一种约束生物质竹骨料预制结构的制造方法

本发明涉及一种约束生物质竹骨料预制结构的制造方法，属于土木工程结构工程领域。

背景技术：

1、随着人们环境保护意识的加强，对建筑业可持续发展越来越重视，大力开发绿色环保的新型建筑材料是土木工程发展的必然趋势。竹子在世界森林资源中占有相当重要的地位，被誉为“第二森林”，全世界竹类植物有70余属，1200多个竹子种类，我国竹类资源十分丰富，栽培利用历史悠久，素有“竹子王国”之誉，据统计我国竹类植物约有40属，500多种。竹材由于内部结构独特，在物理力学特性方面具有强度高，韧性好，可塑性好，抗拉、抗压及抗弯性能好，密度小，强度比高于普通木材、钢材、混凝土等诸多优点。竹材是一种可再生资源，其生产与建造能耗低，对环境污染小。

2、然而，天然原竹存在各向异性、不易抗火、尺寸稳定性差、易发霉腐蚀、强度有限等缺陷，直接运用原竹作为建筑原材料无法满足现代建筑结构对材料力学性能的基本要求，故针对天然原竹的缺陷与不足，相继开发了竹材胶合板、竹帘层积材、竹集成材、重组竹等多种竹质工程材料，工程竹材材料仍存在截面尺寸受限、刚度低、加工工艺复杂、竹材利用率不高等问题，为此现有技术提出了多种增强型竹构件构造形式及其加工制造方法，旨在通过改进结构设计和加工制造工艺，提高竹材的利用率，并克服现有竹结构的缺陷，使竹材能够更广泛、更有效地应用于现代建筑领域。

3、如中国专利cn109808011a，公开了一种加压浸渍阻燃剂式胶合竹构件，包括第一胶合竹层板、第二胶合竹层板，及设置在第一胶合竹层板、第二胶合竹层板之间的若干层胶合竹层板，胶合竹层板分别若干条竹条胶粘剂叠合热压制得，此加工方法虽然简单，但仍不能显著提升结构的承载能力及材料利用率，且叠合热压过程中易出现胶合强度不均匀导致板材整体性能不稳定的问题；再如中国专利cn113958064a，公开了一种钢竹组合柱及其建造方法，包括圆钢管、竹管和连接件；竹管与圆钢管通过连接件先用环氧树脂胶进行粘结，后用环带紧固，环带紧密贴合竹管和圆钢管，并且环带末端通过螺栓连接。此结构中圆钢管外设置的半圆竹管易存在强度不足、受力性能不均匀的问题，且竹管与圆钢管连接过程中要严格控制环氧树脂胶的使用条件、环带的质量和紧固力度，连接较复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种约束生物质竹骨料预制结构的制造方法，通过施工工艺流程及构造的创新，以可重复使用的轨道管作为运输生物质竹骨料的轨道，并用千斤顶、活塞、加载钢板等加载装置施加竖向荷载，快速并密实地将生物质竹骨料压入约束管内，同时轨道管顶面的料仓不断向轨道管内补充生物质竹骨料，整个压制过程在自平衡反力架中进行以确保稳定和平衡，实现约束生物质竹骨料预制结构的一次压制成型，灵活便利，操作简单，并可工厂化制作，有效地提高了生产效率和材料利用率。

2、本发明的技术方案为：一种约束生物质竹骨料预制结构的制造方法，其特征在于包括约束管、轨道管、千斤顶、活塞、加载钢板、生物质竹骨料、料仓、锁定框架、自平衡反力架、底模板，约束管、轨道管、千斤顶、活塞、加载钢板沿纵轴线方向一致依次放置在自平衡反力架的内部框架中，通过锁定框架将约束管和轨道管固定锁紧，约束管和轨道管垂直对接连接布置，底模板封闭于约束管的外端面，约束管和轨道管的内部空心且内空心截面相同，约束管和轨道管之间自由连接和脱离、更换，生物质竹骨料经剖切加工成块状颗粒并浸泡胶黏剂，经轨道管的外侧面开口处设置的料仓灌入轨道管的腔体，以可重复利用的轨道管作为生物质竹骨料的运输轨道，沿着轨道管的纵轴线方向依次通过千斤顶、可伸缩的活塞及加载钢板向轨道管的腔体内填充的生物质竹骨料施加竖向荷载，使生物质竹骨料压实并充满于约束管的腔体，约束管的周围设置加热介质，填充了压实的生物质竹骨料的约束管通过加热介质实现稳定100℃～200℃高温固化，或将约束管卸落移入养护室以100℃～200℃高温养护固化，实现了约束管填充生物质竹骨料结构的压制成型，整个压制过程均在自平衡反力架的内部框架之中进行以确保稳定和平衡，具体步骤如下：

