CN105235026A - 一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法，以纤维化竹束单板、竹蔑、竹帘三种不同形态单位为基材，采用内嵌工字梁钢板销式节点为跨中连接形式，加工了3根长度为12m的竹质双拼梁构件；并利用八分点加载试验方法，对3根12m足尺梁构件进行抗弯性能研究。结果表明：破坏均发生在双拼梁的节点连接处，其中：纤维化竹束单板双拼梁主要为受压侧发生压缩劈裂和分层破坏、全顺向竹篾帘双拼梁主要为沿螺栓孔贯通劈裂裂缝、竹篾木单板复合双拼梁为平面外的侧向扭曲和失稳破坏。纤维化竹束单板双拼梁的抗弯刚度、抗弯强度最大，竹篾木单板复合双拼梁其次，全顺向竹蔑帘双拼梁最弱。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法。
背景技术
双拼梁是一种轻型的结构形式，在木结构上得到了广泛的应用。它是以两片腹板为主要承载单元、中间辅以夹块的形式间隔，并通过金属连接件及胶黏剂的作用将腹板与夹块组合成一整体的构件。在双拼梁设计中，对于构件承载力的确定主要考虑各部分材料的相对密度、含水率、承载力方式、连接件类型、长期蠕变、关键截面及组合作用等因素。在双拼梁加工过程中，利用间歇式热压制备出的超长竹束单板层积材(BLVL)，二次冷压复合后用于腹板的加工。双拼梁主要受到弯曲和竖向载荷的作用，这样可充分发挥竹纤维抗拉强度高的优势。同时，利用木质复合板单元作为中间的夹块，通过胶黏剂和螺栓的作用连接固定好两侧腹板，不仅能够有效减轻构件自身重量，还可起到增加截面的抗弯刚度、美化视觉效果的作用。竹束单板层积材力学强度高、均匀性好但密度较大，故在建筑构件上应用时借鉴以上双拼梁设计的思路，达到轻质高强的效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法，那包括如下步骤：
S1、将纤维化竹束单板复合板开片截边成规格尺寸为6000mm长、800mm宽的矩形板材，并对需要冷压胶合的连接部位进行砂光处理，砂光效果以除去表面胶层为宜；
S2、考虑到降低板材的重量并达到规定的力学性能，选用竹木复合板作为中间部位夹块，且设计为不同规格的夹块，主要受力部位夹块(梁两端和中间)尺寸为600mm*800mm的矩形材，其余主要起连接作用的夹块尺寸为600mm*600mm的方形，并对其双面砂光处理，便于冷压胶合；
S3、将R/PF苯酚-间苯二酚-甲醛树脂与固化剂按100∶15的浸渍比例混合后均匀涂抹于竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块的双面，双面涂胶量为380-420g/m2；
S4、将步骤S3所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块暴露在空气中开口陈放1min后，闭合陈化40min，并用气钉枪将板材四周固定，然后放入冷压机加压，压力为1-1.2MPa，加压时间为12h；
S5、将步骤S4所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块上画好孔的位置，夹块部位孔径为24mm，长度方向孔距为150mm，宽度方向孔距为200mm；小加块部位孔径为24mm，孔距均为150mm，，然后进行定位打孔；
S6、将步骤S5所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块通过I型钢板螺栓连接，并进行5‰的起拱设计，构件跨度为梁的长度减去一倍梁高，，每个连接部位开9个均布的同样大小螺栓孔，并在木质夹块与竹束单板层积材、竹蔑层积材之间均涂上间苯二酚胶黏剂后，使用双垫片和螺母固定，得双拼梁；
S7、将步骤S6所得的双拼梁用双层保鲜膜包裹好，放置在了干燥阴凉处养护2-3天。
其中，所述板材和夹块的尺寸均为其中梁的有效截面宽度为112mm，夹块厚度为168mm。
本发明具有以下有益效果：
以纤维化竹束单板、竹蔑、竹帘三种不同形态单位为基材，采用内嵌工字梁钢板销式节点为跨中连接形式，加工了3根长度为12m的竹质双拼梁构件；并利用八分点加载试验方法，对3跟足尺梁构件进行抗弯性能研究。结果表明：破坏均发生在双拼梁的节点连接处，其中：纤维化竹束单板双拼梁主要为受压侧发生压缩劈裂和分层破坏、全顺向竹篾帘双拼梁主要为沿螺栓孔贯通劈裂裂缝、竹篾木单板复合双拼梁为平面外的侧向扭曲和失稳破坏。纤维化竹束单板双拼梁的抗弯刚度、抗弯强度最大，竹篾木单板复合双拼梁其次，全顺向竹蔑帘双拼梁最弱。
附图说明
