一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用与流程

背景技术：

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种带竹或木芯复合支撑柱的制备方法及应用, 克服上述不足，是主要以竹材为抗压抗横向摇摆材料，减少刨废竹料，制备方法简单实用的竹支撑柱的制备方法。

2、为此, 本发明的方法，包括如下步骤:

3、（1）竹材选用竹龄5年、竹梢部直径5cm以上的新鲜毛竹，外观无霉烂、虫孔、腐朽、开裂，颜色均匀的新鲜毛竹，横截长度依据竹材围径及长度的不同共分为4个等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m，每个等级长度的竹筒纵向剖分成宽度1～5cm的弧形竹片，弧形竹片经软化、去竹青、去竹黄、得无损伤的弧形竹片，弧形竹片的弧度小于1800；

4、（2）对弧形竹片的竹青和竹黄面刨平呈同竹材小头端同厚度的平面，纵向两侧边为由同侧小头端向同侧大头端自然倾斜的斜向平面，且同厚度竹板材的竹青或竹黄面形状呈规格尺寸的梯形，得精刨梯形弧片；

5、（3）将精刨梯形弧片的归类，依照同厚、同长、同宽、同弧度、同密度的精刨梯形弧片进行归类，其中，长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m；小头端宽度规格为:1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm、3.5cm、4cm、4.5cm、5cm；厚度规格为:4～12mm；密度等级水平为：≤0.70g/cm3、0.7～0.75 g/cm3、0.75 ～0.80g/cm3，≥0.85 g/cm3；分别得规格梯形弧片；

6、（4）选取等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的弧形竹片用玻丝机制成截面呈圆形、直径2～4mm的圆丝条，或制成截面呈矩形、直径2～4mm的方丝条；

7、选直径6～12cm、直的杉木、杨木、松木、脱皮刨成直径5.5～11.5cm；长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的圆木柱；

8、（5）将同一长度的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在胶池中浸胶，取出滤掉多余胶液，将己施胶的若干根方丝条、或若干根圆丝条置在圆形模具中，加压固化，得直径6～12cm、长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m的竹芯柱；

9、（6）选取小头端宽度1cm、同厚、同长、同弧度、同密度的同一规格梯形弧片进行包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一环组坯，包括：

10、 (a)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置，组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置，规格梯形弧片的弧度为：规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱半经加上规格梯形弧片的厚度之和；

11、(b)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面，组坯材的展开面为矩形，第一环组坯材的各竹黄面的宽度与将置在其上的竹芯柱或圆木柱的外周长相同；

12、(c)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶，或在相邻规格梯形弧片的对接面和竹芯柱或圆木柱的外周壁涂胶；

13、(d)将与组坯材上端面宽度、长度相同的一竹芯柱、或圆木柱置在组坯材上端面中部，竹芯柱、或圆木柱的长与组坯材的长同轴向设置，两端对齐且同置在圆形模具中，加压固化，得包固在竹芯柱、或圆木柱外侧的第一层竹轮材；

14、（7）第n层竹轮材的设置，至达到设计的支撑柱直径：

15、(a) 第n(n为2、3、4、5、…)层竹轮材选取的同一规格梯形弧片的小头端宽度等于第n-1层竹轮材所用的同一规格梯形弧片的小头端宽度加0.5cm；且同n层所用的同一规格梯形弧片的长度、厚度、弧度、密度相同；

16、(b)依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置，组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置，第n层规格梯形弧片的弧度为：第n层规格梯形弧片的弧长除以置入的竹芯柱或圆木柱的半经加上第n-1层到第一环规格梯形弧片的各层厚度之和；

17、(c)组坯同一规格梯形弧片的各竹黄面位于组坯台的上端面，组坯材的展开面为矩形，第一环组坯材的各竹黄面的宽度与相邻内竹轮材的外周长相同；相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置；

18、(d)在相邻规格梯形弧片的对接面、各竹黄面涂胶；

19、(e)将制备的第n层组坯材置在第n－1层竹轮材外周，或将第n－1层竹轮材置在组坯材上端面中部，第n－1层竹轮材、竹芯柱、或圆木柱的长与第n层组坯材的长相同且同轴向设置，且同置在圆形模具中，加压固化，得包固在第n－1层竹轮材外侧的第n层竹轮材；至达到设计的支撑柱直径，将支撑柱两端磨平，再涂层树脂，得带芯竹支撑柱；

20、(f) 带芯竹支撑柱的接长，2～3根带芯竹支撑柱首尾串接加长，得接长带芯竹支撑柱；

21、（8）在带芯竹支撑柱或接长带芯竹支撑柱外用缠绕装置缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合加强纤维，缠绕纤维厚度1～1.3mm，而后置入烘干炉中，烘干，取出，得带芯竹支撑柱成品。

22、作为本发明的一种优选技术方案，所述的胶黏剂种类包括常温固化的异氰酸酯胶黏剂，聚醋酸乙烯酯胶黏剂，以及高频用胶黏剂。

23、作为本发明的一种优选技术方案，所述的规格梯形弧片的形状、密度、长度、弧度、小头宽度、厚度相同，竹青和竹黄面形状为弧梯形。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述的相邻竹轮材层的规格梯形弧片的轴向接缝相错设置包括交叉相错、平行相错、不平行相错设置。

25、作为本发明的一种优选技术方案，加压固化的施压过程中，主压力与竹黄面粘合面垂直，且由园周边向轴心向均匀施压，压力为3.0～5.0mpa，常温固化胶则在一定压力条件下，固化2～4h；高频介质加热方式则在高频作用下，使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化，固化时间为30s～100s。

