多孔frp或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)空心原竹圓柱及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)空心原竹圓柱或梁及制備方法，屬于土木工程技術(shù)與材料科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國盛產(chǎn)竹子，且擁有量和品質(zhì)均居世界首位，竹子可再生、可降解，一般3-5年即可成材，竹材的抗拉強(qiáng)度約為木材的2倍，抗壓強(qiáng)度約為木材的1.5倍，竹材的比強(qiáng)度高于普通木材、結(jié)構(gòu)用鋼材、鋁合金、混凝土等，竹材具有較好的彈性和韌性，變形能力強(qiáng)，以竹材及其與其他材料組成的復(fù)合材料代替混凝土、鋼材或粘土磚等建造房屋，符合“十二五”規(guī)劃部署的重大任務(wù)一一 “綠色發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”的根本要求，也符合《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006— 2020年)》確定的節(jié)能降耗、開發(fā)利用農(nóng)林生物質(zhì)資源的重點領(lǐng)域及優(yōu)先主題。
[0003]我國生物質(zhì)資源豐富，植物種類繁多。人類生活水平的提高和多樣化帶來了很多塑料制品垃圾，這些塑料廢棄物難降解，給環(huán)境帶來壓力。
[0004]現(xiàn)有的建筑構(gòu)件多采用礦產(chǎn)資源或者采用木材。礦產(chǎn)資源有限，木材資源同樣也有限，而該種材料將生物質(zhì)材料和廢棄的塑料生活垃圾充分利用起來形成新的建材，對節(jié)省礦產(chǎn)資源，保護(hù)森林，保護(hù)環(huán)境意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出的是一種多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)空心原竹圓柱或梁及制備方法，其目的旨在結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品FRP將日常生活塑料廢品及我國蘊藏量豐富的農(nóng)林生物質(zhì)資源應(yīng)用到土木建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，達(dá)到節(jié)省礦產(chǎn)資源，保護(hù)森林，保護(hù)環(huán)境的目的。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)空心原竹圓柱或梁，其特征在于，截面內(nèi)部的空心竹筒群(3)由不少于3個空心原生竹筒通過繩狀物(4)捆扎到一起而形成，并且所有竹筒直徑大小相等；空心竹筒群(3)與多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒(I)的圓心重合；如果布置原生竹片的話，弧狀原生竹片(6)分布在竹筒群外圍相鄰原竹筒交界凹側(cè)對面貼近多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒處，由生物質(zhì)填充料(2)或者生物質(zhì)填充料(2)和塑料粉碎料(5)形成的混合料充滿空心竹筒群(3)與多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒(I)之間的縫隙。所述的空心竹筒群(3)除了能形成空心減輕自重外，也是重要的受力組成部分。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點:選材廣泛，制作方便，解決部分白色污染問題；該種建筑構(gòu)件具有自重輕、剛度大、延性好、自恢復(fù)能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性能好、抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點，并且施工工序簡單，可應(yīng)用于土木建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的受壓或受彎構(gòu)件，對緩解我國木材、耕地、煤炭等資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化的壓力具有重要意義。
【附圖說明】
[0008]附圖1是一種多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)塑料空心原竹圓柱或梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]附圖2是一種竹片增強(qiáng)多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)塑料空心原竹圓柱或梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]附圖3是一種多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)空心原竹圓柱或梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中的I是FRP筒或復(fù)合竹質(zhì)筒、2是生物質(zhì)填充料、3是空心竹筒群、4是塑料粉碎料、5是繩狀物、6是弧狀原生竹片。
