一种利用废弃物制造仿骨构件的方法及仿骨构件与流程

1.本发明涉及材料学、力学、仿生学和生态环境等技术领域，具体涉及一种利用废弃物制造仿骨构件的方法及仿骨构件，包括多种材料复合技术和多种废弃物的处置与循环利用。


背景技术：

2.泡沫塑料也叫多孔塑料，其内大量气体微孔分散于塑胶中而形成的一类高分子材料。它是以树脂为主要原料制成的内部是有无数微孔的塑料，具有质轻、绝缘、吸声、防震、抗冲击、耐腐蚀、价廉等优点而广泛用作绝缘隔声的包装材料，包装材料在人类现今的生产和生活中普遍且大量使用，极大地给人类生产与生活带来巨大便利。
3.泡沫塑料有聚氨酯泡沫(pu)、聚苯乙烯泡沫(eps)、聚乙烯泡沫(pe)、聚氯乙烯(pvc)，环氧树脂泡沫、酚醛泡沫(pf)等，这些泡沫塑料被大量生产和应用，也被大量废弃，并且许多泡沫塑料只被使用一次就废弃，如电子电器等工业品的包装用的泡沫塑料，农产品包装泡沫网、包装泡沫箱等。大量废弃泡沫塑料散落于世界各个角落，并且逐年累积增加。这里仅聚苯乙烯泡沫塑料为例，在阳光照射下，阳光中的紫外线能将聚苯乙烯表面快速粉化，成微塑料屑，聚苯乙烯大分子链断裂变成分子小一些的分子，而逐渐变成极小分子，甚至变为苯乙烯单体，在自然条件下就需长达300年才能完全分解。由于人和物的流动，特别是大气和水的自然大循环作用，将这些微塑料屑有机大分子、小分子、极小分子或单体弥散在空气、水体和土壤中，易进入微生物、植物、动物体内，对这些生命安全构成严重威胁和伤害。人类已将泡沫塑料对环境的影响称为“白色污染”。
4.同样，自从1935年美国杜邦公司发明尼龙纤维之后，许多新的化纤不断涌现，广泛应用纺织等行业，解决人类“穿”等问题，同时也产生大量废弃织物，如废弃衣服、建筑废弃无纺布等。如前所述，这些废物含有大量化纤也会逐渐断裂、分解为小分子或人造化合物单体，造成环境威胁和破坏。
5.农业生产会产生大量农作物秸秆、果壳等副产品而被大量遗弃；工矿企业会产生大量粉煤灰、矿渣，以显现出严重污染生态环境，直接威胁人类自身的健康、生存和发展。但是，大量废弃的废弃物因难以完全降解，对生态环境造成严重污染，如何减少废弃物对环境造成的污染是目前亟需解决的问题。
6.从能量消耗而言，飞行是一种极为昂贵的能耗极大的行动方式。鸟类的生理构造上的每一个显著特征都是为了适应飞行而来的，鸟骨结构比其他动物骨结构特征更加明显。我国河南省舞阳县遗址的骨笛完整的保存了9000～7500年，充分且有力说明了鸟骨具备优良的结构、超长耐腐蚀性和综合力学性能。因此从结构学和力学角度来看，骨具有巨大的仿生学潜在价值，特别是鸟类骨，其特征最显著。
7.骨是生物界进化的高等级产物，是动物(包括人类)体内唯一有潜力完全再生的器官。骨是一种多级复杂材料构成的系统，具备有宏观——细观——微观三个层次的结构模式及系统。骨的结构(可称骨结构、骨组织、骨构造或骨构)，以典型的长骨为例，如股骨和肱
骨，由骨膜、密质骨、松质骨和骨髓四个部分组成。长骨的表面覆盖一层致密结缔组织层，称为骨膜；长骨的中部为壁厚而中空的圆柱状骨干，是致密坚硬的密质骨，其中央是骨髓；长骨的两端是骨骺。密质骨密度高，孔隙率普遍小于10％，抗变形能力强。扁骨，如肩胛骨、肋骨、胸骨，骨表面也是一层致密而坚硬的密质骨；松质骨夹在密质骨中间，呈疏松的海绵状，为不规则柱状、片状、针状等骨质结构。这些柱状、片状、针状骨称为骨小梁，骨小梁相互连接而成多孔三维网状结构。骨小梁的排列遵从wolff定律，顺应最大张力线和压力线排列。骨膜有良好的弹性和韧性，对包括密质骨、骨髓、松质骨起保护作用。特别说明，密质骨主要由哈佛系统(hanersiansystem)，即骨单位组成，每一个骨单位由4－20层同心圆排列的环状骨板围绕而成，为多层复合材料构成，因此密质骨的力学性能优良，比质量小，轴向抗拉强度与抗压强度高，且有良好抗压稳定性，横向比弯曲刚度大、比弯曲强度高和足够大的横向剪切强度。