一種結(jié)構(gòu)用膠合竹板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)用膠合竹板，它包括芯板層以及布置于芯板層兩側(cè)的熱壓層，所述芯板層由厚度25~30mm的結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam切割出的板條，通過側(cè)向冷壓膠合和砂光定厚制成，成型后的芯板層中所有板條本身的壓制成型面與熱壓層的壓制成型面垂直。本發(fā)明是一種雙面可釘、板內(nèi)厚度均勻、板間厚度公差小的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，同時，這種板材的熱壓工藝效率高、板材的力學(xué)性能好。本發(fā)明完全可以克服現(xiàn)有GluBam板材的固有缺陷，用于竹結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和施工。
【專利說明】一種結(jié)構(gòu)用膠合竹板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到土木工程中的建筑材料領(lǐng)域，特指一種可制成膠合竹梁、膠合竹柱等受力構(gòu)件的膠合竹板材。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會，以鋼材和水泥為主要原材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及各種組合結(jié)構(gòu)，是土木工程領(lǐng)域最主要的結(jié)構(gòu)形式。冶金和水泥工業(yè)歷來屬于高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，鋼材和水泥的生產(chǎn)需要消耗大量能源和不可再生的自然資源，同時產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和廢渣，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。采用天然、環(huán)保、可再生的有機(jī)材料經(jīng)過現(xiàn)代工藝加工、制作成為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在一定范圍內(nèi)逐步取代鋼材和水泥使用，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。目前，在建筑領(lǐng)域使用最多的天然、可再生的有機(jī)材料是木材。
[0003]我國木材資源匱乏，木材的砍伐受到嚴(yán)格控制，因此，現(xiàn)階段我國發(fā)展木結(jié)構(gòu)，其木材基本以進(jìn)口為主，木結(jié)構(gòu)發(fā)展緩慢。而我國具有豐富的竹材資源，竹林種植面積和竹材產(chǎn)量均居世界首位，且竹材具有與木材相似的力學(xué)性能，同時，竹材的成材周期大大低于木材，因此，將竹材用作建筑結(jié)構(gòu)材料，發(fā)展竹結(jié)構(gòu)，是推進(jìn)綠色建筑的一個重要途徑。
[0004]圓竹由于其特殊的外形和中空薄壁的結(jié)構(gòu)，極易沿其生長方向開裂，也難以與其他材料形成簡單可靠的連接，因而不適于建筑工業(yè)化的要求，未能在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到應(yīng)用。湖南大學(xué)肖巖團(tuán)隊采用膠合竹為基本結(jié)構(gòu)材料，提出了現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)技術(shù)體系，為竹材的合理應(yīng)用開拓了新的方向，其成果得到了初步推廣，效果良好?，F(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)材料為一種厚度25?30mm的厚膠合竹板,注冊商標(biāo)為GluBam? (格魯班)。GluBam本身的成型工藝與竹材集裝箱底板類似，板材由多層縱向竹簾和橫向竹簾疊合而成，板材表面設(shè)置一層竹材面席，通過熱壓制成。這種結(jié)構(gòu)材料的核心技術(shù)是通過改變縱向竹簾與橫向竹簾的比例改變板材的力學(xué)性能，并可以在板材中設(shè)置高性能材料提高板材性能，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立板材本身的力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)板材力學(xué)性能的控制和分級，從而滿足建筑設(shè)計的基本要求，成為一種結(jié)構(gòu)工程材料。
[0005]在采用GluBam板制成膠合竹構(gòu)件的過程中，由于板材本身尺寸的限制，往往需要將板材切割，再進(jìn)行疊合冷壓等二次加工，才能制成相應(yīng)的構(gòu)件。由于GluBam板材是由平面狀態(tài)的竹簾、竹席疊壓膠合而成，因此是一種典型的層合材料，即沿層內(nèi)方向的受力性能遠(yuǎn)好于沿層間方向的受力性能。而竹木結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計中，釘連接是一種重要的連接方式。大量實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用表明，沿GluBam板材壓制成型方向打釘效果很好，而沿層間方向打釘，板材極易開裂，且釘?shù)奈展懿?。因此，采用GluBam制成的竹構(gòu)件，實(shí)際上只能單面可釘，大大增加了竹結(jié)構(gòu)的連接難度和成本。與木結(jié)構(gòu)相比，這是竹結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的一個重要缺點(diǎn)。