專利名稱：竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材及其制備方法。
背景技術(shù)：
竹材具有相當(dāng)好的力學(xué)性能，就強(qiáng)度和成本而言，竹子被認(rèn)為是自然界中效能最高的材料。竹材的抗拉強(qiáng)度約為木材的2倍，抗壓強(qiáng)度為木材的I. 5倍，竹材的比強(qiáng)度高于木材和普通鋼材，因此，竹材具備作為建筑結(jié)構(gòu)型材的良好條件。若將其開發(fā)出合理的結(jié)構(gòu)型材，就能夠拓寬竹材的用途，為利用竹資源開拓一種有效途徑。到目前為止，竹材還基本停留在室內(nèi)家裝和建筑模板的應(yīng)用上，尚未被用作建筑結(jié)構(gòu)型材，竹材的抗拉、抗壓力學(xué)性能沒有得到充分的發(fā)揮，而竹材自身優(yōu)良的力學(xué)性能非常適合開發(fā)建筑結(jié)構(gòu)中的梁板、柱、 墻體等結(jié)構(gòu)型材和單向受力結(jié)構(gòu)件。竹子雖然是自然界里存在的一種典型的、具有良好的力學(xué)性能的生物體，它強(qiáng)度高、彈性好、性能穩(wěn)定，而且密度小。結(jié)構(gòu)決定力學(xué)性能，竹子生物體結(jié)構(gòu)要承受自身的質(zhì)量及生長環(huán)境的載荷，漫長的進(jìn)化過程使其結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的力學(xué)性能。然而，竹子是小直徑的空心圓柱體，從形狀到性能均不能滿足現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)的建造要求。欲將其作為建筑結(jié)構(gòu)型材使用，必須對原竹進(jìn)行改形改性，制作出能夠適用現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的板材和型材。目前，重組竹材、層積竹材在壓機(jī)容量滿足要求情況下，可獲得較厚尺寸的板坯， 然后再裁成不同尺寸的梁、柱等方材，這種竹材人造板壓制是需要很高壓力才能獲得足夠的強(qiáng)度，故產(chǎn)品密度較大，原材料消耗較多，生產(chǎn)成本高，采用實心截面的梁、板、柱等建筑構(gòu)件跨越較大，跨度和高度不經(jīng)濟(jì)。而且，它們在制造過程中，竹材的纖維生物刨銑較多，竹材的內(nèi)組織結(jié)構(gòu)遭到了破壞，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮。建筑結(jié)構(gòu)件的輕量化設(shè)計在實際工程應(yīng)用中的需求日益增加，竹子的結(jié)構(gòu)是自然界中存在的比較典型的輕量化結(jié)構(gòu)，給予了我們設(shè)計竹質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)輕型材有益的啟發(fā)。同時，由于當(dāng)前我國對木結(jié)構(gòu)型材的需求日益增大，而木材資源相對缺乏，木材供應(yīng)需求矛盾日趨緊張的形勢下，加快發(fā)展竹質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)輕型材，將具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的在于提供一種從原竹的輕量化結(jié)構(gòu)得到啟發(fā)，能充分利用原竹材的抗壓、抗拉力學(xué)性能，既能獲得足夠強(qiáng)度，又能減輕重量、減少原材料消耗、符合現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材。本發(fā)明的第一個目的是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的該竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，它包括由竹層積板通過組坯、成型熱壓而制成的仿竹結(jié)構(gòu)的橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材和立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材。