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竹材性质

竹材的物理性质、力学性质和化学性质。各种细胞和组织均具有不同的物理、化学和力学性质。同一竹材部位不同,它的细胞和组织的性质、结构也不同。由于竹材是一种各向异性的材料,必须根据其性质特点合理加工利用。竹材物理性质包括竹材的含水率、容重、干缩、湿胀、传热、导电等。竹材含水率竹材中水分重量占绝干材重量的百分率。它对竹材性质有明显影响。竹材纤维饱和点时的含水率为25~35%。

竹材的物理性质、力学性质和化学性质。各种细胞和组织均具有不同的物理、化学和力学性质。同一竹材部位不同,它的细胞和组织的性质、结构也不同。由于竹材是一种各向异性的材料,必须根据其性质特点合理加工利用。

竹材物理性质

包括竹材的含水率、容重、干缩、湿胀、传热、导电等。

竹材含水率

竹材中水分重量占绝干材重量的百分率。它对竹材性质有明显影响。竹材纤维饱和点时的含水率为25~35%。不同竹种其含水率是不同的。即使同一竹种的竹材,不同竹龄、不同部位、不同的采伐季节,其含水率也不一样。竹龄愈幼,含水率愈高;竹龄愈老,含水率愈低。竹材基部含水率比梢部高。竹青含水率比竹肉、竹黄低。夏季砍伐的竹材含水率比春、秋季砍伐的高;冬季砍伐的含水率最低。在高温、通风、空气湿度小的地方贮存的竹材容易失水干燥。竹材快速失水干燥容易引起竹秆干裂。一般鲜竹材含水率为55~75%。

竹材容重

单位体积竹材的重量,用克/立方厘米表示。竹材含水率不同,其容重也不相同。按竹材含水率不同,可分为鲜竹材容重、气干竹材容重、绝干竹材容重和公定容重。公定容重也称竹材基本容重,即竹材吸水饱和后的最大体积与其烘干竹材重量之比值。不同竹种的竹材基本容重是不同的。即使同一竹种的竹材,其基本容重也不同。竹龄愈大,基本容重愈高,反之愈低;同一秆上竹材,自基部至梢部,基本容积重量逐步提高;同一部位以竹青基本容重最高,竹肉次之,竹黄最低。竹材基本容重与竹材力学强度有密切关系。各种竹材,只要基本容重(Ry)相同,其顺纹抗压强度(Dw)就极为接近,可用下式表示:Dw=150Ry-32.9(兆帕)。一般竹材的基本容重为0.45~0.65克/立方厘米。

竹材干缩性和湿胀性

新鲜竹材在干燥过程中逐渐失去水分,引起长、宽、厚和体积的干缩;干燥竹材在吸水(吸湿)过程中,引起长、宽、厚和体积的膨胀。竹材干缩、湿胀性,直接影响到竹材的利用和加工。不同竹种的竹材干缩、湿胀率是不同的。即使同一竹种,其干缩、湿胀率也不同。幼龄竹材的干缩、湿胀率较大;老龄竹材的干缩、湿胀率较小。同一竹材,径向干缩、湿胀率最大,弦向次之,高向最小;弦向干缩、湿胀率,竹青最大,竹肉次之,竹黄最小。一般竹材的最大湿胀率:径向9%,弦向6%,高向0.3%。

竹材燃烧热值

每一克绝干竹材燃烧后产生的热量,用卡/克表示。不同竹种的竹材燃烧热值:刚竹4680卡/克,青篱竹属4671卡/克,大节竹属4640卡/克,单竹属4612卡/克,唐竹属4595卡/克,梨竹属4562卡/克,慈竹属4554卡/克,箣竹属4543卡/克,竹属4478卡/克,方竹属4457卡/克。同一竹种,不同部位的燃烧热值也不相同。如,毛竹竹材4532卡/克,枝条4719卡/克,鞭根4286卡/克,叶子4203卡/克。

竹材的传热、导电性

干燥的竹材传热、导电性能差,可充当绝缘材料,但竹材吸水后,绝缘性能降低。竹青传热性比竹肉、竹黄略高些。

竹材力学性质

竹材受外力后,表现出的各种强度和弹性模量。竹材的力学强度大,弹性好,易劈开。较广泛应用于建筑、家具和人造板工业。不同竹种的力学性质是不同的。同一种竹材,幼龄竹材力学强度低,老龄竹材力学强度高;同一竹秆从基部到梢部的竹材力学强度依次增高;在同一部位竹青部分力学强度高,竹肉次之,竹黄最低。竹节部的抗拉强度比无节部(节间)低25%左右,而竹节部的顺压、静曲、顺剪等强度和弹性模量略高于无节部。在原竹试验中,有节整竹比无节竹段的抗压强度高5~6%,抗弯强度高9~20%。整竹劈开后,顺纹抗压强度降低10%左右,弯曲承载能力要降低50%以上。毛竹竹材的力学强度(以兆帕为单位):抗拉强度,顺纹181.4,横纹5.3;抗压强度,顺纹63.5,横纹弦向18.2,横纹径向15.4;静曲强度,弦向157.5,径向上弯141.1,径向下弯135.7;顺纹剪力16.1;板状劈力4.0。

竹材化学性质

组成竹材的主要化学成分是纤维素半纤维素木质素。其次是各种糖类、月旨肪类和蛋白质类物质。此外,还有少量灰分元素。纤维素是组成竹材细胞壁的物质基础。竹材中纤维素含量约40~60%。竹材纤维素中,甲类纤维占70~80%,乙类纤维占20~25%,丙类纤维占1~5%。不同竹种,竹材纤维素含量不同。同一竹种,幼龄竹材中纤维素含量高,老龄竹材中纤维素含量低。半纤维素主要是多缩戊糖、多缩甘露糖和多缩半乳糖等。竹材中半纤维素占14~25%。竹材半纤维素中,多缩戊糖占95%以上,多缩甘露糖占4~5%,多缩半乳糖含量甚微。竹材中木质素约为16~34%。不同竹种,木质素含量不同。同一竹种,幼龄竹材木质素含量较低,老龄竹材的含量较高。浸提物质主要指利用冷水、热水、醚、醇或1%氢氧化钠等溶剂,从竹材中抽提出的物质。竹材中浸提物质的成分十分复杂,但主要是一些可溶性的糖类、脂肪类、蛋白质类,以及部分半纤维素等。竹材中,冷水浸提物约有2.5~5.0%,热水浸提物约有5~12.5%,醚、醇浸提物约有3.5~9.0%,1%氢氧化钠浸提物有21~31%。此外,竹材中蛋白质含量约占1.5~6%,还原糖2%左右。竹材灰分元素含有几十种矿质元素,其中主要的有硅、磷、钾、钙、镁、铁等。