一種膠合木及其生產(chǎn)方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及現(xiàn)代木結構建筑材料，具體涉及一種膠合木及其生產(chǎn)方法與應用。
【背景技術】
[0002] 膠合木通常指的是層板膠合木或集成材（Glued Laminated Timber，簡稱 Glulam)，它是將數(shù)層或幾十層厚度為10-50mm的木板層級膠合而成，是一種高效利用木材 的產(chǎn)品。用膠合木組成桁架、拱、框架以及梁柱等通稱為膠合木結構。膠合木梁是膠合木結 構中最重要的承重構件之一。但是這種結構的膠合梁在承受彎矩時其承載力收到膠合梁兩 端的剪切強度的影響，很多時候其極限荷載破壞也都最先發(fā)生了膠合梁量的剪切破壞。
[0003] 通常，膠合木的膠合質(zhì)量對其力學性能影響極大，膠層的膠合質(zhì)量與膠合木梁的 力學性能成正相關性。而膠層的膠合質(zhì)量與膠粘劑的種類、膠合和加壓工藝等密切相關。制 造膠合木一般采用冷壓固化的膠黏劑，如單組份聚氨酯膠、間苯二酚樹脂膠等，且需要利用 專門的膠合加壓設備。為了保證良好的膠合效果，膠合木的加壓時間通常比較長，一般為2-48小時，加壓完成后還要再將其放置在室溫環(huán)境中養(yǎng)生數(shù)天。利用現(xiàn)有技術生產(chǎn)膠合梁存 在著生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低、壓機等設備利用率低、高性能結構膠黏劑的成本高等缺點， 而且生產(chǎn)出的普通膠合梁很容易發(fā)生剪切破壞，降低了膠合梁的力學性能。
[0004] 現(xiàn)有的圓木榫連接方式主要是應用于家具結構制造中，又分為膠合連接和過盈配 合連接兩種方式。而在膠合圓木榫連接中，需要用到聚醋酸乙烯酯脂等膠黏劑，其不但增加 了成本而且固化時間相對較長，影響了成品的生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1、要解決的問題
[0006] 針對現(xiàn)有技術生產(chǎn)膠合木周期較長，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)設備利用效率低且產(chǎn)品力 學性能較差等問題，本發(fā)明提供一種膠合木及其生產(chǎn)方法與應用，解決了現(xiàn)有膠合木加壓 時間長，制造效率低以及膠合木抗剪強度低的核心問題。
[0007] 2、技術方案
[0008] 發(fā)明原理:在加壓狀態(tài)下利用旋轉(zhuǎn)摩擦焊接技術將一定數(shù)量的圓木榫快速焊接到 膠合木中，利用圓木榫表面與膠合梁之間的焊接接合帶和外加壓力共同作用下快速對膠合 木進行加壓膠合。獲得膠合木加壓時間短，制造效率高以及膠合木抗剪強度增強的效果。
[0009] -種膠合木，包括層疊膠合木條/層板和圓木榫;所述圓木榫通過沿層疊膠合木條 或?qū)影宓暮穸确较蛏峡缀秃附訋?，與層疊膠合木條連接成一體。
[0010]優(yōu)選的，所述層疊膠合木條或?qū)影鍨榭v向接長的層疊膠合木條或?qū)影?，所述圓木 榫為橫向沿著層疊膠合木條或?qū)影搴穸龋瑔闻呕蛘呷舾膳诺耐ㄟ^高速旋轉(zhuǎn)摩擦焊接與層疊 膠合木條或?qū)影暹B接成一體的圓木榫。
[0011] -種膠合木的生產(chǎn)方法，其步驟為：
[0012] (1)按照常規(guī)膠合木制造工藝對木質(zhì)層板或木條進行干燥、截斷、去除缺陷、四面 刨光、涂膠和組還；
