一种胶合木及其生产方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及现代木结构建筑材料，具体涉及一种胶合木及其生产方法与应用。
【背景技术】
[0002] 胶合木通常指的是层板胶合木或集成材（Glued Laminated Timber，简称 Glulam)，它是将数层或几十层厚度为10-50mm的木板层级胶合而成，是一种高效利用木材 的产品。用胶合木组成桁架、拱、框架以及梁柱等通称为胶合木结构。胶合木梁是胶合木结 构中最重要的承重构件之一。但是这种结构的胶合梁在承受弯矩时其承载力收到胶合梁两 端的剪切强度的影响，很多时候其极限荷载破坏也都最先发生了胶合梁量的剪切破坏。
[0003] 通常，胶合木的胶合质量对其力学性能影响极大，胶层的胶合质量与胶合木梁的 力学性能成正相关性。而胶层的胶合质量与胶粘剂的种类、胶合和加压工艺等密切相关。制 造胶合木一般采用冷压固化的胶黏剂，如单组份聚氨酯胶、间苯二酚树脂胶等，且需要利用 专门的胶合加压设备。为了保证良好的胶合效果，胶合木的加压时间通常比较长，一般为2-48小时，加压完成后还要再将其放置在室温环境中养生数天。利用现有技术生产胶合梁存 在着生产周期长、生产效率低、压机等设备利用率低、高性能结构胶黏剂的成本高等缺点， 而且生产出的普通胶合梁很容易发生剪切破坏，降低了胶合梁的力学性能。
[0004] 现有的圆木榫连接方式主要是应用于家具结构制造中，又分为胶合连接和过盈配 合连接两种方式。而在胶合圆木榫连接中，需要用到聚醋酸乙烯酯脂等胶黏剂，其不但增加 了成本而且固化时间相对较长，影响了成品的生产效率。
【发明内容】
[0005] 1、要解决的问题
[0006] 针对现有技术生产胶合木周期较长，生产成本高，生产设备利用效率低且产品力 学性能较差等问题，本发明提供一种胶合木及其生产方法与应用，解决了现有胶合木加压 时间长，制造效率低以及胶合木抗剪强度低的核心问题。
[0007] 2、技术方案
[0008] 发明原理:在加压状态下利用旋转摩擦焊接技术将一定数量的圆木榫快速焊接到 胶合木中，利用圆木榫表面与胶合梁之间的焊接接合带和外加压力共同作用下快速对胶合 木进行加压胶合。获得胶合木加压时间短，制造效率高以及胶合木抗剪强度增强的效果。
[0009] -种胶合木，包括层叠胶合木条/层板和圆木榫;所述圆木榫通过沿层叠胶合木条 或层板的厚度方向上孔和焊接带，与层叠胶合木条连接成一体。
[0010]优选的，所述层叠胶合木条或层板为纵向接长的层叠胶合木条或层板，所述圆木 榫为横向沿着层叠胶合木条或层板厚度，单排或者若干排的通过高速旋转摩擦焊接与层叠 胶合木条或层板连接成一体的圆木榫。
[0011] -种胶合木的生产方法，其步骤为：
[0012] (1)按照常规胶合木制造工艺对木质层板或木条进行干燥、截断、去除缺陷、四面 刨光、涂胶和组还；
[0013] (2)加压:将涂胶、组坯好的层板或木条放入加压夹紧装置进行加压得到胶合木半 成品；
[0014] (3)预钻孔:对正上打孔槽钢的孔中心，在胶合木半成品预钻孔，预钻孔的直径比 实际最终孔的直径小1-2_，孔深贯穿胶合木半成品厚度方向；
[0015] (4)旋转摩擦焊接:预钻孔后，卸下钻头，再装夹木质圆木榫，在预钻孔内旋转摩擦 焊接木质圆木榫，当木质圆木榫旋转完全贯穿整个胶合木半成品厚度时，按下手电钻上的 急停按钮，木质圆木榫立即停止旋转，停顿2-3秒钟之后圆木榫旋转摩擦焊接完成；
[0016] (5)卸压：卸掉油压，取下加压夹紧装置上胶合木半成品上的加压槽钢，取出胶合 木半成品，锯截木质圆木榫多余长度制备得到胶合木。
[0017] 优选的，在步骤(2)中所述加压夹紧装置施加压力为0.5-1.5MPa。
[0018] 优选的，在步骤（3)中，所述孔在沿着胶合木半成品长度方向上中心间距为100-400mm，孔在沿着胶合木半成品宽度方向上的中心间距为20-40mm，钻头转速2000-3000转/ 分钟。
[0019] 优选的，在步骤(3)中，所述预钻孔的直径比圆木榫的直径小1-2_。
[0020] 优选的，在步骤(4)中，所述木质圆木榫为直径为10-16_，长于胶合木半成品厚度 20_50mm的木质圆木禪。
[0021 ]优选的，在步骤(5)中，所述旋转摩擦焊接转速2000-3000转/分钟。
[0022] 优选的，在步骤(5)中，当木质圆木榫旋转完全贯穿整个胶合木半成品厚度时，圆 木榫立即停止旋转，停顿2-3秒钟之后，圆木榫旋转摩擦焊接完成。