具體地說，所述橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材包括兩塊側(cè)立放置且其間有一定間距的竹層積板，并在兩塊竹層積板相對的內(nèi)側(cè)面之間沿橫向均勻設(shè)置有若干聯(lián)接節(jié)，在兩塊竹層積板的兩端面設(shè)置有聯(lián)接板。上述橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材中，竹層積板與聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板之間采用熱固形樹脂粘接和采用預(yù)制的竹釘定位。兩塊竹層積板內(nèi)側(cè)面的間距范圍是60 100mm，每兩塊聯(lián)接節(jié)的間距范圍是300 400mm，聯(lián)接節(jié)的厚度為20 30mm。所述立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材包括四塊豎直放置圍成方形空心立柱形狀的竹層積板， 并在空心立柱中沿豎直方向均勻設(shè)置有若干聯(lián)接節(jié)，在空心立柱兩端面設(shè)置有聯(lián)接板。上述立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材中，四塊竹層積板的各連接側(cè)面之間、聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與四塊竹層積板之間采用熱固形樹脂粘接和采用預(yù)制的竹釘定位。每兩塊聯(lián)接節(jié)之間的間距范圍是400mm,聯(lián)接節(jié)的厚度范圍是30 35mm。更具體地說，所述竹層積板是由毛竹通過剖解、展開銑刨而制成的竹塊單元再通過順紋鋪裝組坯、成型熱壓而成的板狀構(gòu)件；它包括由竹塊單元的各側(cè)邊相互接觸橫向排列，各竹塊單元的竹青面同時為上表面或同時為下表面而形成的表層單層板；或者，由竹塊單元的各側(cè)邊相互接觸橫向排列，各相鄰竹塊單元的竹青面和竹黃面交錯地為上表面而形成的芯層單層板；或者，由兩塊所述表層單層板的竹黃面與竹黃面相接觸或竹青面與竹青面相接觸而形成的雙層板，以及依此類推，雙層板與雙層板之間竹青面與竹青面相接觸或竹黃面與竹黃面相接觸而形成的偶數(shù)層多層板。本發(fā)明的第二個目的在于提供上述竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材的制備方法，它包括如下順序的步驟(I)弧形竹塊的獲取將毛竹截鋸成定長竹筒，將定長竹筒按厚度分級，通過剖裂撞機(jī)將竹筒剖分成定寬的弧形竹塊；(2)弧形竹塊的展開銑刨將弧形竹塊通過輥剖展開銑刨機(jī)加工成平面形等厚等寬的竹塊，竹青面層只銑削外竹節(jié)；(3)竹塊的軟塑化熱處理將上一步所得竹塊放入密封釜中，其中，壓力為
O.25Mpa，溫度為135°C，保溫時間為30 50min ；(4)竹塊的干燥將上一步處理完的竹塊堆碼到回風(fēng)通道型干燥窯的烘干架上， 再推入窯內(nèi)進(jìn)行干燥，竹塊干燥后的含水率要求在10%以下；(5)竹塊浸膠將干燥后的竹塊浸膠，膠粘劑采用間苯二酚改性酚醛樹脂膠，摻入占其質(zhì)量3 5 %的偶聯(lián)劑KH-602，膠粘劑的固含量為35 %，竹塊浸膠后陳化或低溫干燥至不粘手，竹塊含水率< 12% ；(6)組坯將上一步所得的竹塊單元手工順紋組坯，組表層單層板時，各竹塊單元的竹青面同時為上表面或同時為下表面，各竹塊單元邊相互接觸；組芯層單層板時，各相鄰竹塊單元的竹青面和竹黃面交錯地為上表面，各竹塊單元邊相互接觸；組多層板時，將兩塊所述表層單層板的竹黃面與竹黃面相接觸或竹青面與竹青面相接觸而組成雙層板，以及依此類推，雙層板與雙層板之間竹青面與竹青面相接觸或竹黃面與竹黃面相接觸而組成偶數(shù)層多層板；坯板接長時，竹塊沿縱向順紋接長，坯板之間采用齒接或是斜面搭接；(7)熱壓板材將上一步組坯后所得的竹層積板熱壓，熱壓溫度為130 140°C，熱壓作業(yè)程序分以下三個階段加熱預(yù)壓排氣階段時間為I 2min，壓力正壓力為3. O 4. OMpa，側(cè)壓力為
4.O 5. OMpa ；
