woo-bamboo composite
panel∥ZHAO Ming ，HUANG shan，HUANG He-lang ，YIN Shou-bai ，HE Qiang
Abstract:Reconstituted bamboo-wood composite panels were prepared by wood and bamboo strips． The influence of pres-
sure level and wood-bamboo hybrid ratio on bending properties of the panel was investigated． The results showed that ben-
ding properties of the composite panel varied with the change of wood-bamboo hybrid ratio． When the hybrid ratio was 1∶ 1，
the lowest MOE and MOR were observed． When the hybrid ratio was 1∶ 0，the MOE and MOR decreased with rising pres-
sure． This relationship reversed when the hybrid ratio became 0∶ 1． Increased pressure level was found beneficial to bending
properties of the panel． MOR was more influenced by pressure level than MOE．
Key words:wood strips;bamboo strips ;hybrid ratio;reconstituted bamboo-wood composite panel
First author’s address:College of Wood Science and Technology，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China
收稿日期:2011－07－18 修回日期:2011－09－01
基金项目:科技部科技人员服务企业项目(编号:2009GJF20038)。
第一作者简介:赵明(1957 －) ，男，副教授，主要从事木材加工的教学
科研工作。
木竹重组材，是以木、竹材料单元为原料，经碾压
疏解等工艺处理后重新混杂组合而成的新型材
料［1］。木竹重组材研究提出了木材与竹材复合的思
路，是科学合理利用资源、拓宽应用渠道、提高利用
率的有效途径［2］。由于竹材和木材的材质不同，竹
材质硬难被压缩，木材材质软易被压缩，因此，竹材和
木材的混合比例对板材的性能有很大影响。朱一辛
等［3］讨论了 3 种不同的混杂形态和不同混杂比对木
竹重组材进行结构设计及抗弯力学性能的研究，张方
文等［4］研究了采用不同单元形态木材即木束、木刨
花、木纤维，与竹束均匀混杂制备增强重组竹结构用
材。此外，国外学者也对相关方面进行了研究，日本
岛根大学的研究人员将竹材、黄麻与木单板组坯制造
强化胶合板［5］。ZHANG M 等［6］还研究了三层竹 /木
复合板的性能，用有限元法进行了应力分析，发现板
材的应力及其分布与竹材与木材纤维的表、芯层分布
比例存在着密切关系。
笔者认为，木束、竹束混杂比和单位压力对木竹
重组材的抗弯性能有较大影响。本研究以木束、竹束
为主要原材料，对木竹重组材抗弯性能影响因素进行
了实验研究和探讨，以便为木竹复合材料产品的开发
提供技术参考和支持。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
竹束:取自江苏宜兴新森大竹木制品有限公司。
长度 350 mm，横向分离成单根束状或网状，厚度 5 ～
7 mm，含水率 10%。杨木束:取自山东临沂市新港木
业集团。长度 350 mm，横向分离成单根束状或网状，
每根木束宽度小于 20 mm，厚度 2 mm，含水率 8%。
胶黏剂:取自江苏宜兴新森大竹木制品有限公
司。水溶性酚醛树脂胶黏剂(PF 胶) ，固体含量为
48%，黏度 22s /25℃左右。
1． 2 试验设备
恒温干燥箱，电子天平，热压机，万能力学试验
机，游标卡尺，螺旋测微器。
1． 3 试验方法
试验工艺流程为:
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2011 年第 25 卷第 6 期 33
(1)干燥:电热鼓风恒温干燥箱，干燥温度为
100℃，将木束、竹束干燥至为含水率 5% ～10%。
