[發明專利]高強度杉木膠合木梁及制備方法和抗彎剛度指標確定方法

有效

• 申請號: 202210895626.8
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115256563B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 鐘永;任海青;武國芳;付方偉;楊世玉
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: B27D1/04
• 分類號: B27D1/04;B27D1/08;G01N33/46
• 代理公司: 北京頭頭知識產權代理有限公司 11729
• 代理人: 白芳仿;劉鋒

1.一種高強度杉木膠合木梁的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）獲取杉木層板單元的基礎數據；具體包括：

（1-1）杉木原木經過鋸解、干燥和精刨，制造成長度為2000mm～4000mm、寬度為50mm~200mm、厚度15mm~50mm的杉木層板單元，杉木層板單元干燥后的目標平均含水率為12%；

（1-2）針對所述杉木層板單元，采用無損動態測試儀進行測試，測得每根杉木層板單元的動態彈性模量，記為；測得每根杉木層板單元的動態密度，記為；

（2）基于所述杉木層板單元的基礎數據，對杉木層板單元進行質量等級劃分；具體包括：

（2-1）將所述杉木層板單元劃分5個材質等級，分別記為MS_H、MS_I、MS_II、MS_III、MS_R，不同材質等級對應的動態彈性模量和動態密度界限范圍如下：

材質等級MS_H：且；

材質等級MS_I：且；

材質等級MS_II：且；

材質等級MS_III：且；

材質等級MS_R：或；

（2-2）根據步驟（1）所制得的杉木層板單元，經無損動態測試儀測試得到的動態彈性模量和動態密度，按照步驟（2-1）的材質等級劃分方法，判別屬于材質等級MS_I、MS_II或MS_III的杉木層板單元數量占整個杉木層板單元數量的比值不小于90%；判別屬于材質等級MS_H或MS_R的杉木層板單元數量占整個杉木層板單元數量的比值不大于10%；

（3）將所述杉木層板單元沿寬度方向側拼、長度方向指接成杉木目標層板；具體為，將最終預制造的目標膠合木梁的寬度記為b、高度記為h、長度記為L，將同等級材質的杉木層板單元先通過側拼，使其杉木層板單元的寬度等于目標膠合木梁的寬度b，再通過指接接長，使其杉木層板單元的長度等于目標膠合木梁的長度L，得到杉木目標層板；

（4）將所述杉木目標層板沿厚度方向進行層壓膠合成相應目標尺寸的膠合梁，具體包括，

（4-1）對所述杉木目標層板采用單面涂膠，涂膠量在280~330g/m²；

（4-2）將涂膠后的杉木目標層板通過沿目標膠合木梁的高度h方向采用不同材質等級的杉木目標層板進行組坯；

在膠合木梁的上側和下側高度h/7范圍，布置材質等級為MS_I杉木目標層板、布置層數為i層；在緊鄰MS_I杉木目標層板布置區間向目標膠合木梁的中心方向的高度h/7范圍，布置材質等級為MS_II杉木目標層板，布置層數為j層；在目標膠合木梁的最中間的高度3h/7范圍，布置材質等級為MS_III杉木目標層板，布置層數為k層；

（4-3）對組坯后的杉木目標層板進行層壓膠合制得目標膠合木梁，壓力為0.5~0.8MPa，冷壓時間為8小時以上，在起始冷壓時間15min后進行壓力補償一次；

（4-4）經層壓膠合制得的目標膠合木梁放置在20~40℃、濕度40%-70%的環境下養生至少1周。

2.權利要求1所述高強度杉木膠合木梁的制備方法制得的高強度杉木膠合木梁，其特征在于：抗彎彈性模量的平均值不小于13GPa、變異系數小于10%，抗彎強度的平均值不小于34MPa、變異系數小于15%。

3.一種高強度杉木膠合木梁的抗彎剛度指標確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）獲取杉木層板單元的靜態彈性模量；具體包括，

（1-1）將權利要求1所述的高強度杉木膠合木梁制備方法中所制得的不同材質等級的杉木層板單元，挑選材質等級為MS_I、MS_II、MS_III的杉木層板單元，每個材質等級挑選的杉木層板單元數量不應少于53根；

（1-2）針對挑選出的杉木層板單元，進行靜態抗彎力學性能測試，測得每個材質等級中每根杉木層板單元的靜態彈性模量；

（2）確定不同材質等級杉木目標層板的靜態彈性模量指標；具體包括，

（2-1）針對步驟（1）所獲得的每個材質等級中每根杉木層板單元的靜態彈性模量，以每個材質等級中所有杉木層板單元的靜態彈性模量的75%置信度的平均值作為該材質等級杉木層板單元的靜態彈性模量指標，材質等級MS_I、MS_II、MS_III的杉木層板單元的靜態彈性模量指標分別記為、、；

（2-2）根據權利要求1所述的高強度杉木膠合木梁制備方法中所制得的杉木目標層板，將所述杉木目標層板與相同材質等級的杉木層板單元的靜態彈性模量指標取值相同;

（3）確定杉木膠合木梁的抗彎剛度指標；具體包括，

（3-1）對權利要求1所述的高強度杉木膠合木梁制備方法所制得的杉木膠合木梁，杉木膠合木梁的中性軸位置位于梁截面高度中心處，所述每層杉木目標層板中心至中性軸的垂直高度記為，每層杉木目標層板的橫截面慣性矩記為、橫截面面積記為；

（3-2）對所述杉木膠合木梁，其抗彎剛度指標，記為，按以下公式計算：

。