一种用竹材结合钢制件胶制成高强度竹结构的枕木材料的制作方法

本实用新型涉及一种用竹材结合钢制件胶制成高强度竹结构的枕木材料。

背景技术：

铁路枕木是铁路的必要基础用材，目前有木制枕木；钢筋混凝土枕木；钢制枕木；复合材料枕木。木制枕木需要消耗大量的木材，中国木材资源较缺乏，价格贵，在主要干线上已逐渐被混凝土枕取代，但混凝土枕木粗大笨重，柔韧性不足，钢制枕木应用在一些特殊场合，不是一种普遍应用材料。目前，复合材料枕木特别是聚氨酯枕木正在一些需要轻质的铁路路段(如铁路桥梁)得到应用，但价格昂贵。

中国是世界竹类植物的起源与分布中心之一，是竹资源最丰富的国家，被誉为：“竹子王国”。全国自然竹林面积500多万公顷，年产各类竹材450多万吨。竹材纤维具有高强高韧高弹复的优质材料特性，来源广泛，价格低廉，利用竹材材料的优质特性来制造枕木，将会为铁路事业提供优质廉价的材料。

技术实现要素：

为了解决木制枕木对森林的消耗和复合材料枕木的高成本问题，本实用新型提供一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，对本领域的技术人员而言，本实用新型的特征和优点在阅读以下实施方案说明后将是显而易见的。

解决其技术的方案

本实用新型解决其技术的方案是：

1一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，上部选用多支符合制成品长度需求的壁厚5毫米以上的成竹材，下部选用多片符合制成品长度需求的壁厚25毫米成竹竹片，以上的对所选竹材进行降挥发份和表面粗糙化处理，以弹性钢片，制成竹材固定件，在竹材与竹材之间填充弹性胶粘剂和竹纤维粉末的混合填充料压制成内坯材，在内坯材外部包覆高强纤维布材结合高耐候弹性胶粘剂压制固化成制成品，涉及铁路岔道用枕木时，可依设计要求在不同的长度位置增加竹材固定件。设置该技术方案的效果是：选用符合制成品长度需求的壁厚5毫米以上的竹材，可以保障所用竹材的力学强度，竹材的空腔特性将会形成整体材料的轻质化，下部选用符合制成品长度需求的壁厚25毫米以上成竹竹片，可以承担整个枕木的承重，并适应铁路路基上的大小不均的道碴，保障枕木使用过程中的底部受力均匀，适用于对所选竹材进行降挥发份和表面粗糙化处理，可以保障制成品中所用竹材的稳定性，表面粗糙化处理可以保障后期胶结时竹材表面与胶的胶结强度，以弹性钢片制成竹材固定件，符合对枕木使用过程中的弹性要求，也解决枕木中的竹材在长期使用过程中的位移隐患，在竹材与竹材之间填充弹性胶粘剂和竹纤维粉末的混合填充料，可以提高制成品的承载压力，竹纤维粉末和竹材为一致性材料，方便胶粘剂性能的调配研制，压制成内坯材，包覆高强纤维布材可以增强枕木的整体力学性能，高耐候弹性胶粘剂所起的作用不仅仅是粘结高强纤维布与内坯材，还有对整体枕木的耐候性保护，延长制成品枕木的使用寿命，所有材料的选择都有弹性特征，满足铁路枕木的高频率受力后复弹要求，在不同的长度位置增加竹材固定件，满足岔道岔轨的安装要求。

2上部选用多支符合制成品长度需求的壁厚5毫米以上的成竹材，实施该技术的方案为：所述多支不限定所用成竹材的数量，而是依据不同用途的枕木使用要求的不同规格所限定的枕木规格的空间决定所用成竹材的数量；成竹材选用不限定竹材的类别和属种，但壁厚5毫米以上的限定是指单纯的竹材即可满足该发明所需要的品质保障，不需要其他辅佐手段满足该部分材质所达到的力学要求；当选定的成竹材长度依据制品长度截段后，出现3厘米以上空管时，对该空管部位应作填充处理。设置该技术方案的效果是：让成竹材在枕木制品中尽可能多地占据空间，依据竹材本身的优质材料特性满足制成品要求，节省材料，降低制成品重量，出现3厘米以上空管时，对该空管部位应作填充处理，避免出现力学部位弱项。

3下部选用多片符合制成品长度需求的厚度25毫米以上成竹竹片，实施该技术的方案为：多片符合制成品长度需求的壁厚25毫米成竹竹片排成竹排，形成一块平板，竹排与弹性钢片结合的部位设置嵌槽。设置以上技术方案的效果是：下部25毫米成竹竹排可以整体承重，与弹性钢片结合的部位设置的嵌槽可以阻止竹排纵向位移。

4对所选竹材进行降挥发份和表面粗糙化处理，实施该技术的方案为：对所选竹材进行150度以上的干燥处理，干燥后使用机械手段使其表面粗糙化。设置以上技术方案的效果是：150度以上的干燥处理使竹材内部水分得以完全挥发，减少后期水分析出时对制品质量的影响，还能使不同季节和不同种类的成竹在实际应用中不会因水分含量不同而形成力学差异，其表面粗糙化可以改善胶合时竹材表面和胶的锚定效果。

