[发明专利]弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质构件及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质构件及制备方法，属于土木工程技术与材料科学领域。

背景技术

我国盛产竹子，且拥有量和品质均居世界首位，竹子可再生、可降解，一般3-5年即可成材，竹材的抗拉强度约为木材的2倍，抗压强度约为木材的1.5倍，竹材的比强度高于普通木材、结构用钢材、铝合金、混凝土等，竹材具有较好的弹性和韧性，变形能力强，以竹材及其与其他材料组成的复合材料代替混凝土、钢材或粘土砖等建造房屋，符合“十二五”规划部署的重大任务——“绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会”的根本要求，也符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题。

随着国家转变经济发展方式进程的加快，发展低碳经济作为国家的快速推进，对天然林和人工育林的保护政策将愈加严厉，木材的供给量和结构构件对其需求量之间的矛盾将愈加突出，以木材为原料的结构构件的发展空间将大大压缩，而生物质材料构件的推出，为有效的保护森林资源提供了方向。

弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质构件市场前景广阔。随着我国木质构件行业的高速发展，木材原料的供应不足越来越成为制约我国木质构件发展的一个主要因素。寻求木材的替代材料成为我国木质构件发展急需解决的问题。而应用具有质优价廉，环保、低污染，可循环利用等特性的弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质结构构件来代替木材原料必然有广阔的市场空间。

发明内容

 本发明提出的是弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质构件及制备方法，其目的旨在结合生物质材料的特性将我国蕴藏量丰富的农林生物质资源应用到土木建筑结构构件中，达到节省矿产资源，保护森林，保护环境的目的。

本发明的技术解决方案：弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质构件，其结构是B复合竹质圆筒（4）位于正中央同A复合竹质圆筒（1）形成同心圆，弧状原生竹片（2）均布在A复合竹质圆筒（1）与B复合竹质圆筒（4）之间，生物质填充料（3）充满在A复合竹质圆筒（1）和B复合竹质圆筒（4）之间的缝隙，从而共同形成一种复合材料构件，所述的A复合竹质圆筒（1）的厚度大于B复合竹质圆筒（4）的厚度；所述的生物质填充料（3）包括麦秆、稻草、玉米秆、高粱秆、豆秆、辣椒秆、油菜秆、亚麻秆、芦苇秆或棉秆，也包括废弃的木材及其碎屑等所有木质材料，可以涉及到所有生物质材料。

弧状竹片增强复合竹质圆筒生物质构件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步，根据结构设计要求制作不同厚度和直径的复合竹质圆筒；

① 选择3-6年生的原竹，将原竹软化平展展开，将展开的平竹片胶合（使用酚醛胶或者不含甲醛的生态胶）成较宽的竹板，然后将竹板旋切成较薄的竹纤维片层；或者将选择好的原竹筒分割成相同宽度和长度的原竹片，去青去黄后进行脱水或干燥（含水率不超过12%），然后对其进行涂胶（采用酚醛胶，固含量在30%左右），在适当温度（150℃左右）和压力（5MPa左右）下，通过压力机将其压制成符合结构设计要求的竹材集成材，将竹材集成板材旋切成较薄的竹纤维片层；或者将选择好的原竹筒分割成固定长度和宽度的竹片，去青去黄后经齿形辊碾压后呈横向不断裂、纵向较松散的竹篾，竹篾的初含水率10% ~ 12%；然后放在自行设计的常压高温热处理箱进行190℃左右高温热处理，接着浸胶，竹篾浸胶量为8% (绝干重量之比) , 浸胶后竹篾干燥温度70℃, 干燥至含水率不超过12%；将竹篾全纵向组胚装入模具，热压采用“热进冷出”工艺, 压力4. 5MPa, 温度140℃，通过压力机将其压制成符合建筑设计要求的竹材重组材型材，再将竹材重组材型材制作成较宽的竹材重组材板材，将竹材重组板材旋切成较薄的竹纤维片层；

②按照建筑需要的尺寸选择圆柱形内模具，内模具为高分子纳米材料制作耐高压的可充气气囊，生产圆筒时给气囊充气形成内模具，制作圆筒完毕放气就可以取出气囊，十分方便；

③ 将薄（小于1mm）竹纤维片层长度方向沿圆柱形内模具外径缠绕形成第一层，该层旋切薄竹片内竹纤维方向垂直于圆柱形内模具长度方向；

④ 将薄（小于1mm）竹纤维片层长度方向沿圆柱形内模具长度方向缠绕形成第二层，第二层的薄竹片内竹纤维方向平行于圆柱形内模具长度方向；

⑤ 制作第三层，该层同第一层；

⑥ 制作第四层，该层同第二层，第四层往后的各层重复步骤③④，直到所需的厚度（厚度不小于16mm）；整个复合竹质圆筒各片层竹纤维长度方向相互垂直；