一種多孔竹材集成材矩形梁或柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種多孔竹材集成材矩形梁或柱，屬于土木工程技術(shù)與材料科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式進(jìn)程的加快，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)作為國(guó)家的快速推進(jìn)，對(duì)天然林和人工育林的保護(hù)政策將愈加嚴(yán)厲，木材的供給量和結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)其需求量之間的矛盾將愈加突出，以木材為原料的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的發(fā)展空間將大大壓縮，而生物質(zhì)材料構(gòu)件的推出，為有效的保護(hù)森林資源提供了方向。
[0003]我國(guó)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(huì)”的根本要求，也符合《國(guó)家中長(zhǎng)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(diǎn)領(lǐng)域及優(yōu)先主題。
[0004]多孔竹材集成材矩形梁或柱市場(chǎng)前景廣闊。隨著我國(guó)木質(zhì)構(gòu)件行業(yè)的高速發(fā)展，木材原料的供應(yīng)不足越來(lái)越成為制約我國(guó)木質(zhì)構(gòu)件發(fā)展的一個(gè)主要因素。尋求木材的替代材料成為我國(guó)木質(zhì)構(gòu)件發(fā)展急需解決的問題。而應(yīng)用具有質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，環(huán)保、低污染，可循環(huán)利用等特性的多孔竹材集成材矩形梁或柱來(lái)代替木材原料構(gòu)件必然有廣闊的市場(chǎng)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提出的是一種多孔竹材集成材矩形梁或柱，其目的旨在結(jié)合生物質(zhì)材料的特性將我國(guó)蘊(yùn)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]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:截面內(nèi)部不少于4個(gè)空心原生竹筒(4)，并且一個(gè)竹筒直徑較大，其余竹筒直徑較小且大小基本相等，較大直徑的空心竹筒位于截面正中央，其余較小直徑的空心竹筒對(duì)稱分布竹材集成材矩形筒(I)內(nèi)側(cè)四個(gè)角落附近，所有竹筒之間通過竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件(3)相連形成整體結(jié)構(gòu)，竹筒群用繩狀物(6)捆綁，也可以不捆綁；由生物質(zhì)填充料(2)充滿竹材集成材矩形筒(I)和空心原生竹筒(4)之間的縫隙，從而共同形成一種力學(xué)性能良好的生物質(zhì)復(fù)合材料構(gòu)件。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、棉桿等，可以涉及到所有植物、農(nóng)作物的葉、桿、莖等，當(dāng)然也包括廢棄的木材及其碎肩等所有木質(zhì)材料。所述的空心原生竹筒
(4)除了能形成空心減輕自重外，也是重要的受力組成部分。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):選材廣泛，制作方便，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(diǎn)，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(duì)緩解我國(guó)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1-1是多孔竹材集成材矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖，竹材集成材內(nèi)的所有竹片沿長(zhǎng)度方向相互平行。
[0009]附圖1-2是用繩狀物捆綁竹筒群的多孔竹材集成材矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖，竹材集成材內(nèi)的所有竹片沿長(zhǎng)度方向相互平行。
[0010]附圖2-1是多孔竹材集成材矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖，竹材集成材內(nèi)的所有竹片沿長(zhǎng)度方向相互垂直。
[0011]附圖2-2是用繩狀物捆綁竹筒群的多孔竹材集成材矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖，竹材集成材內(nèi)的所有竹片沿長(zhǎng)度方向相互垂直。
[0012]圖中的I是竹材集成材矩形筒、2是生物質(zhì)填充料、3是竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件、4是空心原生竹筒、6是繩狀物。
【具體實(shí)施方式】
[0013]對(duì)照附圖，多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，最外層是竹材集成材矩形筒(I )，所述竹材集成材矩形筒(I)內(nèi)部為不少于5個(gè)空心原生竹筒(4)，其中一個(gè)A空心原生竹筒(4)的直徑大于其它空心原生竹筒(4)的直徑，其它空心原生竹筒(4)的直徑相等，A空心原生竹筒(4)位于竹材集成材矩形筒(I)正中央，其它空心原生竹筒(4)對(duì)稱分布在竹材集成材矩形筒(I)內(nèi)側(cè)的四個(gè)角落附近，所有空心原生竹筒(4)之間通過竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件(3)相連成竹筒群，竹筒群用繩狀物(6)捆綁，也可以不捆綁；竹材集成材矩形筒(I)和空心原生竹筒(4)之間的縫隙內(nèi)充滿生物質(zhì)填充料(2)。所述的空心原生竹筒(4)除了能形成空心減輕自重外，也是重要的受力組成部分。
[0014]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、棉桿和/或廢棄的木材及其碎肩。
[0015]所述生物質(zhì)填充料(2)包括農(nóng)作物的葉、桿、莖和/或木質(zhì)材料，生物質(zhì)填充料(2)均經(jīng)過烘干脫水處理。
[0016]所述竹材集成材矩形筒(I)具備足夠的抗拉抗剪強(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(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算確定，筒壁厚度不小于20_。