长骨中段外径小、密质骨最厚且中空；长骨的两端叫骨骺，直径粗大，表面密质骨层尽管较薄，但其密质骨包围的内部有密集的骨小梁，骨小梁与密质骨紧密相连，骨小梁之间也相互连接而呈多孔三维网状结构，骨骺仍然有长骨中部的优良力学性能外，骨骺还能有效降低作用在骨骺端面上的压强(单位面积受力的大小)、改善受力分布和减缓振动与冲击，也就改善整个长骨承载能力，有效达到保护长骨免受损伤。
8.因此，如何结合骨的仿生学潜在价值，将塑料等废弃物重新回收利用制造可用于日常生活中仿骨构件是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

9.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的废弃物回收利用难、采用废弃物重新制造的构件产品结构强度和刚度低，特别抗弯强度和刚度低的缺陷，充分发挥所用材料特性，增添构件和产品的新功能，从而提供一种利用废弃物制造仿骨构件的方法及仿骨构件。
10.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
11.一种利用废弃物制造仿骨构件的方法，包括以下步骤：
12.s1、将收集的废弃泡沫塑料加工成型出内部具有三维网状空隙的骨芯体；
13.s2、在骨芯体的所有面涂覆镁水泥基复合材料层；
14.s3、在所述镁水泥基复合材料层的表面覆盖水泥基复合材料层或无机聚合物复合材料层，且水泥基复合材料层或无机聚合物复合材料层填充所述骨芯体内部的三维网状空隙。
15.进一步地，所述s1的步骤包括：
16.将废弃泡沫塑料粉碎成碎屑，在碎屑中混入粘结剂后放入骨芯模具内压制，成型出具有三维网状空隙的骨芯体；其中，
17.所述骨芯模具包括内模、外模和夹在所述内模与所述外模之间的多个模用骨小梁；多个所述模用骨小梁与所述内模和所述外模配合在所述骨芯模具内形成三维网状空隙。
18.进一步地，多个所述模用骨小梁在所述内模和所述外模之间的排列遵从真骨中骨小梁排列所遵从的wolff定律。
19.进一步地，所述模用骨小梁包括模用骨钉、模用骨条、模用骨板，所述模用骨钉、模
用骨条、模用骨板均至少有一个或多个；所述模用骨钉用于在成型骨芯内部成型出凹坑，所述模用骨条用于在成型骨芯外部成型出凹槽，所述模用骨板用于在成型骨芯外部成型出凹缝；两个或多个所述模用骨小梁在所述骨芯体上成型出凹坑、凹槽、凹缝相通的间隙。
20.进一步地，所述模用骨钉为喇叭形；所述模用骨条的横截面为梯形；所述模用骨板包括l型模用骨板和t型模用骨板；所述模用骨钉、模用骨条、模用骨板采用废弃塑料制成。
21.进一步地，在所述s1的步骤中，采用智能化骨芯机将废弃泡沫塑料碎屑成型出具有三维网状空隙的骨芯体；所述智能化骨芯包括骨芯模具、喷射机、回旋式喷腔、料斗、鼓风机、除尘器和智能控制器；所述回旋式喷腔的底部具有锥形出口，所述回旋式喷腔的顶部具有排气口，所述回旋式喷腔底部的侧壁具有斜向上设置的进气口；所述除尘器设置在所述排气口下方；所述骨芯模具位于所述锥形出口的正下方；所述鼓风机用于将所述料斗内的泡沫塑料碎屑虹吸进入所述回旋式喷腔的进气口、并使泡沫塑料碎屑在所述回旋式喷腔内做悬浮式回转运动；所述喷射机包括具有一个或多个进料口的机箱，设置在所述机箱上的用于对所述机箱内的粘结剂进行搅拌的搅拌器，用于将所述机箱内的粘结剂向外抽出的喷射泵，以及与所述喷射泵连通的且伸进所述回旋式喷腔顶部的喷枪；所述喷枪的开口朝下设置；所述智能控制器与所述鼓风机、所述喷射泵电连接，用于控制所述鼓风机和所述喷射泵的工作并采集各种运行参数。
