(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210235767.7 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 南京林业大 学 地址 210037 江苏省南京市玄武区龙蟠路 159号 (72)发明人 雷文　邱瑞　唐金明　 (51)Int.Cl. E04B 1/30(2006.01) E04C 5/06(2006.01) E04C 5/07(2006.01) C08L 97/02(2006.01) C08L 23/06(2006.01) C08L 51/06(2006.01) C08K 3/26(2006.01) C08K 5/098(2006.01) C08L 63/00(2006.01)C08L 71/02(2006.01) C08L 1/02(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 3/22(2006.01) (54)发明名称 一种复合结构的承力结构材料及其制作方 法 (57)摘要 本发明公开了一种结构材料， 特别是涉及一 种复合结构的承力结构材料及其制作方法。 一种 复合结构 的承力结构材料， 由中央矩形钢管、 生 物质复合材料内结构层、 钢筋网笼增强柱、 热固 性复合材料过渡层及生物质复合材料外结构层 构成。 生物质复合材料内结构层包裹在中央矩形 钢管外侧， 生物质复合材料内结构层的四个拐角 处加工成L形缺口并安装钢筋网笼增强柱， 生物 质复合材料内结构层和钢筋网笼增强柱的外侧 被热固性复合材料过渡层包覆成整体结构， 热固 性复合材料过渡层的外侧被生物质复合材料外 结构层包覆成整体结构。 本发明结构独特， 抗压 性能好， 稳定性好， 牢固度高， 环保性能、 耐腐蚀 性能、 耐水性能等综合 性能好。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 114934592 A 2022.08.23 CN 114934592 A 1.一种复合结构的承力结构材料， 其特征在于由中央矩形钢管、 生物质复合材料内结 构层、 钢筋网笼增强柱、 热固性复合材料过渡层及生物质复合材料外结构层构成； 生物质复 合材料内结构层包裹在中央矩形钢管外侧， 生物质复合材料内结构层的四个拐角处加工成 L形缺口并安装钢筋网笼增强柱， 生物质复合材料内结构层和钢筋网笼增强柱的外侧被热 固性复合材料过渡层包覆成整体结构， 热固性复合材料过渡层的外侧被生物质复合材料外 结构层包覆成整体结构； 中央矩形钢管外表面有V形槽， 生物质复合材料内结构层外侧边有 内层矩形凹槽， 热固性复合材 料过渡层外侧边有外层矩形凹槽 。 2.根据权利要求1所述的一种复合结构的承力结构材料， 其特征在于所述的钢筋网笼 增强柱由Z轴向粗钢筋和X轴向细钢筋和Y轴向细钢筋焊接成钢筋网笼并注入纤维增强热固 性树脂砂浆而成， 相 邻两个钢筋网笼增强柱之 间由连接钢筋 穿过生物质复合材料内结构层 进行连接固定； 所述的Z轴向粗钢筋直径为12 ‑16mm， 所述的X轴向细钢筋和Y轴向细钢筋直 径为6‑10mm； 所述的Z轴向粗钢筋的长度方向与一种复合结构的承力结构材料的长度方向 相一致， 所述的X轴向细钢筋和Y轴向细钢筋的长度方向均与一种复合结构的承力结构材料 的长度方向相垂直； 所述的纤维增强热固性树脂砂浆， 由增韧环氧树脂、 强化木粉、 磨碎玻 璃纤维、 金刚砂、 聚乙二醇二缩水甘油醚和二乙烯三胺复合而成， 所述的强化木粉， 其粒径 为20‑100目， 所述的磨碎玻璃纤维， 其长度为1 ‑5 μm， 所述的金刚砂， 其粒径为 40‑200目。 3.根据权利要求1所述的一种复合结构的承力结构材料， 其特征在于所述的生物质复 合材料内结构层， 由高密度聚乙烯、 马来酸酐接枝聚乙烯、 强化木粉、 碳酸钙粉和硬脂酸锌 复合而成， 所述的强化木粉， 其粒径为 40‑120目， 所述的碳 酸钙粉， 其粒径为80 ‑160目。 4.根据权利要求1所述的一种复合结构的承力结构材料， 其特征在于所述的热固性复 合材料过渡层， 由增韧环氧树脂、 麻布、 磨碎玻璃纤维、 聚乙二醇二缩水甘油醚和二乙烯三 胺复合而成， 所述的麻布为苎麻布、 亚麻布、 剑麻布、 黄麻布、 大麻布中的一种， 单重为100 ‑ 300g/m2， 所述的磨碎玻璃纤维， 其长度为3 0‑50 μm。 5.