一种轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖的制作方法

本实用新型涉及一种轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖，尤其是一种竹材与其它材料的组合楼盖构件，属于土木建筑结构领域。

背景技术：

为了减少对粘土粘、钢材和水泥等高耗能、高污染建材的依赖，节能环保、可再生的绿色建材日益受到人们的青睐。我国拥有极其丰富的竹材资源，竹子具有强度高、生长快、加工简便及韧性好等优点，可取代普通阔叶木材和针叶材，是一种有着广泛应用前景的可再生原料。将竹材作为主要建材应用于工程领域利国利民，“以竹代木”有利于降低对钢材、水泥和粘土砖等传统建筑材料的依赖。竹结构建筑具有抗震性能好以及对环境的负荷小的特点，其应用范围得到不断拓展。采用原竹建造房屋，在我国西部地区有着悠久的历史。原竹楼盖是竹结构建筑中最常用的基本构件之一，在原竹楼盖的使用过程中发现，存在以下问题：(1) 破坏前无明显征兆，表现出典型的脆性破坏特征；(2)原竹横纹方向受力十分不利，使得原竹梁的承载能力偏低；(3)原竹的防火性能差；(4)竹子离散性较大，材质不均匀；(4)原竹存在直径小、尖削度大、壁薄中空、易遭虫蛀以及严重的各向异性等缺陷，增加了原竹材选用的难度，无法形成规模化生产；(5)直接暴露在室外未经防腐处理的竹材极易遭虫蛀、腐朽和霉变，严重缩短了其使用寿命；(6)原竹楼盖振动响应大，变形能力差，而且随着时间推移会越来越大，隔音效果很差。

如何改善和提高竹楼盖的变形能力和力学性能是其在木结构建筑应用中所面临的难题。因而有必要将原竹进行改性，制成工程竹结构材，消除或减少原竹的公知缺陷。竹集成材是将速生、短周期的毛竹加工成一定规格的竹片，干燥至含水率8％～12％，再通过胶粘剂将同方向竹片胶合成矩形截面的规格材，具有弹性模量高、力学强度高、易加工的特点。相比原竹楼盖而言，轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖拥有更高的承载能力、更好的变形性能、更好的耐火性能以及良好的隔音性能，市场应用前景十分广阔。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就在于：针对现有原竹楼盖承载能力低、延性差和变形性能差等缺点，提供一种力学性能好、成本低廉、结构简单以及节能环保型的轻骨料混凝土- 竹集成材组合楼盖，应用于现代竹结构建筑以及竹木组合结构中。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖，它由上至下依次包括混凝土、楼面板、竹质箱型梁(上翼缘、边腹板、中腹板、下翼缘)、顶棚板和石膏板。所述混凝土为轻骨料混凝土，楼面板为竹帘胶合板或竹席竹帘胶合板，竹质箱型梁为由上翼缘、下翼缘、边腹板和中腹板组成，顶棚板为竹帘胶合板或竹席竹帘胶合板，石膏板为防火型高强纸面石膏板。

本实用新型的基本原理如下：边腹板布置于箱梁侧面，其高度略低于箱梁高度，主要承担剪切力；上翼缘置于箱梁顶部，主要承担弯矩所产生的压力；下翼缘置于箱梁底部，抵抗弯矩所产生的拉力；混凝土位于组合楼盖的顶部，承担压力；剪力键将竹箱型梁和混凝土连接为一个整体，剪力键可为栓钉、木螺钉或螺栓等其他销类连接件。轻骨料纤维混凝土轻质高强，竹材具有较高的强重比和韧性，边腹板和中腹板具有较高的抗剪切能力，石膏板具有良好的防火性能，通过钉子、螺钉、剪力键和胶粘剂将这些材料有机结合，充分发挥各自的优点，拓宽了轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖在工业建筑和民用建筑中的应用范围。

所述的轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖，所述的混凝土为钢纤维混凝土，采用陶粒轻骨料代替普通骨料制成。

所述的轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖，剪力键置于混凝土和竹箱型梁中间，沿梁长方向均匀布置，可以是栓钉、木螺钉或螺栓，剪力键在浇筑混凝土前先钉入箱梁的上翼缘内。

所述的轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖，边腹板位于翼缘两侧，通过胶结与上翼缘和下翼缘压制形成整体。

所述的边腹板位于箱梁两侧，边腹板侧面与上翼缘和下翼缘通过胶粘剂连接。边腹板的顶面低于上翼缘顶面5mm，边腹板的底面距离下翼缘底面5mm。

所述的上翼缘和下翼缘内的卡槽宽度比中腹板榫头小1.5mm左右。

所述的上翼缘、下翼缘均采用竹集成材，边腹板、中腹板、顶棚板和楼面板均采用竹帘胶合板或竹席竹帘胶合板。

所述的边腹板与上翼缘和下翼缘之间用结构胶连接；中腹板通过榫接与上翼缘和下翼缘预设的槽连接，同时用胶粘剂加强。

所述的钢筋为下翼缘所包裹，呈左右对称布置，钢筋在下翼缘压制过程中置入竹板坯相应位置，二者通过胶粘剂热压形成整体。

所述的石膏板、顶棚板和下翼缘通过螺钉连接，间距不大于200mm。

本实用新型克服了原竹楼盖的的缺点，具有以下显著的效果：

(1)轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖截面，极大的提高了竹梁的截面惯性矩，从而可以有效提高梁构件的刚度，彻底改变梁构件刚度较差的不利局面；

