CN109434975A - 综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木及其制备方法 - Google Patents

综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木及其制备方法，属于木结构领域。正交胶合木的层板包括带裂纹的速生材层板，且速生材层板为整块裂纹板，正交胶合木各层板在水平方向上长度一致，在制备方法中，速生材层板或速生材层板组合而构成的相邻层在胶合木厚度方向上以木材纹理相互垂直的方式进行组坯配置；本发明充分利用了速生材质地松软、易于通过旋切方式制备带裂纹层板的材质特征，替代结构用规格材制备正交胶合木，拓展了速生木材在建筑结构领域的利用，大幅度降低了常规构件的材料成本，简化了构件制备工序，缩短了生产周期，解决了结构材正交胶合木构件层板中的间隙对构件力学性能、耐久性能和防火性能的不利影响。

Description

综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木及其制备 方法
技术领域
本发明属于木结构领域，具体来说，涉及正交胶合木；更具体的说，涉及综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木及其制备方法。
背景技术
正交胶合木板是由一定规格的木板通过相邻层交错叠合的方式，通过结构用胶粘剂胶合作用形成的大尺寸、双向力学性能优越的实心板，常用作建筑结构中的墙体、楼板和屋盖等主要受力构件。其最大尺寸国外(欧洲)达到了2.95m×16.0m×0.32m(宽度×长度×厚度)，国内最大尺寸达到了3.50m×24.0m×0.50m(宽度×长度×厚度)。
木材具有随着环境条件(尤其是环境湿度)改变而发生收缩或膨胀的自然特性，尤其是横向尺寸在变环境条件下的变化幅度更大，而木材的横向力学性能较低，因此常出现变形和开裂现象。由于正交胶合木尺寸(尤其是其长度和宽度)较大，因此为了降低环境条件波动引起木材尺寸变化程度，减小构件的内应力及其变形和开裂等隐患，欧洲标准《Timber structures-Cross laminatedtimber-Requirements》(中文名称：木结构-正交胶合木-要求)(BS EN 16351:2015)和我国国家标准《多高层木结构建筑技术标准》(GB/T51226-2017)均作出规定：正交胶合木层板中的规格材宜采用顺纹开槽的技术措施，槽宽不大于4mm、槽深不超过规格材厚度的90％。正交胶合木除外层的其余层板可不进行胶合拼宽，未胶合的层板间拼缝接缝不应大于6mm。如此便存在以下问题：
(1)常规结构用规格材正交胶合木构件的力学性能：正交胶合木在建筑结构中的作用是主要受力构件，而国内外标准中为降低木材干缩湿胀变形的影响，在层板中木材上开槽。根据国家标准《防腐木材工程应用技术规范》(GB 50828-2012)的规定，刻痕规格材设计指标需调整：刻痕深度≤10.0mm、长度≤9.5mm，且刻痕密度≤12000个/m2时，弹性模量下调5％；抗弯、抗拉、抗剪和顺纹抗压强度下调20％，横纹抗压强度不作调整。其他刻痕方式，强度调整系数根据试验确定。因此，木材上开槽会降低构件大的力学性能。
(2)常规结构用规格材正交胶合木构件的抗火性能：正交胶合木具有较大尺寸，火场中外侧最先炭化，形成的炭化层具有隔热绝氧的作用，能够保护内部木材继续受高温的影响，因此在建筑结构中具有并起抗火作用。而国内外标准中为降低木材干缩湿胀变形的影响，在层板中木材上开槽，并在层板间木材之间留有空隙。而木材能够起抗火作用的机制在于其较大的尺寸，当木材中有间隙时，火场中，其受火面积增加，抗火性能下降，而燃烧的木材，一方面放出热量、释放可燃气体，助长火势，另一方面，由于开槽，木材的完整性受到破坏，外侧最先形成的炭化层变得不连续，其对内部木材的保护作用减弱，因此开槽并有间隙的措施极易使正交胶合木构件从抗火构件劣化转变为火灾助燃物。
(3)常规结构用规格材正交胶合木构件的材料成本：规格材一般厚度、宽度和长度均较大，因此，只能从径级较大的原木中截取，而原木的材料成本与其径级直接相关；由于用于正交胶合木的木材均需要进行干燥处理以控制其含水率，而干燥难度、周期和费用等与木材厚度高度相关，因此常规结构用规格材正交胶合木构件的材料成本一般较高。以生产厚度为38mm、长度不小于3050mm的高等级北美规格材为例：其采伐的木材一般均为大径级原木，原木价格以1000元/m3计，出材率一般为50％，制材费用以100元/m3计，木材干燥费用为400元/m3计，则生产商所能直接使用的规格材的材料成本为1000÷50％+100+400＝2500元/m3。
