变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法与流程

本专利涉及胶合木制备，特别是涉及变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法。

背景技术：

与钢结构相比，胶合木结构用材环保节能、可再生；与钢筋混凝土结构相比，胶合木结构除了具有用材环保节能外，其主要结构构件还能通过工厂预制，实现施工现场快速拼装，能够避免现场湿作业；与传统的原木结构相比，胶合木构件是通过木材指接接长、横向拼宽、厚度叠加胶合而成，构件组成单元尺寸较小，因此能够设计并加工成任意形状，且尺寸不受限制。

但是目前，在变截面弧形胶合木构件的加工中，需要考虑到胶合压力撤除后，胶合木构件由于形状的回弹变形带来的构件外形偏离设计情况的问题。通常，变截面弧形胶合木构件形状回弹的程度与木材蠕变性能、木材密度、木质层板数量、弧形胶合木构件曲率半径、胶合木构件加工环境条件等参数相关。另外，用作建筑结构件的变截面弧形胶合木构件，其尺寸较一般的用于装饰装修的木制品要大得多，因此，其制备方法不同于常规的地板、家具等木制产品。变截面弧形胶合木构件一般采用分布式加压方法进行制备，在构件长度沿其层板叠加方向多点加压，以确保层板间胶合质量的可靠性。

但是，现有的变截面弧形胶合木构件制备方法中主要存在以下不足：

由于变截面弧形胶合木构件形状反弹的程度与木材蠕变性能、木质层板数量、变截面弧形胶合木构件设计曲率半径等参数相关。含水率越大，木材塑性变形越大，反弹程度越小；构件截面尺寸确定时，木质层板数量越多，每层层板厚度越小，构件塑性变形越大，反弹程度越小；构件曲率半径越小，构件反弹程度越大。因此通过经验确定弧形胶合木构件制备所需曲率半径，往往在构件制备后，构件的反弹程度无法预知或精确计算，弧形构件形状误差较大，不利于保证构件力学性能，且在施工安装过程中带来无法正常装配等问题。同时变截面弧形胶合木构件的制备方法与传统的装饰装修木制品的生产方式不同，与常规的直线型胶合木构件的生产方法也有所不同，当确定变截面弧形胶合木构件内弧上多点加压压力及间距后，由于变截面弧形胶合木构件的形状，其对应的外弧多点加压压力及间距往往会降低、增大，当构件外弧多点加压间距增大，压力降低到限值时，构件层板间的胶合质量就无法有效保证，带来胶合木构件质量不可靠的严重后果。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型存在的诸多问题，本发明公开了变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型工艺，该方法在基本确定木材的含水率和气干密度的条件下，考虑了木质层板数量，以及变截面构件曲率半径两个参数，用以确定变截面弧形胶合木构件制备所需曲率半径和多点加压中外弧加压间距及压力值，解决了常规仅依靠经验确定的变截面弧形胶合木构件制备曲率半径及多点加压压力布置工艺，有效地保证了弧形胶合木构件的形状和胶合质量。

2.技术方案

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，其特征在于：包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和构件深加工五个工序；

针对含水率和气干密度分别在8％～12％和0.45～0.60g/cm³范围内的木材，根据木质层板数量及变截面弧形胶合木构件设计曲率半径确定变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径，变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)

作为优选，所述木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和构件深加工五个工序，均是在温度18℃以上、相对湿度60～85％的以利于胶合木构件用胶粘剂固化的环境条件下完成。

作为优选，所述木质层板涂胶为单面涂胶量不少于250g/m²，以保证木质层板间有足够的胶合强度；胶压时间不少于4h，以保证构件内部胶粘剂充分固化。

作为优选，所述加压定型在分布式加压方法中各点加压间距不大于刚性垫板长度的二分之一，且加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压；且各胶合面上施加的压力的平均值在1.0～1.5MPa范围内。

本发明根据木质层板数量及变截面弧形胶合木构件设计曲率半径，确定变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径和外弧多点加压压力及间距，通过回弹变形预先补偿的方式，制备形状精确、胶合质量可靠的变截面弧形胶合木构件。

