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概要： 竹木復合層積材是一種竹材與木材的復合材料，它充分發揮了竹木的材料性能優勢，用作鐵路貨車地板時可替代傳統的竹膠板和木質地板。該材料的生產制造符合國家林業政策和國民經濟可持續發展戰略，具有良好的發展前景。
1、鐵路貨車地板材料發展狀況
在我國鐵路貨車產品中，平車和棚式貨車（包括棚車、機保車、毒品車等）多采用木質地板，木質地板與裝載貨物之間具有較高的摩擦因數，能比較方便地對所裝載貨物進行安全加固。
20世紀80年代，鐵路平車產品均裝有端側門板，為了能夠裝載礦石等散裝貨物，曾一度采用鋼制地板。但隨著N17A型平車（取消側門）成為主型通用平車后，開始全部采用厚70mm的松木地板，原料多選用紅松、黃花松等大徑、硬木樹種，主要來自于我國東北天然林砍伐和進口。我國鐵路目前擁有N17A型平車（包括N17型、N17G型）、NX17型和NX17B型平車一集裝箱兩用車4萬多輛，廠修期為5年一6年，廠修時原車地板破損嚴重，大多需要更新，因此，用于平車廠修的松木消耗量非常可觀。
隨著鐵路平車一集裝箱兩用平車和25t軸重大載重平車的開發，因降低車輛自重的要求曾對地板材料進行過新的嘗試，在NX17B型平車上采用白松作為地板材料。但由于白松密度較小，質地松軟，同時價格較高，故用作平車地板并非合適之選。
20世紀90年代，竹膠板作為木質地板的替代品成功地在棚式貨車上推廣應用，P64A型棚車等車型采用厚30mm的竹膠板作為地板，較好地實現了以竹代木的目標。在鐵路平車上竹膠板地板（厚度48mm）也曾進行過裝車運用試驗，但方案未被采用。主要問題是材料密度較大（0.95g/cm3一1.3g/cm3），同時竹膠板在裝載貨物加固時釘子不易釘人，影響平車使用性能，因此，在新開發的鐵路平車上不再采用此種材料的地板。
2、貨車地板用竹木復合層積材
2.1竹木復合層積材的結構
竹木復合層積材總體分為3層，上下表面層為高密度竹簾膠合板;芯層為木板，由2-3層馬尾松薄板組成。在厚度方向上符合人造板工藝學的結構對稱原則。
竹簾膠合板是由竹蔑編織而成的竹簾，經過浸膠、干燥、組坯、熱壓、砂（刨）削等工序制成結構緊密、厚度為4mm-5mm的薄板。由于其強度和硬度很高，用作表層材料可以大幅度提高產品的耐磨損性能和耐候性能，具有較長的使用壽命。芯層木材主要采用馬尾松或性能相當的其他小徑材（直徑80mm以上），經干燥、定厚刨削、銑邊、拼板等工序制成厚12mm-13mm的薄板。將竹簾膠合板置于外側，2-v3層芯層木板夾在中間組坯，再進行第2次熱壓，形成竹材在外、木材在內的復合板材。
2.2竹木復合層積材的性能與特點
2.2.1竹木復合層積材的性能
竹木復合層積材表面強度、硬度高，而中間層較輕、較軟，該板材一方面利用了竹膠板的高強度、高硬度、耐磨損、抗紫外線、耐腐蝕等特性，另一方面由于中間采用木材使材料整體具有較小的復合密度。中間層可以采用小徑木材薄板通過粘接制作成較厚的板材，木材分為2-3層可以避免因木板條缺陷導致的局部強度嚴重下降問題，同時還可以使板材的人釘性能和握釘力得到很好的保證。鐵路平車地板用竹木復合層積材的參數設計以厚70mm的紅松板的有關數據為參照依據，其各項物理力學性能指標均能達到或超過我國目前主型平車木地板的性能。厚45mm的竹木復合層積材與紅松板的性能測試對比見表1。
2.2.2竹木復合層積材的主要特點
（1）密度沿厚度梯度分布，面層密度大，芯層密度小，整體復合密度適中。裝車后，竹木復合層積材地板 較松木地板車輛自重有所降低。
（2）強度、硬度高，耐磨損。通過與紅松的對比試驗，竹木復合層積材的縱向破壞載荷是紅松的1.1倍，橫向破壞載荷是紅松的2倍。
（3）鐵釘易釘入，握釘力大。雖然表層密度大，但由于其厚度僅4mm一5mm，鐵釘釘人時較容易進人。此外，由于表層密度大，地板的握釘力增大。
（4）膠合強度高，耐久性好。采用間苯二酚改性的高耐水酚醛樹脂膠粘劑，且所有竹簾均經過浸膠，可以有效地提高產品的耐候性和耐久性。
（5）板面平整，尺寸穩定性好。合理的對稱結構，特殊的二次熱壓工藝，可以保證產品在使用中變形小、厚度膨脹低、使用中的平車地板整車平整。