[0013] (2)加壓:將涂膠、組坯好的層板或木條放入加壓夾緊裝置進行加壓得到膠合木半 成品；
[0014] (3)預鉆孔:對正上打孔槽鋼的孔中心，在膠合木半成品預鉆孔，預鉆孔的直徑比 實際最終孔的直徑小1-2_，孔深貫穿膠合木半成品厚度方向；
[0015] (4)旋轉(zhuǎn)摩擦焊接:預鉆孔后，卸下鉆頭，再裝夾木質(zhì)圓木榫，在預鉆孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)摩擦 焊接木質(zhì)圓木榫，當木質(zhì)圓木榫旋轉(zhuǎn)完全貫穿整個膠合木半成品厚度時，按下手電鉆上的 急停按鈕，木質(zhì)圓木榫立即停止旋轉(zhuǎn)，停頓2-3秒鐘之后圓木榫旋轉(zhuǎn)摩擦焊接完成；
[0016] (5)卸壓：卸掉油壓，取下加壓夾緊裝置上膠合木半成品上的加壓槽鋼，取出膠合 木半成品，鋸截木質(zhì)圓木榫多余長度制備得到膠合木。
[0017] 優(yōu)選的，在步驟(2)中所述加壓夾緊裝置施加壓力為0.5-1.5MPa。
[0018] 優(yōu)選的，在步驟（3)中，所述孔在沿著膠合木半成品長度方向上中心間距為100-400mm，孔在沿著膠合木半成品寬度方向上的中心間距為20-40mm，鉆頭轉(zhuǎn)速2000-3000轉(zhuǎn)/ 分鐘。
[0019] 優(yōu)選的，在步驟(3)中，所述預鉆孔的直徑比圓木榫的直徑小1-2_。
[0020] 優(yōu)選的，在步驟(4)中，所述木質(zhì)圓木榫為直徑為10-16_，長于膠合木半成品厚度 20_50mm的木質(zhì)圓木禪。
[0021 ]優(yōu)選的，在步驟(5)中，所述旋轉(zhuǎn)摩擦焊接轉(zhuǎn)速2000-3000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0022] 優(yōu)選的，在步驟(5)中，當木質(zhì)圓木榫旋轉(zhuǎn)完全貫穿整個膠合木半成品厚度時，圓 木榫立即停止旋轉(zhuǎn)，停頓2-3秒鐘之后，圓木榫旋轉(zhuǎn)摩擦焊接完成。
[0023] 所述制備方法，還包括步驟(6)膠合養(yǎng)生:將步驟(5)制備得到的膠合木放置在室 溫中5-10天，利用焊接圓木榫對木梁各層板的抗拔力和錨固力繼續(xù)給膠合木加壓，膠合和 養(yǎng)生。
[0024] 一種膠合木應用于現(xiàn)代木結構，可作為膠合木梁建筑材料應用。
[0025] 3、有益效果
[0026] (1)通過高速旋轉(zhuǎn)焊接技術，解決了圓木榫與膠合梁半成本之間的膠合成本高時 間長的問題，將這種圓木榫連接的方式應用于了結構材的生產(chǎn)中，同時利用旋轉(zhuǎn)摩擦焊接 的方式使得圓木榫與基材之間產(chǎn)生良好的結合，不但生產(chǎn)效率較高，而且也從結構上提高 了結構材的物理力學性能，除此之外其也是一種可持續(xù)、無污染環(huán)保綠色低成本的圓木榫 連接方式，而且膠合強度完全滿足要求。
[0027] (2)由于沿膠合梁半成品厚度方向排列的焊接膠合的圓木榫的加入起到了保持膠 合梁受壓的作用，使得膠合梁組坯后的加壓保壓時間得以大大縮短，降低了單個膠合梁生 產(chǎn)過程中對壓機的占用時間，提高壓機的使用效率，同時提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，真正實現(xiàn) 連續(xù)化的膠合梁生產(chǎn)。