5以弹性钢片，制成竹材固定件，实施该技术的方案为：以不同枕木应用轨道的中心距，有两件对称的上弹性钢片固定件，包括固定框和固定夹，固定夹数量符合所选上部的成竹材数量，固定夹上有多道分裂槽，固定夹连接在固定框上，固定框上有道钉螺栓孔，固定框上有胶锚孔，两个对称的固定框以固定条连接，对称的螺栓中心距等同于铁路轨道的中心距；有两件对称的下弹性钢片固定件，包括固定框和固定夹，固定夹数量符合所选上部的成竹材数量，固定夹上有多道分裂槽，固定夹连接在固定框上，固定框上有道钉螺栓孔，固定框上有胶锚孔，两个对称的固定框以固定条连接，对称的螺栓中心距等同于铁路轨道的中心距，下固定框还带有竹排夹，下固定框插入竹排的嵌槽中。设置以上技术方案的效果是：两件对称的上弹性钢片固定件满足铁路轨道的对称性要求，固定夹上有多道分裂槽可以避免竹材天然的直径差异，能够分段固定，固定框上的胶锚孔能使填充料渗入产生锚定效果，固定框的固定条能够保障铁路轨道安装后的中心距不发生位移，竹排夹能保障竹排不发生横向位移。

6在竹材与竹材之间填充弹性胶粘剂和竹纤维粉末的混合填充料压制成内坯材，实施该技术的方案为：在上下固定框和固定夹及固定条安装完成，成竹固定在上下竹材固定夹后，竹材间仍有大量空隙，此时，应在安装好导轨螺栓后，以弹性胶粘剂和竹纤维粉末的混合填充料填充其间，将以上全部材料压制成内胚料。设置以上技术方案的效果是：使整体枕木初步成型，方便检查是否填充充盈，方便检查整体压制是否导致内部变形位移，保障整体质量。

7在内坯材外部包覆高强纤维布材结合高耐候弹性胶粘剂压制固化成制成品，实施该技术的方案为：将外部包覆高强纤维布材以浸渍或涂布高耐候弹性胶粘剂的方式，得以完成施胶，再包覆在内坯材外部，以精确模具，一次性压制得满足制品外形尺寸要求的制成品。设置以上技术方案的效果是：高强度纤维布可以强化制品的受力强度，高耐弹性候胶粘剂可以延长制品的使用期限，精确模具可以简化后续处理工艺，提高效率。

8涉及铁路岔道用枕木时，可依设计要求在不同的长度位置增加竹材固定件。设置该技术方案的效果是：满足岔道岔轨的安装要求。

本实用新型的有益效果是：利用竹材所具有的优质材料特性，生产优质高强的生物质材料复合枕木，由于我国竹资源充配，本发明的使用，可以为铁路建设提供大量优质、轻质枕木，节约木材，方便铁路建设施工，其工艺简便，适宜规模化生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1为本实用新型的立体示意图。1是成竹材；2是成竹竹片；3是竹材固定件；4是混合填充料；5是高强纤维布材结合高耐候弹性胶粘剂压制固化成制成品；6是岔道轨竹材固定件。附图2为本实用新型的成竹及填充物示意图。1是成竹；1-1是填充物。

附图3为本实用新型的成竹片安装示意图。2是成竹片；2-1是嵌槽。

附图4为本实用新型的竹材固定件安装示意图。3-1是固定框；3-2是固定夹；3-2-1是固定夹裂槽；3-3是道钉螺栓孔；3-4是竹排夹；3-5是胶锚孔；3-6是固定条；6是岔道轨竹材固定件。

附图5为本实用新型的坯材压制品示意图。4是混合填充料；5-1是高强纤维布材；5-2是高耐候弹性胶粘剂。

具体实施方式

为阐述本实用新型的具体实施，结合附图进一步进行说明。

请参阅图1所示，一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，上部选用多支符合制成品长度需求的成竹材1，下部选用多片符合制成品长度需求的成竹竹片2，以上的对所选竹材进行降挥发份和表面粗糙化处理，以弹性钢片3，制成竹材固定件，在竹材与竹材之间填充弹性胶粘剂和竹纤维粉末的混合填充料4，在内坯材外部包覆高强纤维布材结合高耐候弹性胶粘剂压制固化成制成品5，涉及铁路岔道用枕木时，可依设计要求在不同的长度位置增加竹材固定件6。

请参阅图2所示，一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，将选定的成竹材长度依据制品长度截段后，会出现3厘米以上空管时，对该空管部位加入填充物1-1处理。

请参阅图3所示，一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，将多片符合制成品长度需求的成竹竹片2排成竹排，形成一块平板，竹排与弹性钢片结合的部位设置嵌槽2-1以阻止竹排纵向位移。

请参阅图4所示，一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，以不同枕木应用轨道的中心距，有两件对称的上弹性钢片固定件，包括固定框3-1和固定夹3-2，固定夹3-2上有多道固定夹分裂槽3-2-1，固定夹3-2连接在固定框3-1上，固定框3-1上有道钉螺栓孔3-3，同时固定框3-1上有胶锚孔3-5，两个对称的固定框以固定条3-6连接，对称的螺栓中心距等同于铁路轨道的中心距，在涉及铁路岔道用枕木时，可依设计要求在不同的长度位置增加竹材固定件6。

请参阅图5所示，一种以竹材为基材的复合枕木材料及其制造方法，在成竹材1之间的间隙塞满填充物4，再将外部包覆高强纤维布材5-1以浸渍或涂布高耐候弹性胶粘剂5-2的方式，得以完成施胶，再包覆在内坯材外部，以精确模具，一次性压制得满足制品外形尺寸要求的制成品。