壓實階段時間為O. 8 lmin/mm,壓力正壓力為4. O 5. OMpa,側(cè)壓力為5. O 6. OMpa ；降壓排氣階段時間為2 3min，壓力正壓力為I. 5 2. OMpa，側(cè)壓力為I. O I. 5Mpa ；(8)按規(guī)格制板材對上一步處理后的竹層積板的表面進(jìn)行刨削加工，刨除粘接面上的膠膜以及制成下一步加工所需的規(guī)定尺寸板材，或者采用砂削方法砂掉膠膜；(9)仿竹結(jié)構(gòu)組坯組橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材時，將兩塊上一步所得的竹層積板側(cè)立放置對稱配合，兩板離開60 IOOmm間距,在兩板中間沿橫向每300 400mm間距,設(shè)置一個20 30mm厚的聯(lián)接節(jié)，兩端面設(shè)有聯(lián)接板，在聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與竹層積板材接觸的部位涂上熱固形樹脂膠和預(yù)制的竹釘定位；組立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材時，用四塊上一步所得的竹層積板豎直放置其側(cè)面與面邊相互接觸組合成方形空心立柱體，在中芯間，沿豎直方向每400mm間距設(shè)置一個30 35mm 厚的聯(lián)接節(jié)，兩端面設(shè)有封端聯(lián)接板，聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與竹層積板材接觸的部位涂上熱固形樹脂膠和預(yù)制的竹釘定位；(10)成型將上一步組合好的仿竹結(jié)構(gòu)型材進(jìn)行熱壓定型加工，定型熱壓采用較低壓力，壓力為2. OMpa，熱壓溫度為105°C，時間為O. 8min/mm板坯厚，或者，采用冷壓膠和冷壓方法成型；(11)后續(xù)加工將上一步處理定型后的仿竹結(jié)構(gòu)型材的表面進(jìn)行砂削、修邊、油漆封面防護(hù)加工，即得仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材。本發(fā)明的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，首先采用原態(tài)竹材剖解展平刨銑工藝，制造出具有原竹材抗拉抗壓力學(xué)性能的竹層積板材，最大限度地保留竹材實體物竹纖維，竹材利用率達(dá)到80%，比老工藝提高了 30%，并且保持和增加了竹材抗拉抗壓的力學(xué)性能。再仿形于竹結(jié)構(gòu)，用較薄的竹層積板材集成建筑結(jié)構(gòu)輕型材，既能減輕結(jié)構(gòu)型材重量，又能減少竹材用量，降低生產(chǎn)成本，發(fā)揮了竹材順紋抗拉抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)良力學(xué)性能，達(dá)到型材輕量化的結(jié)構(gòu)。由于本發(fā)明的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，仿形于毛竹的空心結(jié)構(gòu)，并且其中設(shè)置了類似竹節(jié)的聯(lián)接節(jié)，這種類似竹節(jié)的聯(lián)接節(jié)可看作是密布的加強(qiáng)筋，使本發(fā)明的集成輕型材的橫向承載能力提高3倍，因此，提高了結(jié)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性。經(jīng)檢驗，本發(fā)明的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材的各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到密度量> 75g/cm3，橫向靜曲強(qiáng)度> 65Mpa，縱向彈性模量 ^ 5800Mpa，順紋抗拉強(qiáng)度> 130Mpa，橫紋抗壓強(qiáng)度> 20Mp，順紋抗壓強(qiáng)度> 60Mpa，粘接強(qiáng)度> 1.01^&，握釘力> 1200N。因此，本發(fā)明的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材用作建筑結(jié)構(gòu)中的梁、 柱或墻體，其承載能力和剛度得到大幅度的提高，為竹材在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供了新的途徑。