（6）橫紋靜摩擦因數較大。地板條在裝車時均橫向鋪設，橫紋靜摩擦因數大于木材的橫紋靜摩擦因數，有利于貨車裝載貨物的加固安全性。
2.3社會效益及經濟效益
（1）在我國鐵路擁有的各型平車中，NA型、NX型和NX17B型車占半數以上，廠修期為5a-6a，每年新造和廠修總數近8000輛。這3種車型原設計地板用材量分別為2.7m3,2.53m3和2.98m3，按40%出材率計算，每年平車修造耗用直徑在200mm以上的松木超過5.4萬m3，加上棚式貨車修造地板用材，每年鐵路貨車木材用量成為國家較大的負擔，對環境和森林資源保護有相當大的影響。因此，鐵路方面急需采取措施降低對大徑優質木材的耗用量。
（2）我國是一個產竹大國，同時，也是世界上人工林面積最大的國家，竹木復合層積材采用的2種主要原料在國內均有豐富的資源。
（3）竹木復合層積材的開發為鐵路貨車“以竹代木”找到了一條很好的途徑，這一新型產品完全能夠滿足鐵路運輸的需要，是較為理想的鐵路貨車地板用材料;另一方面，在原材料來源上充分利用我國豐產資源，以此代替對優質大徑木材資源的消耗，符合國家林業政策和國民經濟可持續發展戰略。
（4）以平車為例，木地板厚70mm，竹木復合地板厚45mm，后者使用量為前者的64.30o，當竹木復合層積材價格為松木市場價格的1.55倍時，裝車成本基本持平。采用竹木復合層積材地板雖然材料復合密度較木地板有所增加，但由于其強度提高，厚度減小，重量略有降低。
3、鐵路平車用竹木復合層積材地板的應用
（1）近幾年我國鐵路新造平車品種主要為NX型和NX17B型平車一集裝箱兩用平車，原設計均采用厚70mm的木地板，車體上設有裝載集裝箱用鎖閉裝置和門擋裝置，其上平面與木地板面平齊。改用竹木復合層積材地板方案時因板材厚度為45mm，所以，有2種選擇方案:①保持地板與鎖閉裝置上平面平齊，將地板墊木加高25mm;②重新設計鎖閉裝置，使其厚度減小25mm。后者比前者地板面低25mm，對提高車輛運行品質有利，但更改鎖閉裝置方案將造成新造產品不能與既有車輛的互換，檢修車輛改造費用太高。因此，平車一集裝箱兩用平車用竹木復合層積材的地板設計采用將地板墊木加高的方案。
（2）通用主型平車N17A型車地板設計基本不受其他結構制約，在采用竹木復合層積材作地板設計時，可直接裝用。由于地板面降低25mm，造成平車端門在關閉時下部與地板間間隙加大，可采用在端門下部加焊厚25mm的扁鋼來滿足端門間隙的要求。
（3）鐵路平車的一個重要用途是裝運軍用裝備，為了驗證裝用竹木復合層積材地板的平車裝載坦克等軍用裝備的性能，2004年3月10日，北京二七車輛廠委托四方車輛研究所對樣車進行了裝載軍用裝備適應性試驗[31。試驗內容:將三代坦克、59式坦克分別裝載在竹木復合層積材地板平車和木地板平車上，按照沖擊試驗大綱用重車進行沖擊，測量軍用裝備在地板上的加速度和位移值。試驗結果見表2，其中試驗工況1,2為竹木復合層積板地板平車裝載2種軍用裝備的有關數據，工況3,4為木地板平車裝載2種軍用裝備的有關數據。
試驗結果表明，分別裝載履帶式軍用裝備的木地板平車和竹木復合層積材地板的平車樣車在沖擊速度5km/h以下時，二者性能基本相當;當沖擊速度大于5km/h時，采用竹木復合層積材地板平車的性能好于采用木地板的平車，具有較好的適應性。
（4）為了考察竹木復合層積材壽命，對竹木復合層積材地板做了碾壓適應性試驗:用一輛自重約22t的履帶式液壓挖掘機在竹木復合層積材和松木地板上進行100次往復碾壓和若干次3600轉向碾壓，通過對比得出竹木復合層積材的抗碾壓性能優于松木地板。
4、結論
竹木復合層積材的開發為鐵路貨車地板“以竹代木”提供了一種較理想的選擇，采用竹子和小徑材代替優質松木，具有較好的社會效益和經濟效益。竹木復合層積材用于鐵路貨車地板，主要物理力學性能高于松木，裝載坦克等軍用裝備具有良好的適應性，表面抗碾壓性能也優于松木。鐵路貨車地板用竹木復合層積材于2004年6月通過了鐵道部運輸局裝備部技術審查，計劃在平車上批量裝車運用。
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