以长×宽×厚为1000mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件为例：由规格材生产正交胶合木，出材率以60％计；胶粘剂成本为60元/kg计；单位胶合面积的胶粘剂用量按0.35kg/m2计，胶粘剂损耗以10％计，则正交胶合木构件层板数量为7层、胶粘剂层数为6层，因此材料成本为2500÷60％+6×0.35×60÷0.225×(1+10％)＝4783元/m3。
中国专利申请公布号：CN108481473A，公布日2018-09-14的专利文件公开了一种高附加值单板层积材的制造方法，步骤包括：1)以速生材杨木和桉木为原料，旋切或刨切成杨木单板和桉木单板为构成单元；2)用邻苯二甲酸氢钾、磷酸钾、四硼酸钠缓冲溶液对单板进行pH值调质处理；3)将调质处理后的单板通过干燥、消除背面裂隙、涂胶、热压、后处理等工序制成单板层积材，所制得的单板层积材具有良好的尺寸稳定性和力学性能，此外，还具有一定阻燃和防腐、防虫等功效；该发明公布的是一种采用厚度为6.0mm～15.0mm的带有裂隙的速生材厚单板制造单板层积材的方法，该发明指出需要通过额外的措施消除掉厚单板含有的裂隙后，才能将其用于单板层积材的制造。
国家标准《人造板及其表面装饰术语》(GB/T 18259-2018)中规定了胶合板术语：由单板构成的多层材料，通常按相邻层单板的纹理方向垂直组坯胶合而成的板材。国家标准《普通胶合板》(GB/T 9846-2015)中第5.4规定：通常相邻两层单板的木纹应基本垂直；中心层两侧对称层的单板应为同一厚度、同一树种或物理性能相似的树种，同一生产方法(即都是旋切或是刨切的)，而且木纹配置方向也应相同；在正常的干状条件下阔叶树材胶合板表板厚度不得大于3.5mm，内层单板厚度不得大于5mm，针叶树材胶合板的内层和表层单板的厚度均不得大于6.5mm。以上对胶合板构成单元的具体规定，是取决于胶合板成品的厚度较小(一般不大于40mm)的尺寸特征，以及主要用于家具、装饰装修等非受力构件或对受力要求较低的用途。当采用旋切工艺从原木制造单板中，单板在原木上原为圆弧形，旋切时被拉平，并相继反向弯曲，因此在单板表面产生压应力，背面产生拉应力，且单板越厚，原木直径越小，这种应力越大，而胶合板成品厚度较小，单板较大的内应力会使产品发生变形；当拉应力大于木材横纹抗拉强度时，单板背面产生裂缝，使单板表面变得粗糙，因此在生产中尽可能避免裂纹。因此对单板的厚度，以及每层单板的对称、奇数层等组坯方式等均进行了严格规定，主要目的是基于提高产品表面性能(装饰效果)、保证产品平整性等目的，与其力学性能、抗火性能、耐久性能等没有关联。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有的正交胶合木，采用内部木材开槽及规格材间预留间隙以降低其内应力以及开裂变形的工艺，带来的构件力学性能下降、抗火性能弱化的问题，且现有生产技术对于常规结构规格材正交胶合木构件材料制造成本过高的问题。本发明提供一种综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木及其制备方法。本发明的正交胶合木力学性能及抗火性能提高，且显著降低制造成本。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述正交胶合木的层板包括带裂纹的速生材层板，且速生材层板为整块裂纹板，正交胶合木各层板在水平方向上长度一致，所述速生材层板或速生材层板组合而构成的相邻层在胶合木厚度方向上以木材纹理相互垂直的方式进行组坯配置。
为了进一步综合考虑正交胶合木的力学性能和低成本问题，所述速生材层板设置在所述正交胶合木的内层或全部层。
为了保证速生材层板的裂隙不要过大、过多，所述速生材层板的厚度为8mm～15mm，且如果厚度过小的话，当正交胶合木最终产品尺寸一定时，相应的所用的速生材层板的层数就会增多，则每两层速生材层板之间采用的胶黏剂增多，相应的成本就会增加。
为了简化制备工序，缩短生产周期，使得到的速生材层板不需要再进行接长、拼宽等工艺，所述速生材层板为通过旋切或刨切或锯切工艺获得的整张化层板。
为了更有利于现有速生材加工出满足要求的速生材层板，所述速生材层板采用密度在0.30g/cm3～0.45g/cm3的速生材制备。
一种正交胶合木的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、层板制备工序：选用初始含水率不低于50％、对应的气干密度在0.3g/cm3～0.45g/cm3的速生材旋切或刨切或锯切成厚度为8mm～15mm的速生材层板；
