一种FRP增强木塑栈道板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种FRP增强木塑栈道板及其制备方法，属于园林工程和土木交通工程领域技术领域。

背景技术

目前国内外采用的木制栈道板存在易燃、易蛀、易霉、易烂、易变形、耐久性能差、使用周期短等缺点，不利于大范围推广。木塑复合材料是近年蓬勃兴起的新型生物基复合材料，利用废弃植物纤维（木材、稻杆）和废旧塑料作为主原料，具有较好的耐磨性能、尺寸稳定性和耐候性，近年来在园林领域、土木交通基础设施领域逐渐得到推广应用，其颜色质感和木材相似，可与自然环境融为一体。

但木塑栈道板在复杂的自然环境使用过程中，受交变温湿度环境和荷载反复作用的影响较大，易产生较大的蠕变和挠曲变形。现有研究表明，采用轻质高强的纤维增强复合材料（FRP）进行增强可弥补传统木塑复合材料力学性能方面的不足。因木塑材料与FRP增强材料的热膨胀系数存在一定的差异，在环境和荷载发生剧烈变化时，易发生界面剥离破坏，从而影响到栈道板的使用。

因此，如何将FRP增强材料和传统木塑复合材料进行有效结合，以提高传统木塑板的抗变形性能和极限承载能力是目前急需解决的技术难题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，以及采用FRP材料增强时因两者热膨胀系数的差异，易发生界面剥离破坏的问题，本发明提供一种蠕变变形小、承载能力强的FRP增强木塑栈道板。

技术方案： 一种FRP增强木塑栈道板，包括通过紧固件安装于支撑梁上方的木塑板，其特征在于：所述木塑板的底部开设有凹槽，所述凹槽为双向贯通型、单向贯通型或单向非贯通型，所述凹槽内嵌有FRP增强筋和格栅板，所述凹槽内壁上涂覆有胶粘剂层。

本发明进一步限定的技术方案为：所述双向贯通型的凹槽为沿着木塑板底部纵、横向等间距交错开设的一组格栅凹槽，所述凹槽内嵌有FRP格栅材。

进一步的，所述单向贯通型的凹槽为沿着木塑板底部长度方向等间距开设的一组水平凹槽，所述水平凹槽内嵌有FRP筋材。

进一步的，所述单向非贯通型的凹槽为沿着木塑板底部长度方向等间距开设的一组平行凹槽，所述平行凹槽两端部的木塑板处分别开设有榫孔，所述平行凹槽内嵌有FRP筋材，且所述FRP筋材的两端嵌于所述榫孔内。

进一步的，所述榫孔内涂覆有胶粘剂。

进一步的，所述木塑板的上表面还开设有防滑沟纹。

进一步的，沿所述木塑板长度方向两侧面的其中一侧设有通长榫头，另一侧设有通长榫槽。

进一步的，沿所述木塑板宽度方向至少一个侧面设有一组端部榫头，相邻两个端部榫头之间设有与所述端部榫头适配的榫槽。

进一步的，所述FRP增强筋和格栅板采用纤维和树脂通过模压工艺固化而成。

进一步的，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或含有钢丝的混杂纤维，所述树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。

进一步的，所述胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂。

本发明还公开了一种FRP增强木塑栈道板的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

第一步、 将木塑粒料放入挤出机，挤出机根据防滑层设计制模，制备出所需的木塑板；

第二步、 根据所需FRP增强材料规格即FRP格栅材或FRP筋材制备出匹配的钢模具；

第三步、在钢模具的间隙中添加树脂材料，并通过纤维缠绕技术在钢模具间隙中均匀的缠绕相互正交的纤维束；

第四步、通过模压工艺将第三步中浸泡在树脂中的纤维固化成型，脱模后得到所需的FRP增强材料；

第五步、在木塑板底部定位出凹槽所在的位置，用切割机在定位处进行开槽或者在共挤木塑板时采用模具制备凹槽，若为单向不贯通型，则在凹槽两端部开榫孔；

第六步、在凹槽、榫孔内涂覆树脂胶粘剂，并将制备好的FRP增强材料嵌入凹槽中；

第七步、待胶层树脂固化成型后，即可FRP增强型木塑栈道板。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的FRP增强木塑栈道板与普通木塑栈道板相比，具有以下优点：

1）本发明通过机械咬合和粘结作用将FRP增强材料嵌固在木塑板受拉区域，通过约束效应和协同受力，大幅度提升栈道板的承载能力，减小长期蠕变影响，解决木塑栈道板承载能力不足和使用过程中环境和荷载周期变化引起的木塑板变形过大技术难题。

2）本发明栈道板结构既能提升木塑栈道板的力学性能又可显著降低环境剧烈变化导致的木塑与FRP增强材料界面剥离的现象，延长栈道板的使用寿命。

3）本发明的FRP增强木塑栈道板安装方式简单，现场施工方便。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体结构图；

