什么是胶合木？
简史
胶合木从65438年到0893年被用作建筑结构，瑞士巴塞尔建造的一个音乐厅就用胶合木作为拱门。1905年，德国人OttoHetzer在瑞士获得了“胶合木结构建筑方法”专利。这种技术在1900年前后在欧洲得到应用并传入美国。自20世纪30年代以来，集成材在建筑施工中的应用得到了发展。1948期间，中国在淮南煤矿建设的宿舍全部采用上海扬子木材厂生产的胶合木拱形屋架。1963北京光华木厂试制成功跨度26米的无金属胶合木框架。从65438到0989，铁道部北京防腐厂与中国林科院木材工业研究所和中国建筑技术开发公司合作，为亚运会项目中的游乐宫水上公园结构建造了一个跨度为30米的胶合木梁。最开始用酪蛋白胶胶合木材，后来用脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、间苯二酚-苯酚-甲醛树脂胶，大大提高了胶合性能，扩大了应用范围。
胶合树种
根据使用条件、形状和用途，可分为三类:①室外胶合木和室内胶合木。前者由间苯二酚-苯酚-甲醛树脂胶和高耐水性、耐候性的酚醛树脂胶胶合而成；后者用脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛胶胶合，具有防潮性或防水性。②直胶合木和弯胶合木。前者多用作房屋的梁、柱，后者常用作拱、造船的龙骨、肋、艏、艉骨架材料；根据上述产品的横截面形状，可分为长方形、工字形、T形和箱形。(3)结构胶合木和非结构胶合木。前者用作承重构件，后者用作非承重构件。
胶合木的主要特性
①高强度性能。结构胶合木的静态弯曲强度比木材高23%左右，静态弯曲弹性模量高22%左右。这是因为木材的一些天然缺陷，如节疤、腐朽等，在制造过程中被去除或集中的材料缺陷被合理分散，改善了木材的强度不均匀性。②良好的尺寸稳定性。由于层压板经过干燥胶合成大规格木材，内部含水率均匀，避免了大规格木材干燥困难、易开裂翘曲等问题。(3)小径材可以制成大径材，为小径材、单板和短径材的利用提供了一条途径。④变截面构件和受弯及异形构件可根据强度要求设计制造。胶合木与锯材相比，具有能耗高、加工工序多、成本高等缺点。此外，在加工工艺、加工设备和质量管理方面的要求也很严格。
胶合木制造
制造过程如图1所示。
图1层压材料
根据胶合木材的用途，选择树种、等级、厚度等。树种应为具有上述性质的针叶树材或阔叶树材，胶合性能好，不易开裂翘曲。我国国家标准《木结构设计规范(GBJ 5-88)》对胶合构件的木材等级、承重胶合木结构的选材、树种选择等都有规定。构成胶合木的各层厚度和树种应该相同。常用的层压板厚度为20 ~ 50 mm，在我国，当采用针叶树和软质阔叶树时，层压板厚度不宜大于40mm，当采用硬木松或硬质阔叶树时，不宜大于30mm。弯曲胶合木时，层板厚度不应大于其曲率半径的1/300，厚度不应大于30mm。层压板的含水率应在8 ~ 15%以内，层压板之间的含水率差异应最小化或控制在规定含水率的2%以内。
焊接工艺
层压板的延伸应采用指接(见指接木材)。在没有指接技术的情况下，可以采用对角连接，即将两块要延伸的板的端部切割成同一斜面，然后胶合在一起(图2a)。斜接强度好，但木材损耗大。粘结强度取决于倾角比t/1，一般采用T/L = 1/8 ~ 1/12。为了节省木材，减少胶合的工作量，在胶合木材受力较小的部位也可以采用对接(图2b)。对接时，两块对接板的厚度差不应大于0.1毫米。一般层压板的宽度都是拼边的。对延伸或加宽的层板应进行刨削，刨削质量应符合以下要求:①上下粘接面应粘接紧密，无局部透光。某些部位刀口缺陷造成的凸痕在板材上不高于0.5 mm。(2)在刨花中，接缝附近的粗糙长度不应大于10 mm..刨光后的层压板应在12小时内涂胶，最多不超过24小时，涂胶前应清除表面的灰尘和油污。