S2、层板干燥工序：通过干燥将速生材层板的含水率降至8％～15％；
S3、层板涂胶工序：采用单组份聚氨酯、或三聚氰胺-脲醛树脂、或间苯二酚-酚醛树脂等结构用胶粘剂涂布在待胶合层板表面，施胶量为200g/m2～500g/m2；
S4、正交胶合木层板组坯：根据正交胶合木终产品尺寸和受力状态的规定，对若干层层板进行纹理组坯配置；
S5、正交胶合木压合：将S4中涂胶组坯后的若干层层板进行压合，制成正交胶合木，控制所述层板总厚度压缩率在5％～15％范围内；
S6、正交胶合木养生：对S5压制完成的正交胶合木，在室温条件下养生2～7天，使正交胶合木内胶粘剂完全固化，木材含水率分布进一步均匀。
作为优选地，在S4中，正交胶合木的最外层层板的木材顺纹理方向与所述正交胶合木受力要求高的方向一致布置，且最外层层板由若干速生材层板同纹理方向组成，所述最外层层板的总厚度不超过40mm。
作为优选地，在所有正交胶合木的层板配置方式中，正交胶合木的其中一最外层层板由结构用规格材构成，而内层和另一最外层层板由旋切的速生材层板构成。
作为优选地，所述速生材层板的厚度为10mm～12mm，且所述速生材层板为通过旋切工艺获得的整张化层板。
作为优选地，用于旋切的速生材密度选择0.35g/cm3～0.40g/cm3。
作为优选地，在S4中，当所述正交胶合木在某一方向受力需求升高时，正交胶合木的最外层层板采用结构用规格材。
作为优选地，在S5中，控制所述层板总厚度压缩率在8％～12％范围内，即压力选择为能够使层板的总厚度压缩率控制在8％～12％所对应的压力。
作为优选地，在S5中，所述压合采用室温压合；或采用高频/微波的方式加热压合，以提高构件内部温度至30℃～60℃。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明利用速生材的密度小、初始含水率高、塑性好、加工损耗小且出材率高等材质特点，制备厚度在8mm～15mm的速生材层板，在对速生材层板展平的过程中，由于速生材层板两侧松紧的不同，形成裂纹，且速生材层板厚度越大、木材强度越高、密度越大、含水率越低，裂纹数量及开裂程度越大，而这些裂纹缺陷与规格材间预留间隙、对规格材开槽的作用相当，能够起到显著降低由于环境条件波动导致的内应力、变形和开裂等隐患；同时，本发明根据速生材加工成速生材层板，无需额外工序加工，也不再需专业开槽设备，成本降低，同时速生材层板上的裂纹起到了构件尺寸稳定性强、抗变形和抗开裂性能高的作用；
(2)相较于在规格材上开槽的工艺，容易导致构件力学性能大幅度下降的问题，该工艺为使构件有足够的安全承载性，也增加了木材消耗，本发明由于速生材材质松软、原木初始含水率高、木材塑性较强的原因，所加工出的层板的裂纹数量众多且尺寸细小；同时，在正交胶合木制作工艺中，各层板在胶粘剂填充和渗透作用下，层板中的裂纹基本弥合，因此不会导致构件力学性能的削弱；
(3)传统规格材开槽工艺及木材间预留间隙的方式，增加了火场中构件的受火面积，同时破坏了构件的整体性，并改变火场中构件内的温度分布，不利于发挥构件的抗火性能，本发明提出的以带裂纹速生材层板制备正交胶合木构件的方案，层板中的裂纹尺寸小，且在正交胶合木制备中通过胶粘剂涂布、压合、渗透等工艺，保证了构件的整体性，有利于正交胶合木构件的抗火性能的发挥；
(4)速生材成材周期短、材料成本较低；与结构用规格材的制材工艺相比，旋切等制作工艺决定了其木材出材率高，木材损耗小；且正交胶合木的制备工艺决定了当采用结构用规格材进行制备时，需要指接、拼宽等工艺，每一道工艺都会有木材损耗，而本发明的速生材层板为整张化，可以直接使用，出材率进一步提高，从而降低了成本；虽然采用速生材层板进行制备所需的胶粘剂较使用规格材多，但增加幅度远小于木材的材料成本，因此，采用速生材层板制备正交胶合木，构件材料成本低；
(5)当受力情况和构件截面尺寸确定，若正交胶合木的全部层板选择速生材层板可以显著降低成本；若构件最外侧的一侧或两侧层板采用结构用规格材，其余层采用速生材层板，以此能够在降低材料成本的同时，兼顾构件的力学性能，完全满足国内外各类标准规范的要求和规定，可行性和实用性更强；
(6)本发明的速生材层板的厚度选择在8mm～15mm之间，设计合理，厚度过小时，当最终产品尺寸一定时，所用速生材层板的层数就会过多，每两层速生材层板间又要采用胶粘剂，胶粘剂的材料成本就会过多增加，不经济；当厚度过大时，制备出来的层板裂隙过多、过大，也会影响最终产品的力学性能；
