環狀復合竹質圓筒生物質構件及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是環狀復合竹質圓筒生物質構件及制備方法，屬于土木工程技術與材料科學領域。
【背景技術】
[0002]我國盛產竹子，且擁有量和品質均居世界首位，竹子可再生、可降解，一般3-5年即可成材，竹材的抗拉強度約為木材的2倍，抗壓強度約為木材的1.5倍，竹材的比強度高于普通木材、結構用鋼材、鋁合金、混凝土等，竹材具有較好的彈性和韌性，變形能力強，以竹材及其與其他材料組成的復合材料代替混凝土、鋼材或粘土磚等建造房屋，符合“十二五”規劃部署的重大任務一一 “綠色發展，建設資源節約型、環境友好型社會”的根本要求，也符合《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006— 2020年)》確定的節能降耗、開發利用農林生物質資源的重點領域及優先主題。
[0003]隨著國家轉變經濟發展方式進程的加快，發展低碳經濟作為國家的快速推進，對天然林和人工育林的保護政策將愈加嚴厲，木材的供給量和結構構件對其需求量之間的矛盾將愈加突出，以木材為原料的結構構件的發展空間將大大壓縮，而生物質材料構件的推出，為有效的保護森林資源提供了方向。
[0004]環狀復合竹質圓筒生物質構件市場前景廣闊。隨著我國木質構件行業的高速發展，木材原料的供應不足越來越成為制約我國木質構件發展的一個主要因素。尋求木材的替代材料成為我國木質構件發展急需解決的問題。而應用具有質優價廉，環保、低污染，可循環利用等特性的環狀復合竹質圓筒生物質構件來代替木材原料必然有廣闊的市場空間。
【發明內容】
[0005]本發明提出的是環狀復合竹質圓筒生物質構件及制備方法，其目的旨在結合生物質材料的特性將我國蘊藏量豐富的農林生物質資源應用到土木建筑結構構件中，達到節省礦產資源，保護森林，保護環境的目的。
[0006]本發明的技術解決方案:環狀復合竹質圓筒生物質構件，其結構在于，二層不同厚度的A、B復合竹質圓筒，其中A復合竹質圓筒的厚度小于B復合竹質圓筒，A復合竹質圓筒
(3)位于正中央同B復合竹質圓筒(I)形成同心圓，生物質填充料(2)充滿A、B復合竹質圓筒之間的縫隙，如果布置鋼筋或FRP筋(4)，需要均勻布置在B復合竹質圓筒(I)和A復合竹質圓筒(3)之間，從而共同形成一種復合材料構件；所述的生物質填充料(2)包括麥桿、稻草、玉米桿、高粱桿、豆桿、辣椒桿、油菜桿、亞麻桿、蘆葦桿、棉桿，也包括廢棄的木材及其碎肩等所有木質材料。
[0007]利用環狀復合竹質圓筒生物質結構構件建造房屋，抗震性能好，低碳綠色環保，可持續發展。目前，我國的住宅建筑主要是磚混結構，使用大量的粘土質材料，造成我國土地資源銳減，嚴重破壞生態平衡，全國人均耕地面積已不足1.3畝，遠低于世界人均4.8畝的水平。在這種情況下，變廢為寶，結合生物質材料特點制成建筑材料意義重大。
[0008]本發明的優點:選材廣泛，原材料價格低廉，產品制作方便，該種建筑構件具有自重輕、剛度大、延性好、自恢復能力強、經濟性能好、抗震性能優越等優點，可應用于土木建筑結構領域中的受壓或受彎構件，對緩解我國木材、耕地、煤炭等資源短缺和生態環境惡化的壓力具有重要意義。
【附圖說明】
[0009]附圖1是一種環狀復合竹質圓筒生物質構件的結構示意圖。
[0010]附圖2是一種環狀復合竹質圓筒生物質構件的結構示意圖。
[0011]圖中的I是B復合竹質圓筒、2是生物質材料、3是A復合竹質圓筒、4是鋼筋或FRP筋。
【具體實施方式】
[0012]對照附圖，環狀復合竹質圓筒生物質構件，其結構在于，二層不同厚度的A、B復合竹質圓筒，其中A復合竹質圓筒的厚度小于B復合竹質圓筒，A復合竹質圓筒(3)位于正中央同B復合竹質圓筒(I)形成同心圓，生物質填充料(2)充滿A、B復合竹質圓筒之間的縫隙，如果布置鋼筋或FRP筋(4)，需要均勻布置在B復合竹質圓筒(I)和A復合竹質圓筒(3)之間，從而共同形成一種復合材料構件；所述的生物質填充料(2)包括麥桿、稻草、玉米桿、高粱桿、豆桿、辣椒桿、油菜桿、亞麻桿、蘆葦桿、棉桿，也包括廢棄的木材及其碎肩等所有木質材料。
[0013]所述A、B復合竹質圓筒具備足抗壓、抗拉、抗剪強度，具體的量值與其分擔的外界荷載產生的應力有關，要由實際結構設計計算確定，外筒壁厚度不小于22_，內筒壁厚度不小于18mm η
[0014]環狀復合竹質圓筒生物質結構構件的制備方法，包括以下步驟:
第一步，根據結構設計要求制作不同厚度和直徑的復合竹質圓筒；
第二步，取二層不同厚度的Α、Β復合竹質圓筒，其中A復合竹質圓筒的厚度小于B復合竹質圓筒，將其中A復合竹質圓筒固定在B復合竹質圓筒內的正中央，同B復合竹質圓筒形成同心圓；
第三步，將生物質原料自然風干或烘干(含水率不超過12%)后，經農用鍘草機或錘片式打碎機或專用粉碎機粉碎，然后進行碾磨；用膠(酚醛膠或者落葉松單寧樹脂膠或不含甲醛的生態膠)拌合均勻，填充到B復合竹質圓筒和A復合竹質圓筒之間的空隙里，并振搗密實，進行養護；如果布置鋼筋或FRP筋(4)，需要均勻布置在B復合竹質圓筒(I)和A復合竹質圓筒(3)之間；
第四步，養護完畢，將兩端裁切整齊，即為所要求的圓形結構構件。
[0015]一種環狀復合竹質圓筒生物質結構構件的制備方法，包括以下步驟:
①選擇3-6年生的原竹，將原竹軟化平展展開，將展開的平竹片膠合(使用酚醛膠或者不含甲醛的生態膠)成較寬的竹板，然后將竹板旋切成較薄的竹纖維片層；或者將選擇好的原竹筒分割成相同寬度和長度的原竹片，去青去黃后進行脫水或干燥(含水率不超過12%)，然后對其進行涂膠(采用酚醛膠，固含量在30%左右)，在適當溫度(150°C左右)和壓力(5MPa左右)下，通過壓力機將其壓制成符合結構設計要求的竹材集成材，將竹材集成板材旋切成較薄的竹纖維片層；或者將選擇好的原竹筒分割成固定長度和寬度的竹片，去青去黃后經齒形輥碾壓后呈橫向不斷裂、縱向較松散的竹篾，竹篾的初含水率10% ~ 12%;然后放在自行設計的常壓高溫熱