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一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用

申请号 CN202311690573.7 申请日 2023-12-11 公开(公告)号 CN117697910A 公开(公告)日 2024-03-15
申请人 国际竹藤中心三亚研究基地; 发明人 张秀标; 江泽慧; 王新雨; 覃道春; 刘焕荣; 方长华; 严彦; 赵晨朦;
摘要 本 发明 属于一种带竹或木芯复合 支撑 柱的制备方法及应用,采用将精刨梯形弧片归类制成同厚、同长、同宽、同弧度、同 密度 的规格梯形弧片、以粘固的方丝条或圆木作为芯材、依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一 块 同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置且组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置进行组坯、形成包固在芯材外壁上的若干层竹轮材。本发明即能减少刨废竹料,又能最大利用梯形弧片的自然纵向支撑 力 和横向抗摇摆性,分环层增加支撑柱的支撑力,且通过在支撑柱外缠绕浸过 树脂 的多股连续的 碳 纤维 、或玻璃纤维、或混合加强纤维,解决了竹结构柱的耐腐性差、对接竹材抗横向摇摆性差、耐久性不足的问题。
权利要求

1.一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用,其特征在于,包括如下步骤:
(1)竹材选用竹龄5年、竹梢部直径5cm以上的新鲜毛竹,外观无霉烂、虫孔、腐朽、开裂,颜色均匀的新鲜毛竹,横截长度依据竹材围径及长度的不同共分为4个等级长度规格为2m、
2.5m、3.0m、3.5m,每个等级长度的竹筒纵向剖分成宽度1~5cm的弧形竹片,弧形竹片经软
0
化、去竹青、去竹黄、得无损伤的弧形竹片,弧形竹片的弧度小于180;
(2)对弧形竹片的竹青和竹黄面刨平呈同竹材小头端同厚度的平面,纵向两侧边为由同侧小头端向同侧大头端自然倾斜的斜向平面,且同厚度竹板材的竹青或竹黄面形状呈规格尺寸的梯形,得精刨梯形弧片;
(3)将精刨梯形弧片的归类,依照同厚、同长、同宽、同弧度、同密度的精刨梯形弧片进行归类,其中,长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m;小头端宽度规格为:1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、
3
3cm、3.5cm、4cm、4.5cm、5cm;厚度规格为:4~12mm;密度等级平为:≤0.70g/cm 、0.7~
3 3 3
0.75 g/cm、0.75 ~0.80g/cm,≥0.85 g/cm;分别得规格梯形弧片;
(4)选取等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的弧形竹片用玻丝机制成截面呈圆形、直径2~4mm的圆丝条,或制成截面呈矩形、直径2~4mm的方丝条;
选直径6~12cm、直的杉木、杨木、松木、脱皮刨成直径5.5~11.5cm;长度规格为2m、
2.5m、3.0m、3.5m的圆木柱;
(5)将同一长度的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在胶池中浸胶,取出滤掉多余胶液,将己施胶的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在圆形模具中,加压固化,得直径6~
12cm、长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的竹芯柱;
(6)选取小头端宽度1cm、同厚、同长、同弧度、同密度的同一规格梯形弧片进行包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一环组坯,包括:
 (a)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,规格梯形弧片的弧度为:规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱半经加上规格梯形弧片的厚度之和;
(b)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面,组坯材的展开面为矩形,第一环组坯材的各竹黄面的宽度与将置在其上的竹芯柱或圆木柱的外周长相同;
(c)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶,或在相邻规格梯形弧片的对接面和竹芯柱或圆木柱的外周壁涂胶;
(d)将与组坯材上端面宽度、长度相同的一竹芯柱、或圆木柱置在组坯材上端面中部,竹芯柱、或圆木柱的长与组坯材的长同轴向设置,两端对齐且同置在圆形模具中,加压固化,得包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一层竹轮材;
(7)第n层竹轮材的设置,至达到设计的支撑柱直径:
