专利名称：粉煤灰制的工字竹质型材的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用粉煤灰制备的工字竹质型材。
背景技术：
目前，在规模较大的建筑及路桥施工项目中，均采用质轻、强重比大的木质工字梁来替代传统的木梁、钢梁及水泥钢筋梁等作支撑构件。现有的木质工字梁，是由上、下两翼缘和腹板连接组成的横截面为工字形的型材，上、下两翼缘的相向内侧分别通过桦结构与腹板的上下边缘连接。由于建筑及路桥施工项目的特点和质量的需要，对所使用的工字梁所要求的物理力学性能比较高，因此普遍使用的木质工字梁根据其结构及质量的要求均是采用优质天然原木来生产的，由于木材具有各向异性的特点，且常带有木节、易产生裂纹和腐朽等缺陷，直接使用时，成品率较低，一些变形弯曲的原木成材率更低，因此常常出现大材小用、优材劣用的现状。另外，现有工字梁的上、下两翼缘的相向内侧与腹板之间主要采用直桦、斜桦或燕尾桦结构连接，技术成本高，生产效率低，使用过的产品不能回收利用，重复使用性能差，浪费严重，耗能费时，不便于推广和应用。此外，世界范围内特别是我国的天然林木资源是有限的，且正在逐渐减少，这与我们对木质材料日益增长的需求形成对比。中国专利200480018307. 9公开了一种钢制的工字形板桩墙型材，其为通过热轧制造的钢制的工字形板桩墙型材，其具有两个在中间通过一腹板连接的冀缘部分，翼缘部分带有与其连接着的做成杆头形的连接尾段，用以安装连接锁止件，其中，对于一规定的标准型材，在连接尾段的杆头尺寸保持不变的情况下，使翼缘部分内的平均壁厚加大，并且平均壁厚的加大在通过热扎制造板桩墙型材的过程中产生。中国专利201020642011. 7公开了一种工字型铝型材，其包括有铝型材，铝型材截面的两端分别呈水平工字排布，两端工字的内侧均向内弯折成凹槽状，两凹槽中间通过密封件连接。中国专利200820182743. 5公开了一种双固膜工字竹质型材，属于农业设施中温室工程技术领域，其包括两翼缘部和一腹板部，翼缘部为卡槽结构，腹板部为两重叠腹板经由冲孔自铆连接，其中两翼缘部包括四个横躺的J字形结构，四个J字形结构的竖直自由端分别与两腹板的四个自由端连接，形成两个几字形结构，该几字形结构为一整体镀锌板轧制而成，J字形结构弯勾自由端还含有回转弯曲部。中国专利申请200610047883. 7公开了一种建筑工程用的拼接板组合工字木，该拼接型材包括由上、下面板及夹持其间的肋板构成的横截面为工字形的型材，型材的由拼接板构成的上、下面板之间夹持至少由三层拼接板组装而成的肋板，组装后的各面板和肋板的相接触的拼接板间的接缝相互交错排列。中国专利200820033890. 6公开了一种强重比大、变形小、结构受力更加合理的木质工字梁，该种结构的木质工字梁完全可以以人工速生林木为主要原材料来生产。该木质工字梁为上、下两翼缘和腹板连接组成的横截面为工字形的型材，上、下两翼缘的相向内侧分别通过榫结构与腹板的上下边缘连接，上、下两翼缘由短小尺寸的实木通过通用结构型木工胶粘剂沿上、下两翼缘的长度方向接长构成。上述技术方案的缺点是，仍然无法摆脱对木材、钢材的依赖，导致森林等资源日益减少。