[0017]所述的空心原生竹筒(4)除了能形成空心減輕自重外，也是重要的受力組成部分。空心竹筒(4)為3-6年生的筆直原竹筒，所述竹質(zhì)連接件由原生竹片加工而成；所述木質(zhì)連接件由樹枝或廢棄的木材邊角料加工而成；原竹筒和竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件均經(jīng)過干燥。
[0018]所述竹筒群內(nèi)，A空心原生竹筒與其它的空心原生竹筒之間的徑向竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連接長(zhǎng)度相等，A空心原生竹筒與其它的空心原生竹筒之間的平行竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連接長(zhǎng)度相等。
[0019]其制備方法，包括以下步驟:
[0020]第一步，選擇符合建筑設(shè)計(jì)承載力要求的較為筆直的原竹筒；并根據(jù)實(shí)際需要制作竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件，原竹筒與竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件均需烘干脫水；
[0021]第二步，根據(jù)實(shí)際需要，選擇相應(yīng)數(shù)量的原生空心竹筒(不少于5個(gè)，并且其中一個(gè)直徑較大，其余直徑較小的原生空心竹筒間基本相等，將直徑較大的原生空心竹筒布置在中間，其余較小直徑的竹筒均勻?qū)ΨQ布置在大竹筒周圍，并用竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連接起來(lái)，形成竹筒群；竹筒群用繩狀物捆綁，也可以不捆綁；
[0022]第三步，制作竹材集成材矩形筒:①將選擇好的3-6年生的原竹筒分割成相同寬度和長(zhǎng)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(duì)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(jì)要求的竹材集成板材(厚度不小于20_) '②按設(shè)計(jì)的尺寸切割成四個(gè)長(zhǎng)條狀矩形竹材集成材板材條將四塊竹材集成材板材條通過膠黏劑(酚醛膠)和釘子組合到一起，形成竹材集成材筒；
[0023]第四步，將用竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連接起來(lái)的竹筒群固定在竹材集成材矩形筒內(nèi)，并且使直徑較大的竹筒位于矩形截面正中央；
[0024]第五步，將生物質(zhì)原料自然風(fēng)干或烘干(含水率不超過12%)后，經(jīng)農(nóng)用鍘草機(jī)或錘片式打碎機(jī)或?qū)Ｓ梅鬯闄C(jī)粉碎，然后進(jìn)行碾磨；將生物質(zhì)材料用膠(酚醛膠或者落葉松單寧樹脂膠或不含甲醛的生態(tài)膠)拌合均勻，填充到復(fù)合竹質(zhì)圓筒和原生空心竹筒之間的空隙里，并振搗密實(shí)，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0025]第六步，養(yǎng)護(hù)完畢，將兩端裁切整齊，即為所要求的圓形建筑構(gòu)件。
[0026]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，最外層是竹材集成材矩形筒(I)，所述竹材集成材矩形筒(I)內(nèi)部為不少于5個(gè)空心原生竹筒(4)，其中一個(gè)A空心原生竹筒(4)的直徑大于其它空心原生竹筒(4)的直徑，其它空心原生竹筒(4)的直徑相等，A空心原生竹筒(4)位于竹材集成材矩形筒(I)正中央，其它空心原生竹筒(4)對(duì)稱分布在竹材集成材矩形筒(I)內(nèi)側(cè)的四個(gè)角落附近，所有空心原生竹筒(4)之間通過竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件(3)相連成竹筒群，竹筒群用繩狀物(6)捆綁；竹材集成材矩形筒(I)和空心原生竹筒(4)之間的縫隙內(nèi)是生物質(zhì)填充料(2);所述的空心原生竹筒(4)形成空心減輕自重，是重要的受力組成部分。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，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、棉桿和/或廢棄的木材及其碎肩。
3.如權(quán)利要求1所述的多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，所述生物質(zhì)填充料(2)包括農(nóng)作物的葉、桿、莖和/或木質(zhì)材料，生物質(zhì)填充料(2)均經(jīng)過烘干脫水處理。
4.如權(quán)利要求1所述的多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，所述竹材集成材矩形筒(I)的筒壁厚度不小于20mm。
5.如權(quán)利要求1所述的多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，所述的空心原生竹筒(4)為3-6年生的筆直原竹筒。
6.如權(quán)利要求1所述的多孔竹材集成材矩形梁或柱，其特征在于，所述竹筒群內(nèi)，A空心原生竹筒與其它的空心原生竹筒之間的徑向竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連接長(zhǎng)度相等，A空心原生竹筒與其它的空心原生竹筒之間的平行竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連接長(zhǎng)度相等。
【專利摘要】本實(shí)用新型是多孔竹材集成材矩形梁或柱，其結(jié)構(gòu)是最外層的竹材集成材矩形筒內(nèi)部為不少于5個(gè)空心原生竹筒，其中一個(gè)A空心原生竹筒的直徑大于其它空心原生竹筒的直徑，其它空心原生竹筒間的直徑相等，A空心原生竹筒位于竹材集成材矩形筒正中央，其它空心原生竹筒對(duì)稱分布在竹材集成材矩形筒內(nèi)側(cè)的四個(gè)角落附近，所有空心原生竹筒之間通過竹質(zhì)連接件或木質(zhì)連接件連成竹筒群，竹筒群用繩狀物捆綁，也可以不捆綁；竹材集成材矩形筒和空心原生竹筒之間的縫隙內(nèi)充滿生物質(zhì)填充料。優(yōu)點(diǎn)：用作建筑構(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(diǎn)，并且施工工序簡(jiǎn)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。
【IPC分類】E04C3-36, E04C3-12
【公開號(hào)】CN204418513
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420851535
【發(fā)明人】李海濤, 蘇靖文, 張齊生, 李淑恒
【申請(qǐng)人】南京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日