GFRP竹重组材柱力学性能试验研究与分析开题报告

1. 研究目的与意义

目的：在全球能源不断减少和世界节能减排思想的不断蔓延的国际大环境下，土木工程领域中的竹胶合柱从初步的以竹代木构想逐步发展成为涉及桥梁、房屋、大型场馆等各个方面的新型结构部件。本项目的研究符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020）》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题，也符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》部署的重大任务之一绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会。FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能型材料，质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，受到结构工程领域的广泛关注。

意义：通过对GFRP竹胶合柱加工工艺、失效理论研究、基本物理力学性能、力学试验研究、工程应用等方面的研究，全面了解竹胶合柱的优缺点和应用前景。GFRP作为新型复合材料用于提高工程构建的性能。

2. 国内外研究现状分析

在产竹大国的环境下，我国对竹材的开发得到很大的发展。竹胶合柱作为绿色环保型的复合材料，显现出优良的建筑特性，成为很好的代木材料。国内外对竹胶合柱有广泛的研究，包括力学性能、保温性能、抗老化与耐候性能、抗震性能、蠕变性能等。2000年起,浙江省林业科学研究院承担了国家科技攻关项目重组竹的研制和开发，开展重组竹的创新研究。首先从加工机械入手，根据竹材的特性，试制了竹材辗压机，继而又试制了用钢丝轮旋转去青的竹材去青机。通过对去青方法、软化工艺、竹束干燥工艺、胶种、施胶方法、施胶量、组坯方式、热压工艺等一系列研究，得出了优化的生产工艺流程和参数,并进行了中试和应用试验。根据生产实际，为了提高生产效率,降低生产成本。设计制作了竹材去青、辗压设备，实现了竹材去青辗压工序的机械化生产，并建成了我国第一条年产3000m的重组竹建筑模板生产线。2007年，由美国BMF组织和中国国际竹藤组织联合协作的南口办公用房，项目已在中国北京建成。

1987年,南京林业大学就利用小径杂竹压制重组竹，对重组竹生产工艺参数进行了初步研究，实验室压制出了具有较高静曲强度和弹性模量的重组竹。中国林科院木材工业研究所在实验室压制出了以野生杂竹为原料的重组竹。浙江林学院也对重组竹热压工艺进行了研究，试制了以雷竹、高节竹、孝顺竹和青皮竹为原料，去青与不去青两种重组竹板材，并比较了它们的性能。西南林学院张宏健等以云南典型材用丛生竹为原料，通过实验室和工厂

试生产，确定了竹重组枋的成套工艺参数、生产线主要设备的关键性技术参数和工业化生产技术方案。于文吉等以南方资源丰富的小径竹为原料研究了小径竹重组结构材制造工艺，重点探讨了重组竹结构材的密度、浸胶、干燥温度、竹青以及竹种等因素对重组竹结构材物理力学性能的影响。洪彬等按照不同竹木纤维混杂比试制了竹木复合纤维板，测试了纤维板的弹性模量（MOE），分析了混杂比对MOE的影响。结果表明：竹木复合纤维板的弹性模量符合混杂定律，不同混杂比对竹木复合纤维板呈现不同正负混杂效应，且当竹木纤维混杂比为2:8时，弹性模量最佳，正效应最明显。2000年起,浙江省林业科学研究院承担了国家科技攻关项目重组竹的研制和开发，开展重组竹的创新研究。首先从加工机械入手，根据竹材的特性，试制了竹材辗压机，继而又试制了用钢丝轮旋转去青的竹材去青机。通过对去青方法、软化工艺、竹束干燥工艺、胶种、施胶方法、施胶量、组坯方式、热压工艺等一系列研究，得出了优化的生产工艺流程和参数,并进行了中试和应用试验。根据生产实际，为了提高生产效率,降低生产成本。设计制作了竹材去青、辗压设备，实现了竹材去青辗压工序的机械化生产，并建成了我国第一条年产3000m的重组竹建筑模板生产线。复合材料的研究开发和应用在欧美发达国家以及日本，已成为十分活跃的领域。在今后一个时期，FRP作为一种高性能材料以其轻质高强、耐腐蚀、耐久性能好、施工便捷等性能特点，必将成为各类道路、桥梁、民用建筑结构的养护、检测和维修的必要补充材料，并得到广泛应用，给我国的建筑经济领域带来不可忽视的综合效益。早在1989年，有学者用脲醛树脂胶粘剂、采用手工涂胶的方式制备出具有较优力学性能的重组，并提出若能够使用耐候性能较好的酚醛树脂胶及其他施胶方式制备大尺寸的重组竹结构材，有可能取代木制建筑结构用材。此后，汪孙国对比水溶性酚醛胶和醇溶性酚醛胶以及喷胶和浸胶对重组竹性能的影响，得出水溶性酚醛树脂胶粘剂制备的重组竹的力学性能优于醇溶性酚醛树脂胶粘剂制备的重组竹，其静曲强度比醇溶性酚胶制备重组竹高20%左右。

3. 研究的基本内容与计划

2015-01-01--01-16：

查阅国内外文献，了解gfrp竹胶合柱的研究和应用现状，重点了解其力学特性。

2015-03-01--5-11：

4. 研究创新点

通过查阅国内外文献，了解FRP竹胶合柱的力学性能和力学实验研究。竹胶合柱的广泛利用符合我国可持续发展的战略思想，必将广泛应用于建筑行业。未来的社会趋势必定节能环保，随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展,在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而FRP以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。