CN111576735A - 一种钢管-重组竹复合结构件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种钢管‑重组竹复合结构件及其生产方法，包含有：防护件，其内部设置有密闭的容置区间；重组竹部，设置于所述容置区间内，按如下方法制作竹材预处理：将竹材制备成半成品的竹丝束；竹丝束放置：将所述竹丝束放置于至少一面开口的防护管件的内部；施胶压缩：在所述竹丝束的放置处施加胶质物，再将所述竹丝束和所述胶质物的混合物压缩成形，并将用于放置所述竹丝束的所述开口闭合；固化：待所述竹丝束和所述胶质物的混合物固化；成型：将所述防护管材的剩余开口面闭合形成成品的复合结构件。本发明能有效防止重组竹与空气接触，复合结构件内的材料配合紧实，其制作方式不会给施工现场带来湿作业和污染。

Description

一种钢管-重组竹复合结构件及其生产方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种钢管-重组竹复合结构件及其生产方法。

技术背景

竹材成材效率高，环保高效，且竹材本身韧性高，是一种理想的可持续绿色建筑材料，但由于竹材本身强度及刚度较低，不满足建筑用材需求，在此基础上国人自主开发了以竹材作为原材料的重组竹材料，该材料在力学性能上满足指标，但由于加工过程中材料的粘合采用胶体粘合，结构容易发生脱胶开裂的情况，在长期使用下会出现虫蛀或发霉现象，耐久性差，不适合长期使用。

钢材强度高，可塑性高，抗腐蚀性能力较木质结构强，但钢管相对而言韧性较差，在重压之下容易造成弯曲断裂，且相同体积的金属相对于木材而言材料成本较高。

为了改善这一缺陷，结合两种材料的优点，在钢管内部填充重组竹，形成新的复合结构，可有效阻止重组竹脱胶开裂现象，重组竹的韧性也能防止钢管发生局部弯曲。

公开号为CN 207177097 U的中国实用新型专利公开的一种冷弯薄壁型钢竹组合构件，该实用新型专利所述的冷弯薄壁型钢竹组合构件包括重组竹及冷弯薄壁型钢组件，重组竹包裹且固定于冷弯薄壁型钢组件内，该组合构件能够有效的提高竹建筑的使用寿命，并且承载力及可靠性较好。该发明通过在加工好的重组竹结构外围贴上钢板材料以提升其表面性能，但该连接方式虽结合了两者的优点，由于通过两块C型钢包围的方式其必定留存连接缝隙，易造成腐蚀，且由于重组竹外侧包裹的钢板存在凹角，受力过程中钢板不能对内部重组竹产生较为理想的约束。

又如申请公布号为CN109291178A中国发明专利所公开的一种重组竹型材及其生产工艺，所述重组竹型材由浸胶的竹丝束组成，每一竹丝束均沿着重组竹型材的纤维长度方向连续覆盖，相邻竹丝束之间由胶水填充，所述竹丝束经过碾压疏解、碳化、烘干、浸胶、干燥、养生、压制、板坯在养生、定后、造型和油漆之后形成重组竹型材。该发明成型解决了现有技术中所形成的重组竹型材品质一致性较差的问题。但该生产方式仅适用于生产普通重组竹板材的，若需要对重组竹进行防护，仍需在后期加设防护件，这样的结合方式不紧凑也不高效，并且与现阶段的建筑现场施工很难相结合。

发明内容

本申请提供了一种钢管-重组竹复合结构件及其生产方法，它区别于现有技术中存在的技术问题，能有效防止重组竹与空气接触，复合结构件内的材料配合紧实结构稳定性高，通过以防护件为模具的制作方式将重组竹与防护件牢牢结合，能够与现阶段的建筑现场施工步骤相结合，并能减少施工现场的湿作业造成的噪声和粉尘问题，且在混凝土的养护过程中如果不重视水资源的回收利用将造成水资源的浪费，而本发明所提到的生产方法能在工厂完成制作过程，在施工现场仅仅需要通过连接件连接的方式设置，不会造成上述影响。

一种钢管-重组竹复合结构件，包含有：防护件，其内部设置有密闭的容置区间；重组竹部，设置于所述容置区间内。

通过采用上述技术方案，实现了重组竹与外界的空气、水等物质的隔绝，进而有效的避免发霉现象的发生，同时还能够防止蛀虫进入结构件内部对重组竹造成虫蛀损坏。

作为优选，所述防护件包含有防护管件及密封的设置于所述防护管件开口处的防护端板。

该结构件通常为管状件，此时密封的设置于管状件上下端口处的组件即为防护端板；所述防护件侧面的用于设置防护端板位置处称为上下端口，其他面称为侧面。

作为优选，所述防护端板上设置有若干个第一连接件或设置有能够与所述第一连接件配合的若干个第二连接件。

该类结构往往在有长度方向拼接需求的情况下使用，通过采用上述技术方案，以预先设置连接件的方式将两根所述钢管-重组竹复合结构件相连，增加其高度，以适应不同的建材需求。