22.进一步地，所述s1的步骤包括：
23.将块状废弃泡沫塑料经过清洗、干燥、切割、拼接成骨芯体；
24.采用机械切割或电热加工的方式在所述骨芯体上加工出孔、缝和槽，并使所述骨芯体上加工得到的孔、缝和槽相互连通以形成内部具有三维网状空隙的骨芯体。
25.进一步地，在所述s2的步骤中，在镁水泥基复合材料层的表面涂覆一层漆膜。
26.进一步地，在所述s3的步骤中，在所述骨芯体上设置劲骨梁，以使所述劲骨梁和所述水泥基复合材料层或无机聚合物复合材料层形成一体化结构。
27.进一步地，所述劲骨梁包括劲骨钉、劲骨柱、劲骨条；所述劲骨钉定置在仿骨构件上用于连接外部部件，所述劲骨柱用于贯通仿骨构件的两个相对面，所述劲骨条定置在仿骨构件内；所述劲骨钉、所述劲骨柱和所述劲骨条联接成一体，可实现仿骨构件与其它物件形成点、线、面、体的联接。
28.进一步地，在所述s1的步骤中，在仿骨构件结构强度较弱的部位调整骨芯体形状和/或在骨芯体中增设孔、缝、槽，和/或在所述s3的步骤中，在仿骨构件结构强度较弱的部位增设劲骨梁。
29.进一步地，在所述s3的步骤中，在所述镁水泥基复合材料层的表面覆盖水泥基复合材料层的方法采用喷射涂覆法、灌浆模具成型法或注浆模具成型法中任意一种。
30.进一步地，在灌浆模具成型法或注浆模具成型法的步骤中，在灌浆外模或注浆外模的内表面预先加工出装饰文字和图案。
31.一种仿骨构件，所述仿骨构件具体为仿骨花盆或仿骨安全门，所述仿骨花盆或仿骨安全门寿终时将其送至水泥厂破碎、磁选、均质化处理和煅烧将其所含的各种物质进行一次资源再利用；所述仿骨花盆或仿骨安全门采用上述所述的利用废弃物制造仿骨构件的方法制造而成。
32.进一步地，所述仿骨构件具体为仿骨安全门，所述仿骨安全门的门扇由内面板、外
面板、镁水泥基复合材料层、水泥基复合材料层对骨芯体实行三层封闭的构造扩展或延伸。
33.本发明技术方案，具有如下优点：
34.本发明提供的利用多种废弃物制造仿骨构件的方法，以材料学、力学和仿生学为指导，参照真骨结构，先将废弃泡沫塑料成型出内部具有三维网状空隙的骨芯体，然后在骨芯体的所有面涂覆镁水泥基复合材料层和水泥基复合材料层，镁水泥基复合材料层将由废弃泡沫塑料制成的骨芯体完全封闭在镁水泥基复合材料内，并极大增强了骨芯体的强度，水泥基复合材料层填充骨芯体内部的三维网状空隙，水泥基复合材料层凝固后形成坚硬、致密的三维网状空间的桁架体，类似真骨的骨小梁，进一步增强了骨芯的结构强度；同时镁水泥和水泥与多种废弃物复合的结果就是可以实现多种废弃物的长期有效封存和长期有效利用。而且，废弃泡沫塑料不必进行分类就制作仿骨构件的骨芯体，实现了多种废弃物的循环利用和在仿骨构件内部的长期封存和利用。增进生态保护和环境保护，促进人类可持续发展。仿骨构件结构独特且合理、质量轻、强度高和寿命长。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例提供的利用废弃物制造仿骨构件的方法的实现流程图；
37.图2为本发明实施例提供的智能化骨芯机的结构示意图；
38.图3为本发明实施例中喇叭状凹坑在骨芯体上的局部剖视图；
39.图4为本发明实施例提供骨芯体的局部剖视图；
40.图5为本发明实施例提供仿骨构件的剖视图；
41.图6为本发明实施例提供的模用骨钉的结构示意图；
42.图7为本发明实施例提供的模用骨条的结构示意图；
43.图8为本发明实施例提供的l型模用骨板的结构示意图；
44.图9为本发明实施例提供的t型模用骨板的结构示意图；
45.图10为本发明实施例提供的劲骨钉的结构示意图；
46.图11为本发明实施例提供的劲骨柱的结构示意图；
47.图12为本发明实施例提供的工字型劲骨条的结构示意图；