[0023] 所述制备方法，还包括步骤(6)胶合养生:将步骤(5)制备得到的胶合木放置在室 温中5-10天，利用焊接圆木榫对木梁各层板的抗拔力和锚固力继续给胶合木加压，胶合和 养生。
[0024] 一种胶合木应用于现代木结构，可作为胶合木梁建筑材料应用。
[0025] 3、有益效果
[0026] (1)通过高速旋转焊接技术，解决了圆木榫与胶合梁半成本之间的胶合成本高时 间长的问题，将这种圆木榫连接的方式应用于了结构材的生产中，同时利用旋转摩擦焊接 的方式使得圆木榫与基材之间产生良好的结合，不但生产效率较高，而且也从结构上提高 了结构材的物理力学性能，除此之外其也是一种可持续、无污染环保绿色低成本的圆木榫 连接方式，而且胶合强度完全满足要求。
[0027] (2)由于沿胶合梁半成品厚度方向排列的焊接胶合的圆木榫的加入起到了保持胶 合梁受压的作用，使得胶合梁组坯后的加压保压时间得以大大缩短，降低了单个胶合梁生 产过程中对压机的占用时间，提高压机的使用效率，同时提高生产线的生产效率，真正实现 连续化的胶合梁生产。
[0028] (3)厚度方向排列的单排或者多排焊接圆木榫与层叠的木板形成了一种新型的框 架式的胶合梁结构，提高了胶合梁的抗剪切能力，也就提高了胶合梁的抗弯的强度和刚度， 整体提高了胶合梁的使用性能。
[0029] (4)利用高速旋转圆木榫来进行胶合梁的生产在降低了胶合木的生产成本的同 时，也是一种纯绿色无污染且可持续发展的胶合木生产技术，除此之外由于横向圆木榫的 加入不仅提高了胶合梁的剪切强度，提高了胶合梁的刚度和强度等力学性能，同时也提高 了胶合梁的稳定性。
【附图说明】
[0030] 图1是胶合木梁加压系统及打圆木榫示意图，图中1-圆木榫，2-圆木榫电钻夹头， 3_加压夹紧装置，4-打孔槽钢，5-胶合梁半成品，6-下垫硬木板，7-下垫钢板；
[0031] 图2是圆木榫旋转摩擦焊接工艺示意图，图中1-圆木榫，5-胶合梁半成品，9-预钻 孔；
[0032]图3是焊接圆木榫和焊接带，图中1-圆木榫，10-焊接带，12-纵向层叠胶合层板； [0033]图4胶合木的结构示意图，图中1-圆木榫，12-纵向层叠胶合层板；
[0034]图5制备方法的流程示意图。
【具体实施方式】 [0035] 实施例1:
[0036]制备厚度为90mm，层数5层的胶合木梁：
[0037] 在按照常规胶合木制造工艺对木质层板(杉木)进行干燥、截断、去除缺陷、四面刨 光、涂胶（间苯二酚胶）、组坯等工序后，按照本发明技术方案进行下面工艺步骤，如图5所 示：
[0038] (1)加压:如图1所示，将组坯好的层叠木质层板放入加压夹紧装置，通过打孔槽钢 4、下垫硬木板6、下垫钢板7和加压夹紧装置3定位，并施加压力0.8MPa，制得胶合木半成品；
[0039] (2)预钻孔：用手电钻钻头2对正上打孔槽钢4的孔中心，在胶合木半成品5厚度方 向上预钻孔9,预钻孔9在沿着胶合木半成品长度方向上中心间距为120mm，预钻孔9在沿着 胶合木梁宽度方向上的中心间距为30mm，钻头转速2600转/分钟，预钻孔的直径10mm，比实 际最终孔的直径小2_，预钻孔9深贯穿胶合木半成品厚度方向；
[0040] (3)旋转摩擦焊接：如图2所示，预钻孔后，卸下钻头，再装夹直径为12mm，长度为 120mm的木质圆木榫1，在预钻孔9内旋转焊接圆木榫1，旋转摩擦焊接转速2600转/分钟，当 木质圆木榫旋转完全贯穿整个胶合木半成品5厚度时，按下手电钻上的急停按钮，木质圆木 榫1立即停止旋转，停顿3秒钟之后圆木榫旋转摩擦焊接完成；
[0041] (4)卸压:卸掉油压，取下木梁上的加压槽钢，取出胶合木半成品，锯截圆木榫多余 长度，制的胶合木成品。
[0042] (5)胶合养生:将胶合木成品放置在室温中7天，利用焊接圆木榫对木梁各层板的 抗拔力和锚固力继胶合木成品加压，胶合、养生。
[0043] 制备得到的胶合木成品，如图3和4所示，包括层叠胶合层板12和圆木榫1;圆木榫1 通过沿层叠胶合层板的厚度方向上孔和焊接带10,与层叠胶合层板12连接成一体。其中层 叠胶合层板12为纵向接长的层叠胶合层板，所述圆木榫1为横向沿着层叠胶合层板12厚度， 双排的通过高速旋转摩擦焊接与层叠胶合木层板连接成一体的圆木榫1。
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