圖I是本發(fā)明實施例的橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實施例的表層單層板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實施例的芯層單層板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實施例的雙層板的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖1，是本發(fā)明仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材中的橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材的結(jié)構(gòu)示意圖， 由圖可見，橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材包括兩塊側(cè)立放置且其間距范圍是60 IOOmm的竹層積板 1，并在兩塊竹層積板I相對的內(nèi)側(cè)面之間沿橫向每隔300 400_設(shè)置聯(lián)接節(jié)2，聯(lián)接節(jié)2 的厚度為20 30mm ;在兩塊竹層積板I的兩端面設(shè)置有聯(lián)接板3。竹層積板I與聯(lián)接節(jié)3 和聯(lián)接板3之間采用熱固形樹脂粘接和采用預(yù)制的竹釘定位。參見圖2，是本發(fā)明仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材中的立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材的結(jié)構(gòu)示意圖， 由圖可見，立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材包括四塊豎直放置圍成方形空心立柱形狀的竹層積板4，并在空心立柱中沿豎直方向每隔400mm設(shè)置聯(lián)接節(jié)5，聯(lián)接節(jié)5的厚度為30 35mm。在空心立柱兩端面設(shè)置有聯(lián)接板6。四塊竹層積板4的側(cè)面與面邊聯(lián)接之間、聯(lián)接節(jié)5和聯(lián)接板6 與四塊竹層積板4之間采用熱固形樹脂粘接和采用預(yù)制的竹釘定位。上述橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材和立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材是由竹層積板通過組坯、成型熱壓而制成的仿竹結(jié)構(gòu)的型材，竹層積板是由毛竹通過剖解、展開銑刨而制成的竹塊單元再通過順紋鋪裝組坯、成型熱壓而成的板狀構(gòu)件。它包括表層單層板、芯層單層板和偶數(shù)層多層板。參見圖3，是表層單層板的結(jié)構(gòu)示意圖，它由竹塊單元7的各側(cè)邊相互接觸橫向排列， 各竹塊單元7的竹青面8同時為上表面而形成的。參見圖4，是芯層單層板的結(jié)構(gòu)示意圖， 它由竹塊單元7的各側(cè)邊相互接觸橫向排列，各相鄰竹塊單元7的竹青面8和竹黃面9交錯地為上表面而形成的。參見圖5，是雙層板的結(jié)構(gòu)示意圖，它由兩塊上述表層單層板的竹黃面9與竹黃面9相接觸而形成的，也可由兩塊表層單層板的竹青面與竹青面相接觸而形成。依此類推，雙層板與雙層板之間竹青面與竹青面相接觸或竹黃面與竹黃面相接觸而形成的偶數(shù)層多層板，如四層板、六層板等。下面是本發(fā)明的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材的制造工藝過程整個生產(chǎn)工藝流程是毛竹截筒一按厚度分筒一剖解竹塊一展開銑刨一分類捆扎 —軟塑化熱處理一堆碼干燥一浸膠一再干燥一組坯一熱壓板材一按規(guī)制板一仿生結(jié)構(gòu)組還一集成型材一鋸割一檢驗一包裝。(I)竹塊的展開銑刨工藝竹塊的展開銑刨工藝的目標(biāo)是將弧形竹塊經(jīng)過輥剖展開銑刨機(jī)加工成平面形等厚等寬的竹塊。竹青面層只銑削外竹節(jié)?；⌒沃駢K的獲取是毛竹截鋸成定長竹筒，將定長竹筒按厚度分級，經(jīng)剖裂撞機(jī)將竹筒剖分成一定寬的弧形竹塊。然后進(jìn)入竹材展開銑刨機(jī)。 竹材的厚度不同，經(jīng)過調(diào)整可加工成不同厚度的竹塊。(2)竹塊的軟塑化熱處理自然竹材中存在著生蟲、發(fā)霉物質(zhì)和彈性模量大的特征，對竹材的使用和加工存在一些不利因素和難度，因此，要通過高溫高壓方法對竹材進(jìn)行處理，將竹材中的蟲子和發(fā)霉物質(zhì)處理掉，使竹材的彈性模量降低，可塑性比例增大。軟塑化熱處理的工藝要求是竹材在密封釜中，壓力為O. 25Mpa，溫度135°C，保溫30_50min，依據(jù)竹材厚度調(diào)整保溫時間。