48.图13为本发明实施例提供的c型劲骨条的结构示意图；
49.图14为本发明实施例提供的l型劲骨条的结构示意图；
50.图15为本发明实施例提供的t型劲骨条的结构示意图；
51.图16为本发明实施例提供的仿骨花盆的骨芯体的结构示意图；
52.图17为本发明实施例提供的劲骨梁定置于骨芯体上的结构示意图。
53.附图标记说明：1、骨芯体；101、喇叭状凹坑；2、膜层；311、劲骨钉；312、劲骨柱；321、工字型劲骨条；322、c型劲骨条；323、l型劲骨条；324、t型劲骨条；32、实心骨小梁；411、镁水泥基复合材料层；412、水泥基复合材料层；
54.5、智能化骨芯机；51、骨芯模具；511、模用骨钉；512、模用骨条；513、l型模用骨板；
514、t型模用骨板；52、喷射机；53、回旋式喷腔；531、筛网；54、料斗；55、鼓风机；56、振动台；521、进料口；522、搅拌器；523、喷射泵；524、喷枪。
具体实施方式
55.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.实施例一
59.如图1所示，一种利用废弃泡沫塑料制造仿骨构件的方法，具体包括以下步骤：
60.步骤s1、将收集的废弃泡沫塑料加工成型出内部具有三维网状空隙的骨芯体1。
61.在步骤s1的第一种具体实施方式中，具体包括如下步骤：将废弃泡沫塑料粉碎成10mm以下的碎屑，在碎屑中混入粘结剂后放入骨芯模具内压制，成型出具有三维网状空隙的骨芯体1。具体的，将混杂回收的各种各样废弃泡沫塑料不进行分类就直接经过清洗、干燥、粉碎成10mm以下的碎屑，涂覆有机胶粘剂后用骨芯模具压制，胶结成型；或者，涂覆无机类型粘结剂后用骨芯模具压制，凝固成型。
62.第一种实施方式需要设计一种智能化骨芯机，如图2所示，智能化骨芯机5由骨芯模具51、喷射机52、回旋式喷腔53、料斗54、鼓风机55、除尘器、智能控制器组成。其中，喷射机52是由进料口521(一个或多个的)、搅拌器522、喷射泵523和喷枪524组成；喷射机52以喷涂有机粘结剂(也称黏结剂)，如乳胶、聚氨脂胶淀粉胶、酚醛胶、聚乙酸乙烯胶、沥青胶、环树脂胶等；或者喷射机喷涂无机类型粘结剂，如水泥浆、水玻璃、镁质凝胶、无机聚合物配制的凝胶、石膏类凝胶等。智能控制器与各部分相连接，并能对各部分的所有参数实施智能化控制。
63.智能化骨芯机的工作原理是：鼓风机55将空气从回旋式喷腔53下部的进气口沿回旋式喷腔53的腔体圆圈方向向上高速射入，同时碎屑由于虹吸作用而从料斗54中吸入进气口，并随空气进入回旋式喷腔53内作悬浮式回转运动。喷枪524从回旋式喷腔53顶部高压喷射出粘结剂雾珠，粘结剂雾珠撞击悬浮回转运动的碎屑，实现对碎屑表面涂覆粘结剂涂覆。碎屑局部涂上粘结剂的表面部位在重力作用下，会自动朝下；喷枪524就能继续对其上部表面进行喷涂粘结剂。碎屑在回旋式喷腔53内继续作往复悬浮与回旋运动，这样就能够确保粘结剂均匀涂覆于碎屑表面。由鼓风机55喷入向上的空气产生浮力、作回转运动而产生的
向心力和重力(碎屑自重与涂覆的胶重两者合在一起的重力)，三个力均作用在每一粒碎屑上，随着涂覆粘结剂的厚度增加而向下和向中心沉降，降落在回旋腔下部锥形的出口处。
64.排气口下方设有筛网531。在筛网531的作用下，一些废弃泡沫塑料微粒和粘结剂微粒随空气从回旋式喷腔53的顶端出气口排出，排气口直接接入鼓风机55进气口，进行循环使用。因回旋式喷腔53出气口的空气有一定风压，送入鼓风机55进气口时，能有效减少鼓风机55的能量消耗；同时，废弃泡沫塑料微粒和粘结剂微粒再次进入回旋式喷腔53内，再与喷射的粘结剂雾珠和新的碎屑往复地发生碰撞，会粘合在一起而被循环利用。这样可以减少能源消耗和避免废弃物排放，实现绿色生产，进一步促进环境保护。