图1为本发明实施例中加载装置示意图。
图2为本发明实施例中跨中荷载-挠度曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法，那包括如下步骤：
S1、将纤维化竹束单板复合板开片截边成规格尺寸为3000mm长、197mm宽的矩形板材，并对需要冷压胶合的连接部位进行砂光处理，砂光效果以除去表面胶层为宜；
S2、将纤维化竹束单板复合板开片截边成规格尺寸为6000mm长、800mm宽的矩形板材，并对需要冷压胶合的连接部位进行双面定厚砂光处理至28mm厚，便于冷压胶合；
S3、将R/PF苯酚-间苯二酚-甲醛树脂与固化剂按100∶15的浸渍比例混合后均匀涂抹于竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块的双面，双面涂胶量为380-420g/m2；
S4、将步骤S3所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块暴露在空气中开口陈放1min后，闭合陈化40min，并用气钉枪将板材四周固定，然后放入冷压机加压，压力为1-1.2MPa，加压时间为12h；
S5、将步骤S4所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块上画好孔的位置，夹块部位孔径为24mm，长度方向孔距为150mm，宽度方向孔距为200mm；小加块部位孔径为24mm，孔距均为150mm，，然后进行定位打孔；
S6、将步骤S5所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块通过I型钢板螺栓连接，并进行5‰的起拱设计，构件跨度为梁的长度减去一倍梁高，，每个连接部位开9个均布的同样大小螺栓孔，并在木质夹块与竹束单板层积材、竹蔑层积材之间均涂上间苯二酚胶黏剂后，使用双垫片和螺母固定，得双拼梁；
S7、将步骤S6所得的双拼梁用双层保鲜膜包裹好，放置在了干燥阴凉处养护2-3天。
其中，所述板材和夹块的尺寸均为其中梁的有效截面宽度为112mm，夹块厚度为168mm。
纤维化竹束单板采用丛生竹慈竹(四川，长宁)来制备，竹篾帘采用毛竹制备，木单板采用速生林杨木。尺寸为：
参照《重组竹》(报批稿)、《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》分别测试了不同板材的密度、抗弯、抗剪等方面的物理力学性能(表1)。
表1板材基本物理力学性能
3个双拼梁构件分别为纤维化竹束单板双拼梁(A)、全顺向竹篾帘双拼梁(B)和竹篾木单板复合双拼梁(C)，设计尺寸为： 其中梁的有效截面宽度为112mm，夹块厚度为168mm。两段梁中间均采用I型钢板螺栓连接，并进行5‰的起拱设计，构件跨度为梁的长度减去一倍梁高。
参照参考GB50206-2012《木结构工程施工质量验收规范》和GB/T50329-2012《木结构试验方法标准》对试样的抗弯弹性模量和抗弯强度进行测试。采用四集中力八分点加载(图1)，为了防止试验过程中梁的扭转及侧向失稳，沿梁的长度方向在梁的两侧布置了侧向支撑，侧向支撑与梁之间采用滑轮以保证不产生沿加载方向的反力。在跨中、1/4处及支座处共布置5个位移计，所有测量数据由静态应变采集系统同步采集。
双拼梁跨垮中由钢板、螺栓将两段梁连接在一起，破坏基本上出现在连接这一区域内，而其他部分损伤较少。在加载初期，构件处于弹性阶段，节点连接螺栓出现轻微滑移(节点附加转角引起)，并在跨中受拉侧出现裂缝，之后随着荷载的增加，三种双拼梁构件表现出不同的典型破坏形态。
纤维化竹束单板双拼梁(A)随着荷载的增加，其受拉侧裂缝不断增大，受拉侧螺栓出现不同程度的弯曲(节点锯开后观察到的现象)，而在受压侧发生压缩劈裂、分层破坏，试验结束卸载后，跨中残余变形亦较大。全顺向竹篾帘双拼梁(B)，在加载过程中伴随轻微的响声，当总荷载为80KN左右时，跨中区域节点处开始出现“嘎吱”响声，并在跨中区最下端节点处的端部产生水平裂缝；随着荷载的增加，裂纹沿顺纹方向扩展，在螺栓口周围产生劈裂现象，最终发生沿螺栓孔贯通劈裂裂缝，承载力立即大幅下降，顺纹劈裂长度达1.4m；试验结束卸载后，跨中残余变形很大。竹篾木单板复合双拼梁(C)，随着荷载的增加，由于钢板和竹/木材的力学性能差异比较大，导致梁发生平面外的侧向扭曲，构件失稳，承载力下降。
