本發(fā)明涉及建筑結構件，尤其是涉及一種基于竹材的環(huán)保型泡沫混凝土抗裂構件及其制造方法。

背景技術：

1、建筑業(yè)是全球能耗和碳排放的主要領域，城市化加速了這一趨勢。全產業(yè)鏈協(xié)同不足、技術創(chuàng)新和綠色建材推廣不足，這些問題阻礙了建筑業(yè)的低碳轉型。盡管竹材具有環(huán)保優(yōu)勢，但加工技術滯后、大體量應用領域少等原因限制了其應用。因此，需要開發(fā)新型環(huán)保竹材技術，以降低能耗、減少碳排放，并推動竹材加工技術的發(fā)展，實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于竹材的環(huán)保型泡沫混凝土抗裂構件及其制造方法，采用的竹纖維、竹筒、竹條均為環(huán)保型可再生材料，竹纖維泡沫混凝土內芯重量較輕，配合變直徑竹筒的穿插，可進一步降低抗裂構件自身重量，竹條編織連接層可有效提高竹纖維泡沫混凝土內芯和高韌性水泥基噴覆層的粘結力，高韌性水泥基噴覆層可有效提高抗裂構件的抗開裂能力和耐久性，使抗裂構件具有環(huán)保、輕質、抗開裂能力強和耐久性能好的優(yōu)點，易于推廣和應用。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于竹材的環(huán)保型泡沫混凝土抗裂構件，包括竹纖維泡沫混凝土內芯，竹纖維泡沫混凝土內芯內部間隔布置有變直徑開孔竹筒，竹纖維泡沫混凝土內芯外表面開設有井字形孔道，井字形孔道上設有竹條編織連接層，井字形孔道與竹條編織連接層相匹配，竹纖維泡沫混凝土內芯外表面和竹條編織連接層外表面均噴覆有高韌性水泥基噴覆層。

3、優(yōu)選的，竹纖維泡沫混凝土內芯中竹纖維體積占比為1.5-4.5%，竹纖維的長度為15-20mm，其直徑為160-200μm，其強度為500-800mpa；

4、竹纖維泡沫混凝土內芯中泡沫混凝土孔隙率為40-60%，其劈裂抗拉強度不低于2mpa，其抗壓強度不低于15mpa。

5、優(yōu)選的，變直徑開孔竹筒為雙列均勻排布，變直徑開孔竹筒中心橫向間距為140-160mm，其縱向間距為160-180mm，變直徑開孔竹筒中心與其接近的、長度方向的竹纖維泡沫混凝土內芯側壁的間距為180-200mm；

6、變直徑開孔竹筒兩端設有竹筒開口，中部設有竹筒通孔，竹筒通孔的間距為150mm，竹筒通孔的孔徑為30-40mm；

7、竹筒開口處的變直徑開孔竹筒內徑為76-80mm，其壁厚為6-8mm，竹筒通孔處的變直徑開孔竹筒內徑為72-76mm，其壁厚為8-10mm。

8、優(yōu)選的，井字形孔道為預留三維貫穿孔道且孔道邊緣設有圓角，井字形孔道的寬度為25-30mm，其厚度為5-7mm。

9、優(yōu)選的，竹條編織連接層包括交叉編織的橫向竹條和縱向竹條，橫向竹條和縱向竹條的編織空隙為邊長6-8mm的正方形，橫向竹條和縱向竹條的寬度均為8-12mm，其厚度均為1-2mm，其強度均為180-200mpa，其含水率均為8-12%。

10、優(yōu)選的，高韌性水泥基噴覆層的厚度為8-16mm

11、本發(fā)明提供了如上述所述的一種基于竹材的環(huán)保型泡沫混凝土抗裂構件的制造方法，包括以下步驟：

12、s1、制備竹條編織連接層；

13、s2、選取自然優(yōu)良通直的竹筒，采用機械加工去除內外竹節(jié)、手工打磨去除竹青、激光定位精確打孔，浸泡防裂劑12-24h，烘干、打磨后得到變直徑開孔竹筒；

14、s3、將變直徑開孔竹筒固定在模具上預定位置；

15、s4、對竹纖維進行改性，并制備泡沫混凝土；

16、s5、將泡沫混凝土和改性后的竹纖維拌合均勻，再澆筑到模具中，振動密實3-5min，然后將復合結構放至養(yǎng)護環(huán)境中養(yǎng)護7-14d，期間定期噴水保濕，成型得到竹纖維泡沫混凝土內芯；

