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2013年第4期研究与设计
硬头黄竹材性对复合空心板物理力学性能的
影响研究
韦文榜1，2，李丽娜2，刘翔1，何川1，张双保1
（1.北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083；2.广西生态工程职业技术学院，柳州 545004）
摘要：以硬头黄竹基、中、顶部竹节为原料，压制复合空心板，研究硬头黄竹材性对复合空心板物理
力学性能的影响。结果表明：硬头黄竹自顶部到基部，各物理力学性能参数具有明显的变化趋势；同
时复合空心板自硬头黄竹顶部原料板到基部原料板，各物理力学性能参数具有明显的变化趋势。其中
两者的抗弯强度变化趋势相同，密度、尺寸变化率和抗压强度的变化趋势不同。
关键词：硬头黄竹；空心板；力学性能
中图分类号：TS653 文献标识码：A 文章编号：1001-036X(2013)04-0034-03
Study on the infl uence of hardhead whangee on the physical and
mechanical properties of composite hollowcore board
WENG Wen-bang1,2, LI Li-na2, LIU Xiang1, HE Chuan1, ZHANG Shuang-bao1
( 1.College of Materials Science and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083;
2.GuangXi ECO-engineering Vocational and Technical College, Liuzhou 545004 )
Abtract: Using lower, middle and upper parts of hardhead whangee as materials to manufacture composite hollowcore
board,to research the infl uence of hardhead whangee on the physical and mechanical properties of composite hollowcore
board.The results showed that the properties of hardhead whangee demonstrated a obvious change trend from top to base;
parameters also changed distinctively for the board made from top and base.Among which MOR showed the same change
trend,while density, dimension change rate and compressive strength showed the opposite.
Key words: hardhead whangee；hollowcore board；mechanical properties
收稿日期:2012-11-25
作者简介:韦文榜（1980-），男，广西柳州市人，博士研究生。
责任作者:张双保（1960-），男，黑龙江哈尔滨市人，博士，教授，
博士生导师。
基金项目:2012年度北京市自然科学基金资助项目-竹/塑复合工程材
料界面结合机理研究，项目编号：2122045；北京林业大
学教改项目—《人造板工程设计》课程建设研究，项目编
号：2012-56。
中国竹类资源丰富，约有竹类植物35属，近400种，
面积、蓄积量、竹制品产量和出口额均居世界第一，素有
“竹子王国”之誉[1,2]。近年来随着我国人造板市场不断
扩大，木材的供需矛盾日益突出，如何科学、充分、合理
地利用竹材资源，以竹代木，使其广泛应用于建筑、装
饰以及其他领域，对缓解我国优质木材、特殊用材供应
的紧张状况具有重要的意义[3,4]。
硬头黄竹（Bambusa rigida）是一种生长快、适应性
强、产量高、繁殖方法多种多样、材质优良、经济价值高
的中型丛生竹种，1～2年生就可成材利用，生长迅速、
产量高、经济效益好，在我国主要分布在四川、重庆、云
南、广东、台湾、广西等地区，目前，我国对于硬头黄竹
