[发明专利]一种单板层积材多级点阵结构圆木柱及其制备方法

说明书

本发明公开了一种单板层积材多级点阵结构圆木柱及其制备方法，属于建筑材料领域。单板层积材多级点阵结构圆木柱包括圆筒点阵结构(1)、单板带(2)、树脂材料(3)、连接杆件(4)。所述单板带(2)双面手工施胶缠绕在所述圆筒点阵结构(1)上。所述树脂材料(3)与所述圆筒点阵结构(1)和所述单板带(2)通过连接杆件(4)穿过孔进行连接。单板层积材多级点阵结构圆木柱在横向方向和轴向方向均具为点阵结构，提高了圆筒形单板层积材抗压性能、抗剪切性能、抗冲击性能。树脂材料提高了柱子在外部载荷下对能量的吸收，提高了木结构的安全系数，较大的空隙率有利于预埋或隐藏建筑装修中需要的保温材料、水管或电线。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种单板层积材多级点阵结构圆木柱及其制备方法。

背景技术

在木结构建筑领域中，直接利用大径级的圆木作为柱子已经越来越难以实现，而且大径级的原木干燥和防腐处理也比较困难，未经处理的原木会存在尺寸稳定性较差的缺点，也使得木结构的使用寿命和安全性大大降低。在混凝土柱子或金属柱子外面贴附木材，虽然外观上具有木材的纹理但本质上并不属于木质材料，也不能充分发挥木材的天然优势。此外，木材与混凝土或金属的界面性较差，木材开裂变形后内部的混凝土会暴露出来，影响使用质量。空心圆筒形单板层积材是将木材单板涂胶后缠绕在钢管上，加压脱模而成，存在着单板层数过多导致的胶黏剂固化难度大、脱模后处理困难的问题，而且单独的单板层积材圆筒结构功能单一，因此构建壁薄强度高且具有多功能性的圆柱结构对于替代传统木结构中原木柱子具有重要意义。

发明内容

现有技术中，大径级原木木柱不易得，且干燥、防腐等处理困难，木材贴附金属或混凝土木质圆柱质量较差，圆筒形单板层积材木柱脱模后处理复杂、单板层过多带来的胶黏剂固化难度大，单板层较少力学强度不能够满足建筑要求，而且以上木质圆柱功能相对单一。为了解决上述问题，本发明提出了一种单板层积材多级点阵结构圆木柱及其制备方法。

一种单板层积材多级点阵结构圆木柱包括圆筒点阵结构(1)、单板带(2)、树脂材料(3)、连接杆件(4)。其中所述圆筒点阵结构(1)由天然生物质材料和树脂材料制备而成，所述单板带(2)为旋切单板，宽度为30～80mm，厚度为2～4mm。所述树脂材料(3)为吸能树脂，具有较好的吸收能量效果。所述单板带(2)双面手工施胶缠绕在所述圆筒点阵结构(1)上，所述单板带(2)与所述圆筒点阵结构(1)的夹角为5°～10°。分别对所述树脂材料(3)、所述圆筒点阵结构(1)和所述单板带(2)进行机械钻孔，所述树脂材料(3)与所述圆筒点阵结构(1)和所述单板带(2)通过连接杆件(4)穿过孔进行连接。为了表面不暴露出连接杆件(4)端部以及进一步提高单板层积材多级点阵结构圆木柱的抗冲击和抗剪切性能，对上述组装好的结构外部进行单板带缠绕，直至完全遮盖连接杆件，缠绕的单板带完全将圆筒点阵结构包裹。

一种单板层积材多级点阵结构圆木柱通过以下技术方案实现：

步骤一：设计圆筒点阵结构尺寸参数，包括圆筒高度、圆筒直径、肋条缠绕角度、肋条高度、肋条宽度。将天然纤维浸渍三聚氰胺改性酚醛树脂后缠绕在硅橡胶软模凹槽中，放入烘箱中进行固化，固化温度为130～180℃，固化时间为2～6h，固化完成后进行脱模和后处理得到圆筒点阵。

步骤二：将木材旋切成宽度为30～80mm，厚度为2～4mm的单板，将其干燥至含水率为7～9％，沿垂直于单板纤维方向缝制聚酯类胶线，施胶后以螺旋的形式缠绕在步骤一中所述圆筒点阵结构上，单板带与所述圆筒点阵结构的夹角为8～10°，相邻层单板带按顺、逆时针方向交替缠绕层积，采用常温固化胶黏剂，手工双面施胶，施胶量为180g/m²，然后经过加压胶合，加压方式为橡胶带缠绕加压，加压时间1min/mm。