胶粘剂对指接层板静曲性能的影响_李荣帆.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 8作者简介:李荣帆(1 9 9 7-),男,硕士,研究方向为现代木结构及木组合结构。通讯作者:倪 竣(1 9 6 6-),男,高级工程师,研究方向为现代木结构建筑工艺。胶胶粘粘剂剂对对指指接接层层板板静静曲曲性性能能的的影影响响李荣帆1,张 尚1,倪 竣1,丁青锋1,邵明洁2,柳蒋琼1(1.苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司,江苏 苏州2 1 5 0 0 0;2.悉地勘察设计顾问有限公司,江苏 苏州2 1 5 0 0 0)摘要:结构用集成材(S t r u c t u r a g l u e s-l a m i n a t e dt i m b e r,又称胶合木(G l u l a m)是重要的工程木质材料,其指接层板的静曲性能决定了结构用集成材的物理力学性能。以欧洲云杉(P i c e a a b i s e)作为原材料,使用K L3 0 5 2 S R(聚醋酸乙烯胶粘剂)、K L3 0 5 2 HV(聚醋酸乙烯胶粘剂)及HBS 3 0 9(单组份聚氨酯)3种胶粘剂,以此探讨了不同胶粘剂对指接层板静曲性能的影响。结果表明:胶粘剂种类的不同对指接层板的初始刚度及抗弯强度影响较大;HBS 3 0 9(单组份聚氨酯)指接层板的初始抗弯刚度为4.2 41 09Nmm2,相较于K L3 0 5 2 S R(3.7 11 09Nmm2)和K L3 0 5 2 HV(3.6 31 09Nmm2),其初始抗弯刚度提高了1 4.2 8%和1 6.8 0%;HBS 3 0 9指接层板的静曲强度为4 6.7 2 MP a,相较于K L3 0 5 2 S R(3 9.2 MP a)和K L3 0 5 2 HV(4 0.7 1MP a),静曲强度提高了1 9.1 8%和1 4.7 7%;使用H BS 3 0 9胶粘剂的指接层板在静曲试验中指接处均呈现木材齿根断裂的破坏模式,而K L3 0 5 2 S R和K L3 0 5 2 HV则多为胶层开裂的破坏模式,因此在实际生产过程中应避免使用聚醋酸乙烯胶粘剂作为指接胶粘剂。关键词:胶粘剂;指接层板;静曲性能中图分类号:TU 3 6 6 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 2 5 4-0 5E f f e c t o fA d h e s i v e so nt h eF l e x u r a lP r o p e r t i e so fW o o dF i n g e r-J o i n e dL a m i n a t e sL iR o n g f a n1,Z h a n gS h a n g1,N i J u n1,D i n gQ i n g f e n g1,S h a oM i n g j i e2,L i uJ i a n g q i o n g1(1.S u z h o uK u n l u nG r e e nC o n s t r u c t i o nW o o dS t r u c t u r eT e c h n o l o g yC o.,L t d.,S u z h o uJ i a n g s u,2 1 5 0 0 0,C h i n a;2.C c d iE x p l o r a t i o n&D e s i g nC o n s u l t a n tC o,L t d,S u z h o u,J i a n g s u2 1 5 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:S t r u c t u r a g l u e s-l a m i n a t e d t i m b e r a r e i m p o r t a n t e n g i n e e r i n gw o o dm a t e r i a l s,a n d t h e s t a t i c a n d l a m-i n a t e dp r o p e r t i e so f t h e i r f i n g e r j o i n t sd e t e r m i n e t h ep h y s i c a l a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f s t r u c t u r a l i n t e g r a t-e dm a t e r i a l s.I nt h i sp a p e r,t a k i n gt h eE u r o p e a ns p r u c e(P i c e a a b i s e)a s t h e r a wm a t e r i a l,K L3 0 5 2 S R(p o l y-v i n y l a c e t a t ea d h e s i v e),K L3 0 5 2 HV(p o l y v i n y l a c e t a t ea d h e s i v e)a n dH BS 3 0 9(s i n g l ec o m p o n e n tp o l y u r e-t h a n e)t h r e ek i n d so f a d h e s i v e sa r eu s e dt oe x p l o r et h e i n f l u e n c eo fd i f f e r e n ta d h e s i v e so nt h es t a t i cb e n d i n gp r o p e r t yo f f i n g e r j o i n t l a m i n a t e.T h e