3.有益效果

本发明根据木质层板数量及变截面弧形胶合木构件设计曲率半径，通过回弹变形补偿的方式，确定了弧形胶合木构件的制备曲率半径，以及其外弧胶合面上多点加压压力布置工艺，填补了现有变截面弧形胶合木构件加工制备技术中形状确定、压力布置的空白，较好地保证了弧形胶合木构件的形状和胶合质量。

通过木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和构件深加工五个工序，均设置在在温度18℃以上、相对湿度60～85％下工作，利于胶合木构件用胶粘剂固化。

本发明通过考虑木材弹塑性对所加工变截面弧形胶合木构件形状反弹的影响，通过木材含水率和气干密度两个木材弹塑性密切相关的参数的确定，建立了木材弹塑性相对恒定条件下，变截面弧形胶合木构件制造曲率半径与其设计曲率半径和木质层板数量的关系，通过使变截面弧形胶合木构件在制备时先产生一个过度弯曲，该过度弯曲为变截面弧形胶合木构件制备中压力除去后形状反弹的量，使得变截面弧形胶合木构件制备结构后，通过形状反弹，达到与变截面弧形胶合木构件设计形状一致的目的。

通过在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，消除了木质层板弯曲造型中，由于木质层板之间相互贴近时无法自由变形导致的内应力，利于变截面弧形胶合木构件形状的保证及其胶合质量。

因此，本发明能够满足木材含水率在8％～12％、木材气干密度在0.45～0.60g/cm³范围内变化时，达到变截面弧形胶合木构件设计曲率半径所需制备曲率半径。同时，本发明所述技术，所制备的变截面弧形胶合木构件的形状误差完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

本发明所述技术，所制备的弧形胶合木构件的形状误差及其胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

附图说明

图1为变截面弧形胶合木构件的制备示意图。

1-变截面弧形胶合木构件设计曲率半径，2-变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线(界线以内的胶合木构件为弧形，以外的为直线型)，3-弧形胶合木构件制备曲率半径，4-木质层板，5-分布式加压方法中的刚性垫板，6-变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，7-分布式加压方法中加压间距，8-分布式加压方法中各点压力覆盖范围。

图2为变截面弧形胶合木构件深加工示意图。

2-变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线(界线以内的胶合木构件为弧形，以外的为直线型)，4-木质层板，9-变截面弧形胶合木构件深加工路径。

图3为制备完毕的变截面弧形胶合木构件示意图。

1-变截面弧形胶合木构件设计曲率半径，4-木质层板。

具体实施方式

以下结合实施实例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和卸压养护五个工序，五个工序均是在温度为18℃、相对湿度为60％的环境条件下完成。

针对含水率和气干密度分别为8％和0.45g/cm³的木材，变截面弧形胶合木构件设计曲率半径为5500mm、圆弧处的跨度为3.0m，变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度为350mm，截面最厚处的层板数量为9层，每层厚度38.8mm，通过回弹变形补偿的方式，确定了变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径＝变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)＝5500×(1-1/9)＝4888mm

其中木质层板定长，是根据变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度与所用木质层板的厚度，确定出木质层板的数量，再通过变截面弧形胶合木构件的形状，完成所用每块木质层板长度的确定。

其中木质层板涂胶为单面涂胶量250g/m²，胶压时间为4.0h，以保证木质层板和木质层板之间的胶层饱满，并具有足够的胶合质量，木质层板3的数量为9层。

其中木质层板靠模造型是根据计算结果，将所需各层木质层板按照定长后的顺序叠放后，通过压力方式将所有木质层板相互挤压紧贴，并形成制造形状。

如图1所示，变截面弧形胶合木构件曲率半径1为所设计曲率半径，变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线2以内的胶合木构件为弧形段、以外的为直线段，弧形胶合木构件曲率半径3为所制备曲率半径，6为变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，其中分布式加压方法中加压间距7为分布式加压方法中刚性垫板5的长度8的0.5倍，同时，在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，且各胶合面上施加的压力的平均值为1.5MPa。