此外，組成GluBam的竹簾由單片竹篾串接而成，竹篾本身厚度不可能均勻一致，制成的竹簾厚度有一定偏差，而板材由數(shù)十層竹簾疊壓而成，加上為了保證成型后板材的力學(xué)性能，熱壓過程中的面壓力很大，因此，最終的成品板材不但本身的厚度不均勻，而且板材間厚度公差也較大，一般為2~4mm，使得加工好的竹構(gòu)件尺寸誤差大大高于同類型的膠合木構(gòu)件，往往需要進(jìn)行二次加工，增加了加工工序和成本。這兩個問題，對于降低竹結(jié)構(gòu)的成本，提高生產(chǎn)和施工效率，極為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種厚度均勻、雙面可釘、生產(chǎn)工藝與現(xiàn)有GluBam板材基本類似、成本低廉、且同時能夠滿足強(qiáng)度要求的新型結(jié)構(gòu)用膠合竹板材。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為:一種結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其特征在于:它包括芯板層以及布置于芯板層兩側(cè)的熱壓層，所述芯板層由厚度25~30_的結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam切割出的板條,通過側(cè)向冷壓膠合和砂光定厚制成，成型后的芯板層中所有板條本身的壓制成型面與熱壓層的壓制成型面垂直。
[0008]所述熱壓層由數(shù)層竹簾和一層面席組成，竹簾由縱向竹簾和橫向竹簾疊層鋪設(shè)組成，縱向竹簾和橫向竹簾的數(shù)量根據(jù)板材的力學(xué)性能要求確定，面席可以是普通的竹膠板面席，也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他貼面材料。
[0009]所述竹簾和面席在浸膠后按要求分層疊鋪在芯板層的兩側(cè)，然后一起熱壓成型，制成厚度均勻的雙面可釘結(jié)構(gòu)用膠合竹板。
[0010]所述厚度25~30mm的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，由縱向竹簾、橫向竹簾以及面席疊鋪熱壓制成，其力學(xué)性能通過改變縱向竹簾和橫向竹簾的比例進(jìn)行控制，成型方法與竹材集裝箱底板的工藝基本相同。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于:
[0012]1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，與現(xiàn)有基于竹材集裝箱底板工藝的GluBam板比較，不但在壓制成型方向可以打釘，而且在沿長度方向的側(cè)邊也可以打釘。在板材的壓制成型方向，由于芯板層兩側(cè)均設(shè)有熱壓層，熱壓層的材料和工藝與GluBam板相同，因此，在熱壓面上打釘沒有任何問題。在板材長度方向的側(cè)邊，也就是芯板層的側(cè)邊，芯板層本身就是采用GluBam板材切割、冷壓膠合而成的，其板條的壓制成型面就是芯板層的側(cè)邊，也可以打釘，只要釘在芯板層側(cè)邊范圍內(nèi)，其釘連接的效果與GluBam板材在壓制成型面上的釘連接效果是基本一致的。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)用膠合竹板及制成的膠合竹構(gòu)件雙面可釘?shù)膯栴}，且板材對釘?shù)奈展?，板材本身不開裂。雙面可釘?shù)哪z合竹板材和竹構(gòu)件，大大簡化了竹結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計和施工，可以大幅提高竹結(jié)構(gòu)建筑的施工效率和降低施工成本。
[0013] 2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其成品板內(nèi)厚度均勻，板間厚度公差小。已有的結(jié)構(gòu)用GluBam板，由數(shù)十層縱向竹簾和橫向竹簾疊合而成，由于圓竹本身具有一定的尖削度，削切出的竹片本身無法做到厚度均勻，而且竹片間的厚度波動也較大，竹簾厚度變化較大，且無法避免。在經(jīng)過多層竹簾疊合熱壓后，加工出來的板材不但板內(nèi)厚度不均，而且板材間的厚度差異也較大。按照現(xiàn)行的竹材集裝箱底板行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，板材厚度的容許公差為±2mm。在這一標(biāo)準(zhǔn)下，多層GluBam板材疊合而成的膠合竹構(gòu)件尺寸偏差一般在5"!Omm,導(dǎo)致構(gòu)件尺寸與設(shè)計偏差較大，往往需要進(jìn)行二次加工定厚，造成工藝難度增加、效率降低、成本上升。因此，提高板材厚度均勻性、減小厚度公差的關(guān)鍵是提高疊合材料厚度的均勻性。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其芯板層由GluBam板條側(cè)向冷壓膠合而成，再在砂光機(jī)上砂光定厚，芯板層厚度精準(zhǔn)可控，且芯板層的厚度一般為板材總厚度的2/3，以30mm厚的成品板材為例，成型后的板材芯板層20mm，上下熱壓層各5mm。這樣大大減少了竹簾的用量，則竹簾厚度不均帶來的板厚度均勻性及板厚度公差問題的影響程度就大大降低了，理論上厚度公差可以按竹簾層數(shù)降低量成比例降低，這樣大大提高了板材本身的厚度均勻性，大大減小了板間厚度的波動，從而提高了加工成型竹構(gòu)件尺寸的準(zhǔn)確性，從而克服了由此帶來的一系列問題。
[0014]3、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，提高了熱壓效率，板材力學(xué)性能好。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，由芯板層和熱壓層組成。其中，芯板層采用GluBam板條冷壓和砂光定厚制成，因此，芯板層可以單獨(dú)預(yù)制加工好。在進(jìn)行熱壓加工時，由于芯板層兩側(cè)的熱壓層厚度相對于整個板厚度大大減小，因此，可以有效減少熱壓時間，從而大幅度提高熱壓機(jī)的生產(chǎn)效率。此外，整個板材成品的芯板層和熱壓層，其沿長度方向的竹纖維布置數(shù)量與原有的GluBam板基本相同，3個結(jié)構(gòu)層之間也采用同樣地粘結(jié)劑和熱壓工藝，因此，板材整體的力學(xué)性能基本相同，完全可以替代現(xiàn)有的GluBam板材，用于竹結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和施工。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖例說明