作为优选，所述防护管件上设置有用于加强侧面连接强度的加强结构，所述加强结构包括有设置于所述防护管件内部且用于提供承载力的承接件，所述承接件的侧端设置有贯穿所述防护管件侧壁的第三连接件。

在传统的建筑结构中，常常会遇到梁柱连接的情况，通过设立该加强结构使所述钢管-重组竹复合结构件能适用于建筑领域的梁柱结构中，使两根所述钢管-重组竹复合结构件能在垂直方向上相互连接，由材料力学中的压杆稳定理论可以得出，对于两个相互垂直设置的杆件，受竖向载荷的作用，容易出现变形情况，不能完全发挥材料承载力，载入承接件从一定程度上加强了所述钢管复合结构件的刚度。

作为优选，所述防护管件的外表面固定设置有一连接板，所述连接板上设置有用于所述第三连接件通过的通孔。

通过采用上述技术方案，所述连接板直接固定设置于所述防护管件的外表面，设置时要确保所述连接板上的通孔与所述第三连接件对齐，连接板的作用在于保证节点域的安全，加强两根所述钢管-重组竹复合结构件之间的连接强度。

作为优选，所述防护管件的内壁上设置有若干个重组竹加固件。

通过采用上述技术方案，在部件压缩成型后形成自然的凹凸配合状态，提升所述重组竹部与所述防护管件的界面摩擦力，同时增加了所述重组竹与所述防护管件的表面接触面积，使所述重组竹部及所述防护管件连接后更加紧密牢固。

作为优选，所述防护管件内还设置有防护内管，所述容置区间为所述防护管件的内壁面、所述防护端板与所述防护管件相密封连接一端的端面以及所述防护内管的外壁面所包围而成，所述防护内管的管件长度与所述防护管件的长度相同。

通过采用上述技术方案，使所述钢管-重组竹复合结构件内部形成一个中空区域可以减轻其结构自重、提高构件截面的抗弯能力。

防护管件为钢材，而重组竹的热膨胀系数大于钢管的热膨胀系数，在气温剧烈变化时，由于重组竹材料和钢管的热胀冷缩的程度不同，在发生冷缩时，防护内管的缩径程度小于防护管件的缩径程度，即防护内管为重组竹的收缩提供了支撑，使得重组竹不会过于收缩，也能避免防护管件和重组竹的连接部位的开裂状况。

进一步的，带有侧面为平面的防护内管，其平面具有相对于弧形面的易压缩性，在冷缩时，能够通过该平面的压缩为重组竹的冷缩提供进一步的缓冲，使得避免钢管-重组竹连接部位的开裂的效果更好。

一种钢管-重组竹复合结构件的生产方法，包含有如下步骤：

竹材预处理：将竹材制备成半成品的竹丝束；

竹丝束放置：将所述竹丝束放置于至少一面开口的防护管件的内部；

施胶压缩：在所述竹丝束的放置处施加胶质物，再将所述竹丝束和所述胶质物的混合物压缩成形，并将用于放置所述竹丝束的所述开口闭合；

固化：待所述竹丝束和所述胶质物的混合物固化；

成型：将所述防护管材的剩余开口面闭合形成成品的复合结构件。

通过采用方法，使所述竹丝束与所述复合结构件的结合更加紧密，形成一体式建材，制成的所述复合结构件由于不存在暴露于空气中的重组竹，而且其结构密实，性能更加稳定。

作为优选，所述竹丝束放置步骤中，用于放置所述竹丝束的开口为所述防护管件侧壁上开设的开口。

通过采用上述技术方案，在所述防护管件侧面开设的开口，使所述竹丝束放置更加便捷，结合需要可采取热压或冷压的方式进行压缩，保证压缩严实。

作为优选，在施胶压缩步骤中，将所述防护管件置于用于防止所述防护管件变形的模具中。

在施胶压缩过程中由于所述竹丝束与所述胶质物的混合物在被压缩的过程中内部压力变大会对防护管件内壁施加压力，如果没有模具的支撑，防护管件受压力影响向外弯曲变形，影响最终成型效果。