发明内容针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种利用粉煤灰制备的工字竹质型材，以代替木质工字竹质型材的使用。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种利用粉煤灰制备的工字竹质型材，其为长条状，其包括上翼缘板、下翼缘板以及连接于所述上翼缘板和下翼缘板之间的腹板， 其横截面为工字形；按重量计(常温常压下干燥后的重量)，其包括35% -60%的粉煤灰， 35% -60%的竹屑，5% -20%的粘合剂。竹屑中的竹纤维形成板中的骨架，其吸水性差，遇水不容易膨胀，不易腐烂，且容易与粘合剂结合，使制得的工字竹质型材具有较好的力学性能。上述工字竹质型材作为木质型材的替代品，具有类似木材的性质，可锯、可钻、可攻丝，制造成本低廉，且可回收利用。根据本实用新型的一实施方式，所制备的工字竹质型材为一体成型，从而简化制造工艺，降低制造成本，节省制造时间。根据本实用新型的另一实施方式，所述上翼缘板和下翼缘板与腹板的连接部均为圆角过渡，以提高其力学性能。进一步的，其横截面的所有角都可为圆角过渡。根据本实用新型的另一实施方式，上翼缘板和下翼缘板为变截面，其从与腹板的连接部向两边逐渐变薄。根据本实用新型的另一实施方式，上翼缘板和下翼缘板为等截面。根据本实用新型的另一实施方式，工字竹质型材的表面贴装有三聚氰胺浸渍胶膜纸，该表面贴装具体可将三聚氰胺浸渍胶膜纸热压到工字竹质型材上，也可将三聚氰胺浸渍胶膜纸直接贴到工字竹质型材上，从而得到表面为不同颜色或纹理的工字竹质型材。在本实用新型中，粉煤灰可为煤粉炉的粉煤灰或循环流化床锅炉的粉煤灰。其中， 煤粉炉的粉煤灰为玻璃球状；循环流化床锅炉的粉煤灰为海绵絮状，且为多孔结构，孔隙率一般在60% -78%，比表面积较大，具有较强的吸附能力，其对粘合剂具有较强的吸附作用，从而使各原料颗之间能更好地结合，使制得的建筑模板具有更高的强度。因而循环流化床锅炉的粉煤灰更适于用作制造建筑模板的原料，本实用新型优选为循环流化床锅炉的粉煤灰。在本实用新型中，按重量计，作为原料的粉煤灰包括48 % -52 %的二氧化硅、 6% -7%的氧化钙、20% 的三氧化二铝、5% -7. 2%的三氧化二铁、1.8% -2. 的氧化镁、-1. 25%的三氧化硫、-% 5的炭。在本实用新型中，所制得的工字竹质型材的密度为0. 6g/cm3-0. 9g/cm3，其优选为 0. 7g/cm3-0. 86g/cm3。在本实用新型中，所用粘合剂为酚醛树脂或三聚氰胺。在本实用新型中，粉煤灰经过脱碳处理，其含碳量低，使制得的型材含碳量低，吸
4水性小，强度高，阻燃性好。在本实用新型中，粉煤灰的粒度为沈0目-360目，竹屑的粒度为20目-100目。本实用新型的工字竹质型材可按下述方法制备，该方法包括如下步骤①按重量计，将-60%的粉煤灰、-60%的竹屑、5% -20%的粘合剂混合；②搅拌步骤①中所得的混合物；③对步骤②中搅拌后的混合物加热处理；④将步骤③中加热后的混合物放入工字形模具内机压成型为工字竹质型材。步骤①中的粉煤灰经过脱碳处理，其含碳量小于5%，其粒度为沈0目-360目；竹屑的粒度为20目-100目。另外，根据最终产品规格的需要及生产的具体情况，可以在成型后进行砂光等表面处理。通过上述方法，不仅可以利用粉煤灰制造工字竹质型材，代替木质的工字竹质型材，从而节省木材的使用；而且可以在模具内一体成型，简化了工字竹质型材的制造工艺， 缩短了制造时间，节省了制造成本。在上述制备方法中，粉煤灰为经过脱碳处理的粉煤灰，该脱碳处理包括如下步骤A、向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，形成混合物料；B、在浮选设备中使步骤A中所得的混合物料从浮选设备的上部下落；C、在浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤B中落下的混合物料形成逆流接触，而且该气体在向上运动的过程中呈紊流状态；D、收集步骤C中未通过浮选设备之浮选板的颗粒物，即经过脱碳处理的粉煤灰。