(a) 第n(n为2、3、4、5、…)层竹轮材选取的同一规格梯形弧片的小头端宽度等于第n‑1层竹轮材所用的同一规格梯形弧片的小头端宽度加0.5cm;且同n层所用的同一规格梯形弧片的长度、厚度、弧度、密度相同;
(b)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,第n层规格梯形弧片的弧度为:第n层规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱的半经加上第n‑1层到第一环规格梯形弧片的各层厚度之和;
(c)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面,组坯材的展开面为矩形,第一环组坯材的各竹黄面的宽度与相邻内竹轮材的外周长相同;相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置;
(d)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶;
(e)将制备的第n层组坯材置在第n-1层竹轮材外周,或将第n-1层竹轮材置在组坯材上端面中部,第n-1层竹轮材、竹芯柱、或圆木柱的长与第n层组坯材的长相同且同轴向设置,且同置在圆形模具中,加压固化,得包固在第n-1层竹轮材外侧的第n层竹轮材;至达到设计的支撑柱直径,将支撑柱两端磨平,再涂层树脂,得带芯竹支撑柱;
(f) 带芯竹支撑柱的接长,2~3根带芯竹支撑柱首尾串接加长,得接长带芯竹支撑柱;
(8)在带芯竹支撑柱或接长带芯竹支撑柱外用缠绕装置缠绕浸过树脂的多股连续的纤维、或玻璃纤维、或混合加强纤维,缠绕纤维厚度1~1.3mm,而后置入烘干炉中,烘干,取出,得带芯竹支撑柱成品。
2.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的胶黏剂种类包括常温固化的异氰酸酯胶黏剂,聚醋酸乙烯酯胶黏剂,以及高频用胶黏剂。
3.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的规格梯形弧片的形状、密度、长度、弧度、小头宽度、厚度相同,竹青和竹黄面形状为弧梯形。
4.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置包括交叉相错、平行相错、不平行相错设置。
5.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:加压固化的施压过程中,主压与竹黄面粘合面垂直,且由园周边向轴心向均匀施压,压力为3.0~5.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h;高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s。
6.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的带芯竹支撑柱的接长,包括:
(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同,对接面靠接长柱的上端设置,对接面为平面对接,两对接面的纵向接缝相错设置;
(b)在两对接面涂胶,加压固化,压力向与粘合面垂直,压力为1.0~3.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h,高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s;
(c)在以对接缝为中线向两侧外延10cm,旋开口凹槽,槽深1.5~2mm,在开口凹槽内缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合纤维,缠绕纤维厚度与开口凹槽上踹口面齐平,而后置入烘干炉中,烘干,取出,得接长带芯支撑柱。
7.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的带芯竹支撑柱的接长,包括:
(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同,对接面靠接长柱的上端设置,对接面为平面对接,两对接面的纵向接缝相错设置;
(b)在两对接面涂胶,加压固化,压力向与粘合面垂直,压力为1.0~3.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h,高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s;
(c)在以对接缝为中线向两侧外延15cm,旋开口凹槽,槽深3~5mm,在开口凹槽内置入环形制卡箍,钢制卡箍厚度与槽深厚度相同,钢制卡箍上呈间隔距离设有螺孔,在开口凹槽内涂胶,通过螺钉固定钢制卡箍于开口凹槽内的支撑柱中,得接长带芯支撑柱。
8.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的混合加强纤维中碳纤维占混合加强纤维重量的5~10%,其余为玻璃纤维,玻璃纤维和碳纤维以无捻粗纱作为缠绕纤维材料。