(7)本发明的正交胶合木的制备方法，在制备速生材层板时优先选择旋切工艺，刨切和锯切也可以制备层板，但由于锯切和刨切工艺的限制，采用这两种工艺，所制备的速生材层板较旋切工艺覆面尺寸小，采用旋切工艺制备的速生材层板长度可达数米或十几米，且整张化程度更高，不需要再通过接长、拼宽等工艺，简化制备工序、缩短了生产周期；
(8)本发明的正交胶合木的制备方法，在压合工艺中，控制速生材层板总厚度压缩率在8％～12％范围内，即压力选择为能够使速生材层板的总厚度压缩率控制在8％～12％所对应的压力；若压力过小，木材和木材界面的胶合木强度达不到使用要求；压力过大的话，木材损耗大，影响成本；在此范围内的压缩率，可以获得合格的胶合强度，同时通过压缩还能提高木材密度，进而提高木材强度；
(9)压合过程中，采用高频/微波的方式加热压合，以提高构件内部温度至30℃～60℃，加快胶粘剂固化速度，缩短压合时间。
附图说明
图1为常规结构用材正交胶合木示意图；
图2为全部层板为速生材层板的正交胶合木示意图；
图3为单侧最外层为结构用木材的速生材层板正交胶合木示意图；
图4为两侧最外层均为结构用木材的速生材层板正交胶合木示意图；
图5为单侧最外层由一组纹理同向速生材层板组坯配置的层板正交胶合木示意图。
图6为两侧最外层均由一组纹理同向速生材层板组坯配置的层板正交胶合木示意图。
图中：1、最外层结构用规格材；2、内层结构用规格材；3、规格材间隙；4、规格材内开槽；5、木材顺纹理方向；6、最外层速生材层板；7、内层速生层层板；8、最外层速生材组合层板。
具体实施方式
综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，正交胶合木的层板包括带裂纹的厚度为8mm～15mm的速生材层板，最优的厚度范围为10mm～12mm，且速生材层板为整块裂纹板，正交胶合木各层板在水平方向上长度一致，速生材层板或速生材层板组合而构成的相邻层以木材纹理相互垂直的方式进行组坯配置。速生材层板为通过旋切或刨切或锯切工艺获得的整张化层板。速生材层板的制作工艺决定了其木材纹理是连续的，因此与单块规格材留有间隙的组坯配置相比，其外观装饰效果更好，实现了木结构构件受力与装修一体化的效果。
在选材时，速生材层板采用密度在0.30g/cm3～0.45g/cm3的材质松软的国产速生材制备，最优的密度范围为0.35g/cm3～0.40g/cm3，这种材质的木材，易于进行旋切，当制备厚度8mm～15mm的层板时，还带有裂隙，适于制备正交胶合木，其他材料只能制备2mm～3mm左右的层板，达不到本发明的质量要求；且速生材相较于其他原木，其长得快、价格低。
需要说明的是，为了进一步综合考虑正交胶合木的力学性能和低成本问题，速生材层板设置在正交胶合木的内层或全部层，当正交胶合木的所有层均由速生材层板构成时，用作装饰面的最外层层板的材质等级不低于行业标准《旋切单板》(LY/T 1599-2011)表3和表4中单板等级II级的规定，如果低于该等级，产品外观质量均严重下降。
当正交胶合木构件所有层均由速生材层板构成时，除去用作装饰面的最外层，其余层用速生材层板的材质等级与当正交胶合木构件内层均由速生材层板构成时所有层板的材质等级相同，以此提高木材使用率，且不影响最终产品的性能。同时，对于其中裂缝缺陷，不得低于行业标准《旋切单板》(LY/T 1599-2011)表5中芯板等级II级的规定，即裂缝宽不大于3mm，长度不大于板长30％，其它缺陷不低于行业标准《旋切单板》(LY/T 1599-2011)表5中芯板等级I级的规定。
通过上述技术措施能够在以下几个方面解决现有技术问题：
(1)正交胶合木尺寸稳定性：所采用的速生木材材质较软、初始含水率较高，与常规结构用材相比，木材的机械切割能耗低、产品性能好，易于进行旋切并得到厚度较大的层板，可用于制备厚度为8mm～15mm的速生材层板；同时其密度更小，力学性能就相对较低，一定的横向变形条件下，其累积的内应力较小，用其生产正交胶合木，构件的稳定性更高；不同于常规胶合板或单板层积材等层合板类木质产品用层板厚度2mm～5mm，另外单板层积材生产的最终成品的尺寸较小，因此制备采用热压，正交胶合木尺寸较大，因此制备采用冷压；最后单板层积材多用于包装、家具领域，正交胶合木用于建筑结构领域。
速生材旋切后层板的背面裂隙更多，再结合速生木材材质较软、木材初始含水率较高的高木材塑性，以及现有旋切8mm～15mm厚的速生材层板的工艺现状，这种条件下制备的层板的裂纹在可控范围内，其在层板旋切等工艺过程中自动产生，无需额外再增加开槽工序；能够起到与规格材内开槽4和规格材间隙3相同的作用，而缓冲木材横向变形引起的内应力。