如图2所示，通过上述方法制备的变截面弧形胶合木构件，沿变截面弧形胶合木构件深加工路径9，进行深加工，得到制备完毕的变截面弧形胶合木构件，如图3所示。通过测试，所制备的变截面弧形胶合木构件的起拱误差为-4.77mm，胶合强度大于8.0MPa，木破率高于90％，形状误差和胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

实施例2：

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，步骤同是实施例1，包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和卸压养护五个工序，五个工序均是在温度为28℃、相对湿度为65％的环境条件下完成。

针对含水率和气干密度分别为10％和0.50g/cm³的木材，变截面弧形胶合木构件设计曲率半径为4000mm、圆弧处的跨度为4.0m，变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度为400mm，截面最厚处的层板数量为11层，每层厚度36.3mm，通过回弹变形补偿的方式，确定了变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径＝变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)＝4000×(1-1/11)＝3636mm

所述木质层板涂胶为单面涂胶量260g/m²，胶压时间4.5h，木质层板3的数量为11层，如图1所示，变截面弧形胶合木构件曲率半径1为所设计曲率半径，变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线2以内的胶合木构件为弧形段、以外的为直线段，弧形胶合木构件曲率半径3为所制备曲率半径，6为变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，其中分布式加压方法中加压间距7为分布式加压方法中刚性垫板5的长度8的0.1倍，同时，在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，且各胶合面上施加的压力的平均值为1.3MPa。

如图2所示，通过上述方法制备的变截面弧形胶合木构件，沿变截面弧形胶合木构件深加工路径9，进行深加工，得到制备完毕的变截面弧形胶合木构件，如图3所示。通过测试，所制备的变截面弧形胶合木构件的起拱误差为-3.69mm，胶合强度大于8.0MPa，木破率高于90％，形状误差和胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

实施例3：

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，步骤同是实施例1，包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和卸压养护五个工序，五个工序均是在温度为25℃、相对湿度为85％的环境条件下完成。

针对含水率和气干密度分别为12％和0.60g/cm³的木材，变截面弧形胶合木构件设计曲率半径为6000mm、圆弧处的跨度为5.8m，变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度为600mm，截面最厚处的层板数量为17层，每层厚度35.2mm，通过回弹变形补偿的方式，确定了变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径＝变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)＝6000×(1-1/17)＝5647mm

所述木质层板涂胶为单面涂胶量350g/m²，胶压时间6.0h，木质层板3的数量为17层，如图1所示，变截面弧形胶合木构件曲率半径1为所设计曲率半径，变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线2以内的胶合木构件为弧形段、以外的为直线段，弧形胶合木构件曲率半径3为所制备曲率半径，6为变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，其中分布式加压方法中加压间距7为分布式加压方法中刚性垫板5的长度8的0.4倍，同时，在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，且各胶合面上施加的压力的平均值为1.2MPa。

如图2所示，通过上述方法制备的变截面弧形胶合木构件，沿变截面弧形胶合木构件深加工路径9，进行深加工，得到制备完毕的变截面弧形胶合木构件，如图3所示。通过测试，所制备的变截面弧形胶合木构件的起拱误差为+5.11mm，胶合强度大于8.0MPa，木破率高于90％，形状误差和胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

实施例4：

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，步骤同是实施例1，包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和卸压养护五个工序，五个工序均是在温度为22℃、相对湿度为75％的环境条件下完成。

针对含水率和气干密度分别为10％和0.55g/cm³的木材，变截面弧形胶合木构件设计曲率半径为6500mm、圆弧处的跨度为8.0m，变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度为880mm，截面最厚处的层板数量为25层，每层厚度35.2mm，通过回弹变形补偿的方式，确定了变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径＝变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)＝6500×(1-1/25)＝6240mm

所述木质层板涂胶为单面涂胶量300g/m²，胶压时间5.0h，木质层板3的数量为25层，如图1所示，变截面弧形胶合木构件曲率半径1为所设计曲率半径，变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线2以内的胶合木构件为弧形段、以外的为直线段，弧形胶合木构件曲率半径3为所制备曲率半径，6为变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，其中分布式加压方法中加压间距7为分布式加压方法中刚性垫板5的长度8的0.3倍，同时，在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，且各胶合面上施加的压力的平均值为1.4MPa。