9.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于,所述的缠绕装置是:接长带芯支撑柱置在可使其轴向、径向移动的架体上,带芯支撑柱的一侧向中部外设有机架,机架上轴设有若干个缠绕有混合加强纤维的线辊,机架前端中部设有树脂液胶盆,树脂液胶盆与机架之间设有纤维线导辊,用于引导各线辊上的连续纤维线进入树脂液胶盆浸树脂液,树脂液胶盆的前端与机架上带芯支撑柱之间设有均液引导辊,用于使各连续纤维线的树脂液均匀且向前进入带芯支撑柱外周上。
10.按权利要求1所述的制备方法和应用,其特征在于:所述的带芯竹支撑柱、或接长带芯支撑柱用于作为木建筑、古建筑的廊柱、步柱、金柱、柱、中柱、山柱。

说明书全文

一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用

[0001] 技术领域:本发明属于一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用。
[0002] 背景技术:我国竹材资源丰富,竹材种类达830多种,竹林面积达740万公顷,竹材产量、产值和加工技术都处于世界领先地位。竹材的初加工是先将竹材截成数段形成竹筒,而后将圆竹筒纵向撞击剖分成带有竹青和竹黄的弧形窄长片材,形成竹材展开板,竹材展开板的特征为下部厚度大于上部厚度,下部直径大于上部径,展开面长度及厚度均呈梯形分布,这个特征决定用竹材制成规格尺寸时必须刨除一定厚度、且制成呈矩形尺寸的规格型材或称精刨竹条,即同一规格呈矩形的规格竹型材,这个过程中对竹材展开板的刨除部分较大,会造成大量的刨废竹料,刨废竹料约占竹材体积的40%,从而造成大量的竹材浪费。进尔竹集成材是精刨竹条在长度方向按顺纹组坯、宽度方向上平拼或立拼、胶合而成的板方材,由于其制备单元精刨竹条保留了竹材本身结构和性能。因此,竹集成材密度和性能与竹材接近,目前在家具、装饰、地板、作建筑领域中板材都得到广泛应用,但竹集成材少有作建筑领域中重量传导承重件,如支撑柱等,这是由于竹材抗久性不足且精刨竹条达不到支撑柱长度。
[0003] 为此,中国专利公开号CN106042129A,公开一种竹木复合高强度抗压柱及其制造方法,包括若干根依次首尾彼此粘合的等直径圆木,等直径圆木单元外壁上等距离沿长度向开设若干条槽口,每条槽口内粘固竹筋,而后用在圆木外包粘有无纺布的竹皮。实际上为若干根等直径圆木通过竹筋加固形成的抗压柱,存在用竹量过少,其主要抗压材料仍为圆木,竹材仅起辅助作用,作为抗压柱使用时,由于多根等直径圆木串接、仅靠若干根竹筋横向加固,抗压柱的抗横向摇摆性差,即抗震性差,难于推广使用。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用, 克服上述不足,是主要以竹材为抗压抗横向摇摆材料,减少刨废竹料,制备方法简单实用的竹支撑柱的制备方法。
[0005] 为此, 本发明的方法,包括如下步骤:(1)竹材选用竹龄5年、竹梢部直径5cm以上的新鲜毛竹,外观无霉烂、虫孔、腐朽、开裂,颜色均匀的新鲜毛竹,横截长度依据竹材围径及长度的不同共分为4个等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m,每个等级长度的竹筒纵向剖分成宽度1~5cm的弧形竹片,弧形竹片
0
软化、去竹青、去竹黄、得无损伤的弧形竹片,弧形竹片的弧度小于180;
(2)对弧形竹片的竹青和竹黄面刨平呈同竹材小头端同厚度的平面,纵向两侧边为由同侧小头端向同侧大头端自然倾斜的斜向平面,且同厚度竹板材的竹青或竹黄面形状呈规格尺寸的梯形,得精刨梯形弧片;
(3)将精刨梯形弧片的归类,依照同厚、同长、同宽、同弧度、同密度的精刨梯形弧片进行归类,其中,长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m;小头端宽度规格为:1cm、1.5cm、2cm、
3
2.5cm、3cm、3.5cm、4cm、4.5cm、5cm;厚度规格为:4~12mm;密度等级平为:≤0.70g/cm 、
3 3 3
0.7~0.75 g/cm、0.75 ~0.80g/cm,≥0.85 g/cm;分别得规格梯形弧片;
(4)选取等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的弧形竹片用玻丝机制成截面呈圆形、直径2~4mm的圆丝条,或制成截面呈矩形、直径2~4mm的方丝条;
选直径6~12cm、直的杉木、杨木、松木、脱皮刨成直径5.5~11.5cm;长度规格为
2m、2.5m、3.0m、3.5m的圆木柱;
(5)将同一长度的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在胶池中浸胶,取出滤掉多余胶液,将己施胶的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在圆形模具中,加压固化,得直径6~
12cm、长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的竹芯柱;
(6)选取小头端宽度1cm、同厚、同长、同弧度、同密度的同一规格梯形弧片进行包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一环组坯,包括:
 (a)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,规格梯形弧片的弧度为:规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱半经加上规格梯形弧片的厚度之和;
(b)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面,组坯材的展开面为矩形,第一环组坯材的各竹黄面的宽度与将置在其上的竹芯柱或圆木柱的外周长相同;
(c)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶,或在相邻规格梯形弧片的对接面和竹芯柱或圆木柱的外周壁涂胶;
(d)将与组坯材上端面宽度、长度相同的一竹芯柱、或圆木柱置在组坯材上端面中部,竹芯柱、或圆木柱的长与组坯材的长同轴向设置,两端对齐且同置在圆形模具中,加压固化,得包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一层竹轮材;
(7)第n层竹轮材的设置,至达到设计的支撑柱直径:
(a) 第n(n为2、3、4、5、…)层竹轮材选取的同一规格梯形弧片的小头端宽度等于第n‑1层竹轮材所用的同一规格梯形弧片的小头端宽度加0.5cm;且同n层所用的同一规格梯形弧片的长度、厚度、弧度、密度相同;
(b)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,第n层规格梯形弧片的弧度为:第n层规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱的半经加上第n‑1层到第一环规格梯形弧片的各层厚度之和;
(c)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面,组坯材的展开面为矩形,第一环组坯材的各竹黄面的宽度与相邻内竹轮材的外周长相同;相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置;
(d)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶;
(e)将制备的第n层组坯材置在第n-1层竹轮材外周,或将第n-1层竹轮材置在组坯材上端面中部,第n-1层竹轮材、竹芯柱、或圆木柱的长与第n层组坯材的长相同且同轴向设置,且同置在圆形模具中,加压固化,得包固在第n-1层竹轮材外侧的第n层竹轮材;至达到设计的支撑柱直径,将支撑柱两端磨平,再涂层树脂,得带芯竹支撑柱;
(f) 带芯竹支撑柱的接长,2~3根带芯竹支撑柱首尾串接加长,得接长带芯竹支撑柱;
(8)在带芯竹支撑柱或接长带芯竹支撑柱外用缠绕装置缠绕浸过树脂的多股连续的纤维、或玻璃纤维、或混合加强纤维,缠绕纤维厚度1~1.3mm,而后置入烘干炉中,烘干,取出,得带芯竹支撑柱成品。
[0006] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的胶黏剂种类包括常温固化的异氰酸酯胶黏剂,聚醋酸乙烯酯胶黏剂,以及高频用胶黏剂。
[0007] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的规格梯形弧片的形状、密度、长度、弧度、小头宽度、厚度相同,竹青和竹黄面形状为弧梯形。
[0008] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置包括交叉相错、平行相错、不平行相错设置。
[0009] 作为本发明的一种优选技术方案,加压固化的施压过程中,主压与竹黄面粘合面垂直,且由园周边向轴心向均匀施压,压力为3.0~5.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h;高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s。
[0010] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的带芯竹支撑柱的接长,包括:(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同,对接面靠接长柱的上端设置,对接面为平面对接,两对接面的纵向接缝相错设置;
(b)在两对接面涂胶,加压固化,压力向与粘合面垂直,压力为1.0~3.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h,高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s;
(c)在以对接缝为中线向两侧外延10cm,旋开口凹槽,槽深1.5~2mm,在开口凹槽内缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合纤维,缠绕纤维厚度与开口凹槽上踹口面齐平,而后置入烘干炉中,烘干,取出,得接长带芯支撑柱。
[0011] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的带芯竹支撑柱的接长,包括:(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同,对接面靠接长柱的上端设置,对接面为平面对接,两对接面的纵向接缝相错设置;