的加工利用研究鲜有报道[5,6]。
1 试验材料与仪器
试验材料：硬头黄竹（竹子直径25mm～33mm）、脲
醛树脂胶黏剂、中密度纤维板（板厚为3mm）。
试验仪器：水槽、劈刀、滚刷、手锯、推台锯、木工
DOI:10.13594/j.cnki.mcjgjx.2013.04.009
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研究与设计 2013年第4期
刨床、手工刨、钢卷尺、游标卡尺、钢尺、砂纸、天平、秒
表、热压机、木材万能力学试验机（带有球面支座）。
2 试验方法
本实验按复合空心板生产方法通过干燥、竹段制
造、组坯、施胶、施压、后期加工等工序加工。试验采
用流程为[7]：硬头黄竹的物理力学性能测定（参照GB/
T15780-1995）→原料干燥（自然干燥）→竹段初加工
（手工劈刨）→竹段定厚加工（木工刨床）→组坯→施胶
（脲醛树脂胶黏剂）→施压(热压机)→后期加工（裁边）
→复合空心板的物理力学性能测定[8]（参照LYT 1856-
2009和GBT 17657-1999）。复合空心板的加工过程如
图1所示。
3 结果与讨论
表1和表2分别是硬头黄竹的物理力学性质和复合空
心板的物理力学性能参数。从表1可以看出，硬头黄竹自
顶部到基部，气干密度、全干密度、基本密度逐渐降低，
弦向干缩率、径向干缩率、体积干缩率逐渐增加，竹壁厚
度逐渐增加，抗压强度和抗弯强度逐渐降低。作为生产
复合空心板的原料，硬头黄竹的竹节高度变化对其本身
的物理力学性能影响比较明显，各项物理力学性能参数
呈现明显的变化趋势。
从表2可以看出，由于复合空心板采用硬头黄竹不
同竹节部位作为制板原料，自硬头黄竹顶部原料板到硬
头黄竹基部原料板，板材密度逐渐增加，板材吸水厚度
膨胀率逐渐降低，板材抗压强度逐渐增加，板材静曲强
表1 硬头黄竹的物理力学性质[5]
项目 气干密度 全干密度 基本密度 弦向干缩率 径向干缩率 体积干缩率 竹壁厚度 顺纹抗压强度 抗弯强度
顶部 平均值(xi) 0.602 0.562 0.455 6.94% 8.18% 15.81% 4.850 65.778 180.214
标准差(s) 0.0598 0.0362 0.0337 0.0085 0.0098 0.0114 0.669 14.971 26.952
标准误差(sx) 0.0226 0.0121 0.0112 0.0032 0.0033 0.0043 0.223 4.99 8.523
变异系数%(v) 0.099 0.064 0.074 0.122 0.12 0.072 0.138 0.228 0.15
准确指数%(p) 7.51 4.31 4.92 9.2 8.07 5.44 9.20 15.17 9.46
中部 平均值(xi) 0.593 0.55 0.446 7.62% 8.88% 18.66% 5.693 60.506 146.78
标准差(s) 0.0262 0.0815 0.0785 0.0089 0.0085 0.0407 0.522 9.203 16.405
标准误差(sx) 0.0099 0.0272 0.0262 0.0034 0.0028 0.0154 0.174 3.254 5.468
变异系数%(v) 0.044 0.148 0.176 0.117 0.096 0.218 0.092 0.152 0.112
准确指数%(p) 3.34 9.89 11.75 8.92 6.31 16.15 6.11 10.76 7.45
基部 平均值(xi) 0.564 0.52 0.42 8.90% 10.13% 19.04% 6.692 57.306 117.519
标准差(s) 0.0607 0.0699 0.0727 0.0138 0.0171 0.0223 0.866 11.583 17.312
标准误差(sx) 0.023 0.0233 0.0242 0.0052 0.0057 0.0084 0.289 3.861 5.475
变异系数%(v) 0.108 0.135 0.173 0.155 0.169 0.117 0.129 0.202 0.147
准确指数%(p) 8.16 8.96 11.52 11.69 11.25 8.82 8.62 13.48 9.32
图1 复合空心板的加工图
(a)硬头黄竹竹段 (b1/b2) 两/四面加工竹段 (c1/c2)两/四面加工竹段组坯
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2013年第4期研究与设计
