[发明专利]一种结构用工字型集成材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种结构用工字型集成材及其制造方法，具体是关于一种改变传统集成材排列方式制备得到的一种“工”字形状的集成材，其具有较高强度和刚度，主要应用于木结构建筑中的主体梁构件、搁栅梁构件等。

背景技术

结构用集成材(structural glued laminatedtimber)是以承重为目的，将按等级区分的层板(可指接、斜接或拼宽)沿纤维方向相互平行在厚度方向层积胶合而成的结构用材(GB/T26899-2011《结构用集成材》)。主要用于建筑结构的承重构件。

结构用集成材在我国产量极少(我国目前的集成材产品90％以上为非结构材料)，主要出口到日本等国家，制造方法均按照使用地的产品标准进行。世界各国的结构用集成材，全部都是层板平行排列，截面形状主要以正方形、矩形为主，这种结构形式主要存在三个缺陷，一是强度、刚度相对低，二是构件结构和材料用量没有最优化应用，三是产品层间易于开胶。

另一方面，我国目前结构材来源匮乏，如何利用小径级木材制造结构用集成材已成为长期以来工业界和建筑界最为关注的问题之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提供种结构用工字型集成材及其制造方法，提高最终产品的结构性能，提高其力学性能稳定性及减少变异性，提高木材的利用率，所述的结构用工字型集成材具有较高强度和刚度，主要应用于木结构建筑中的主体梁构件、搁栅梁构件等。

本发明中主要是创新性地利用平行与垂直排列方式相结合，构成上翼缘-腹板-下翼缘的工字型结构形式，同时在翼缘和腹板结合的部位全部采用胶合面最大化的指接连接，目标化制造出高性能大弯矩的工字型结构用集成材产品。

一方面，本发明提供了一种结构用工字型集成材的制造方法，该方法包括：

步骤(1)：根据锯材的弹性模量的大小将锯材分为高等级锯材、中等级锯材以及低等级锯材；

步骤(2)：将低等级锯材通过指接方式制成低等级指接层板，并将2块以上低等级指接层板通过胶合的方式制成低等级胶合木；将中等级锯材通过指接方式制成中等级指接层板，并将2块以上中等级指接层板通过胶合的方式制成中等级胶合木；将高等级锯材通过指接方式制成高等级指接层板，并将2块以上高等级指接层板通过胶合的方式制成高等级胶合木；

步骤(3)：以中等级胶合木为上翼缘、以低等级胶合木为腹板、以高等级胶合木为下翼缘，中等级胶合木与高等级胶合木横向平行放置、低等级胶合木竖向放置，通过指接方式制成结构用工字型集成材。

根据本发明的具体实施方案，本发明的结构用工字型集成材的制造方法中，高等级锯材目标等级弹性模量平均值比中等级锯材目标等级弹性模量平均值大2GPa，中等级锯材目标等级弹性模量平均值比低等级锯材目标等级弹性模量平均值大2GPa。

根据本发明的具体实施方案，本发明的结构用工字型集成材的制造方法中，低等级锯材的弹性模量为大于等于8GPa且小于10GPa；中等级锯材的弹性模量为大于等于10GPa且小于12GPa；高等级锯材的弹性模量为大于等于12GPa，优选为大于等于12GPa且小于14GPa。

根据本发明的具体实施方案，本发明的结构用工字型集成材的制造方法中：

将低等级锯材通过指接方式制成低等级指接层板的过程是按照以下操作进行：选取2根以上的低等级锯材，长度方向进行指接；其中，指榫长度为15mm，齿顶宽为0.6～0.9mm，斜度1/10；指接使用结构用胶间苯二酚-甲醛或水性高分子异氰酸酯树脂胶，进行单面涂刷，单面涂胶量控制在0.3～0.4g/cm²；指接端压12～15MPa，保持压力20～30s达到初期固化后，再堆积养生8～12h，得到低等级指接层板；

将中等级锯材通过指接方式制成中等级指接层板的过程是按照以下操作进行：选取2根以上的中等级锯材，长度方向进行指接；其中，指榫长度为15mm，齿顶宽为0.6～0.9mm，斜度1/10；指接使用结构用胶间苯二酚-甲醛或水性高分子异氰酸酯树脂胶，进行单面涂刷，单面涂胶量控制在0.3～0.4g/cm²；指接端压12～15MPa，保持压力20～30s达到初期固化后，再堆积养生8～12h，得到中等级指接层板；