(b)在两对接面涂胶,加压固化,压力向与粘合面垂直,压力为1.0~3.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h,高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s;
(c)在以对接缝为中线向两侧外延15cm,旋开口凹槽,槽深3~5mm,在开口凹槽内置入环形制卡箍,钢制卡箍厚度与槽深厚度相同,钢制卡箍上呈间隔距离设有螺孔,在开口凹槽内涂胶,通过螺钉固定钢制卡箍于开口凹槽内的支撑柱中,得接长带芯支撑柱。
[0012] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的混合加强纤维中碳纤维占混合加强纤维重量的5~10%,其余为玻璃纤维,玻璃纤维和碳纤维以无捻粗纱作为缠绕纤维材料。
[0013] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的缠绕装置是:接长带芯支撑柱置在可使其轴向、径向移动的架体上,带芯支撑柱的一侧向中部外设有机架,机架上轴设有若干个缠绕有混合加强纤维的线辊,机架前端中部设有树脂液胶盆,树脂液胶盆与机架之间设有纤维线导辊,用于引导各线辊上的连续纤维线进入树脂液胶盆浸树脂液,树脂液胶盆的前端与机架上带芯支撑柱之间设有均液引导辊,用于使各连续纤维线的树脂液均匀且向前进入带芯支撑柱外周上。
[0014] 作为本发明的一种优选技术方案,所述的带芯竹支撑柱、或接长带芯支撑柱用于作为木建筑、古建筑的廊柱、步柱、金柱、柱、中柱、山柱。
[0015] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:1、本发明在加工过程中可以大幅度减少刨废竹料,本发明在加工过程中不追求制成呈矩形尺寸的规格型材,即并不要求规格型材六面呈矩形平面,而是依照展平竹板材的自然形状,仅刨平竹黄和竹青面呈同高平面,从而大幅度减少刨废竹料,初步测算表明本发明较现有技术可以减少50%的刨废竹料,从而大幅度减少了资源浪费及废竹料的处理成本,利于环保。
[0016] 2、本发明对竹弧片在长度、宽度、厚度、密度、性能上进行规格化,各环组坯时,依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,即减少刨废竹料,又能最大利用梯形弧片的自然纵向支撑力和横向抗摇摆性,分环层增加支撑柱的支撑力,且通过在支撑柱外缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合加强纤维,解决了竹结构柱的耐腐性差、对接竹材抗横向摇摆性差、耐久性不足的问题。由于本发明的4个等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m基本履盖了木建筑、古建筑的各种柱体长度,可一次组坯成形所需柱体长度,对于各别加长所需加长柱体本发明采用对接部设开口凹槽、碳纤维或钢制卡箍增加对接部强度,使本发明的总体性能指标均优于传统杉木柱性能,有较好的使用前景。
[0017] 3、本发明大大节省了人力及物力成本,提高了生产效率,品质规范统一、缩短了加工时间, 本发明能制备尺寸规格、性能稳定、变形小的带芯竹支撑柱,带芯竹支撑柱的直径大于10cm以上,能适应木建筑、古建筑的廊柱、步柱、金柱、角柱、中柱、山柱的大规模生产使用,具有方法节能省料,产品具有坚固牢靠,韧性好,长久使用不开裂,无曲翘,方便了运输储存的优点。
[0018] 附图说明:图1.本发明的规格梯形竹弧片的结构示意图;
图2.本发明的用3块规格梯形竹弧片形成的组坯材的结构示意图;
图3.本发明的用5块规格梯形竹弧片形成的组坯材的结构示意图;
图4.本发明的对圆木柱外侧的第N环组坯施压的结构示意图;
图5.本发明的带芯支撑柱的横截面结构示意图;
图6.本发明的两带芯支撑柱对接的结构示意图;
图7.本发明的两带芯支撑柱对接部的开口凹槽结构示意图;
图8.本发明的钢制卡箍结构示意图;
图9.本发明的对带芯支撑柱外壁缠绕纤维材料的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。下述实施例中的施工方法,如无特殊说明,均为常规方法,下述实施例中所用的材料、装置、设备等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0020] 实施例1:如图1~9所示,一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用,包括如下步骤:(1)竹材选用竹龄5年、竹梢部直径5cm以上的新鲜毛竹,外观无霉烂、虫孔、腐朽、开裂,颜色均匀的新鲜毛竹,横截长度依据竹材围径及长度的不同共分为4个等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m,每个等级长度的竹筒纵向剖分成宽度1~5cm的弧形竹片,弧形竹片
0
经软化、去竹青、去竹黄、得无损伤的弧形竹片,弧形竹片的弧度小于180。