(2)竹集成材配置于箱梁的受拉区和受压区，可充分发挥竹集成材较高的抗拉强度和抗压强度，并且大幅改善梁构件力学性能离散性和脆性破坏模式，降低材料缺陷对梁构件承载力的影响；

(3)利用钢筋抗拉强度高的特性，将其内置于箱梁的下翼缘底部，使之与下翼缘共同承受荷载，提高梁构件的刚度，从而改善梁构件变形能力。

(4)混凝土置于竹质箱型梁的顶部，可充分发挥轻骨料混凝土抗压承载力高的特点，低廉的成本亦可减少组合楼盖的造价，轻骨料混凝土可有效阻隔声音在梁内的传递，从而大幅提高梁构件的隔音能力；

(5)轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖大量采用炉渣、矿渣骨料制成的混凝土，环保节能，变废为宝，生产工艺简单，实现了资源的再利用。采用轻骨料商品混凝土可降低梁构件的自重，减少劳动强度，减少材料运输量，节省钢筋量，降低工程造价。

(6)相对于砌体结构和钢筋混凝土结构，轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖生产与加工过程环境污染小，降低了不可再生资源的使用量，减少了使用过程中的能源消耗量；相对于木结构，承载能力更大，跨越能力更强，延性和自恢复能力更好；相对于竹结构，延性更好，造价更低廉，自重更轻，耐火性能更好。

(7)竹子是一种可再生资源，生长周期比木材短，更加的节能环保。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1是本实用新型实施的结构示意图

图中：1.混凝土、2.上翼缘、3.下翼缘、4.边腹板、5.中腹板、6.钢筋、7.钉子、8.螺钉、9.剪力键、10.楼面板、11.顶棚板和12.石膏板

图2是本实用新型实施的上翼缘和下翼缘的开槽示意图

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示，本实用新型提供一种轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖，由混凝土、上翼缘、下翼缘、边腹板、中腹板、钢筋、钉子、螺钉、剪力键、楼面板、顶棚板和石膏板组成，共同压制成轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖。在该构件中，混凝土置于组合楼盖的顶部，以保证箱型梁的隔音效果和承载能力。胶粘剂预先涂刷于上翼缘、下翼缘的侧面和槽内、中腹板的顶面和底面、边腹板的侧面，以保证上翼缘、下翼缘和边腹板的粘结力。剪力键置于箱梁上翼缘和混凝土的中部，剪力键预先钉入上翼缘的顶面后再浇筑轻骨料混凝土，在混凝土和箱梁之间起到传递剪力的作用。剪力键的边距和列距不小于20mm，端距和行距不小于70mm，以防剪力键劈裂箱梁上翼缘。

如上所述的一种轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖构件中，上翼缘、下翼缘应选用3～5年生的大径毛竹为原材料，经锯切、蒸煮、炭化、干燥、选片、组坯涂胶等工艺加工而成，翼缘板的含水率宜控制在15％以下。

边腹板、中腹板、顶棚板和楼面板应选用3～5年生的大径毛竹作为原材料，切削成厚度为1mm的薄竹帘，经工业化加工而成的竹质胶合板，可为竹帘胶合板或竹席竹帘胶合板。所述的胶粘剂为交联型粘合剂，可采用环氧树脂胶、脲醛树脂胶或酚醛树脂胶。

楼面板和混凝土的界面应进行凿毛处理，凿深度为1～2mm，凿痕约为20mm，切割率不低于80％。

剪力键采用预钻孔的方式植入上翼缘内，植入深度不低于20mm，呈左右对称布置，纵向间距不小于100mm。

上翼缘，下翼缘和边腹板的界面应进行凿毛处理，凿深度为1～2mm，凿痕约为20mm，切割率不低于80％。

对于箱梁截面构件，压制时，应根据压制目标的承载能力和刚度选择上翼缘、下翼缘、边腹板、中腹板、顶棚板、石膏板、钢筋和混凝土的尺寸，上翼缘、下翼缘和边腹板间的胶粘剂压制温度取15～35℃，压力取1.5～3MPa，压制完成后置入恒温恒湿室内进行养护，养护时间为10～15天。

对于轻骨料混凝土-竹集成材组合楼盖构件，应根据配合比制作轻骨料混凝土，采用标准条件进行养护，养护时间持续28天。

实施例1：混凝土1厚为100mm，强度等级为C30，取9.5mm厚、290mm高的竹帘胶合板作为边腹板4，9.5mm厚、250mm高的竹帘胶合板作为中腹板5，取40mm高、80mm宽的竹集成材作为上翼缘2和下翼缘3，钢筋6直径为6mm，中腹板5与上翼缘2和下翼缘3 榫接，卡槽深度为15mm，剪力键9间距为100mm，楼面板10厚12mm，顶棚板11和石膏板12厚度均为9.5mm。