(2)浸胶:将木束、竹束置于质量分数为 30%的
酚胶中浸渍，浸渍时间为 20 min。浸胶后由于木束、
竹束的含水率较高，需进行二次干燥，干燥温度为
50℃左右，应防止其温度过高导致酚胶预固化，干燥
至含水率为 10%左右。
(3)组坯:按设计幅面 350 mm × 160 mm，厚度
10 mm，密度 1． 00 g /cm3，称取木束、竹束，手工组坯。
组坯时将施胶后的木束和竹束按照表层竹束、芯层木
束(即竹束－木束－竹束)的结构分层均匀排列。
(4)热压:考察不同热压压力下，不同木 /竹混杂
比对重组材性能的影响。热压压力取 3 个水平分别为
4． 0、5． 0、6． 0 MPa，木 /竹混杂比(质量比，下同)分别为
1∶ 0、2∶ 1、1∶ 1、1∶ 2、0∶ 1共 5 个水平。热压温度 140℃，
热压时间 1． 5 min /mm，采用热进冷出分段降压的热压
工艺。每个水平重复 2次，试验方案见表 1。
表 1 不同热压压力下各木 /竹混杂比试验方案
试验
号
单位压力
/MPa
木 /竹
混杂比
试验
号
单位压力
/MPa
木 /竹
混杂比
1 4． 0 1∶ 0 9 6． 0 1∶ 1
2 5． 0 1∶ 0 10 4． 0 1∶ 2
3 6． 0 1∶ 0 11 5． 0 1∶ 2
4 4． 0 2∶ 1 12 6． 0 1∶ 2
5 5． 0 2∶ 1 13 4． 0 0∶ 1
6 6． 0 2∶ 1 14 5． 0 0∶ 1
7 4． 0 1∶ 1 15 6． 0 0∶ 1
8 5． 0 1∶ 1
(5)性能测试:热压后重组材经 72 h自然调温调
湿后裁边，按 LY /T1072—2002 标准取样测试各性能
指标，其中弹性模量和静曲强度均为顺纹取样测试。
2 结果与分析
不同压力以及不同木 /竹混杂比压制出的重组材
性能结果见表 2 所示。
表 2 不同热压压力各木 /竹混杂比重组材试验结果
试验
号
MOR /
MPa
MOE /
103MPa
TS
/%
试验
号
MOR /
MPa
MOE /
103MPa
TS
/%
1 137． 80 9． 399 3． 49 9 106． 05 6． 507 3． 33
2 120． 50 8． 511 2． 94 10 136． 50 7． 398 2． 94
3 110． 80 8． 420 3． 28 11 125． 30 7． 100 1． 42
4 134． 350 8． 288 2． 86 12 137． 30 7． 253 1． 64
5 143． 10 9． 060 2． 71 13 123． 20 11． 790 1． 89
6 109． 550 7． 103 1． 06 14 145． 950 10． 205 1． 55
7 122． 250 7． 436 2． 74 15 175． 90 12． 357 0． 99
8 118． 250 7． 010 1． 65
2． 1 相同压力下木 /竹混杂比对重组材性能的影响
从图 1 可见，单位压力为 4． 0 MPa 时，弹性模量
和静曲强度并没有随着竹束比例的增加而增大。在
木 /竹混杂比为 0∶ 1时，重组材的弹性模量最大，比在
木 /竹混杂比为 1∶ 0时的重组材弹性模量高出 25%。
随着竹束比例的增大，重组材的弹性模量变化范围不
大，稍微下降一些。静曲强度方面，木 /竹混杂比为
1∶ 1时重组材的 MOR 相对降低，为 122． 25 MPa;木 /
竹混杂比为 1 ∶ 0时，重组材的 MOR 最高为 137． 80
MPa，变化范围也不是很大。木 /竹混杂比为 0∶ 1的重
组材静曲强度略低于木 /竹混杂比为 1∶ 0的重组材静
曲强度。原因可能在于单位压力偏小，竹材材质硬不
易被压缩，而杨木材质软易被压缩，因而其胶合界面
的接触面积增大，故其抗弯性能都有很大提高。
图 1 单位压力为 4． 0 MPa时木 /竹混杂比与重
组材 MOR、MOE的关系
从图 2 可见，单位压力为 5． 0 MPa 时，重组材的
静曲强度和弹性模量也没有呈现上升的变化趋势。
木 /竹混杂比为 0∶ 1的重组材静曲强度和弹性模量都
高于木 /竹混杂比为 1∶ 0的重组材静曲强度和弹性模
量，分别高出 21% 和 20%。在木 /竹混杂比为 1 ∶ 1
时，重组材的静曲强度和弹性模量最低，分别为
118． 25 MPa和 7 010 MPa，比木 /竹混杂比为 0∶ 1的重
组材静曲强度和弹性模量低 23%和 46%。
图 2 单位压力为 5． 0 MPa时木 /竹混杂比与重组材
MOR、MOE的关系
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
34 林业科技开发 2011 年第 25 卷第 6 期