(2)正交胶合木的力学性能和抗火性能：如上述(1)所述，由层板旋切中自动产生的裂纹，其宽度通常不足2mm，且均匀性较好，在层板涂胶、组坯和压合后，在液体胶粘剂流动、压力作用下胶粘剂在木材内部渗透等的作用下，裂纹基本弥合，有效地保证了木材结构的完整性，有利于构件力学性能的提高；且所施加的胶粘剂，其抗火性能均较木材高，并且层板裂纹的弥合降低了火场中木材的裸露面积，有效地保证了构件的抗火性能。
(3)正交胶合木材料成本：以长×宽×厚为1000mm×1000mm×225mm的层板正交胶合木构件为例：采伐的木材一般均为小径级原木，原木价格以600元/m3计，出材率一般为90％，加工费用以100元/m3计，木材干燥费用为100元/m3计，则生产商所能直接使用的层板的材料成本为600÷90％+100+100＝867元/m3。由10mm层板生产正交胶合木，出材率以90％计，一定压力下速生材材积额外损耗以8％计；胶粘剂成本为60元/kg计；单位胶合面积的胶粘剂用量按0.35kg/m2计，胶粘剂损耗以10％计，则正交胶合木构件层板层数为24层，胶缝层数为23层，因此其材料成本为867÷90％×(1+8％)+23×0.35×60÷0.225×(1+10％)＝3402元/m3；当速生材层板厚度为15mm时，正交胶合木构件的材料成本为867÷90％×(1+8％)+16×0.35×60÷0.225×(1+10％)＝2684元/m3。与常规结构用规格材正交胶合木材料成本4783元/m3相比，采用厚度为10mm的速生材层板制备正交胶合木时，材料成本为3618元/m3、降低幅度达24.35％，当速生材层板厚度为15mm时，正交胶合木的材料成本为2684元/m3、降低幅度达43.88％。因此，采用国产速生木材层板代替结构用规格材用于生产正交胶合木，有效地降低了材料成本，提高了市场竞争力。
(4)速生材层板裂纹在正交胶合木中的利用：背景技术中已经公开的专利文件：一种高附加值单板层积材的制造方法，指出需要通过额外的措施消除掉厚单板含有的裂隙后，才能将其用于单板层积材的制造，这是由单板层积材尺寸较小决定的，其厚度一般不超过40mm。与该文件不同的是，正交胶合木构件尺寸较大，其厚度一般在100mm以上，而木材横纹方向的尺寸越大，其累积的内应力越高，越能引起产品的变形，导致开裂，最终影响其力学性能。因此，针对正交胶合木，其层板带有的裂纹起着积极的正面作用，无需在产品制造中通过额外的措施加以消除。
一种正交胶合木的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、层板制备工序：选用初始含水率不低于50％、对应的气干密度在0.3g/cm3～0.45g/cm3的速生材旋切成厚度为8mm～15mm的速生材层板；
S2、层板干燥工序：通过干燥将速生材层板的含水率降至8％～15％；
S3、层板涂胶工序：采用单组份聚氨酯、或三聚氰胺-脲醛树脂、或间苯二酚-酚醛树脂等结构用胶粘剂涂布在待胶合层板表面，施胶量为200g/m2～500g/m2；
S4、正交胶合木层板组坯：根据正交胶合木终产品尺寸和受力状态的规定，对若干层层板进行纹理组坯配置；
S5、正交胶合木压合：将S4中涂胶组坯后的若干层层板进行压合，制成正交胶合木，制成正交胶合木，控制层板总厚度压缩率在5％～15％范围内，更进一步的，控制速生材层板总厚度压缩率在8％～12％范围内
S6、正交胶合木养生：对S5压制完成的正交胶合木，在室温条件下养生2～7天。
值得一提的是，在S5中，压合可以采用室温压合，或者采用高频/微波的方式加热压合，以提高构件内部温度至30℃～60℃。保持一定温度是为了缩短压合时间，温度较高时，胶粘剂固化速度快。对于正交胶合木产品，其尺寸过大，另外木材的导热系数低，常规的加热方式难以满足规模化生产的需要，如现有技术中采用的平板热压或热风对流，构件内部温度升到指定的30℃～60℃，需要数个小时；而采用高频或微波，仅仅需要1～2分钟。
本发明的速生材层板设置在正交胶合木的内层或全部层，内层也可以放置结构用规格材，但是由于结构用规格材的质量和价格均比速生材层板要高，故本发明所述内层是指除了正交胶合木最外层两层层板之外的所有层板。在所有正交胶合木的层板配置方式中，当受力情况和构件截面尺寸确定，正交胶合木的全部层板选择速生材层板可以显著降低成本；选择构件最外侧的一侧或两侧层板采用结构用规格材，其余层采用速生材层板，以此能够在降低材料成本的同时，兼顾构件的力学性能，完全满足国内外各类标准规范的要求和规定，可行性和实用性更强。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