图2粘合剂
胶粘剂应根据被胶合木材的用途、使用环境、工作条件等因素进行选择。间苯二酚-苯酚-甲醛树脂常用作结构材料，可在室温下固化，具有优异的粘接性能和耐老化性能。也可以使用酚醛树脂。脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛胶常用于非结构胶合木。常用的涂胶设备有四辊涂胶机、喷胶机、喷胶机。小型材料的涂布量一般为250g/m2，大型结构材料的涂布量一般为350 ~ 400g/m2。
空白组件
叠装毛坯时，要注意以下几点:(1)两个粘接面的纹理要相似(因为弦切料不要和径切料粘接)；分配接缝和平缝，以避免集中或分层；两层之间的指接间距不应小于10t，两层之间的斜接间距不应小于20t(图3)，两层之间的拼缝间距应大于板厚(图4)。胶合木外层要用高级锯材，芯层可以用低级锯材。弯曲集成材时，外层应采用整板，不得采用纵向或边缘拼接的层压板。
图3
图4空白加压
要求沿着材料长度的所有部分都被均匀地压缩。压力由木材密度、板面加工精度、胶液粘度决定。用于加压的单位压力:针叶木为0.5 ~ 1 MPa；硬木为1 ~ 1.5 MPa。在压制过程中，压制和固化可以在同一台设备中完成，也可以分别在两台设备中完成。应根据加热方式、产品规格和产量(表1)选择加压设备。
表1螺旋加压及油缸加压装置适用于长、弯木材长期加压的常温、中温空气加热。压制、连续压制、高频加热、热板加热适用于高产量、规格物料的短时压制。压制好的胶合木坯要经过刨平、砂光、切割、表面装饰等工序，制成胶合木成品。
胶合木材的物理力学性能
对使用有重要影响的性能是粘合强度、粘合层的剥离率、静态弯曲强度和静态弯曲弹性模量以及燃烧安全性。
结合强度
反映胶合木胶合质量的重要指标之一。它是在外力作用下胶层被破坏时所测得的单位粘接面积上的应力。当试件进行平行剪切试验时，按下列公式计算:
根据中国国家标准GBJ 5-88《木结构设计规范》，胶合木的胶合强度应满足表2所列的规定值。
表2木材损坏率
衡量粘接质量的另一个指标。它是在测量胶合强度时，试件受到剪切破坏时，胶合面上木材的破坏面积与整个胶合面积的比值。通常采用目测法，精度为5 ~ 10%。木材破损率通过以下公式计算:
粘合层剥离速率
反映胶合木的耐久性。胶合木在使用过程中，受大气温度特别是湿度变化、紫外线辐射和大气中有害物质的影响，使木材膨胀收缩，引起各层板材之间的尺寸变化，作用于胶层形成内应力，导致胶层开裂、起皮，影响胶合木的使用寿命。一般采用人工加速老化试验来促进胶合木端面胶层的剥离，以端面胶层剥离总长度与试件端面胶层总长度的比值来衡量。剥离率计算如下:
静态弯曲强度和静态弯曲弹性模量
它们是衡量胶合木材强度特性的两个主要指标，尤其是在结构应用中(表3)。影响胶合木静态抗弯强度的主要因素有:木材本身的强度；每层板的层压配置；粘合质量等。在相同厚度的胶合木材中，增加层压层数也可以显著提高其强度性能。
表3燃烧安全性
木材虽然易燃，但用于建筑构件的胶合木材横截面较大，遇火缩小，燃烧缓慢，从而延长倒塌时间，提高防火安全性。胶合木梁的安全燃烧时间可按下列公式计算:
其中t是安全燃烧时间(分钟)；d是燃烧前光束的高度(厘米)；d是燃烧后的光束高度(厘米)；β为碳化速度，胶合梁的平均碳化速度为0.05 ~ 0.06 cm/min。为了提高安全性，一般采用在胶合木表面涂覆防火石棉层或防火涂料，以延长引燃时间。