根据权利要求1所述的一种复合结构的承力结构材料， 其特征在所述的生物质复合 材料外结构层由高密度聚乙烯、 马来酸酐接枝聚乙烯、 强化木粉和硬脂酸锌复合而成， 所述 的强化木粉， 其粒径为 40‑120目。 6.根据权利要求1所述的一种 复合结构的承力结构材料， 其特征在于所述的V形槽、 内 层矩形凹槽和外层矩形凹槽的长度方向均与一种复合结构的承力结构材料的长度方向相 一致。 7.根据权利要求1所述的一种复合结构的承力结构材料的制作方法， 其特征在于包括 以下步骤： (1)取中央矩形钢管， 在其表面沿长度方向加工V形槽； (2)按质量比100∶4 ‑8∶ 12‑20∶80‑120∶8‑12分别称 取木粉、 金 刚砂、 氧化镁、 六水氯化镁 和水， 混合均匀， 室温硬化成型后， 粉碎， 筛分， 得到强化木粉； (3)按质量比100∶10 ‑20∶80‑120∶100‑200∶3‑7分别称取高密度聚乙烯、 马来酸酐接枝 聚乙烯、 强化木粉、 碳酸钙粉和硬脂酸锌， 混合均匀后， 在170 ‑180℃下挤出成型， 并包覆在 表面带有V形槽的中央矩形钢管的外侧， 形成生物质复合材 料内结构层； (4)将生物质复合材 料内结构层四个直角拐角处加工成L形缺口； (5)分别取Z轴向粗钢筋、 X轴向细钢筋和Y轴向细钢筋， 焊接成钢筋网笼， 钢筋网笼中Z权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114934592 A 2轴向粗钢筋的长度方向与生物质复合材料内结构层长度方向一致， Z轴向粗钢筋之间通过 焊接X轴向细钢筋和Y轴向细钢筋进 行连接， X轴向细钢筋和Y轴向细钢筋的长度方向互相垂 直， 且均与生物质复合材料内结构层长度方向垂直， 相 邻Z轴向粗钢筋之间的距离为5 ‑9cm， 相邻两根平行的X轴向细钢筋之间、 相 邻两根平行的Y轴向细钢筋之间的距离为 10‑20cm； 钢 筋网笼的两直角边的尺寸与L形缺口两直角边的尺寸 一致； (6)在L形缺口处安装钢筋网笼； (7)按质量比100∶15 ‑19∶3‑9∶0.3‑0.9分别称取N ‑丁基缩水甘油醚、 甲基异丁酮、 纳米 二氧化钛和氯化亚锡， 将N ‑丁基缩水甘油醚、 甲基异 丁酮、 纳米二氧化钛三者搅拌混合均匀 后， 加入氯化亚锡， 在135 ‑145℃下反应2 ‑4h， 反应结束后去除多余溶剂， 得到改性纳米二氧 化钛； 按质量比100∶2 ‑6∶10‑16∶0.5‑1.3∶4‑8分别称取环氧树脂、 改性纳米二氧化钛、 双酚 A、 氢氧化钠及丙酮， 将环氧树脂、 改性纳米二氧化钛及双酚A混合均匀后加入反应釜中， 将 三分之一的氢氧化钠加入反应釜中， 在150 ‑160℃下反应30 ‑40min， 然后再加入三分之一的 氢氧化钠， 搅拌均匀， 升温至160 ‑170℃， 继续反应30 ‑40min， 最后将剩余的三分之一氢氧化 钠及丙酮加入反应釜中， 搅匀后， 在170 ‑220℃下反应120 ‑180min， 出料， 得到增韧环氧树 脂； 所述的纳米二氧化 钛， 其粒径为20 ‑60nm； (8)按质量比100∶40 ‑50∶20‑30∶10‑20∶20‑30分别称取增韧环氧树脂、 麻布、 磨碎玻璃 纤维、 聚乙二醇二缩水甘油醚和二乙烯三胺， 将增韧环氧树脂、 磨碎玻璃纤维、 聚乙二醇二 缩水甘油醚和 二乙烯三胺搅拌均匀形成树脂胶液， 然后将麻布浸润树脂胶液后， 包覆在四 个直角拐角之L形缺口处安装了钢筋网笼 的生物质复合材料内结构层外侧， 形成热固性复 合材料过渡层； (9)按质量比100∶20 ‑30∶250‑350∶30‑40∶20‑30∶ 15‑25分别称取增韧环氧树脂、 强化木 粉、 磨碎玻璃纤维、 金刚砂、 聚乙二醇二缩水甘油醚和二乙烯三胺， 混合均匀， 形成纤维增强 热固性树脂砂浆， 待热固性复合材料过渡层固化后， 用纤维增强热固性树脂砂浆将钢筋网 笼内部灌注满， 纤维增强热固性 树脂砂浆与钢筋网笼复合并凝固后形成钢筋网笼增强柱； (10)在热固性复合材 料过渡层外侧沿长度方向加工 外层矩形凹槽； (11)按质量比100∶ 10 ‑20∶200‑300∶3‑7分别称取 高密度聚 乙烯、 马来酸酐接枝聚 乙烯、 强化木粉、 硬脂酸锌， 混合均匀 后， 在170 ‑180℃下挤出成型， 并包覆在表 面有带有外层矩形 凹槽的热固性复合材料过渡层的外侧， 形成生物质复合材料外结构层， 即完成一种复合结 构的承力结构材 料的制作。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114934592 A 3