如图2所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件全部层均采用速生材层板，所采用速生材的密度为0.45g/cm3，旋切层的厚度为8mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材从厚度总压缩率达到6.67％所对应的压力值，取微波辅助的加热方式，使构件内部温度达到50℃～60℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)进行对比，组坯示意如图1所示，即最外层结构用规格材1和内层结构用规格材2构成的相邻层以木材纹理相互垂直的方式进行组坯配置，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用速生材层板制备正交胶合木，层板层数为30层，胶缝层数29层，因此其木材成本为867÷90％×(1+6.67％)＝1027.6元/m3，胶粘剂成本为29×0.35×60×4.444×(1+10％)＝2977.3元/m3，总的材料成本为4005元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低16.27％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例2
如图2所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件全部层均采用速生材层板，所采用速生材的密度为0.30g/cm3，旋切层板的厚度为15mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到13.33％所对应的压力值，压合在室温条件下完成。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用速生材层板制备正交胶合木，层板层数为17层，胶缝层数16层，木材成本为867÷90％×(1+13.33％)＝1092元/m3，胶粘剂成本为16×0.35×60×4.444×(1+10％)＝1643元/m3，总的材料成本为2735元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低42.82％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例3
如图2所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件全部层均采用速生材层板，所采用速生材的密度为0.35g/cm3，旋切层板的厚度为10mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到11.11％所对应的压力值，取高频辅助的加热方式，使构件内部温度达到40℃～50℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用速生材层板制备正交胶合木，层板层数为25层，胶缝层数24层，因此其木材成本为867÷90％×(1+11.11％)＝1071元/m3，胶粘剂成本为24×0.35×60×4.444×(1+10％)＝2464元/m3，总的材料成本为3535元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低26.09％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例4
在正交胶合木制备工艺中，组坯时，当正交胶合木在某一方向需要较高的受理需求时，正交胶合木的最外层层板采用最外层结构用规格材1。
如图3所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件单侧最外层采用38mm厚最外层结构用规格材1，接长刨光后的厚度统一为35mm，另一侧最外层和内层全部采用速生材层板，即最外层速生材层板6和内层速生层层板7，所采用速生材的密度为0.35g/cm3，旋切层板的厚度为9.5mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到5％所对应的压力值，取高频辅助的加热方式，使构件内部温度达到40℃～50℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用单侧最外层为结构用规格材、其余为速生材层板制备正交胶合木，层板和规格材总层数为21层，胶缝层数20层，因此其木材成本为2500÷60％×35÷225+867÷90％×190÷225×(1+5％)＝648.2+854.2＝1503元/m3，胶粘剂成本为20×0.35×60×4.444×(1+10％)＝2054元/m3，总的材料成本为3557元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低25.63％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例5