r e s u l t s s h o wt h a t:t h ed i f f e r e n t t y p e s o f a d h e s i v e sh a v e ag r e a t i n f l u-e n c eo nt h e i n i t i a l s t i f f n e s sa n df l e x u r a l s t r e n g t ho f t h e f i n g e r j o i n t l a m i n a t e s;T h e i n i t i a l f l e x u r es t i f f n e s so fH BS 3 0 9(s i n g l ec o m p o n e n tp o l y u r e t h a n e)f i n g e r b o a r d i s4.2 41 09Nmm2,c o m p a r e dw i t hK L3 0 5 2 S R(3.7 11 09Nmm2)a n dK L3 0 5 2 HV(3.6 31 09Nmm2).T h e i n i t i a l f l e x u r a l s t i f f n e s s i s i n c r e a s e db y1 4.2 8%a n d1 6.8 0%;T h es t a t i cb e n d i n gs t r e n g t ho fH BS 3 0 9f i n g e rl a m i n a t ei s4 6.7 2 MP a,w h i c hi si n-c r e a s e db y1 9.1 8%a n d1 4.7 7%c o m p a r e dw i t hK L3 0 5 2 S R(3 9.2 MP a)a n dK L3 0 5 2 HV(4 0.7 1 MP a);I nt h es t a t i cb u c k l i n gt e s t,t h ef i n g e r j o i n tp l a t e sw i t hH BS 3 0 9a d h e s i v ea l ls h o w e dt h ef a i l u r em o d eo fw o o dt o o t hr o o t f r a c t u r ea t t h em i d d l ef i n g e r j o i n t,w h i l eK L3 0 5 2 S Ra n dK L3 0 5 2 HV m o s t l ys h o w e dt h ef a i l u r em o d eo f a d h e s i v e l a y e rc r a c k i n g.T h e r e f o r e,p o l y v i n y la c e t a t ea d h e s i v es h o u l db ea v o i d e da st h ef i n g e r j o i n ta d h e s i v e i nt h ea c t u a l p r o d u c t i o np r o c e s s.K e yw o r d s:a d h e s i v e;w o o df i n g e r j o i n t l a m i n a t e;f l e x u r a l p r o p e r t i e s452DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.042 李荣帆,等:胶粘剂对指接层板静曲性能的影响绿色创新研究:工程与技术1 引言木材作为建筑材料,具有可再生、自重轻、强度高等优点。近年来,一批性能优越的现代工程木,如结构用 集 成 材(S t r u c t u r ag l u e s-l a m i n a t e dt i m b e r,N L T)和正交胶合木(c r o s s-l a m i n a t e dt i m b e r,C L T)等1,2。结构用集成材是指按木材等级区分的层板和指接层板,沿木材纤维方向相互平行、在厚度方向层积胶合而成,其加工工艺如图1所示。结构用集成材通过指接和层积工艺使其尺寸不受原材料的影响,因此其指接工艺对结构用集成材的影响较大,前人对指接的研究主要集中在指接类型(垂直指接,水平指接)、指接齿长、指接斜面倾斜比等。指接示意图如图2所示。因为结构用集成材加工时尺寸不受限制,被广泛应用于木结构建筑墙体、楼板、屋面板等3,4。图1 结构用集成材加工工艺流程图2 指接示意 近些年来,国内诸多学者对木指接工艺及指接性能方面也做了一系列研究。其中李海栋5,6等以指榫参数、指接压力和不同规格尺寸作为参数,研究上述参数对指接层板的影响。结果表明:上述参数对指接层板的抗弯弹性模量影响较小,但是对指接层板的抗弯强度影响较大。周海宾7等研究了指接接头对指接胶合木力学性能的影响。结果表明:当层间接头分布距离为3 0 0mm时,抗弯实验中指接接头处破坏的概率最低。奉佳等8对指接足尺胶合木梁进行了抗弯性能试验并且以梁高最为参数。结果表明:不考虑胶层质量的影响,当梁高为3 0 0mm和4 0 0mm时,破坏模式为梁底纤维拉断。当梁高为5 0 0mm时,破坏模式则为弯剪段梁底指接处纤维破坏。且在保证胶层质量的前提下,指接胶合木梁的抗弯承载能力会随着梁高的增大而减小。叶琦9等选取不同指长的铣刀、不同大小的嵌合度以及不同端压作为参数,来分析指接工艺对指接层板性能的影响。结果表明选取指长1 5mm、齿顶宽0.8mm、齿底宽0.7mm、齿根宽3.3mm、嵌合度0.1mm、端压1 11 9MP a作为指接工艺的参数较为合理。孙玉慧1 0等通过正交实验分析了指榫类型、施胶量及端压对O S B指接材抗弯强度和抗拉强度的影响。结果表明:指榫类型对O S B指接材的静曲及抗拉强度影响显著。当施胶量