(3)竹塊的干燥竹塊干燥是由回風(fēng)通道型干燥窯完成。將竹塊四板一扎，按規(guī)定堆碼到干燥窯的烘干架上，推入窯內(nèi)進(jìn)行干燥，一般情況是一端進(jìn)料，一端出料。竹塊干燥后的含水率在 10%以下，干燥時竹塊最好是壓制型進(jìn)行，防止竹塊干燥彎曲過大。(4)竹塊浸膠竹塊浸膠，均須達(dá)到規(guī)定的上膠量。膠粘劑采用間苯二酚改性酚醛樹脂膠，摻入占其質(zhì)量3 5%的偶聯(lián)劑KH-602，以改善竹青層面的潤濕性及膠合強(qiáng)度。膠粘劑的固含量為30%。竹塊浸膠后陳化或低溫干燥至不粘手，含水率< 12%才能組坯。(5)竹層積板組坯竹層積板熱壓前要進(jìn)行組坯，一般采用手工順紋組坯。組坯包括如下幾種形式。第一，組表層單層板時，竹青面一邊，竹黃面一邊，竹塊邊相互接觸，如圖3所示； 組芯層單層板時，一塊竹青面與一塊竹黃面交替橫向排列，使芯層板中的竹青竹黃兩個面上對稱而均勻分布，如圖4所示。第二，組多層板時，也應(yīng)按對稱均勻布置原則作業(yè)?？v向排列偶數(shù)層次組坯，鋪裝時必須竹青對竹青，竹黃對竹黃，如圖5所示，這樣解決了竹層積板的變形問題。另外，按竹塊的強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)分選，強(qiáng)度高的竹塊鋪裝時放在表層，強(qiáng)度差的放在芯層。這樣保證了竹層積板的整體強(qiáng)度。以上組坯時均是縱順紋鋪裝，竹塊沿縱向順紋接長，接長時接頭要依次按照一定間隔要求錯開，錯開的間距> 300mm。(6)熱壓板材工藝將上一步組坯后所得的竹層積板熱壓，熱壓溫度為130 140°C，熱壓作業(yè)程序分以下三個階段第一階段加熱預(yù)壓排氣階段時間為l_2min，壓力正壓力3· 0-4. OMpa ;側(cè)壓力4. 0-5. OMpa0第二階段壓實階段時間為O. 8-lmin/mm,壓力正壓力:4. 0-5. OMpa ;側(cè)壓力
5.0-6. OMpa0第三階段降壓排氣階段時間為2-3min，壓力正壓力1· 5_2· OMpa ;側(cè)壓力
I.0-1. 5Mpa0(7)按規(guī)制板材由于竹塊采用浸膠方式上膠，熱壓粘制成的竹層積板，其表面覆有一層固化膠膜， 影響下一步成型，必須對其表面進(jìn)行刨削加工。刨削粘接面上的膠膜以及制成下一步加工所需的規(guī)定尺寸板材。也可采用砂削方法砂掉膠膜，效果更好。(8)仿竹結(jié)構(gòu)組坯竹層積板具有原生態(tài)竹材的力學(xué)特性，為了更好的發(fā)揮和應(yīng)用其力學(xué)特性，在組合結(jié)構(gòu)材時，仿毛竹的原生態(tài)結(jié)構(gòu)型進(jìn)行組坯，制成結(jié)構(gòu)輕型材，達(dá)到結(jié)構(gòu)輕型材受力大， 抗壓抗拉強(qiáng)度高，抗震性能好，減輕重量，節(jié)省材料的目標(biāo)。其具體的組坯原則是橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材組坯時，竹層積板側(cè)豎兩塊對稱配合， 兩板離開60-100mm間距，在兩板中間每300-400mm間距，設(shè)置一個20_30mm厚的聯(lián)接節(jié)，兩端面設(shè)有聯(lián)接板。這樣兩塊側(cè)豎板由這些聯(lián)接節(jié)組合為一個整體結(jié)構(gòu)輕型材。在聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與側(cè)豎板材接觸的部位涂上熱固形樹脂膠和預(yù)制的竹釘定位。如圖I所示。立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材組坯時，用四塊竹層積板側(cè)面與面邊相互接觸組合成空心立柱體，在中芯間，每400mm間距設(shè)制一個30_35mm厚的聯(lián)接節(jié)，兩端面設(shè)有封端聯(lián)接板，鎖住四板的端頭。聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與板材接觸的部位涂上熱固形樹脂膠和預(yù)制的竹釘定位。如圖2所示。上述聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板是采用竹層積板制成的板狀構(gòu)件，也可采用木材或其它材料制成。(9)成型將組合好的仿竹竹結(jié)構(gòu)輕型材進(jìn)行熱壓定型加工。定型熱壓采用較低壓力，一般壓力為2. OMpa左右,可保證粘接強(qiáng)度,熱壓溫度105°C,時間O. 8111；[11/1111]1板還厚。另外,還可以用冷壓膠，采用冷壓方法成型結(jié)構(gòu)材。(10)后續(xù)加工對定型后的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材的表面進(jìn)行砂削、修邊、油漆封面防護(hù)等加工，最后檢驗入庫。