[0028] (3)厚度方向排列的單排或者多排焊接圓木榫與層疊的木板形成了一種新型的框 架式的膠合梁結構，提高了膠合梁的抗剪切能力，也就提高了膠合梁的抗彎的強度和剛度， 整體提高了膠合梁的使用性能。
[0029] (4)利用高速旋轉(zhuǎn)圓木榫來進行膠合梁的生產(chǎn)在降低了膠合木的生產(chǎn)成本的同 時，也是一種純綠色無污染且可持續(xù)發(fā)展的膠合木生產(chǎn)技術，除此之外由于橫向圓木榫的 加入不僅提高了膠合梁的剪切強度，提高了膠合梁的剛度和強度等力學性能，同時也提高 了膠合梁的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0030] 圖1是膠合木梁加壓系統(tǒng)及打圓木榫示意圖，圖中1-圓木榫，2-圓木榫電鉆夾頭， 3_加壓夾緊裝置，4-打孔槽鋼，5-膠合梁半成品，6-下墊硬木板，7-下墊鋼板；
[0031] 圖2是圓木榫旋轉(zhuǎn)摩擦焊接工藝示意圖，圖中1-圓木榫，5-膠合梁半成品，9-預鉆 孔；
[0032]圖3是焊接圓木榫和焊接帶，圖中1-圓木榫，10-焊接帶，12-縱向?qū)盈B膠合層板； [0033]圖4膠合木的結構示意圖，圖中1-圓木榫，12-縱向?qū)盈B膠合層板；
[0034]圖5制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】 [0035] 實施例1:
[0036]制備厚度為90mm，層數(shù)5層的膠合木梁：
[0037] 在按照常規(guī)膠合木制造工藝對木質(zhì)層板(杉木)進行干燥、截斷、去除缺陷、四面刨 光、涂膠（間苯二酚膠）、組坯等工序后，按照本發(fā)明技術方案進行下面工藝步驟，如圖5所 示：
[0038] (1)加壓:如圖1所示，將組坯好的層疊木質(zhì)層板放入加壓夾緊裝置，通過打孔槽鋼 4、下墊硬木板6、下墊鋼板7和加壓夾緊裝置3定位，并施加壓力0.8MPa，制得膠合木半成品；
[0039] (2)預鉆孔：用手電鉆鉆頭2對正上打孔槽鋼4的孔中心，在膠合木半成品5厚度方 向上預鉆孔9,預鉆孔9在沿著膠合木半成品長度方向上中心間距為120mm，預鉆孔9在沿著 膠合木梁寬度方向上的中心間距為30mm，鉆頭轉(zhuǎn)速2600轉(zhuǎn)/分鐘，預鉆孔的直徑10mm，比實 際最終孔的直徑小2_，預鉆孔9深貫穿膠合木半成品厚度方向；
[0040] (3)旋轉(zhuǎn)摩擦焊接：如圖2所示，預鉆孔后，卸下鉆頭，再裝夾直徑為12mm，長度為 120mm的木質(zhì)圓木榫1，在預鉆孔9內(nèi)旋轉(zhuǎn)焊接圓木榫1，旋轉(zhuǎn)摩擦焊接轉(zhuǎn)速2600轉(zhuǎn)/分鐘，當 木質(zhì)圓木榫旋轉(zhuǎn)完全貫穿整個膠合木半成品5厚度時，按下手電鉆上的急停按鈕，木質(zhì)圓木 榫1立即停止旋轉(zhuǎn)，停頓3秒鐘之后圓木榫旋轉(zhuǎn)摩擦焊接完成；
[0041] (4)卸壓:卸掉油壓，取下木梁上的加壓槽鋼，取出膠合木半成品，鋸截圓木榫多余 長度，制的膠合木成品。
[0042] (5)膠合養(yǎng)生:將膠合木成品放置在室溫中7天，利用焊接圓木榫對木梁各層板的 抗拔力和錨固力繼膠合木成品加壓，膠合、養(yǎng)生。
[0043] 制備得到的膠合木成品，如圖3和4所示，包括層疊膠合層板12和圓木榫1;圓木榫1 通過沿層疊膠合層板的厚度方向上孔和焊接帶10,與層疊膠合層板12連接成一體。其中層 疊膠合層板12為縱向接長的層疊膠合層板，所述圓木榫1為橫向沿著層疊膠合層板12厚度， 雙排的通過高速旋轉(zhuǎn)摩擦焊接與層疊膠合木層板連接成一體的圓木榫1。
[00