三种竹制双拼梁主要承载力试验结果如表2所示。纤维化竹束双拼梁(A)的抗弯刚度、弹性模量均高于竹篾木单板复合双拼梁(C)和全顺向竹篾帘双拼梁(B)，而抗弯强度全顺向竹篾帘双拼梁(B)的最低，纤维化竹束双拼梁(A)和竹篾木单板复合双拼梁(C)基本接近。梁的中间部位采用螺栓连接，导致节点处产生易应力集中，节点和梁之间产生剪切应力。全顺向竹篾帘双拼梁没有横向组坯结构，仅借助树脂来增强其顺纹剪切强度在较小荷载时会产生沿下部螺栓孔贯通劈裂裂缝，从而导致跨中挠度的增大，刚度和强度的降低；而对于竹篾木单板复合双拼梁采用竹篾帘和速生杨木单板复合，杨木相对于竹材密度、刚度比较低，这就使得双拼梁的刚度降低。
《木结构设计规范》和《木结构工程施工质量验收规范》中规定主梁的挠度限值为L/250，本试验中双拼梁(A、B和C)在挠度限值L/250(44.8mm)时所对应的荷载值为：167.86KN、111.83KN和118.94KN，其满足L/250挠度条件下试件最大承受等效均布荷载分别为15.0kN/m、10.0kN/m和10.6kN/m。
表2足尺梁构件抗弯试验结果
其中，L为构件的跨距。
构件的力学性能与材料的基本力学性能相比，各类双拼梁的弹性模量、抗弯强度均低于材料的基本力学性能。这主要是因为最大挠度发生在跨中处，双拼梁的跨中处有连接节点，在加载中有横向裂缝产生，导致跨中挠度增大，弹性模量的降低。同时由于构件跨中有连接节点，使得构件的强度相比材料性能降低很多；另一方面由于大尺寸试样存在缺陷的几率大，特别是后期加工也会导致缺陷产生(开孔、二次冷压复合等)，从而降低了材料的强度。
双拼梁(A、B和C)的跨中弯曲荷载-挠度曲线，如图2所示。试件A、B和C的力学性能基本可以分为2个阶段，在加载初期基本呈线性阶段，随着荷载的增加，刚度出现明显的下降趋势，跨中挠度不断增大，最终试件发生不同形态的破坏，而试件B的破坏具有一定的突然性。试件A的刚度、强度最大，这主要由于试件A中竹束经过碾压帚化后，竹纤维在宽度和厚度方向形成粗细均匀、相互交织的网状结构，这样一方面有利于胶液在竹材间的渗透，使得竹束纤维能够吸收更多的树脂来增强细胞壁的刚度，另一方面增加了竹材间的有效胶合面积，因此提高试件的强度和刚度。试件B的刚度和强度最小，这主要由于连接处全顺向竹蔑帘的顺向抗剪力不足，导致梁受拉侧过早的出现沿螺栓孔劈裂裂纹，没有充分发挥竹材顺向抗拉强度较大的优势。试件C的刚度较小，但强度基本和试件A的相近，这是由于试件C的组成材料及组坯方式导致其刚度较低。
综上所述，本具体实施
(1)探索了一种新型竹质双拼梁构件的制作方法，并对三种材料制备的竹质双拼构件的抗弯性能进行了足尺实验测试。跨中接点连接处是双拼梁的薄弱环节其中纤维化竹束双拼梁主要为受压侧发生压缩劈裂和分层破坏；全顺向竹篾帘双拼梁主要为产生沿螺栓孔贯通劈裂裂缝；竹篾木单板复合双拼梁为发生平面外的侧向扭曲，构件失稳破坏。
(2)纤维化竹束单板双拼梁的抗弯刚度、抗弯强度等性能均优于全顺向竹蔑帘双拼梁和竹篾木单板复合双拼梁；纤维化竹束单板双拼梁、全顺向竹蔑帘双拼梁和竹篾木单板复合双拼梁的挠度限值L/250(44.8mm)时所对应的荷载值为：167.86KN、111.83KN和118.94KN，其满足L/250挠度条件下试件最大承受等效均布荷载分别为15.0kN/m、10.0kN/m和10.6kN/m。
(3)通过对双拼梁结构形式的竹制工程材料研究，为竹制工程材料在建筑中的应用提供了新思路和方法。请将改进措施融合过来。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法，其特征在于，那包括如下步骤：
S1、将纤维化竹束单板复合板开片截边成规格尺寸为6000mm长、800mm宽的矩形板材，并对需要冷压胶合的连接部位进行双面定厚砂光处理至28mm厚，砂光效果以除去表面胶层为宜；
S2、选用竹木复合板作为中间部位夹块，且设计为不同规格的夹块，主要受力部位夹块(梁两端和中间)尺寸为600mm*800mm的矩形材，其余主要起连接作用的夹块尺寸为600mm*600mm的方形，并对其双面砂光处理，便于胶合；
S3、将R/PF苯酚-间苯二酚-甲醛树脂与固化剂按100∶15的浸渍比例混合后均匀涂抹于竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块的双面，双面涂胶量为380-420g/m2；
S4、将步骤S3所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块暴露在空气中开口陈放1min后，闭合陈化40min，并用气钉枪将板材四周固定，然后放入冷压机加压，压力为1-1.2MPa，加压时间为12h；