權(quán)利要求
1.一種竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于它包括由竹層積板通過組坯、成型熱壓而制成的仿竹結(jié)構(gòu)的橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材和立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材包括兩塊側(cè)立放置且其間有一定間距的竹層積板，并在兩塊竹層積板相對的內(nèi)側(cè)面之間沿橫向均勻設(shè)置有若干聯(lián)接節(jié)，在兩塊竹層積板的兩端面設(shè)置有聯(lián)接板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述竹層積板與聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板之間采用熱固形樹脂粘接和采用預(yù)制的竹釘定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述兩塊竹層積板內(nèi)側(cè)面的間距范圍是6(Tl00mm,每兩塊聯(lián)接節(jié)的間距范圍是30(T400mm,聯(lián)接節(jié)的厚度為20 30mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材包括四塊豎直放置圍成方形空心立柱形狀的竹層積板，并在空心立柱中沿豎直方向均勻設(shè)置有若干聯(lián)接節(jié)，在空心立柱兩端面設(shè)置有聯(lián)接板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述四塊竹層積板的各連接側(cè)面之間、聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與四塊竹層積板之間采用熱固形樹脂粘接和采用預(yù)制的竹釘定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述每兩塊聯(lián)接節(jié)之間的間距范圍是400mm,聯(lián)接節(jié)的厚度范圍是3(T35mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求Γ7中任一項所述的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，其特征在于所述竹層積板是由毛竹通過剖解、展開銑刨而制成的竹塊單元再通過順紋鋪裝組坯、成型熱壓而成的板狀構(gòu)件；它包括由竹塊單元的各側(cè)邊相互接觸橫向排列，各竹塊單元的竹青面同時為上表面或同時為下表面而形成的表層單層板；或者，由竹塊單元的各側(cè)邊相互接觸橫向排列，各相鄰竹塊單元的竹青面和竹黃面交錯地為上表面而形成的芯層單層板；或者，由兩塊所述表層單層板的竹黃面與竹黃面相接觸或竹青面與竹青面相接觸而形成的雙層板，以及依此類推，雙層板與雙層板之間竹青面與竹青面相接觸或竹黃面與竹黃面相接觸而形成的偶數(shù)層多層板。
9.一種如權(quán)利要求I所述竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材的制備方法，其特征在于包括如下順序的步驟(O弧形竹塊的獲取將毛竹截鋸成定長竹筒，將定長竹筒按厚度分級，通過剖裂撞機(jī)將竹筒剖分成定寬的弧形竹塊；(2)弧形竹塊的展開銑刨將弧形竹塊通過輥剖展開銑刨機(jī)加工成平面形等厚等寬的竹塊，竹青面層只銑削外竹節(jié)；(3)竹塊的軟塑化熱處理將上一步所得竹塊放入密封釜中，其中，壓力為O.25Mpa，溫度為135°C，保溫時間為3(T50min ；(4)竹塊的干燥將上一步處理完的竹塊堆碼到回風(fēng)通道型干燥窯的烘干架上，再推入窯內(nèi)進(jìn)行干燥，竹塊干燥后的含水率要求在10%以下；(5)竹塊浸膠將干燥后的竹塊浸膠，膠粘劑采用間苯二酚改性酚醛樹脂膠，摻入占其質(zhì)量3 