竹材以其生長速度快、強度高、韌性好等優點，在我國結構與工程材料領域被廣泛應用。為了實現竹材的高效利用，并滿足工業化應用的要求，常需對竹材進行接長處理。
接長方式包括指接、斜接、搭接、對接等多種[1].在單板類材料中，對接、搭接應用較多，而在結構用木材層板加工中，多用指接。但已有研究表明，接長木材的指接處為最脆弱的部位[2].目前，斜接的研究與應用較少，僅有研究發現涂膠量、斜接角度對木材力學性能有明顯影響[3];在竹束單板層積材中，斜接材的性能不及指接材[1].
鑒于目前鮮見竹材斜接的研究報道，筆者探索了竹材的斜接工藝，并對斜接竹材與指接竹材的力學性能進行了對比，旨在確定斜接竹材的生產工藝，拓展竹材的結構用途。
1 試驗材料與方法
1.1試驗材料
1）毛竹（Phyllostachys pubescens）：采購自福建某公司。在毛竹竹黃側，用刀片平行纖維方向劃若干短線，經水熱處理后，將竹材展開，竹黃與竹青兩側進行刨平加工。展開后的竹片規格為：厚度6.5mm,寬度105mm,長度1 050mm,含水率5.21%.將展開竹片裁制成寬度50mm、長度500mm的試件，預接長部分的端部避開竹節。
2）聚氨酯膠：大連某公司提供，普邦HB S309,黏度6 500mPa·s,固體含量50%.
1.2試驗設備
萬能力學試驗機、集成材拼板機、指接機。
1.3試驗方法
1.3.1竹材斜接根據竹材斜接的理論分析，斜接角度≤6.26°時，斜接竹材的拉伸強度與原竹的順紋拉伸強度相當[4].依此設定兩種加工斜率：K=1/10與1/15,對應的加工角度分別為5.71°、3.81°。按竹青、竹黃面兩兩組坯，確保拼接后試件的竹青、竹黃面同側。參考膠黏劑廠家提供的工藝參數，在同一斜率下，冷壓壓力分別選用1.0、1.2、1.5 MPa共3個水平。其他工藝參數固定為：環境溫度23℃,相對濕度60%,加壓時間為3h,斜接面涂膠量200g/m2.每種壓力條件下壓制10個試件。
1.3.2竹材指接選用齒長16mm的刀具，在竹材端面開垂直型（V型）指榫，指榫處單面涂膠量與斜接試件同為200g/m2,制備指接接長竹材。試驗用指接機液壓缸直徑5cm,加壓壓力2.5MPa.
1.4性能檢測經3天 養 生 后，根 據ASTM D 3500-90（Reapproved 2003）Standard Test Methods forStructural Panels in Tension,測試拉伸強度。試件尺寸采用A型，每組測試6個試件：根據GB/T 15780-1995《竹材物理力學性質試驗方法》測試抗彎強度，在竹青、竹黃受拉兩種條件下，各測試4個試件。
2 試驗結果及分析
2.1斜接工藝對竹材性能的影響
不同斜接工藝下，各試件的拉伸強度和抗彎強度檢測結果，列于表1.【1】
2.1.1拉伸強度從表1可知，在兩種斜接角度下，均以1.2 MPa壓力斜接材的拉伸強度最大；在相同壓力下，斜接角度為3.81°試件的拉伸強度較高。從試驗過程分析，可能是因為斜接角度為3.81°時，膠合面積更大。5.71°角度斜接試件拉伸破壞時的斷裂方式，如圖2所示。由于加工精度等原因導致的膠合面缺陷，對斜接角度大（即斜接面積?。┑脑嚰绊懜怀?，造成實際膠合面積變小，膠合強度降低，拉伸斷裂出現圖2a的情況；而斜接角度亦存在加工誤差，斜接角頂端易出現應力集中而發生斷裂（圖2b）.
2.1.2抗彎強度當竹青為受拉側，斜接角度為5.71°與3.81°時，試件的抗彎強度分別在1.5MPa、1.0MPa壓力下最大。當竹黃為受拉側時，兩種角度斜接試件均在1.2MPa壓力時達到最大抗彎強度。其原因除了試件加工精度的影響外，可能是竹青密度大，質地致密，不利于膠黏劑的滲透，造成竹青與膠黏劑的有效界面弱于竹黃。具體原因還需進一步驗證分析。
2.2斜接材與指接材的性能對比
2.2.1拉伸強度兩種角度斜接竹材與指接竹材、原竹的拉伸強度測試結果，列于表2.【2】
表2結果表明，兩種角度斜接竹材的拉伸強度均高于指接竹材。主要原因是斜接面的破壞主要靠拉伸時沿膠合面的剪力，面積越大，剪力越??；而指接試件指接處的膠合面積小，指接處應力集中，特別容易出現脫指接破壞（圖3）。當斜接角度為3.81°時，斜接竹材的拉伸強度接近于原竹。2.2.2抗彎性能兩種角度斜接竹材與指接竹材、原竹的抗彎強度測試結果，列于表3.【3】
表3數據表明，無論以竹青或竹黃作為受拉側時，斜接角度為3.81°試件的抗彎強度，均大于5.71°斜接竹材與指接竹材試件，并且接近于原竹。而指接竹材的抗彎強度只達到了原竹的約70%（竹青側抗拉）、62%（竹黃側抗拉），遠低于斜接竹材。
從抗彎彈性模量分析，大體呈現出3.81°斜接竹材>5.71°斜接竹材>指接竹材>原竹的趨勢。
3 結論
1）在本試驗條件下，綜合力學性能數據，在1.2MPa壓力下，斜接竹材可獲得最大拉伸強度；斜接角度為3.81°時，斜接竹材的拉伸強度和抗彎強度接近原竹，彈性模量超過原竹（最大近0.5倍）。
2）斜接是高效利用竹材、保持接長竹材強度的一種方式。但斜接角度及斜接膠合表面的加工要求苛刻，受試驗條件限制，試驗結果與理論尚存在偏差。后續有待進一步開發適用的竹材斜接加工工藝，以更準確地控制斜接竹材的質量。
參考文獻：
[1] 張丹.竹束單板層積材連續成板工藝及性能研究[D].北京：中國林業科學研究院，2014.
[2] 劉艷.落葉松指接材力學性質的研究[D].北京：北京林業大學，2005.
[3] 黃曉東，江澤慧，陳玲，等.風電葉片復合材料杉木斜接工藝研究[J].林業科技開發，2008（2）:77-79.
[4] 趙雪松，王喜明，塔娜，等.基于ANSYS軟件的竹材曲面受壓過程分析[J].內蒙古農業大學學報（自然科學版）.2009,30（1）:224-228.