如图3所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件单侧的最外层采用最外层结构用规格材1，其余层全部采用速生材层板，所采用速生材的密度为0.30g/cm3，旋切层板的厚度为15mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到10.53％所对应的压力值，取微波辅助的加热方式，使构件内部温度达到45℃～55℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用单侧最外层为结构用规格材、其余为速生材层板制备正交胶合木，层板和规格材总层数为15层，胶缝层数14层，因此其木材成本为2500÷60％×35÷225+867÷90％×190÷225×(1+10.53％)＝648.2+899.1＝1548元/m3，胶粘剂成本为14×0.35×60×4.444×(1+10％)＝1438元/m3，总的材料成本为2986元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低37.57％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例6
如图4所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件两侧最外层采用38mm厚最外层结构用规格材1，接长刨光后的厚度统一为35mm，内层全部采用速生材层板，即内层速生层层板7，所采用速生材的密度为0.35g/cm3，旋切层板的厚度为11.5mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到15％所对应的压力值，取高频辅助的加热方式，使构件内部温度达到45℃～55℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用两侧最外层为结构用规格材、内层为速生材层板制备正交胶合木，层板和规格材总层数为21层，胶缝层数20层，因此其木材成本为2500÷60％×70÷225+867÷90％×155÷225×(1+15％)＝1296.3+618.2＝1915元/m3，胶粘剂成本为20×0.35×60×4.444×(1+10％)＝2054元/m3，总的材料成本为3969元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低17.02％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例7
在正交胶合木制备工艺中，在组坯时，当正交胶合木在某一方向需要较高的受理需求时，正交胶合木的最外层层板的木材顺纹理方向5与正交胶合木受力要求高的方向一致布置，且最外层层板由若干速生材层板同纹理方向组成，最外层层板的总厚度不超过40mm，以满足胶合木构件层板厚度的统一规定。
如图5所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件单侧最外层由一组纹理同向组坯配置的速生材层板组合，即最外层速生材组合层板8，另一外侧和内层均为速生材层板，即最外层速生材层板6和内层速生层层板7，所采用速生材的密度为0.35g/cm3，旋切层板的厚度为12mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到12％所对应的压力值，取高频辅助的加热方式，使构件内部温度达到45℃～55℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用单侧外侧为最外层速生材组合层板8、另一外侧和内层层板为速生材层板制备正交胶合木，层板总层数为21层，胶缝层数20层，因此其木材成本为867÷90％×(1+12％)＝1079元/m3，胶粘剂成本为20×0.35×60×4.444×(1+10％)＝2054元/m3，总的材料成本为31339元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低34.50％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