从图 3 可见，单位压力为 6． 0 MPa 时，随着竹束
比例的增大，重组材的静曲强度和弹性模量呈先下降
后上升的变化趋势。在木 /竹混杂比为 1 ∶ 1时，重组
材的静曲强度和弹性模量也最低，低至 106． 05 MPa
和 6 507 MPa，静曲强度比同条件下木 /竹混杂比为10
和 0∶ 1的重组材分别低 5%和 66%，弹性模量比同条
件下木 /竹混杂比为 1∶ 0和 0∶ 1的重组材分别低 29%
和 90%。
图 3 单位压力为 6． 0 MPa时，木 /竹混杂比与重组材
MOR、MOE的关系
从图 1 至图 3 可以看出，随着竹束比例的增加，
重组材的抗弯性能并没有增大，而是出现了下降的趋
势。这主要是因为竹材纤维自身强度要高于木材纤
维，木束被均匀地分布于竹束之间时，其比强度和比
模量都要低于竹材。当复合材料在外加荷载作用下，
首先是树脂层开始变形，随着荷载增加，树脂层与纤
维同时变化，但变形达到树脂的断裂伸长时，则树脂
开始龟裂，复合材料开始呈现屈服变形［7］。在不断
加载的过程中，破坏首先从达到极限应力的木束开
始，使得整体刚度有所下降，随后当载荷继续增大时，
又出现其他的木束破坏，直至全部竹束失效。因此木
束少量混杂时，木束增强重组竹结构材料的抗弯性能
出现负偏差效应。
2． 2 在木 /竹混杂比相同的条件下不同压力对重组
材性能的影响
从图 4 可见，木 /竹混杂比为 1 ∶ 0的重组材静曲
强度和弹性模量随着压力的增加而减小，木 /竹混杂
比为 0∶ 1的重组材静曲强度和弹性模量则随着压力
的增加而增大。这是因为竹材硬难被压缩，杨木材质
软易被压缩，当其单位压力到达一定的程度后继续加
压，杨木束被压溃，导致木 /竹混杂比为 1∶ 0的重组材
的抗弯性能下降;而木 /竹混杂比为 0 ∶ 1的重组材则
因为竹束的材质硬，单位压力越大重组竹压的越密
实［8］，其胶合面积增加，因此木 /竹混杂比为 0∶ 1的重
组材抗弯性能随着压力的增加而增大。随着竹束混
杂比的增加，单位压力的增大对重组材静曲强度和弹
性模量的提高有一定的贡献。从图 4 曲线可以看出，
弹性模量的曲线比静曲强度的曲线平缓，说明在相同
木 /竹混杂比时，单位压力对木竹重组材静曲强度的
影响较弹性模量大。
图 4 重组材的混杂比、单位压力与 MOR、MOE的关系
在木 /竹混杂比为 2 ∶ 1、单位压力 5． 0 MPa 时压
制的重组材静曲强度和弹性模量最大，单位压力 6． 0
MPa时其抗弯性能最低。这是因为竹束的添加对重
组材单位压力的要求有所提高。而在木 /竹混杂比为
1∶ 1时，重组材的抗弯性能下降最为显著，且随单位压
力的增大重组材静曲强度和弹性模量减小，在木 /竹
混杂比为 1∶ 2时，不同单位压力对重组材的静曲强度
和弹性模量没有显著变化。
3 结 论
(1)木竹重组材中，竹束的增加在一定条件下提
高了以木束为构成单元的重组木的抗弯性能。不同
木 /竹混杂比对木竹重组材的抗弯性能有不同程度的
影响。
(2)当木 /竹混杂比由 2∶ 1变至 1∶ 2时，单位压力
为 4． 0 MPa的重组材静曲强度和弹性模量没有显著
变化;单位压力为 5． 0 MPa 时，重组材的静曲强度和
弹性模量呈先上升后下降再上升的趋势;单位压力为
6． 0 MPa时，重组材的静曲强度和弹性模量呈先下降
后上升的趋势。在木 /竹混杂比为 1 ∶ 1时，重组材的
抗弯性能降低最显著，静曲强度和弹性模量分别降至
为 106． 05 MPa和 6 507 MPa。
(3)在木 /竹混杂比为 1∶ 0时，重组材的抗弯性能
随单位压力的增大而减小，在木 /竹混杂比为 0∶ 1时，
重组材的抗弯性能随单位压力的增加而增大。随着
竹束混杂比的增加，单位压力的增大对重组材静曲强
度和弹性模量的提高有一定的贡献。在相同木 /竹混
杂比时，单位压力对木竹重组材静曲强度的影响较弹
性模量大。
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2011 年第 25 卷第 6 期 35
参考文献
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(责任编辑 葛华忠
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2011． 06． 009
基于数字散斑相关方法的竹胶合薄板弹性变形分析
崔海星，赵青，关明杰，朱一辛*
(南京林业大学竹材工程研究中心，南京 210037)
摘 要:采用数字散斑相关方法对漂白平拼、漂白侧拼、炭化平拼、炭化侧拼的 4 种竹胶合薄板的拉伸弹性变形进
行测试，结果表明:竹胶合薄板在不同载荷作用下的顺纹方向位移场没有显著的梯度变化，横纹方向位移场随着载