综上所述，本发明有以下有益效果：

1、结构稳定、不易出现发霉及虫蛀现象；

2、通过设立连接件使两个复合件之间的连接更加便捷，同时采用装配式施工方法可以减少施工现场的湿作业和污染问题；

3、中空区域的设置减轻了结构自重，提升了复合件截面的抗弯曲能力；

4、该方法生产出来的复合结构材料之间的结合更加紧密，稳定性高；

5、防护内管的设置可有效的防止因气温的变化带来的防护管件和重组竹连接部位的开裂现象出现。

附图说明

图1为本发明普通构件示意图；

图2为本发明需接长构件示意图；

图3为本发明垂直连接时节点处理示意图；

图4为包含有矩形防护内管的结构件的截面示意图；

图5为包含有圆形防护内管的结构件的截面示意图；

图6为本发明设置重组竹加固件的截面示意图；

图7为本发明设置加强筋的截面示意图；

图中，1-防护件、1-1防护管件、1-2防护端板、1-3防护内管、2-重组竹部、3-重组竹加固件、4-加强钢、a-第一连接件、b-第二连接件、c-加强结构、c-1-承接件、c-2-第三连接件及d-连接板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的解释：

实施例1，结合图1、图2及图6，一种钢管-重组竹复合结构件，包含有：由钢板及钢管加工制成的防护件1，所述钢板及所述钢管采用不锈钢或者碳素钢其内部设置有密闭的容置间区；由重组竹构成的重组竹部2，所述重组竹采用耐久性和阻燃性更高的碳化重组竹材料，设置于所述容置间区内。

所述防护件1由防护管件1-1及密封的设置于所述防护管件1-1开口处的防护端板1-2，所述防护端板1的数量为两块，分别设置于所述防护管件1-1的上下两端开口处。所述防护件1内壁设置有绕内壁一周均匀焊接的1组共12个重组竹加固件4，在所述防护件1竖直方向上共计均匀焊接有3组共36个重组竹加固件4，所述重组竹加固件4为短钢筋；

设置于所述防护管件1-1上端开口处的所述防护端板1-2上设置有4个用于连接的第一连接件a，设置于所述防护管件1-1下端开口处的所述防护端板1-2上设置有4个用于配合所述第一连接件a连接的第二连接件b，所述第一连接件a为螺栓，所述第二连接件b为连接孔，为方便两者的配合，通过螺母与穿过所述连接孔的所述螺栓的螺纹配合将两个钢管-重组竹复合结构件连接起来以达到延长竖向长度的目的。

一种钢管-重组竹复合结构件的制作方法，包括以下步骤：

a）将竹材加工成长条状竹篾、竹丝或碾碎成竹丝束；

b）用三块钢板焊接组成截面为U型的U型钢板，并将U型钢板置于刚性强的模具中，将干燥处理的竹丝束置于所述U型钢板中，填满整个U型槽并高出所述U型槽高度的一半，高出一半的目的是为提高压缩后重组竹密度，加强其强度。

c）在所述竹丝束上置入胶，在液压机的压塑下形成块状混合物，所述块状混合物完全填满U型钢板，且上端面与所述U型钢板侧面开口持平，于所述块状混合物裸露表面设置盖钢板，设置的所述盖钢板与所述U型钢板焊接形成防护管件1-1；

d）等待所述块状混合物形成重组竹并因胶体的粘性与所述U型钢板黏连之后，将U型钢板与所述重组竹形成的钢竹复合结构从模具中取出；

e）在所述防护管件1-1上下开口处焊接防护端板1-2，使整体形成防护件1。

f）在所述防护件1上端的防护端板1-2焊接设置4个螺栓，在所述防护件1下端的所述防护端板1-2上开设供所述螺栓通过的4个连接孔。

实施例2，结合图1、图3及图6，与实施例1不同之处在于，所述防护管件1-1上设置有用于加强侧面连接强度的加强结构c，所述加强结构c包括有设置于所述防护管件1-1内部的用于承接建筑建材的承接件c-1及设于所述承接件c-1延伸段位于所述防护管件1-1表面的第三连接件c-2，所述承接件c-1为节点域加劲板，用于防止因两个相互垂直设置的杆件受竖向载荷的作用，出现变形情况；所述第三连接件c-2为螺栓；所述防护管件1-1表面还设置有连接板，所述连接板d为用于保证节点域安全的节点域连接板，所述连接板d上设置有用于连接件d通过的通孔。

与实施例1所述的一种钢管-重组竹复合结构件的制作方法，不同之处在于：在步骤b）中，用三块钢板焊接组成截面为U型的U型钢板，同时在U型槽中置入两块截面形状与U型槽截面形状相同的承接件c-1，并将U型钢板置于刚性强的模具中，将干燥处理的竹丝束置于所述U型钢板中，填满整个U型槽并高出所述U型槽高度的一半；

在步骤f）中，在所述防护管件1-1一个侧面上焊接4个螺栓，所述螺栓的位置对应所述承接件c-1所在的位置，于所述螺栓上套设开设有4个连接通孔的连接板d，所述通孔的位置与所述螺栓的位置相对应。

