CN105649262B - 一种组合工程木 - Google Patents

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    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures

Abstract

一种组合工程木，其包括工程木底板和水泥刨花板，该水泥刨花板置于该工程木底板上方，该水泥刨花板与该工程木底板通过剪力连接件和胶合层连接，且该水泥刨花板的厚度为工程木底板厚度的1/2‑1/4。所述剪力连接件由木条和木螺钉组成；该木条设于该工程木底板上且与该工程木底板垂直放置，该木条上设有螺钉孔，该木螺钉通过该螺钉孔与该木条螺固。本发明的组合工程木根据截面形状能做成梁式或板式，适合于木结构工程使用。

Description

一种组合工程木
技术领域
本发明涉及一种组合工程木，具体涉及一种由工程木和水泥刨花板及剪力连接件等组合而成的工程木质梁或工程木质板材，适合于木结构工程使用。
背景技术
目前，公知的用于承重结构的工程木材主要有两种：一种是由大径级的优良树种木材制成的方材或板材，其力学性能通过弹性模量检测而可预知并得到保证，但其截面尺寸有限；另一种是由人工林木材制成的层板按照一定的规则组坯胶合而成的胶合木，其截面尺寸和长度均不受限制，其力学性能通过层板分级和组坯方式得到保证，层板可接长或拼宽，组坯时一般将高等级的层板放于外层、较低等级的层板放于内层。由于优质大径级木材日益减少，第一种工程木材已越来越少；现在，工程胶合木已占主导地位，在许多大型木结构工程中得到了广泛应用。工程胶合木具有许多优良的性能，但其承载力和抗弯刚度还不够大、耐火性能不高，在高湿环境中的耐久性能也不太好，并且需消耗大量木材。为此，有人发明了工程木——混凝土组合结构梁，即通过使用剪力连接件把工程木和混凝土连接成整体而共同受力的组合构件，工程木置于组合构件的下方发挥优良的抗拉作用，混凝土置于组合构件的上方发挥优良的抗压作用。工程木和混凝土各尽所能、协同工作，大大提高了构件的承载力和抗弯刚度及防火性能，节约了木材，且可用于浴室等高湿环境中。但工程木——混凝土组合构件由于其上表层为混凝土，增加了构件的质量，降低了构件的弹性和韧性，也降低了构件的保温隔热性能和隔音性能，同时不能钉钉子，也难以进行锯、刨等机械切削加工。
水泥刨花板，是以水泥和植物(木材、竹材及作物桔杆等)增强碎料(植物增强碎料通常称为刨花)等为主要原料，并加入一定的添加剂，通过成型、加压和养护等工序制成的一种新型建筑材料。水泥刨花板的密度为1-1.2kg/m3、静曲强度9-12MPa、抗压强度10-15MPa、弹性模量3-5GPa、浸水24h的厚度膨胀率小于2％、垂直板面握钉力大于600N、耐火极限大于30min、燃烧性能B级、导热系数约0.15W/(m·k)、8-28mm厚板的隔音性能达32-37dB。与混凝土相比，水泥刨花板既保留了较高的抗压强度、承载力、抗弯刚度、耐火和耐水性能，又减轻了质量，提高了弹性、韧性、保温隔热和隔音性能，能够钉钉子，容易进行各种机械切削加工。将水泥刨花板替代混凝土与工程木组合成构件，将具有更加优异的性能，必将受到木结构工程设计、生产和使用者的欢迎。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有工程木——混凝土组合构件质量重、弹性和韧性低、保温隔热和隔音性能差、钉钉困难、不易进行切削加工的不足，提供一种质量轻、弹性和韧性高、保温隔热和隔音性能好、能钉钉、容易进行各种切削加工且具有较大承载力和抗弯刚度、耐火性能高、高湿环境中耐久性能好的新型组合工程木。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种组合工程木，其包括工程木底板，其特点是，还包括水泥刨花板，该水泥刨花板置于该工程木底板上方，该水泥刨花板与该工程木底板通过剪力连接件和胶合层连接，且该水泥刨花板的厚度为工程木底板厚度的1/2-1/4。
所述剪力连接件由木条和木螺钉组成；该木条设于该工程木底板上且与该工程木底板垂直放置，该木条上设有螺钉孔，该木螺钉通过该螺钉孔与该木条螺固。
所述木条中两相邻木条之间的间距为10-20cm。所述木螺钉中两相邻木螺钉之间的间距为5-10cm。所述木条与工程木底板之间设置有胶黏层。
所述工程木底板由工程胶合木、或者是大径级原木制成的方木或板材、或者是单板层积材构成。
所述胶合层为环氧树脂胶黏剂层或其他性能相近的胶黏剂层。
上述组合工程木的制造工艺流程为：首先制造工程木底板，然后在工程木底板的上表面通过胶黏层胶合木条，接着在木条上预钻螺钉孔，然后拧入木螺钉，再于工程木底板和木条的上表面涂刷环氧树脂胶黏剂，接着将调制搅拌好的水泥刨花坯铺装于工程木底板有木条和木螺钉的一面上，进行加压成型，然后进行保压、养护和干燥，最后进行修整加工。
如此，本组合工程木质量轻、弹性和韧性高、保温隔热和隔音性能好、能钉钉、容易进行各种切削加工，且具有较大承载力和抗弯刚度、耐火性能高、高湿环境中耐久性能好等特点，特别适合于制做木结构建筑中的浴室和厨房等的横梁和地板及室外木结构横梁等。
附图说明
图1是本发明的梁式结构示意图。
图2是本发明的板式结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明为一种组合工程木，其包括工程木底板1和水泥刨花板2，该水泥刨花板2置于该工程木底板1上方，该水泥刨花板2与该工程木底板1通过剪力连接件和胶合层5连接，且该水泥刨花板2的厚度为工程木底板1厚度的1/2-1/4。其中：
该工程木底板1由工程胶合木、或者是大径级原木制成的方木或板材、或者是单板层积材等构成。对于工程胶合木，按照GB/T 50708《胶合木结构技术规范》进行制作，但组坯时应将高等级层板放于下面，将较低等级的层板放于上面。