S5、将步骤S4所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块上画好孔的位置，夹块部位孔径为24mm，长度方向孔距为150mm，宽度方向孔距为200mm；小加块部位孔径为24mm，孔距均为150mm，然后进行定位打孔；
S6、将步骤S5所得的竹束单板层积材、竹蔑层积材和木质夹块通过I型钢板螺栓连接，并进行5‰的起拱设计，构件跨度为梁的长度减去一倍梁高，，每个连接部位开9个均布的同样大小螺栓孔，并在木质夹块与竹束单板层积材、竹蔑层积材之间均涂上间苯二酚胶黏剂后，使用双垫片和螺母固定，得双拼梁；
S7、将步骤S6所得的双拼梁用双层保鲜膜包裹好，放置在了干燥阴凉处养护2-3天。
2.根据权利要求1所述的一种纤维化竹束单板复合板双拼梁的制备方法，其特征在于，所述板材和夹块的尺寸均为其中梁的有效截面宽度为112mm，夹块厚度为168mm。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108546391A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-18 | 国际竹藤中心 | 一种竹篾编织高韧性预浸料及其制备方法 |
| CN109457805A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-12 | 国际竹藤中心 | 一种户外竹质装配式双拼梁柱结构及其装配方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1061137A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-03 | Dantani Plywood Co Ltd | ささら桁 |
| JP2002004223A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Noboru Watanabe | 鋼補剛竹桁・竹柱・竹板 |
| CN203867064U (zh) * | 2014-05-27 | 2014-10-08 | 南京工业大学 | 一种预应力双拼胶合木梁 |
| CN204551892U (zh) * | 2015-03-28 | 2015-08-12 | 国际竹藤中心 | 一种大跨度竹质双拼梁构件 |
-
2015
- 2015-09-18 CN CN201510615248.3A patent/CN105235026A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1061137A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-03 | Dantani Plywood Co Ltd | ささら桁 |
| JP2002004223A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Noboru Watanabe | 鋼補剛竹桁・竹柱・竹板 |
| CN203867064U (zh) * | 2014-05-27 | 2014-10-08 | 南京工业大学 | 一种预应力双拼胶合木梁 |
| CN204551892U (zh) * | 2015-03-28 | 2015-08-12 | 国际竹藤中心 | 一种大跨度竹质双拼梁构件 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈复明: "竹束单板层积材连续成板工艺及理论研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108546391A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-18 | 国际竹藤中心 | 一种竹篾编织高韧性预浸料及其制备方法 |
| CN109457805A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-12 | 国际竹藤中心 | 一种户外竹质装配式双拼梁柱结构及其装配方法和应用 |
| CN109457805B (zh) * | 2018-12-26 | 2023-09-12 | 国际竹藤中心 | 一种户外竹质装配式双拼梁柱结构及其装配方法和应用 |
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