3、1)处理生物质竹骨料：生物质竹骨料为原生竹材经剖切加工成的长径比为1～3、厚度为2mm～30mm的块状颗粒并浸泡胶黏剂形成生物质竹骨料；

4、2)固定约束管：约束管和轨道管沿纵轴向方向一致垂直对接连接固定，形成一个截面四周完全闭合的腔体，底模板封闭于约束管的外端面，约束管和轨道管之间通过锁定框架在四周支撑连接固定；

5、3)灌入生物质竹骨料：将生物质竹骨料从轨道管的外侧面设置的料仓灌入轨道管的内部腔体，生物质竹骨料呈松散状态堆积于轨道管内；

6、4)压实生物质竹骨料：轨道管作为生物质竹骨料的运输轨道，沿着约束管的纵轴线方向依次通过千斤顶、活塞以及加载钢板对轨道管腔体内的生物质竹骨料施加竖向荷载加压，推动轨道管的腔体内的生物质竹骨料压入约束管内，活塞能够自由伸缩适应轨道管及约束管的长度变化，通过活塞的往复循环及压实过程中不断通过料仓向轨道管内补充生物质竹骨料，实现压实后的生物质竹骨料充满于约束管的内部腔体；

7、5)封闭养护：约束管的周围设置的加热介质，填充了压实的生物质竹骨料的约束管通过加热介质实现稳定100℃～200℃高温固化，或将约束管卸落移入养护室以100℃～200℃高温养护固化；

8、6)完成一种约束生物质竹骨料预制结构的制造，循环以上步骤，完成下一个约束生物质竹骨料预制结构的制造。

9、所述的生物质竹骨料的浸泡胶黏剂为环氧树脂、环氧砂浆、酚醛树脂、聚乙烯树脂、糠醇树脂的一种。

10、所述的约束管和轨道管的内空心截面尺寸和形状一致，是圆形、矩形、椭圆形、倒角矩形或边数大于4的多边形的一种。

11、所述的约束管和轨道管的材质为碳钢管、不锈钢管、镀锌钢管、铝管、铜管、塑料管、复合材料管、竹管的一种。

12、所述的约束管和轨道管的壁厚1mm～10mm。

13、所述的加载钢板的截面形状及尺寸与约束管和轨道管的内部腔体形状与尺寸一致，是圆形、矩形、椭圆形、倒角矩形或边数大于4的多边形的一种，厚度为5mm～10cm。

14、所述的约束管的周围设置的加热介质为水、蒸汽、矿物油、液体石蜡的一种。

15、所述的压实的生物质竹骨料的体积压缩率为5％～80％。

16、本发明优点显著，具有以下有益效果：

17、1)本发明中填充的生物质竹骨料来源于自然，可再生可持续，取材方便，易于加工，绿色环保，符合我国大力推行绿色建筑、可持续建筑材料的行业需求；且生物质竹骨料轻质高强，将其填充管材，保证结构承载能力和变形能力的同时，减轻了结构自重。

18、2)生物质竹骨料通过胶黏剂浸渍改性显著提升生物质竹骨料的各项性能的同时，通过高温固化也实现了生物质竹骨料与约束管材的快速紧密黏合，以生物质竹骨料制作预制结构，材料利用率高。

19、3)生物质竹骨料填充于约束管内并形成一体式预制结构，充分发挥生物质竹骨料与约束管多种材料的优点，优势互补，发挥一加一大于二的综合效果。

20、4)以可重复使用的轨道管作为运输生物质竹骨料的轨道，通过千斤顶、活塞、加载钢板、等简易的加载装置施加荷载，快速并密实地将生物质竹骨料压入约束管材内，同时轨道管顶面的料仓不断向轨道管内补充生物质竹骨料；以经济性技术手段实现约束生物质竹骨料预制结构的一次压制成型，灵活便利，操作简单，并可工厂化制作，节省工期，节约劳动力，有效地提高了生产效率且成本低，经济效益较好。

21、5)提供的约束生物质竹骨料预制结构的制造方法在自平衡反力架中进行，确保了整个制造过程的稳定和平衡。