图2为本发明实施例1的第二视角视图；

图3为本发明实施例1的第三视角局部放大图；

图4为本发明实施例1的结构剖视图；

图5为本发明实施例1中木塑板的安装示意图；

图6为本发明实施例2的立体结构示意图；

图7为本发明实施例3的结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1-5所示， 本实施例提供一种FRP增强木塑栈道板，包括通过自攻螺丝10安装于木塑梁9上方的栈道板1，栈道板1的底部开设有纵、横等间距交错开设的双向贯通型格栅凹槽6，凹槽内嵌有PRF增强筋和格栅板7，凹槽内壁上涂覆有胶粘剂层。

作为优选，栈道板的上表面还开设有防滑沟纹2。

作为优选，沿栈道板长度方向两侧面的其中一侧设有通长榫头4，另一侧设有通长榫槽3。组装拼接时，后一块栈道板的通长榫头嵌于前一块栈道板的通长榫槽3内。

作为优选，所述的端部榫头在木塑板生产时共挤形成。端部榫头的形状为楔形，木塑板底部FRP增强材料延长至榫头内，提高榫头抗剪能力。

作为优选，通长榫槽内涂覆有胶黏剂。

作为优选，栈道板1由木塑粒料PVC树脂、杨木粉、碳酸钙填充剂等通过螺旋共挤而成。

作为优选，防滑沟纹2开设在栈道板1上表面它与栈道板1一同挤出一次成形。

作为优选，通长榫槽3开设栈道板1纵向一侧，通长榫头4开设在木塑板纵向另一侧。，通长榫槽在木塑板生产时共挤形成。通长榫槽的截面形状为楔形并进行圆角处理。

作为优选，端部榫头5开设在栈道板1宽度方向的一侧或者两侧，相邻两个端部榫头之间设有与端部榫头适配的榫槽。拼接时，后一块栈道板的端部榫头嵌入前一块栈道板的榫槽内。通长榫头在木塑板生产时共挤形成，通长榫头的截面形状为与通长榫槽一致的楔形并进行圆角处理。

作为优选，所述双向贯通型格栅凹槽6开设在栈道板1底部，可与木塑板共挤时一次成型，也可在木塑板上后期开凿。

作为优选，所述胶黏剂采用树脂胶，可以为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂等涂覆在凹槽内部表面。

作为优选，FRP增强筋和格栅板7由热固性树脂环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂和纤维材料即碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者内含有钢丝的混杂纤维通过模压工艺固化而成。涂覆胶粘剂后，嵌固在双向贯通凹槽中，待树脂胶固化后即可得到所需栈道板1。

实施例2

如图6所示：本实施例与实施例1的基本结构相同，区别在于：本实施例的凹槽为纵向不贯通，横向贯通的单向贯通型凹槽，凹槽内嵌有FRP筋材。本实施例的自攻螺丝可根据木塑板的厚度选择不同长度的螺丝，且自攻螺丝操作简单、安装方便、连接牢靠，打孔的位置应避开木塑板底部FRP增强材料。

实施例3

如图7所示：本实施例与实施例1的基本结构相同，区别在于：本实施例的凹槽为单向非贯通型，凹槽为沿着木塑板底部长度方向等间距开设的一组平行凹槽，平行凹槽两端部的木塑板处分别开设有榫孔8，平行凹槽内嵌有FRP筋材，且所述FRP筋材的两端嵌于所述榫孔内。所述的FRP增强材料为FRP筋材。凹槽的深度、宽度、间距和榫孔的直径、深度可按照需求设计。

将FRP增强木塑栈道板放置在底部的木塑梁9上，并用自攻螺丝10将栈道板1与木塑梁9紧密地链接在一起。

本实施例FRP增强木塑栈道板的制备方法如下：

a. 根据配比准备木塑板所需原料PVC基、杨木粉、碳酸钙填充剂等混合均匀通过双螺杆或单螺杆挤出进行造粒，从而得到木塑粒料；

b. 将木塑粒料放入挤出机，挤出机根据防滑层设计制模，制备出所需的木塑板；

c. 根据所需FRP增强材料规格制备出匹配的钢模具；

d. 在钢模具的间隙中添加树脂即选择不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂等，并通过纤维缠绕技术在钢模具间隙中均匀的缠绕相互正交的纤维束；

e. 通过模压工艺将d中浸泡在树脂中的纤维固化成型，脱模后得到所需的FRP增强材料；

f. 在木塑板底部定位出凹槽所在的位置，用切割机在定位处进行开槽，也可在共挤木塑板时制作模具进行制备凹槽，端部增强榫固型进行开孔；

g. 在凹槽和榫孔内涂覆树脂胶粘剂，并将制备好的FRP增强材料嵌入凹槽中；

h. 待胶层树脂固化成型后，即可FRP增强型木塑栈道板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。