该剪力连接件由木条3和木螺钉4组成。该木条3置于该工程木底板1上且与该工程木底板1垂直放置，两相邻木条3之间的间距为10-20cm，且该木条3与工程木底板1之间设置有胶黏层(图中未示，如间苯二酚树脂胶黏剂层、异氰酸酯树脂胶黏剂层)，即木条3与该工程木底板1在室温下能通过室温固化型结构用胶黏剂(室温固化型结构用胶黏剂为市购产品，如间苯二酚树脂胶黏剂、异氰酸酯树脂胶黏剂等)加压胶合。各木条3的厚度为10-30mm、宽度为40-60mm，其长度与工程木底板1的宽度相等，且该木条3上预钻有螺钉孔(图中未示)。该木螺钉4通过螺钉孔螺固于该木条3上，两相邻木螺钉4之间的间距为5-10cm。该木螺钉4一般采用标准六角头木螺钉(GB/T 102)，其直径为6-12mm、长度为60-140mm，木螺钉4拧入木条3的深度为木螺钉长度的2/3-1/2。
该胶合层5为环氧树脂胶黏剂层或其他性能相近的胶黏剂层。
该水泥刨花板2由水泥刨花坯(由硅酸盐水泥、木刨花、水和化学助剂(氯化钙和/或硅酸钠)组成)制成，为现有技术。制作时，水泥刨花板坯的加压和保压压力为2-3MPa，养护温度为60-80℃，养护时间约12h。
本发明组合工程木的制作过程：首先制作工程木底板1，当截面尺寸不太大时可以用大径级原木锯制而成，当截面尺寸较大时一般按照GB/T 50708《胶合木结构技术规范》由层板制作成工程胶合木(高等级层板放下层，较低等级层板放上层)；刨平工程木底板1的上表面，在其上垂直放置间距10-20cm的厚10-30mm、宽40-60mm的下表面涂有室温固化型结构用胶黏剂的木条3，在木条3上加压、保压4-6h使之与工程木底板1牢固胶合；在木条3上预钻螺钉孔，间距5-10cm，孔径比木螺钉4的直径小1-2mm，钻孔深度约为木螺钉4长度的1/2；在预钻螺钉孔中拧入木螺钉4，木螺钉直径6-12mm，长度60-140mm，拧入深度为其长度的2/3-1/2；于工程木底板1和木条3的上表面均匀涂刷一薄层环氧树脂胶黏剂(该层环氧树脂胶黏剂即形成胶合层5)；将硅酸盐水泥、木刨花、水和化学助剂按照常规配比进行调配、搅拌均匀后均匀地铺装在工程木底板1和木条3的上表面形成水泥刨花板坯(工程木底板1的四周侧面需分别设置挡板)，使木条3和木螺钉4充分嵌入水泥刨花板坯中；在2-3MPa的压力下将水泥刨花板坯压缩至规定厚度，然后由锁紧夹锁住，在温度为60-80℃的密闭室内养护约12h；拆除锁紧夹和挡板后进行自然养护，然后在温度为70-90℃的干燥室内干燥至形成的水泥刨花板2的含水率为10％左右，即得到本发明的组合工程木。
本发明的组合工程木根据截面形状能做成梁式或板式。
参见图1，为本发明的一实施例，该组合工程木是高×宽×长为30cm×20cm×4m的胶合木——水泥刨花板组合梁，其中水泥刨花板厚10cm。其制作过程为：首先将干燥好的、分级的、四面刨光的、厚×宽×长(可以接长)＝25mm×200mm×4000mm的樟子松木材层板，按照从下向上1等层板2块、2等和3等层板各3块的规则组坯，在层板的胶合面上涂刷间苯二酚树脂胶黏剂(胶合层的涂胶量为250g/m2左右)，在加压装置中组坯后在室温(20-30℃)下加压保压(压力1.2MPa)6-8h，释压后养生24h以上完成胶合木制作，便得到工程木底板1；刨光工程木底板1的上表面，在工程木底板1上垂直放置樟子松木条3(厚度20mm，宽度50mm，间距15cm，木条的下表面涂刷间苯二酚树脂胶黏剂，涂胶量为250g/m2左右)，在木条3上加压、保压(压力1.2MPa)6-8h(室温20-30℃)，释压后养生24h以上；在木条3的长度中心线上预钻螺钉孔(端距5cm，间距10cm)，孔径8mm，孔深60mm；在预钻螺钉孔中拧入直径10mm、长度100mm的六角头木螺钉4，拧入深度60mm；在工程木底板1和木条3的上表面上均匀涂刷一层环氧树脂胶黏剂(该层环氧树脂胶黏剂即形成胶合层5)，涂胶量为200g/m2左右；将42.5R型普通硅酸盐水泥、杨木刨花(长15-25mm、宽3-5mm、厚0.2-0.4mm)、水和化学助剂(硅酸钠)按目标密度1200kg/m3进行调配、搅拌均匀后均匀地铺装在工程木底板1和木条3的上表面(工程木底板1的四周侧面分别设置挡板)，使木条3和木螺钉4充分嵌入水泥刨花板坯中；在2-3MPa的压力下将水泥刨花板坯压缩至100mm厚度，然后由锁紧夹锁住，在温度为70℃的密闭室内养护约12h；从锁紧夹分开后自然养护3d；在温度为80℃的干燥室内干燥至形成的水泥刨花板2的含水率为10％左右。
参见图2，为本发明的又一实施例，该组合工程木是高×宽×长为15cm×100cm×4m的胶合木——水泥刨花板组合板，其中水泥刨花板厚5cm。其制作过程为：首先将干燥好的、分级的、四面刨光的、厚×宽×长(可以接长)＝25mm×200mm(或100mm)×4000mm的杉木层板，按照从下向上1等和2等层板各1块、3等层板2块的规则组坯，在层板的胶合面上涂刷异氰酸酯树脂胶黏剂(胶合层的涂胶量为250g/m2左右)，在加压装置中组坯后在室温(20-30℃)下加压保压(压力1.0MPa)6-8h，释压后养生24h以上完成胶合木制作，即得到工程木底板1；刨光工程木底板1的上表面，在其上垂直放置杉木条3(厚度10mm，宽度50mm，间距20cm，木条的下表面涂刷异氰酸酯树脂胶黏剂，涂胶量为250g/m2左右)，在木条3上加压、保压(压力1.0MPa)6-8h(室温20-30℃)，释压后养生24h以上；在木条3的长度中心线上预钻螺钉孔(端距5cm，间距10cm)，孔径6mm，孔深50mm；在预钻螺钉孔中拧入直径8mm、长度80mm的六角头木螺钉4，拧入深度50mm；在工程木底板1和木条3的上表面均匀涂刷一层环氧树脂胶黏剂(该层环氧树脂胶黏剂即形成胶合层5)，涂胶量为200g/m2左右；将32.5R型普通硅酸盐水泥、杨木刨花、水和化学助剂(氯化钙)按目标密度1100kg/m3进行调配、搅拌均匀后均匀地铺装在工程木底板1和木条3的上表面以形成水泥刨花板坯(工程木底板1的四周侧面分别设置挡板)，使木条3和木螺钉4充分嵌入水泥刨花板坯中；在2-3MPa的压力下将水泥刨花板坯压缩至50mm厚度，然后由锁紧夹锁住，在温度为70℃的密闭室内养护约12h；从锁紧夹分开后自然养护3d；在温度为80℃的干燥室内干燥至形成的水泥刨花板2的含水率为10％左右。