荷增大由粗糙趋于均匀，其中平拼结构的横纹方向位移场较侧拼结构的均匀。漂白平拼、漂白侧拼、炭化平拼、炭
化侧拼竹胶合薄板的顺纹拉伸弹性模量分别为8 463 MPa、12 599 MPa、7 451 MPa 和8 837 MPa，泊松比分别为
0. 33、0. 31、0. 26 和 0. 29。采用数字散斑相关方法能够直观呈现竹胶合薄板在不同载荷作用下的全场变形信息，相
比传统测试方法具有一定优越性。
关键词:竹胶合薄板;数字散斑相关方法;位移场;弹性常数
Elastic deformation analysis of glued bamboo thin panel by digital speckle correlation method∥CUI Hai-
xing，Zhao Qing，GUAN Ming-jie，ZHU Yi-xin
Abstract:Tensile elastic deformation of four kinds of glued bamboo thin panels，i． e． bleached flat pressing，bleached side
pressing，carbonized flat pressing，and carbonized side pressing，were tested by digital speckle correlation method． The re-
sults showed that displacement field in the longitudinal direction did not significantly change at different loads，while that in
the transverse direction became evener with the increase of the load，where results from flat pressing types were more uni-
form than those from side pressing types． The elastic modulus were 8 463 MPa for bleached flat pressing，12 599 MPa for
bleached side pressing，7 451 MPa for carbonized flat pressing and 8 837 MPa for carbonized side pressing． The values of
Poisson’s ratio were 0． 33，0． 31，0． 26 and 0． 29 respectively． The deformation field of glued bamboo thin panel can be
presented by digital speckle correlation method，which has some advantages compared to traditional methods．
Key words:glued bamboo thin panel;digital speckle correlation method;displacement field;elastic constants
First author’s address:Bamboo Engineering Research Centre，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China
收稿日期:2011－03－19 修回日期:2011－04－05
基金项目:江苏省国际科技合作项目“木质复合材料形变专家系统的
合作开发”(编号:BZ2007074)。
第一作者简介:崔海星(1986 －) ，男，硕士生，主要从事竹材及竹木复
合材料的研究。通讯作者:朱一辛，男，研究员。E-mail:zhuyixin@ nj-
fu． edu． cn
竹地板和竹木复合地板都是在一定的温度和湿
度条件下使用的，吸湿膨胀和解吸干缩都会引起地板
尺寸变化，从而产生翘曲变形，这是地板使用中长期
存在的问题［1］。目前，除了从工艺上解决板坯的翘
曲变形问题外，建立模型对其变形进行模拟也逐渐成
为热点［2－4］。竹胶合薄板(glued bamboo thin panel)
是竹片经胶合、加工制成的薄板，按结构可分为平拼
和侧拼两种形式，按表面颜色可分为漂白和和炭化两
种形式。作为竹地板和竹木复合地板的基本构成单
元，竹胶合薄板的弹性变形对竹地板及竹木复合地板
的翘曲变形有重要影响，以前对竹材的弹性变形及破
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究