建筑工程竹膠棒臨邊防護橫桿技術總結

竹膠棒建筑臨邊防護橫桿技術報告xx建工第三建設有限責任公司2011年12月1、前言在建筑施工過程中，按照安全規(guī)范、文明施工的要求，建筑物需要作大量的四口五臨邊防護，例如采光井、電梯門洞口、樓梯、外墻臨邊等，傳統(tǒng)做法需要使用大量的φ48×3.5的鋼管。xx公司總部項目決定在本工程開展技術創(chuàng)新，打算用一種類似鋼管的建筑臨邊橫桿，目的是部分取代建筑用鋼管，節(jié)省鋼材用量。洞口、臨邊防護若采用φ48×3.5的鋼管作為臨邊防護的橫桿，根據(jù)JGJ80-91“建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范”規(guī)定，洞口、臨邊防護的橫桿長度大于2m時必須加設欄桿柱。欄桿柱的固定及其與橫桿的連接，其整體構造應使防護欄桿在上桿的任何處都能經(jīng)受任何方向的1000N外力。現(xiàn)在使用的φ48×3.5鋼管作為橫桿在承力方面太浪費了。2、竹膠棒替代鋼管采用竹膠棒作為臨邊防護中的橫桿能達到承力要求而且能節(jié)省大量的鋼管用量，有一定經(jīng)濟意義和環(huán)保意義，符合國家節(jié)能減排的相關政策。同時采用新設計標準的支柱立桿，緊湊的連接方式，外觀規(guī)范統(tǒng)一，比原有采用鋼管扣件的連接方式規(guī)范美觀，符合施工現(xiàn)場作業(yè)安全和標準化、美觀化的施工要求。使用毛竹來生產(chǎn)竹膠棒。毛竹生長很快，一般6年就不再生長，9年就要死了，毛竹資源是可再生資源，而且再生長成熟周期短，是樹木的十分之一，合理使用毛竹資源，還可少砍伐樹木，保護樹林，保護生態(tài)環(huán)境，由于重組竹強度比普通木材大，如能替代部分鋼材用于建筑有低碳環(huán)境保護的意義。3、重竹的性能所謂重竹，就是將竹片或竹絲經(jīng)壓力壓制而成，其密度大于水的重組竹，其力學性能見下表：性能指標試驗條件密度kg/m3含水率（％）吸水率（％）靜曲強度(Mpaa)縱向橫橫向彈性模（Mpa）縱向橫橫向沖擊強度KJ/mm2實驗室產(chǎn)品11306.77.7164.654.9130005000115.6工業(yè)化產(chǎn)品10109.25.8122.151.3118004000104.8此強度同木材中青崗樹木和檸檬桉樹木相當。竹片材料需經(jīng)炭化處理，即在壓力容器罐內，通入高溫高壓水蒸氣，由于竹材含有較高的半纖維素、淀粉、糖類及蛋白質等有機物，容易發(fā)生霉變和腐朽，因此將竹材中的蟲卵、脂肪、糖份、蛋白質等養(yǎng)份全部炭化，使材質為輕，就沒有蟲蛀問題了，解決了微生物使竹材腐化問題。竹片之間通過膠料壓粘成一體，因為膠料是高分子結構，在陽光下，特別是紫外線照射下，容易加速降解和老化，竹材本身在光照下也要緩慢降解，竹膠棒表面需做油漆防護，做好表面防護是延長使用壽命的關鍵。據(jù)生產(chǎn)重竹室外地板的企業(yè)試驗應用表明，重竹戶外地板壽命可達10年，作為臨邊防護的橫桿，能使用八年已經(jīng)達到設計預期。4、重竹的成型過程經(jīng)考察，重組竹的成型工藝流程為：竹材→截斷→開竹條→刨竹條（去青去黃）→炭化處理→涂膠→組坯→熱壓成型→涂面漆→成品。截斷、開竹條、竹片的去青和黃，炭化處理都有定型專用設備，是成熟的竹加工工藝。涂膠：一般采用尿醛樹脂膠或酚醛樹脂膠。組坯：將竹片按照需要的尺寸組合成形。熱壓成型：在壓力機中加壓，蒸汽加熱使膠熱固化。涂面漆：表面涂漆防護，主要防日照中的紫外線。5、竹膠棒模壓成型工藝探索4.1初期試驗在項目立項之后的我們就開展了此項工作的研究，為了解重組竹的環(huán)境適應性，采用重組竹方坯料，用車床加工成實心和空心兩種規(guī)格，未涂油漆防護，用于外架的的短橫筒試用，見下圖，顏色深的是試用過一年，直觀感覺除外觀顏色變深，其他沒有變化，此不屬于重竹類。4.2探索模壓試驗工藝采用機械加工的辦法生產(chǎn)竹膠棒，成本高，不適應批量生產(chǎn)，試驗模壓成型的方法才能滿足將來的批生產(chǎn)要求及降低成本的要求，為此我們設計制作了單模生產(chǎn)的模具，將竹絲或竹條及膠水放入模腔中，熱壓成型，壓成重竹材料，模壓原理見下圖，左邊的圖是壓實心的，右邊的圖是先壓制兩半空心半園，再由兩個空心半園合壓成空心竹膠棒。同貴州新宇竹業(yè)公司合作，壓制成如下圖所示的具有重竹性質的竹膠棒和竹膠管，經(jīng)過試壓制的工藝摸索我們得出，壓制竹膠管，工藝難度大，工藝成本高，不容易保證組合面的結合強度，而壓制實心的竹膠棒是可行的，將來可采用專機壓制，適合于批量模壓生產(chǎn)。6、小批量試制生產(chǎn)單模壓制竹膠棒不適合于批量生產(chǎn)，要實現(xiàn)批量生產(chǎn)，需要系統(tǒng)考慮加竹原料，加膠水，循環(huán)水蒸氣對模腔的加熱冷卻，方便于產(chǎn)品頂出等系統(tǒng)問題，要解決這些問題須由竹木機械廠家設計制造針對壓制竹膠棒的專用機械，提高生產(chǎn)率，降低成本才能有市場生存力。因為制造專機需要的經(jīng)費大，周期長，目前我們利用批量壓制重竹方料的壓機，將竹片或竹絲壓制成正方形料，然后在推竹片的機械設備上一次性推拉切削成圓型，這樣也能提高生產(chǎn)率，降低成本，下圖便是采用此工藝辦法生產(chǎn)的竹膠棒，藍色的是涂了油漆的竹膠棒。7、竹膠棒用于建筑臨邊防護橫桿采用竹膠棒作為臨邊防護中的橫桿能節(jié)省大量的鋼管。同時采用標準的支柱立桿，外觀規(guī)范統(tǒng)一，比原有的形式美觀好看。下面是φ39直徑的重竹膠棒在1000N作用下的強度計算，作為防護橫桿，離破斷強度還有2.5倍的安全系數(shù)，其強度已經(jīng)足夠。8、臨邊防護設置臨邊防護立桿在樓面上用膨漲螺栓連接，竹膠棒插入可以擺動的鋼管中，用螺釘壓緊竹膠棒，這種設計使立桿的高度偏差或地面不平帶來的高度不一致不影響橫桿的裝配，見下圖。8、現(xiàn)場應用及反映現(xiàn)場施工人員反映，這種新型式的臨邊防護安裝方便，外觀比用鋼管扣件規(guī)范、美觀，對于現(xiàn)場的安全文明施工，有很重要的意義。不足之處是安裝之后就不能移動，若要移