26、作为本发明的一种优选技术方案，所述的带芯竹支撑柱的接长，包括：

27、(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同，对接面靠接长柱的上端设置，对接面为平面对接，两对接面的纵向接缝相错设置；

28、(b)在两对接面涂胶，加压固化，压力向与粘合面垂直，压力为1.0～3.0mpa，常温固化胶则在一定压力条件下，固化2～4h，高频介质加热方式则在高频作用下，使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化，固化时间为30s～100s；

29、(c)在以对接缝为中线向两侧外延10cm，旋开口凹槽，槽深1.5～2mm，在开口凹槽内缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合纤维，缠绕纤维厚度与开口凹槽上踹口面齐平，而后置入烘干炉中，烘干，取出，得接长带芯支撑柱。

30、作为本发明的一种优选技术方案，所述的带芯竹支撑柱的接长，包括：

31、(a) 两待接长的带芯支撑柱的直径应相同，对接面靠接长柱的上端设置，对接面为平面对接，两对接面的纵向接缝相错设置；

32、(b)在两对接面涂胶，加压固化，压力向与粘合面垂直，压力为1.0～3.0mpa，常温固化胶则在一定压力条件下，固化2～4h，高频介质加热方式则在高频作用下，使高频电极传输方向与胶层方向平行实现快速固化，固化时间为30s～100s；

33、(c)在以对接缝为中线向两侧外延15cm，旋开口凹槽，槽深3～5mm，在开口凹槽内置入环形钢制卡箍，钢制卡箍厚度与槽深厚度相同，钢制卡箍上呈间隔距离设有螺孔，在开口凹槽内涂胶，通过螺钉固定钢制卡箍于开口凹槽内的支撑柱中，得接长带芯支撑柱。

34、作为本发明的一种优选技术方案，所述的混合加强纤维中碳纤维占混合加强纤维重量的5～10%，其余为玻璃纤维，玻璃纤维和碳纤维以无捻粗纱作为缠绕纤维材料。

35、作为本发明的一种优选技术方案，所述的缠绕装置是：接长带芯支撑柱置在可使其轴向、径向移动的架体上，带芯支撑柱的一侧向中部外设有机架，机架上轴设有若干个缠绕有混合加强纤维的线辊，机架前端中部设有树脂液胶盆，树脂液胶盆与机架之间设有纤维线导辊，用于引导各线辊上的连续纤维线进入树脂液胶盆浸树脂液，树脂液胶盆的前端与机架上带芯支撑柱之间设有均液引导辊，用于使各连续纤维线的树脂液均匀且向前进入带芯支撑柱外周上。

36、作为本发明的一种优选技术方案，所述的带芯竹支撑柱、或接长带芯支撑柱用于作为木建筑、古建筑的廊柱、步柱、金柱、角柱、中柱、山柱。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、1、本发明在加工过程中可以大幅度减少刨废竹料，本发明在加工过程中不追求制成呈矩形尺寸的规格型材，即并不要求规格型材六面呈矩形平面，而是依照展平竹板材的自然形状，仅刨平竹黄和竹青面呈同高平面，从而大幅度减少刨废竹料，初步测算表明本发明较现有技术可以减少50%的刨废竹料，从而大幅度减少了资源浪费及废竹料的处理成本，利于环保。

39、2、本发明对竹弧片在长度、宽度、厚度、密度、性能上进行规格化，各环组坯时，依同一规格梯形弧片的大头端与相邻一块同一规格梯形弧片的小头端为同端且相邻设置，组坯同一端的规格梯形弧片的大头端与另一块规格梯形弧片的小头端相错设置，即减少刨废竹料，又能最大利用梯形弧片的自然纵向支撑力和横向抗摇摆性，分环层增加支撑柱的支撑力，且通过在支撑柱外缠绕浸过树脂的多股连续的碳纤维、或玻璃纤维、或混合加强纤维，解决了竹结构柱的耐腐性差、对接竹材抗横向摇摆性差、耐久性不足的问题。由于本发明的4个等级长度规格为2m、2.5m、3.0m、3.5m基本履盖了木建筑、古建筑的各种柱体长度,可一次组坯成形所需柱体长度，对于各别加长所需加长柱体本发明采用对接部设开口凹槽、碳纤维或钢制卡箍增加对接部强度，使本发明的总体性能指标均优于传统杉木柱性能，有较好的使用前景。

40、3、本发明大大节省了人力及物力成本，提高了生产效率，品质规范统一、缩短了加工时间， 本发明能制备尺寸规格、性能稳定、变形小的带芯竹支撑柱，带芯竹支撑柱的直径大于10cm以上，能适应木建筑、古建筑的廊柱、步柱、金柱、角柱、中柱、山柱的大规模生产使用，具有方法节能省料，产品具有坚固牢靠，韧性好，长久使用不开裂，无曲翘，方便了运输储存的优点。

41、附图说明：

42、图1.本发明的规格梯形竹弧片的结构示意图；

43、图2.本发明的用3块规格梯形竹弧片形成的组坯材的结构示意图；

44、图3.本发明的用5块规格梯形竹弧片形成的组坯材的结构示意图；

45、图4.本发明的对圆木柱外侧的第n环组坯施压的结构示意图；

46、图5.本发明的带芯支撑柱的横截面结构示意图；

47、图6.本发明的两带芯支撑柱对接的结构示意图；

48、图7.本发明的两带芯支撑柱对接部的开口凹槽结构示意图；

49、图8.本发明的钢制卡箍结构示意图；

50、图9.本发明的对带芯支撑柱外壁缠绕纤维材料的结构示意图。