[0021] (2)对弧形竹片的竹青和竹黄面刨平呈同竹材小头端同厚度的平面,纵向两侧边为由同侧小头端向同侧大头端自然倾斜的斜向平面,且同厚度竹板材的竹青或竹黄面形状呈规格尺寸的梯形,得精刨梯形弧片。
[0022] (3)将精刨梯形弧片的归类,依照同厚、同长、同宽、同弧度、同密度的精刨梯形弧片进行归类,其中,长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m;小头端宽度规格为:1cm、1.5cm、2cm、3
2.5cm、3cm、3.5cm、4cm、4.5cm、5cm;厚度规格为:4~12mm;密度等级水平为:≤0.70g/cm 、
3 3 3
0.7~0.75 g/cm、0.75 ~0.80g/cm,≥0.85 g/cm;分别得规格梯形弧片1。
[0023] 规格梯形弧片1的形状、密度、长度、弧度、小头宽度、厚度相同,竹青和竹黄面形状为弧梯形。
[0024] (4)选取等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的弧形竹片用玻丝机制成截面呈圆形、直径2~4mm的圆丝条,或制成截面呈矩形、直径2~4mm的方丝条。
[0025] 选直径6~12cm、直的杉木、杨木、松木、脱皮刨成直径5.5~11.5cm;长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的圆木柱。
[0026] (5)将同一长度的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在胶池中浸胶,取出滤掉多余胶液,将己施胶的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在圆形模具中,加压固化,得直径6~12cm、长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的竹芯柱。竹芯柱或圆木柱可称为芯柱3。
[0027] (6)选取小头端宽度1cm、同厚、同长、同弧度、同密度的同一规格梯形弧片1进行包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一环组坯,包括: (a)依同一规格梯形弧片1的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,规格梯形弧片的弧度为:规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱半经加上规格梯形弧片的厚度之和。如选用直径10cm的芯柱3,则包设在芯柱3外壁上的规格梯形弧片的厚度为4mm,平均弧长为3cm,则包设在芯柱3外壁上的规格梯形弧片的弧度为:30mm除以50mm与4mm之和等于0.556度。
[0028] (b)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面,组坯材11的展开面为矩形,第一环组坯材的各竹黄面的宽度与将置在其上的芯柱3(竹芯柱或圆木柱)的外周长相同。
[0029] (c)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶,或在相邻规格梯形弧片的对接面和芯柱3(竹芯柱或圆木柱)的外周壁涂胶。
[0030] 胶黏剂种类包括常温固化的异氰酸酯胶黏剂,聚醋酸乙烯酯胶黏剂,以及高频用胶黏剂。所述的涂胶或施胶方式,在保证施胶量情况下,可以选择涂胶、淋胶施胶方式,也可以单面施胶。
[0031] (d)将与组坯材11上端面宽度、长度相同的一竹芯柱、或圆木柱置在组坯材上端面中部,即第一环组坯材的各竹黄面的宽度与将置在其上的芯柱3(竹芯柱或圆木柱)的外周长相同,竹芯柱、或圆木柱的长与组坯材的长同轴向设置,两端对齐且同置在圆形模具中,加压固化,得包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一层竹轮材。
[0032] (7)第n层竹轮材的设置,至达到设计的支撑柱直径:(a) 第n(n为2、3、4、5、…)层竹轮材选取的同一规格梯形弧片的小头端宽度等于第n‑1层竹轮材所用的同一规格梯形弧片的小头端宽度加0.5cm;且同n层所用的同一规格梯形弧片的长度、厚度、弧度、密度相同;
(b)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置,组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置,第n层规格梯形弧片的弧度为:第n层规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱的半经加上第n‑1层到第一环规格梯形弧片的各层厚度之和;
(c)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面,组坯材的展开面为矩形,第一环组坯材的各竹黄面的宽度与相邻内竹轮材的外周长相同;相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置;所述的相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置包括交叉相错、平行相错、不平行相错设置。