[0018]1、芯板層2、熱壓層
[0019]3、板條4、 竹簾
[0020]5、面席
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1:如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)用膠合竹板，它包括芯板層(I)以及布置于芯板層(I)兩側(cè)的熱壓層(2)，芯板層(I)由厚度25~30mm的結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam
(6)切割出的板條(3)，通過側(cè)向冷壓膠合和砂光定厚制成，成型后的芯板層(I)中所有板條(3)本身的壓制成型面與熱壓層(2)的壓制成型面垂直。熱壓層(2)由數(shù)層竹簾(4)和一層面席(5)組成，竹簾(4)由縱向竹簾和橫向竹簾疊層鋪設(shè)，縱向竹簾和橫向竹簾的數(shù)量根據(jù)板材的力學(xué)性能要求確定，面席(5)可以是普通的竹膠板面席，也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他貼面材料。竹簾(4)和面席(5)在浸膠后按要求分層疊鋪在芯板層(I)的兩側(cè)，然后一起熱壓成型，制成厚度均勻的雙面可釘結(jié)構(gòu)用膠合竹板。厚度25~30_的結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam (6)，由縱向竹簾、橫向竹簾以及面席疊鋪熱壓制成，其力學(xué)性能通過改變縱向竹簾和橫向竹簾的比例進(jìn)行控制，成型方法與竹材集裝箱底板的工藝基本相同。
[0023]用一個具體制作工藝為例:
[0024]1、將結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam (6)按設(shè)計的寬度，沿長度方向切割成規(guī)格化的板條(3)；
[0025]2、將板條(3)的壓制成型面涂刷上粘結(jié)劑，然后沿側(cè)向在冷壓機(jī)上加壓，待粘結(jié)劑固化后取下，成為芯板層(I)的坯板；[0026]3、將芯板層(I)的坯板在砂光機(jī)上砂光定厚，達(dá)到要求的厚度，制成芯板層(I)的成品；
[0027]4、將竹簾(4)和面席(5)浸潰粘結(jié)劑后，干燥至要求的含水率，然后按要求將面席
(5)和各層竹簾(4)在熱壓機(jī)的壓板上疊鋪好，形成下熱壓層(2)，再將表面施膠的芯板層
(I)敷設(shè)在下熱壓層(2 )上，最后將各層竹簾(4)和面席(5 )在芯板層(I)上鋪設(shè)好，形成上熱壓層(2);
[0028]5、將分層疊放好的材料送入壓力機(jī)熱壓成型，使粘結(jié)劑固化，熱壓時間、壓力及升溫降溫程序根據(jù)不同規(guī)格板材試驗(yàn)確定；
[0029]6、切割毛坯板，制成成品。
[0030]以上實(shí)施例1，只是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個基本技術(shù)方案，其他技術(shù)方案，如將膠合竹芯板層替代為木材、膠合木材等其他材料，以及在芯板層中增設(shè)FRP等高性能材料等技術(shù)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求及實(shí)施例提供的啟示，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下提出來，因此，理所當(dāng)然都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其特征在于:它包括芯板層(I)以及布置于芯板層(I)兩側(cè)的熱壓層(2)，所述芯板層(I)由厚度25~30mm的結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam (6)切割出的板條(3)，通過側(cè)向冷壓膠合和砂光定厚制成，成型后的芯板層(I)中所有板條(3)本身的壓制成型面與熱壓層(2)的壓制成型面垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其特征在于:所述熱壓層(2)由數(shù)層竹簾(4)和一層面席(5)組成，竹簾(4)由縱向竹簾和橫向竹簾疊層鋪設(shè)組成，縱向竹簾和橫向竹簾的數(shù)量根據(jù)板材的力學(xué)性能要求確定，面席(5)可以是普通的竹膠板面席，也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他貼面材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其特征在于:所述竹簾(4)和面席(5)在浸膠后，按要求分層疊鋪在芯板層(I)的兩側(cè)，然后一起熱壓成型，制成厚度均勻的雙面可釘結(jié)構(gòu)用膠合竹板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)用膠合竹板，其特征在于:所述厚度25~30mm的結(jié)構(gòu)用膠合竹板GluBam (6)，由縱向竹簾、橫向竹簾以及面席疊鋪熱壓制成，其力學(xué)性能通過改變縱向竹簾和橫向竹簾的比 例進(jìn)行控制，成型方法與竹材集裝箱底板的工藝基本相同。
【文檔編號】B32B21/04GK104015231SQ201310063784
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】單波, 肖巖, 龔建清 申請人:湖南大學(xué)