在脱碳处理中，步骤A中所使用的浮选剂可以为松醇油或碳八芳烃或其它任何类型的浮选剂，所使用的捕收剂可以为轻质柴油或柴油等。实际上，浮选剂和/或捕收剂的添加并不是必要的；根据粉煤灰原料的具体情况，有时也可以不添加任何浮选剂或捕收剂； 但是，为了提高脱碳效率，优选添加少量的浮选剂和/或捕收剂，例如所添加的浮选剂和捕收剂的总量可以为粉煤灰原料总重量的0.1-10%。在脱碳处理中，步骤C中向上吹送的气体为压力高于大气压的气体，优选为表压 1-6个大气压、更优选1-2个大气压的气体。在脱碳处理中，由于粉煤灰的主要成分为碳颗粒及灰分，加入浮选剂和/或捕收剂和/或其它助剂后，粉煤灰中的颗粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的碳颗粒选择性地粘附于气泡，并被携带上升，实现浮选，而可浮性差的灰分则向下沉。特别地，由于向上吹送的气体呈紊流状态，碳颗粒与气泡的接触时间长，接触更加充分，粉煤灰颗粒破碎为碳颗粒和灰分颗粒的几率大大增加，从而使得脱碳效果更好，脱碳
效率更高。在脱碳处理中，浮选设备的浮选板可以为单层或多层，例如，2-5层；其中，步骤D 所收集的经过脱碳处理的粉煤灰，为未通过浮选设备之浮选板、从浮选设备的尾灰出口排出的颗粒物。在脱碳处理中，经过脱碳处理的粉煤灰，其含碳量小于5%。[0043]本实用新型的工字竹质型材的密度为0. 6g/cm3-0. 9g/cm3,优选为0. 7g/ cm3-0. 86g/cm3。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果本实用新型利用粉煤灰制备的工字竹质型材作为木质型材的替代品，具有类似木材的性质，可锯、可钻、可攻丝，但其制造成本低廉，且可回收利用。其原料中的粉煤灰经过脱碳处理，含碳量低，使制得的型材含碳量低，吸水性小，强度高，阻燃性好；竹屑中的竹纤维形成板中的骨架，其吸水性差，遇水不容易膨胀，不易腐烂，且容易与粘合剂结合，使制得的型材具有较好的力学性能。另外，该工字竹质型材可以在模具内一体成型，简化了工字竹质型材的制造工艺，缩短了制造时间，节省了制造成本。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型利用粉煤灰制备的工字竹质型材的实施例1的横截面示意图；图2是本实用新型利用粉煤灰制备的工字竹质型材的实施例2的横截面示意图。
具体实施方式
实施例1 (变截面工字竹质型材)如图1所示，本实施例的工字竹质型材为长条状，其包括上翼缘板1、下翼缘板2以及连接于上翼缘板1和下翼缘板2之间的腹板3，其横截面为工字形；上翼缘板1和下翼缘板2为变截面，其从与腹板3的连接部向两边逐渐变薄。上翼缘板1和下翼缘板2与腹板 3的连接部均为圆角4过渡，该工字竹质型材的横截面的其它角也为圆角4过渡。另外，该工字竹质型材的表面贴装有三聚氰胺浸渍胶膜纸。本实施例利用粉煤灰制造工字竹质型材，其所用的粉煤灰为循环流化床锅炉的粉煤灰。在制造型材之前，先对粉煤灰进行脱碳处理，使其含碳量不大于5% (重量)。该脱碳处理包括如下步骤A、向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，形成混合物料；B、在浮选设备中使步骤A中所得的混合物料从浮选设备的上部下落；C、在浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤B中落下的混合物料形成逆流接触，而且该气体在向上运动的过程中呈紊流状态；D、收集步骤C中未通过所述浮选设备之浮选板的颗粒物，即经过脱碳处理的粉煤灰。