5%的偶聯(lián)劑KH-602，膠粘劑的固含量為35%，竹塊浸膠后陳化或低溫干燥至不粘手， 竹塊含水率< 12% ；(6)組坯將上一步所得的竹塊單元手工順紋組坯，組表層單層板時，各竹塊單元的竹 青面同時為上表面或同時為下表面，各竹塊單元邊相互接觸；組芯層單層板時，各相鄰竹塊 單元的竹青面和竹黃面交錯地為上表面，各竹塊單元邊相互接觸；組多層板時，將兩塊所述 表層單層板的竹黃面與竹黃面相接觸或竹青面與竹青面相接觸而組成雙層板，以及依此類 推，雙層板與雙層板之間竹青面與竹青面相接觸或竹黃面與竹黃面相接觸而組成偶數(shù)層多 層板；坯板接長時，竹塊沿縱向順紋接長，坯板之間采用齒接或是斜面搭接；(7)熱壓板材將上一步組坯后所得的竹層積板熱壓，熱壓溫度為13(T140°C，熱壓作 業(yè)程序分以下三個階段加熱預(yù)壓排氣階段時間為廣2min，壓力正壓力為3. (T4. OMpa,側(cè)壓力為 4. 0 5. OMpa ；壓實階段時間為0. 8 lmin/mm，壓力正壓力為4. 0 5. OMpa，側(cè)壓力為5. 0 6. OMpa ；降壓排氣階段時間為2lmin，壓力正壓力為1. 5^2. OMpa，側(cè)壓力為1. (Tl. 5Mpa ；(8)按規(guī)格制板材對上一步處理后的竹層積板的表面進(jìn)行刨削加工，刨除粘接面上的 膠膜以及制成下一步加工所需的規(guī)定尺寸板材，或者采用砂削方法砂掉膠膜；(9)仿竹結(jié)構(gòu)組坯組橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材時，將兩塊上一步所得的竹層積板側(cè)立放 置對稱配合，兩板離開6(Tl00mm間距，在兩板中間沿橫向每30(T400mm間距，設(shè)置一個 2(T30mm厚的聯(lián)接節(jié)，兩端面設(shè)有聯(lián)接板，在聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與竹層積板材接觸的部位涂上 熱固形樹脂膠和預(yù)制的竹釘定位；組立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材時，用四塊上一步所得的竹層積板豎直放置其側(cè)面與面邊相互 接觸組合成方形空心立柱體，在中芯間，沿豎直方向每400mm間距設(shè)置一個3(T35mm厚的聯(lián) 接節(jié)，兩端面設(shè)有封端聯(lián)接板，聯(lián)接節(jié)和聯(lián)接板與竹層積板材接觸的部位涂上熱固形樹脂 膠和預(yù)制的竹釘定位；(10)成型將上一步組合好的仿竹結(jié)構(gòu)型材進(jìn)行熱壓定型加工，定型熱壓采用較低壓 力，壓力為2. OMpa，熱壓溫度為105°C，時間為0. 8min/mm板坯厚，或者，采用冷壓膠和冷壓 方法成型；(11)后續(xù)加工將上一步處理定型后的仿竹結(jié)構(gòu)型材的表面進(jìn)行砂削、修邊、油漆封面 防護(hù)加工，即得仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材及其制備方法。本發(fā)明的竹層積板仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，包括橫向箱體結(jié)構(gòu)輕型材和立柱空心結(jié)構(gòu)輕型材。本發(fā)明的主要工藝過程是，先將毛竹通過剖解、展開銑刨、軟塑化熱處理、干燥、浸膠等工序制成竹塊單元，竹塊單元再通過順紋鋪裝組坯、成型熱壓等工序制成竹層積板，竹層積板通過組坯、成型熱壓等工序制成仿竹結(jié)構(gòu)的集成輕型材。本發(fā)明的仿竹結(jié)構(gòu)集成輕型材，既能減輕結(jié)構(gòu)型材重量，又能減少竹材用量，降低生產(chǎn)成本，發(fā)揮了竹材順紋抗拉抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)良力學(xué)性能，用作建筑結(jié)構(gòu)中的梁、柱或墻體，其承載能力和剛度得到大幅度的提高，為竹材在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供了新的途徑。
文檔編號E04C2/10GK102587575SQ20121004779
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者丁定安, 何合高, 孫曉東 申請人:何合高, 湖南省林業(yè)科學(xué)院