林业科学

作者：李海涛1,2,3,4,*,周文静1,吴义强2,陈晨1,许伟1

单位：1. 南京林业大学土木工程学院　南京2100372. 中南林业科技大学材料科学与工程学院　长沙 4100043. 南京林业大学　江苏竹木固碳材料与结构技术工程研究中心　南京 2100374. 南京林业大学　机电产品包装生物质材料国家地方联合工程研究中心　南京 210037

关键词：竹材,温度,竹节,抗弯强度,抗弯弹性模量

基金：江苏省林业科技创新与推广重点项目（LYKJ〔2024〕08）；国家自然科学基金面上项目（51878354）。

目的: 探究温度对毛竹抗弯力学性能的影响，为竹材在极端环境下的建筑结构应用提供数据支持和理论依据。方法: 以贵州省赤水市3~6年生毛竹为研究对象，制作有竹节和无竹节2种类型试件各66个；设置11个目标温度（?60、?40、?20、0、20、60、100、130、175、185和200 ℃）进行三点弯曲试验，测试毛竹的抗弯强度和抗弯弹性模量，分析温度对毛竹抗弯力学性能的影响规律；利用相关性分析，探讨温度与抗弯强度、抗弯弹性模量的关系，并提出毛竹抗弯强度温度影响系数与温度以及抗弯弹性模量温度影响系数与温度的二次函数方程；通过微观结构观察，分析低温和高温条件下毛竹细胞壁的变化情况，揭示毛竹抗弯力学性能变化的内在机制。结果: 温度对毛竹抗弯力学性能具有显著影响，随着温度升高，毛竹的抗弯强度和抗弯弹性模量呈显著下降趋势；当温度升至200 ℃时，有竹节和无竹节试件的抗弯强度分别为常温下（20 ℃）抗弯强度的31%和31%，抗弯弹性模量分别为常温下抗弯弹性模量的44%和41%；相较而言，当温度降至?60 ℃时，有竹节和无竹节试件的抗弯强度分别为常温下（20 ℃）抗弯强度的116%和115%，抗弯弹性模量分别为常温下抗弯弹性模量的135%和128%；低温条件下毛竹表现出较高的强度和明显的脆性，高温条件下则表现出较低的强度和较大的塑性变形；竹节对抗弯强度的影响较小，无论是低温还是高温条件，有竹节和无竹节试件的抗弯强度差异均不明显；竹节对抗弯弹性模量具有显著不利影响，尤其在?40~130 ℃范围内表现明显；微观结构分析表明，低温条件下毛竹细胞壁保持完整且紧密，有助于力学性能提升，高温条件下由于水分蒸发和化学成分转化，毛竹细胞壁软化并逐渐变薄，其力学性能显著下降。结论: 在极端环境条件下，毛竹抗弯力学性能受温度变化的显著影响，低温有助于增强毛竹强度，但会导致更高的脆性；高温会削弱毛竹强度，并导致较大的塑性变形；竹节对毛竹抗弯强度影响较小，但对弹性模量具有一定不利影响。

来源：2025年第2期

《林业科学》期刊编辑部

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