先進(jìn)的工程木材制品已取得世人注目的成功
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一、用工程木材建成世界第一座大洋碼頭
緬因州立大學(xué)等單位在20世紀(jì)90年代進(jìn)行的試驗(yàn)研究顯示,先進(jìn)的工程木材復(fù)合產(chǎn)品的前景很好,例如在工程木材中添加2%的纖維加固,可提高木梁強(qiáng)度50%以上。這一結(jié)構(gòu)研究的成功,使緬因大學(xué)于1995年完成了世界第一座纖維強(qiáng)化聚合物木材大洋碼頭的建設(shè)。這座大洋碼頭座落在緬因州巴爾港,碼頭長(zhǎng)124英尺(約37.8 m),使用本地木材,比鋼質(zhì)碼頭造價(jià)低25%。
二、先進(jìn)的工程木材復(fù)合制品中心及其任務(wù)
緬因大學(xué)1996年受國(guó)家科學(xué)基金和有關(guān)工業(yè)企業(yè)的支持,建立了一個(gè)“先進(jìn)的工程木材復(fù)合制品中心(Advanced Engineered Wood Composite Center)”,國(guó)家科學(xué)基金要求緬因大學(xué)建立的是一個(gè)開發(fā)新一代木材復(fù)合材料的世界領(lǐng)先的研究中心。
該中心把多學(xué)科人才集中到一個(gè)系,建筑占地面積約3 066 m2,設(shè)備投資1 200萬(wàn)美元,開展基礎(chǔ)性研究,以揭開工程木材產(chǎn)品系列的種種潛力。除受國(guó)家科學(xué)基金、個(gè)人與集團(tuán)公司資助之外,中心還獲得緬因州科技配套資金的保證。
中心肩負(fù)著三重任務(wù):(1)培育學(xué)生,在緬因大學(xué)開辦培養(yǎng)工程木材復(fù)合制品所需人才的班級(jí),接受相關(guān)學(xué)科的系統(tǒng)教育,使之具有實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下最新的全面知識(shí);(2)開發(fā)、研究為生產(chǎn)低成本、高性能工程木材復(fù)合制品所必須的基礎(chǔ)科學(xué);(3)為現(xiàn)有工業(yè)和新開發(fā)部門及政府機(jī)關(guān)提供試驗(yàn)、工程以及咨詢服務(wù)。中心的任務(wù)不只是開發(fā)新的工程木材制品,更重要的是奠定這一新學(xué)科的知識(shí)基礎(chǔ),以滋養(yǎng)本州和美國(guó)林產(chǎn)品工業(yè),孕育創(chuàng)新,不斷推出把木材與其它原料相結(jié)合的新工藝和新產(chǎn)品,最終達(dá)到推動(dòng)林產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)更加繁榮的目的。
三、先進(jìn)的工程木材復(fù)合制品技術(shù)
材料復(fù)合技術(shù)產(chǎn)生的特性改善的新材料,將促進(jìn)新千年基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和建筑貿(mào)易的創(chuàng)新。古時(shí)候,利用植物纖維與粘合物復(fù)合制成的磚,曾帶來(lái)劃時(shí)代的技術(shù)革新。19世紀(jì)中期,鋼筋混凝土技術(shù)顯著改變了全世界的房屋建筑與橋梁建設(shè)。21世紀(jì)剛剛開始,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多因素可以使混凝加固木材技術(shù)成功,纖維加強(qiáng)聚合物(FRPs-fiber-reinforced polymers)即是其中之一。木材與纖維加強(qiáng)聚合物結(jié)合形成一種新材料,稱為復(fù)合強(qiáng)化木材(CRW:Composite-reinforced Wood)。這種新型材料既有木材的優(yōu)點(diǎn),如性能成本比和強(qiáng)度重量比都高,又具有纖維加強(qiáng)聚合物的優(yōu)點(diǎn),如高強(qiáng)度、勁度和易變性。
纖維加強(qiáng)聚合物是一類易變材料系統(tǒng),包括合成纖維、熱塑聚合物等,與木材相結(jié)合制成結(jié)構(gòu)木材復(fù)合產(chǎn)品,如膠合板、結(jié)構(gòu)用成材等,均已通過經(jīng)濟(jì)、工程和環(huán)境的論證。纖維加強(qiáng)聚合物的開發(fā),經(jīng)濟(jì)上可行,這一技術(shù)的推廣可以促進(jìn)在結(jié)構(gòu)建設(shè)中更多地利用低價(jià)值木材,在降低組合件尺寸要求和重量的條件下,改善結(jié)構(gòu)性能,使用非常便利,在一些應(yīng)用中可以降低成本。這種工程木材的復(fù)合制品在工程方面有強(qiáng)度和勁度優(yōu)勢(shì);可塑性較好,保證材料斷裂安全系數(shù);改善材料的蠕變性;力學(xué)變異小,可保證高設(shè)計(jì)值;體積影響有所降低。工程木材復(fù)合制品可使用工廠廢料和小徑木做原料,對(duì)環(huán)境是有利的。
譯者 沈照仁
責(zé)任編輯:宋健

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