如图2所示，通过上述方法制备的变截面弧形胶合木构件，沿变截面弧形胶合木构件深加工路径9，进行深加工，得到制备完毕的变截面弧形胶合木构件，如图3所示。通过测试，所制备的变截面弧形胶合木构件的起拱误差为+5.51mm，胶合强度大于8.0MPa，木破率高于90％，形状误差和胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

实施例5：

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，步骤同是实施例1，包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和卸压养护五个工序，五个工序均是在温度为20℃、相对湿度为70％的环境条件下完成。

针对含水率和气干密度分别为9％和0.48g/cm³的木材，变截面弧形胶合木构件设计曲率半径为5500mm、圆弧处的跨度为3.0m，变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度为350mm，截面最厚处的层板数量为9层，每层厚度38.8mm，通过回弹变形补偿的方式，确定了变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径＝变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)＝5500×(1-1/9)＝4888mm

所述木质层板涂胶为单面涂胶量320g/m²，胶压时间5.5h，木质层板3的数量为9层，如图1所示，变截面弧形胶合木构件曲率半径1为所设计曲率半径，变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线2以内的胶合木构件为弧形段、以外的为直线段，弧形胶合木构件曲率半径3为所制备曲率半径，6为变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，其中分布式加压方法中加压间距7为分布式加压方法中刚性垫板5的长度8的0.2倍，同时，在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，且各胶合面上施加的压力的平均值为1.25MPa。

如图2所示，通过上述方法制备的变截面弧形胶合木构件，沿变截面弧形胶合木构件深加工路径9，进行深加工，得到制备完毕的变截面弧形胶合木构件，如图3所示。通过测试，所制备的变截面弧形胶合木构件的起拱误差为-4.77mm，胶合强度大于8.0MPa，木破率高于90％，形状误差和胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。

实施例6：

变截面弧形胶合木构件过弯矫正成型方法，包括木质层板定长、胶粘剂涂布、木质层板靠模造型、加压定型和卸压养护五个工序，五个工序均是在温度21℃、相对湿度为80％的环境条件下完成。

针对含水率和气干密度分别为11％和0.52g/cm³的木材，变截面弧形胶合木构件设计曲率半径为6800mm、圆弧处的跨度为3.0m，变截面弧形胶合木构件截面最厚处的厚度为480mm，截面最厚处的层板数量为13层，每层厚度36.9mm，通过回弹变形补偿的方式，确定了变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径为：

变截面弧形胶合木构件的制备曲率半径＝变截面弧形胶合木构件设计曲率半径×(1-1/木质层板数量)＝6800×(1-1/13)＝6276mm

所述木质层板涂胶为单面涂胶量280g/m²，胶压时间4.5h，木质层板3的数量为13层，如图1所示，变截面弧形胶合木构件曲率半径1为所设计曲率半径，变截面弧形胶合木构件设计圆弧界线2以内的胶合木构件为弧形段、以外的为直线段，弧形胶合木构件曲率半径3为所制备曲率半径，6为变截面弧形胶合木构件制备时沿构件圆弧法线方向施加的压力，其中分布式加压方法中加压间距7为分布式加压方法中刚性垫板5的长度8为0，同时，在变截面弧形胶合木构件加压定型工序中，各点压力的施加遵循从变截面弧形胶合木构件截面最厚处分别沿构件长度方向往两端非同步加压的方式，且各胶合面上施加的压力的平均值为1.0MPa。

如图2所示，通过上述方法制备的变截面弧形胶合木构件，沿变截面弧形胶合木构件深加工路径9，进行深加工，得到制备完毕的变截面弧形胶合木构件，如图3所示。通过测试，所制备的变截面弧形胶合木构件的起拱误差为+3.19mm，胶合强度大于8.0MPa，木破率高于90％，形状误差和胶合性能完全满足国内外各类标准规范的要求和规定。