【具體實施方式】
[0012]對照附圖，多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒生物質(zhì)空心原竹圓柱或梁，其特征在于，截面內(nèi)部的空心竹筒群(3)由不少于3個空心原生竹筒通過繩狀物(4)捆扎到一起而形成，并且所有竹筒直徑大小相等；空心竹筒群(3)與多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒(I)的圓心重合；如果布置原生竹片的話，弧狀原生竹片(6)分布在竹筒群外圍相鄰原竹筒交界凹側(cè)對面貼近多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒處，由生物質(zhì)填充料(2)或者生物質(zhì)填充料(2)和塑料粉碎料(5)形成的混合料充滿空心竹筒群(3)與多孔FRP或復(fù)合竹質(zhì)筒(I)之間的縫隙。所述的空心竹筒群
(3)除了能形成空心減輕自重外，也是重要的受力組成部分。
[0013]所述生物質(zhì)填充料(2)包括麥桿、稻草、玉米桿、高粱桿、豆桿、辣椒桿、油菜桿、亞麻桿、蘆葦桿、棉桿或農(nóng)作物的葉、桿、莖、或廢棄的木材及其碎肩木質(zhì)材料；塑料粉碎料
(5)是工業(yè)或生活垃圾中的塑料質(zhì)瓶罐的粉碎料。
[0014]所述的復(fù)合竹質(zhì)筒或FRP筒(I)具備抗拉抗剪強(qiáng)度，具體的量值與其分擔(dān)的外界荷載產(chǎn)生的應(yīng)力有關(guān)，要由實際結(jié)構(gòu)設(shè)計計算確定；FRP圓筒的厚度不小于10mm，復(fù)合竹質(zhì)圓筒的厚度不小于20mm。
[0015]所述空心竹筒群(3)為3-6年生的筆直原竹筒，原竹筒直徑大小相等。
[0016]所述生物基質(zhì)塑料粉碎料由生物質(zhì)材料與塑料粉碎料通過膠黏劑(酚醛膠或者落葉松單寧樹脂膠或不含甲醛的生態(tài)膠)均勻混合而成。
[0017]所述生物質(zhì)填充料(2)是農(nóng)作物的葉、桿、莖、廢棄的竹材、木材及其碎肩木質(zhì)材料，可以涉及到所有的生物質(zhì)材料。
[0018]所述塑料粉碎料(5)是工業(yè)或日常生活的塑料瓶罐的粉碎料，其碎料規(guī)格:長度20mm-40mm、寬度2mm-6mm、厚度0.2mm-2mm ;塑料粉碎料表面無粉塵和油污。
[0019]所述塑料粉碎料(5 )還可以是尼龍繩狀物、布條或袋狀物或細(xì)鐵絲、草繩或者所有的生物質(zhì)繩狀物或藤狀物。
[0020]其制備方法，包括如下步驟:
第一步，選擇符合結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的直徑相當(dāng)?shù)墓P直原竹筒，用繩狀物將原生空心竹筒(不少于3個)直接捆扎起來，形成竹筒群；如果布置竹片，則將部分原竹筒劈裂為較寬(寬度不小于120mm)的弧狀竹片；原竹筒和原竹片均需烘干(含水率不超過12%)脫水；
第二步，按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求制作復(fù)合竹質(zhì)筒(或FRP筒):①選擇3-6年生的原竹，將原竹軟化平展展開，將展開的平竹片膠合(使用酚醛膠或者不含甲醛的生態(tài)膠)成較寬的竹板，然后將竹板旋切成較薄的竹纖維片層；或者將選擇好的原竹筒分割成相同寬度和長度的原竹片，去青去黃后進(jìn)行脫水或干燥(含水率不超過12%)，然后對其進(jìn)行涂膠(采用酚醛膠，固含量在30%左右)，在適當(dāng)溫度(150°C左右)和壓力(5MPa左右)下，通過壓力機(jī)將其壓制成符合結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的竹材集成材，將竹材集成板材旋切成較薄的竹纖維片層；或者將選擇好的原竹筒分割成固定長度和寬度的竹片，去青去黃后經(jīng)齒形輥碾壓后呈橫向不斷裂、縱向較松散的竹篾，竹篾的初含水率10% ~ 12%;然后放在自行設(shè)計的常壓高溫?zé)崽幚硐溥M(jìn)行190°C左右高溫?zé)崽幚?，接著浸膠，竹篾浸膠量為8% (絕干重量之比)，浸膠后竹篾干燥溫度70°C，干燥至含水率不超過12% ;將竹篾全縱向組胚裝入模具，熱壓采用“熱進(jìn)冷出”工藝，壓力4.5MPa,溫度140°C，通過壓力機(jī)將其壓制成符合建筑設(shè)計要求的竹材重組材型材，再將竹材重組材型材制作成較寬的竹材重組材板材，將竹材重組板材旋切成較薄的竹纖維片層；?按照建筑需要的尺寸選擇圓柱形內(nèi)模具，內(nèi)模具為高分子納米材料制作耐高壓的可充氣氣囊，生產(chǎn)圓筒時給氣囊充氣形成內(nèi)模具，制作圓筒完畢放氣就可以取出氣囊，十分方便；③將薄竹纖維片層長度方向沿圓柱形內(nèi)模具外徑纏繞形成第一層，該層旋切薄(小于Imm)竹片內(nèi)竹纖維方向垂直于圓柱形內(nèi)模具長度方向；@將薄(小于Imm)竹纖維片層長度方向沿圓柱形內(nèi)模具長度方向纏繞形成第二層，第二層的薄(小于1_)竹片內(nèi)竹纖維方向平行于圓柱形內(nèi)模具長度方向；⑤制作第三層，該層同第一層；⑥制作第四層，該層及往后各層工藝同第二層，重復(fù)步驟③④，直到所需的厚度(不小于18_);整個復(fù)合竹質(zhì)筒各片層竹纖維長度方向相互垂直；
第三步，將捆扎起來的竹筒群固定在FRP筒或復(fù)合竹質(zhì)筒內(nèi)，并且使空心竹筒群