Claims (6)

1.一种组合工程木，其包括工程木底板(1)，其特征在于，还包括水泥刨花板(2)，该水泥刨花板(2)置于该工程木底板(1)上方，该水泥刨花板(2)与该工程木底板(1)通过剪力连接件和胶合层(5)连接，且该水泥刨花板(2)的厚度为工程木底板(1)厚度的1/2-1/4；其中，该剪力连接件由木条(3)和木螺钉(4)组成；该木条(3)设于该工程木底板(1)上且与该工程木底板(1)垂直放置，该木条(3)上设有螺钉孔，该木螺钉(4)通过该螺钉孔与该木条(3)螺固。
2.如权利要求1所述的一种组合工程木，其特征在于，所述木条(3)中两相邻木条之间的间距为10-20cm。
3.如权利要求1所述的一种组合工程木，其特征在于，所述木螺钉(4)中两相邻木螺钉之间的间距为5-10cm。
4.如权利要求1所述的一种组合工程木，其特征在于，所述木条(3)与工程木底板(1)之间设置有胶黏层。
5.如权利要求1所述的一种组合工程木，其特征在于，所述工程木底板(1)由工程胶合木、或者是大径级原木制成的方木或板材、或者是单板层积材构成。
6.如权利要求1所述的一种组合工程木，其特征在于，所述胶合层(5)为环氧树脂胶黏剂层。
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