本实施例利用脱碳处理后的粉煤灰制备工字竹质型材的步骤如下①按重量计，将36%脱碳后的粉煤灰、54%的竹屑、10%的三聚氰胺混合；②搅拌步骤①中所得的混合物；③对步骤②中搅拌后的混合物加热处理；④将步骤③中加热后的混合物放入工字形模具内机压成型为工字竹质型材；⑤表面处理。其中，步骤①中的粉煤灰的粒度为观0目，竹屑为60目。实施例2 (等截面工字竹质型材)[0064]如图2所示，本实施例的工字竹质型材为长条状，其包括上翼缘板1、下翼缘板2以及连接于上翼缘板1和下翼缘板2之间的腹板3，其横截面为工字形；上翼缘板1和下翼缘板2为等截面。上翼缘板1和下翼缘板2与腹板3的连接部均为圆角4过渡，该工字竹质型材的横截面的其它角也为圆角4过渡。另外，该工字竹质型材的表面贴装有三聚氰胺浸渍胶膜纸。本实施例是利用脱碳处理后的循环流化床锅炉的粉煤灰制造工字竹质型材，其脱碳处理的过程与实施例1相同。本实施例利用脱碳处理后的粉煤灰制备工字竹质型材的步骤如下①按重量计，将45%脱碳后的粉煤灰、45%的竹屑、10%的酚醛树脂混合；②搅拌步骤①中所得的混合物；③对步骤②中搅拌后的混合物加热处理；④将步骤③中加热后的混合物放入工字形模具内机压成型为工字竹质型材；⑤表面贴装。其中，步骤①中的粉煤灰的粒度为340目，竹屑为80目。虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进， 即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的发明范围所涵盖。
权利要求1.一种利用粉煤灰、竹屑、粘合剂制备的工字竹质型材，其特征在于，其为长条状，其包括上翼缘板、下翼缘板以及连接于所述上翼缘板和下翼缘板之间的腹板，其横截面为工字形。
2.如权利要求1所述的工字竹质型材，其特征在于，所述上翼缘板和下翼缘板与所述腹板的连接部均为圆角过渡。
3.如权利要求1所述的工字竹质型材，其特征在于，其横截面上的所有角均为圆角过渡。
4.如权利要求1所述的工字竹质型材，其特征在于，所述上翼缘板和下翼缘板为变截面，其从与所述腹板的连接部向两边逐渐变薄。
5.如权利要求1所述的工字竹质型材，其特征在于，所述上翼缘板和下翼缘板为等截面。
6.如权利要求1所述的工字竹质型材，其特征在于，所述工字竹质型材的表面贴装有三聚氰胺浸渍胶膜纸。
专利摘要本实用新型公开了一种粉煤灰制的工字竹质型材，其为长条状，其包括上翼缘板、下翼缘板以及连接于所述上翼缘板和下翼缘板之间的腹板，其横截面为工字形。本实用新型利用粉煤灰制备的工字竹质型材作为木质型材的替代品，具有类似木材的性质，可锯、可钻、可攻丝，其制造成本低廉，且可回收利用。其原料中的粉煤灰经过脱碳处理，含碳量低，使制得的型材含碳量低，吸水性小，强度高，阻燃性好；竹屑中的竹纤维形成板中的骨架，其吸水性差，遇水不容易膨胀，不易腐烂，且容易与粘合剂结合，使制得的型材具有较好的力学性能。另外，该工字竹质型材可以在模具内一体成型，简化了工字竹质型材的制造工艺，缩短了制造时间，节省了制造成本。
文档编号E04C3/20GK202248527SQ20112034143
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者许闽清 申请人:福建省龙岩龙能粉煤灰综合利用有限公司