17、s6、將竹條編織連接層浸潤樹脂膠黏劑后黏貼于竹纖維泡沫混凝土內芯外表面的井字形孔道；

18、s7、均勻噴覆高韌性水泥基噴覆層于竹纖維泡沫混凝土內芯和竹條編織連接層的外表面，涂平后，置于養(yǎng)護環(huán)境中養(yǎng)護，成型得到基于竹材的環(huán)保型泡沫混凝土抗裂構件。

19、優(yōu)選的，s2中，防裂劑制備的具體操作為：稱取硼酸和硼砂加入40-50℃水中，攪拌均勻，冷卻至常溫得到防裂劑；其中，硼酸和硼砂分別占防裂劑質量的2-3%和3-5%；

20、烘干為將浸泡后的竹筒在50-60℃烘干18-24h，烘干后的竹筒含水率為6-12%；

21、打磨為使用電動砂光機或砂紙對烘干后的竹筒進行精細打磨。

22、優(yōu)選的，s4中對竹纖維進行改性的具體操作為：配置1-3%的氫氧化鈉溶液，控制氫氧化鈉溶液溫度為30-60℃，將竹纖維浸泡在氫氧化鈉溶液2-4h，氫氧化鈉溶液與竹纖維的質量比為20:1-25:1，浸泡后再用清水沖洗至ph中性后置于60-80℃烘箱中干燥至恒重；配置0.5-1.5%的硅烷偶聯(lián)劑溶液，用乙酸調節(jié)硅烷偶聯(lián)劑溶液ph值至4-5，控制硅烷偶聯(lián)劑溶液溫度為40-60℃，將干燥后的竹纖維浸泡在硅烷偶聯(lián)劑溶液中1-3h，硅烷偶聯(lián)劑溶液與干燥后的竹纖維的質量比為15:1-20:1，浸泡后再在80-100℃烘箱中烘干固化1-2h。

23、優(yōu)選的，s5和s7中，養(yǎng)護環(huán)境的溫度為20-30℃，相對濕度為80-90%；

24、s6中，樹脂膠黏劑制備的具體操作為：將環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂按體積比1:1.2-1.4混合，低速攪拌4-6min，在溫度為25-30℃、相對濕度為50-70%的條件下固化不低于10h。

25、因此，本發(fā)明采用上述一種基于竹材的環(huán)保型泡沫混凝土抗裂構件及其制造方法，具有以下有益效果：

26、（1）高強度與高抗裂性能：通過合理配比的竹纖維和閉孔泡沫混凝土，實現(xiàn)了竹纖維泡沫混凝土內芯高強度與輕質化的平衡；高韌性水泥基噴覆層具有顯著的應變硬化特性和多縫開裂現(xiàn)象，能夠有效抑制裂縫的擴展，同時具備良好的自修復性和能量吸收能力。

27、（2）卓越的環(huán)保性能：竹材作為一種可再生資源，具有生長速度快、碳吸收能力強的特點，本發(fā)明充分利用竹纖維和竹筒等竹材，替代了部分傳統(tǒng)建筑材料，顯著降低了對不可再生資源的依賴，減少了建筑行業(yè)的碳排放。

28、（3）良好的耐久性：竹纖維經過氫氧化鈉溶液和硅烷偶聯(lián)劑溶液的預處理，能夠顯著提高其強度、耐腐蝕性和耐久性；高韌性水泥基噴覆材料具有良好的抗凍融性能和抗碳化性能，能夠有效抵御惡劣環(huán)境對結構件的侵蝕。

29、（4）施工便捷性與廣泛的適用性：竹條編織連接層的設計，不僅增強了構件的整體穩(wěn)定性，還簡化了施工過程；該抗裂構件采用工廠預制的方式生產，能夠保證產品質量的一致性和穩(wěn)定性，并且預制構件可以根據(jù)實際工程需求進行定制化設計，滿足不同建筑結構的要求。

30、（5）顯著的經濟效益：竹材資源豐富且成本較低，相較于傳統(tǒng)的鋼材和高性能混凝土等建筑材料，本發(fā)明的抗裂構件在原材料成本上具有明顯優(yōu)勢；工廠預制的生產方式能夠有效提高生產效率，降低現(xiàn)場施工的人力成本和時間成本，從而進一步提升了經濟效益。

31、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。