度和弹性模量逐渐降低。硬头黄竹不同竹节部位作为原
料对复合空心板的部分物理力学性能有明显影响，各性
能参数也具有一定的变化趋势。
从表1和表2可以看出，硬头黄竹的性能参数变化趋
势与复合空心板的性能参数变化趋势不尽相同，除抗弯
强度性能变化趋势相同外，其他各项参数都具有相反
的变化趋势。由于同一竹秆自基部至顶部，维管束横断
面积逐渐缩小，维管束密度增大，导管孔径变细，自由
水含量减少，密度增大，使力学性质相应提高[9]，因此硬
头黄竹的抗压强度和抗弯强度有所增加。从复合空心板
的结构分析，板材抗弯强度主要来自于板材中间部位的
竹材，从而空心板的抗弯强度主要取决于竹材的抗弯强
度，因此基部到顶部原料板的弹性模量和静曲强度性能
变化趋势符合硬头黄竹抗弯强度的变化趋势。而硬头黄
竹抗压强度是沿顺纹方向测定的，对复合空心板的抗压
强度没有直接影响。由于制作空心板的竹段上下两面要
去除部分竹青竹黄，板材受压时大部分是竹段左右两
面的竹壁承压，虽然竹材本身自基部至顶部，力学性质
相应提高，但竹材顶部竹壁相对薄，稳定性不足，导致
承压能力不如竹壁较厚的基部竹材。硬头黄竹的密度和
干缩率随竹节部位的变化趋势，表明了竹材材性本身的
变化趋势，但复合板在制作过程中要经过施胶和热压，
这在一定程度上改变了竹材本身的材性，同时要与纤维
板进行复合，特别是热压时高温和高压对竹材造成的影
响。经过热压，原本竹材的导管孔隙组织会有一定的缩
紧，胶黏剂也会进入竹材孔隙中，竹材的尺寸稳定性得
到提高，这也导致了空心板的密度和吸水膨胀率变化趋
势与硬头黄竹的密度和干缩率变化趋势有所不同。
4 结论
1）硬头黄竹自顶部到基部，抗压强度、抗弯强度、气
干密度、全干密度和基本密度逐渐降低，竹壁厚度、弦向
干缩率、径向干缩率和体积干缩率逐渐增加。
2）复合空心板自硬头黄竹顶部原料板到基部原料
板，板材密度和抗压强度逐渐增加，吸水厚度膨胀率、
静曲强度和弹性模量逐渐降低。
3）复合空心板自顶部原料板到基部原料板的弹性
模量和静曲强度逐渐降低，这与硬头黄竹自顶部到基部
的抗弯强度参数变化趋势相同，硬头黄竹的材性对复合
空心板的抗弯强度有直接影响。
4）由于受到高温高压和胶黏剂的影响，硬头黄竹材
性发生了一定的变化。制作复合空心板对竹段的加工，造
成竹材结构的改变，导致复合空心板自顶部原料板到基
部原料板的密度、尺寸变化率和抗压强度的变化趋势与
硬头黄竹自顶部到基部的材性变化趋势不同。
[参考文献]
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讯,2010,(6).
[2] 张宗和，晏祥文、辉朝茂。云南省潞西市竹产业发展规划[J].世
界竹藤通讯，2009,7(4):39-44.
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械,2002,4.
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2012, 10(3): 19-21.
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Structure Composite Boards[J]. Advanced Materials
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[9] 谢九龙.慈竹材物理力学性质研究[J] .竹子研究汇刊, 2011,
30(4): 30-34.
表2 复合空心板的物理力学性能参数
项目
四面加工复合空心板 两面加工复合空心板
基部 中部 顶部 平均值 基部 中部 顶部 平均值
抗压强度（MPa） 3.71 2.74 1.32 2.59 4.20 3.01 1.39 2.86
静曲强度（MPa） 41.11 44.75 46.12 43.99 46.14 55.60 56.91 52.88
弹性模量（MPa） 1013 1271 1314 1199 1074 1494 1513 1360
吸水厚度膨胀率（%） 5.50 11.14 11.20 9.28 4.77 6.54 8.81 6.71
长度尺寸变化率（%） 0.08 0.07 0.05 0.066 0.07 0.05 0.08 0.06
密度（g·cm-3） 0.45 0.43 0.41 0.43 0.44 0.42 0.39 0.415