实施例8
如图6所示，综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，所述构件两侧最外层均由一组纹理同向组坯配置的速生材层板组合，即最外层速生材组合层板8，内层均为内层速生层层板7，所采用速生材的密度为0.32g/cm3，旋切层板的厚度为15mm，组坯加压过程中，取压力为能使速生材层板厚度总压缩率达到13.33％所对应的压力值，取高频辅助的加热方式，使构件内部温度达到45℃～55℃。
以长×宽×厚为4444mm×1000mm×225mm的规格材正交胶合木构件(体积为1.0m3)为例，以38mm厚、长度不小于3050mm的规格材为例，木材成本为2500÷60％＝4167元/m3，胶粘剂成本为6×0.35×60×4.444×(1+10％)＝616元/m3，总的材料成本为4783元/m3。
采用两侧最外层为最外层速生材组合层板8、内层层板为内层速生层层板7制备正交胶合木，层板和规格材总层数为17层，胶缝层数16层，因此其木材成本为867÷90％×(1+13.33％)＝1092元/m3，胶粘剂成本为16×0.35×60×4.444×(1+10％)＝1643元/m3，总的材料成本为2735元/m3，与采用38mm厚花旗松结构材制备的正交胶合木相比，材料成本低42.82％，其尺寸稳定性、抗变形和抗开裂性能，以及耐久性能和抗火性能均更高，并满足国内外各相关标准规范的规定。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.综合速生材材质特征及建筑结构需求的正交胶合木，其特征在于：所述正交胶合木的层板包括带裂纹的速生材层板，且速生材层板为8mm～15mm的整块裂纹板，正交胶合木各层板在水平方向上长度一致，所述速生材层板或速生材层板组合而构成的相邻层在胶合木厚度方向上以木材纹理相互垂直的方式进行组坯配置。
2.根据权利要求1或2所述的正交胶合木，其特征在于：所述速生材层板设置在所述正交胶合木的内层或全部层。
3.根据权利要求1所述的正交胶合木，其特征在于：所述速生材层板为通过旋切或刨切或锯切工艺获得的整张化层板。
4.根据权利要求1或3所述的正交胶合木，其特征在于：所述速生材层板采用密度在0.30g/cm3-0.45g/cm3的速生材制备。
5.一种正交胶合木的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、层板制备工序：选用初始含水率不低于50％、对应的气干密度在0.3g/cm3～0.45g/cm3的速生材旋切成厚度为8mm～15mm的速生材层板；
S2、层板干燥工序：通过干燥将速生材层板的含水率降至8％～15％；
S3、层板涂胶工序：采用单组份聚氨酯或三聚氰胺-脲醛树脂或间苯二酚-酚醛树脂结构用胶粘剂涂布在待胶合速生材层板表面，且施胶量为200g/m2～500g/m2；
S4、正交胶合木层板组坯：根据正交胶合木终产品尺寸和受力状态的规定，对若干层层板进行纹理组坯配置；
S5、正交胶合木压合：将S4中涂胶组坯后的若干层层板进行压合，制成正交胶合木，控制所述层板总厚度压缩率在5％～15％范围内；
S6、正交胶合木养生：对S5压制完成的正交胶合木，在室温条件下养生2～7天。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在S4中，正交胶合木的最外层层板的木材顺纹理方向与所述正交胶合木受力要求高的方向一致布置，且最外层层板由若干速生材层板同纹理方向组成，所述最外层层板的总厚度不超过40mm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在S4中，当所述正交胶合木在某一方向受力需求升高时，正交胶合木的最外层层板采用结构用规格材。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在S5中，控制所述层板总厚度压缩率在8％～12％范围内。
9.根据权利要求5或8所述的制备方法，其特征在于：在S5中，所述压合采用室温压合；或采用高频/微波的方式加热压合。
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