实施例2所述的产品用于两个钢管-重组竹复合结构件需垂直连接时使用。

实施例3，参考图1、图4、图5及图6，与实施例1不同之处在于所述防护管件1-1内还设置有防护内管1-3，所述防护内管1-3为钢材制成的刚性管件，其长度与所述防护管件1-1的长度相同，所述容置区间为所述防护管件1-1的内壁面、所述防护端板1-2与所述防护管件相密封连接一端的端面以及所述防护内管1-3的外壁面所包围而成，所述防护内管1-3的截面为矩形的空心管，所述防护内管1-3也可以是截面为圆形的空心管，但进一步的说所述防护内管1-3的截面为矩形效果更加优秀，因为带有侧面为平面的防护内管，其平面具有相对于弧形面的易压缩性，在热胀冷缩时，能够通过该平面的压缩为重组竹的膨胀或冷缩提供进一步的缓冲，使得避免防护管件局部胀裂和钢管-重组竹连接部位的开裂的效果更好。

与实施例1所述的一种钢管-重组竹复合结构件的制作方法，不同之处在于：

在步骤b）中，用三块钢板焊接组成截面为U型的U型钢板，在所述U型钢板下开口处焊接防护端板1-2，在所述防护端板1-2的上端面焊接防护内管1-3，在所述U型钢板上开口处焊接防护端板1-2，该方式可以将所述防护内管1-3固定于相应位置方便后续的加工并将U型钢板置于刚性强的模具中，将干燥处理的竹丝束置于所述U型钢板中；

在进行步骤c）时，在所述竹丝束上置入胶，在液压机的压塑下形成块状混合物，所述块状混合物完全填满U型钢板与所述防护内管1-3形成的中空体，且上端面与所述U型钢板开口持平，在所述钢竹复合结构槽口焊接长度与钢板相同的盖钢板形成一体的防护管件1-1，使整体形成防护件1。；

无步骤e）。

实施例4，参考图6，与实施例3所述的一种钢管-重组竹复合结构件的制作方法，不同之处在于：

将所述防护内管1-3更换成加强筋4，所述加强筋4为与所述防护内管1-3长度相同纵向设置的钢筋，在所述重组竹部2内设置所述加强筋4，能进一步改善结构的受力性能。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于，包含有：

防护件（1），其内部设置有密闭的容置区间；

重组竹部（2），设置于所述容置区间内。

2.根据权利要求1所述的一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于：所述防护件（1）包含有防护管件（1-1）及密封的设置于所述防护管件（1-1）开口处的防护端板（1-2）。

3.根据权利要求2所述的一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于：所述防护端板（1-2）上设置有若干个第一连接件（a）或设置有能够与所述第一连接件（a）配合的若干个第二连接件（b）。

4.根据权利要求2所述的一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于：所述防护管件（1-1）上设置有用于加强侧面连接强度的加强结构（c），所述加强结构（c）包括有设置于所述防护管件（1-1）内部且用于提供承载力的承接件（c-1），所述承接件（c-1）的侧端设置有贯穿所述防护管件（1-1）侧壁的第三连接件（c-2）。

5.根据权利要求4所述的一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于：所述防护管件（1-1）的外表面固定设置有一连接板（d），所述连接板（d）上设置有用于所述第三连接件（c-2）通过的通孔。

6.根据权利要求2所述的一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于：所述防护管件（1-1）的内壁上设置有若干个重组竹加固件（3）。

7.根据权利要求2所述的一种钢管-重组竹复合结构件，其特征在于：所述防护管件（1-1）内还设置有防护内管（1-3），所述容置区间为所述防护管件（1-1）的内壁面、所述防护端板（1-2）与所述防护管件（1-1）相密封连接一端的端面以及所述防护内管（1-3）的外壁面所包围而成，所述防护内管（1-3）的管件长度与所述防护管件（1-1）的长度相同。

8.一种钢管-重组竹复合结构件的生产方法，其特征在于，包含有如下步骤：

a）竹材预处理：将竹材制备成半成品的竹丝束；

b）竹丝束放置：将所述竹丝束放置于至少一面开口的防护管件（1-1）的内部；

c）施胶压缩：在所述竹丝束的放置处施加胶质物，再将所述竹丝束和所述胶质物的混合物压缩成形，并将用于放置所述竹丝束的所述开口闭合；

d）固化：待所述竹丝束和所述胶质物的混合物固化；

e）成型：将所述防护管材的剩余开口面闭合形成成品的复合结构件。

9.根据权利要求8所述的一种钢管-重组竹复合结构的生产方法，其特征在于：所述竹丝束放置步骤中，用于放置所述竹丝束的开口为所述防护管件（1-1）侧壁上开设的开口。

10.根据权利要求8所述的一种钢管-重组竹复合结构件的生产方法，其特征在于：在施胶压缩步骤中，将所述防护管件（1-1）置于用于防止所述防护管件（1-1）变形的模具中。

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