[0033]  (d)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶。
[0034] (e)将制备的第n(n=2、3、4、5、…)层组坯材置在第n-1层竹轮材外周,或将第n-1层竹轮材置在组坯材上端面中部,第n-1层竹轮材、竹芯柱、或圆木柱的长与第n层组坯材的长相同且同轴向设置,所述的相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置包括交叉相错、平行相错、不平行相错设置。
[0035] 且将组坯材、第n-1层竹轮材和芯柱同置在圆形模具中,加压固化,得包固在第n-1层竹轮材外侧的第n层竹轮材;至达到设计的支撑柱直径,将支撑柱两端磨平,再涂层树脂,得带芯竹支撑柱2。
[0036] 如图4所示,加压固化的施压过程中,主压力与竹黄面粘合面垂直,且由园周边向轴心向均匀施压,压力为3.0~5.0MPa,可逐环层施压、也可2~3层同时施压。施压时,可采用4~6个液压缸9的伸缩杆91前端设施压模块92,施压模块92呈弧形且与最外层的竹轮材的弧度相同,各伸缩杆91同步伸出通过施压模块92对带芯竹支撑柱的第n层竹轮材施压,达到压力值,定伸缩杆91,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h;高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s。
[0037] 如图6、7所示,(f) 带芯竹支撑柱的接长,2~3根带芯竹支撑柱首尾串接加长,得接长带芯竹支撑柱21。
[0038] 所述的带芯竹支撑柱的接长,包括:(a) 两待接长的带芯支撑柱2的直径应相同,对接面4靠接长柱的上端设置,对接面为平面对接,两对接面的纵向接缝相错设置。
[0039] (b)在两对接面涂胶,加压固化,压力向与粘合面垂直,压力为1.0~3.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h,高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s。
[0040] (c)在以对接缝为中线向两侧外延10cm,向下旋开得开口凹槽12,槽深1.5~2mm,在开口凹槽12内缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合纤维,缠绕纤维厚度与开口凹槽上踹口面齐平,而后置入烘干炉中,烘干,取出,得接长带芯支撑柱。
[0041] 如图9所示,(8)在带芯竹支撑柱或接长带芯竹支撑柱外用缠绕装置缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合加强纤维,缠绕纤维厚度1~1.3mm。如:将带芯支撑柱、或接长带芯支撑柱置在可使其轴向、径向移动的架体上,带芯支撑柱的一侧向中部外设有机架7,机架7上轴设有若干个缠绕有混合加强纤维的线辊8,机架7前端中部设有树脂液胶盆72,树脂液胶盆72与机架7之间设有纤维线导辊73,用于引导各线辊8上的连续纤维线6进入树脂液胶盆72浸树脂液,树脂液胶盆72的前端与机架上带芯支撑柱之间设有均液引导辊71,用于使各连续纤维线6的树脂液均匀且向前进入带芯支撑柱外周上。使用时,将经过均液引导辊71上的各浸过树脂的多股连续的纤维线6的端头置在带芯支撑柱的端头外壁上,随着架体上的电机转动,使带芯支撑柱径向顺时针转动且轴向缓慢移动,带动各股连续纤维线6均匀缠绕在带芯支撑柱外周壁上,缠绕纤维厚度1~1.3mm,而后置入烘干炉中,0
烘干(根据纤维材料不同设定不同温度、介于250C左右),取出,得带芯竹支撑柱成品。
[0042] 所述的带芯竹支撑柱、或接长带芯支撑柱用于作为木建筑、古建筑的廊柱、步柱、金柱、角柱、中柱、山柱等支撑柱。
[0043] 本发明的带芯竹支撑柱、或接长带芯支撑柱与同尺寸的杉木抗压强度测试如下:表1:抗压强度测试表
表1说明本发明的带芯竹支撑柱较传统杉木的强度测试值高出49.11%、34.32%,本发明的带芯竹支撑柱有良好的抗压强度。
[0044] 表2:抗压弹性模量测试表表2说明本发明的带芯竹支撑柱较传统杉木的有良好的弹性模量。
[0045] 实施例2:如图8所示,与实施例1不同的是:所述的带芯竹支撑柱的接长,包括:(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同,对接面靠接长柱的上端设置,对接面为平面对接,两对接面的纵向接缝相错设置;
(b)在两对接面涂胶,加压固化,压力向与粘合面垂直,压力为1.0~3.0MPa,常温固化胶则在一定压力条件下,固化2~4h,高频介质加热方式则在高频作用下,使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化,固化时间为30s~100s;
(c)在以对接缝为中线向两侧外延15cm,旋开口凹槽13,槽深3~5mm,在开口凹槽内置入环形钢制卡箍5,钢制卡箍厚度与槽深厚度相同,钢制卡箍上呈间隔距离设有螺孔
51,在开口凹槽内涂胶,通过螺钉固定钢制卡箍于开口凹槽内的支撑柱中,得接长带芯支撑柱。
[0046] 其余与实施例1相同,故不再累述。
[0047] 以上所述的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。