65.智能化控制器各部件的参数实施有效收集、存储，并进行智能化运算、传输和控制，如鼓风机的工作电压、电流、空气流量、空气压力和温度、进气口与回旋式喷腔53的周围切角和垂直向上的夹角、喷射机泵的工作电压、电流、粘结剂的浓度与流量、喷枪524喷射角度与喷雾颗粒大小等各参量，实施全过程控制。
66.更进一步，随着该智能化骨芯机实践投入生产时间的延续，智能化控制器会收集大数据进行进一步的优化，可以实现更高效、低能耗、只需极少人监控或无人化智能制造。
67.其中，骨芯模具包括内模、外模和夹在内模与外模之间的多个模用骨小梁；多个模用骨小梁与内模和外模配合在骨芯模具内形成三维网状空隙。内模、外模和模用骨小梁装配、合模后形成的中间空隙内填充涂覆好粘结剂的碎屑，经过压紧与相互粘结在一起，在经胶结固化或凝固成骨芯体1。模用骨小梁包括模用骨钉511、模用骨条512、模用骨板，骨芯模均至少有一个或多个模用骨小梁；其中模用骨条512的横截面可以为三角形、梯形、半圆形等形状，其中梯形为最优；模用骨钉511可制成多种形状，其中以喇叭口形为最优；模用骨板的横截面可以有多种形状，其中l型模用骨板513和t型模用骨板514为最优。模用骨钉511用于在成型骨芯内部成型出凹坑，模用骨条512用于在成型骨芯外部成型出凹槽，模用骨板用于在成型骨芯外部成型出凹缝；将两个或多个模用骨小梁恰当布置，能在骨芯体1上成型出凹坑、凹槽、凹缝相通的间隙。这些间隙在后续加工过程中，填充材料而构成实心骨小梁32(类似真骨的骨小梁，骨小梁与密质骨牢固相联)。模用骨小梁可以用金属材料、塑料、橡胶、木材，石膏等材料制作，其中塑胶为最优，适于大批量生产，重量轻、成本低、可重复使用等优势。
68.单个模用骨钉511安装在内模上，并保证喇叭口靠近内模，在成型构件的骨芯体1内表面留下喇叭状凹坑101；单个模用骨钉511安装在外模上，并保证喇叭口靠近外模，在成型构件的骨芯体1外表面留下喇叭状凹坑101。同理，单个模用骨条512和模用骨板安装方式与模用骨钉511相似，安装在内、外模上，在成型的骨芯体1内、外表面上留下凹槽、凹缝。进一步，如图3所示，在内模与外模正相对的位置各装一个模用骨钉511，就会在成型的骨芯体1内表面的喇叭状凹坑101与外表的喇叭形凹坑相连通而构成通孔；如图3所示，在外模上安装一个t型模用骨板514，同时在内模与t型模用骨板514正相对的位置上安装上两个模用骨钉511，成型的骨芯体1外表面t形凹缝与内表面的两个喇叭状凹坑101相通，即构成一个t型缝与两个孔相通；在外模上安装一个梯形模用骨条512，在内模与梯型模用骨条512正相对应的位置上安装一个l形模用骨板513，成型的骨芯体1外表面的梯形凹槽与内表面的l型凹缝相通，而构成复合型状缝与槽相通。依此方法将多个模用骨钉511、多个模用骨板、多个模用骨条512进行排列组合，安装在内模与外模相对应的面上，就会在成型的骨芯体1相应面
上构成纵横交错孔、缝、槽相通的网状的空隙。该空隙填充镁水泥基复合材料、水泥基复合材料和劲骨梁而构建起坚硬、致密的三维网状的类似真骨的骨小梁。
69.多个模用骨小梁在内模和外模之间的排列遵从真骨中骨小梁排列所遵从的wolff定律。模用骨小梁顺应最大张力线和压力线排列。采用模用骨小梁方式进行骨芯模具的构思、设计、加工、装配，来制造骨芯体1。这是遵从仿生学思维的方式进行构思、设计、制造与应用，让各个环节进行有效协调、贯通与融合，更便捷创造出类似真骨的仿骨构件。这种仿骨构件由于骨芯体1的结构强度高，可以减少骨芯体1内外两侧所需涂覆镁水泥基复合材料和水泥基复合材料的厚度，从而实现强度高、质量轻的目的。
70.在可替代的实施方式中，还可以在内模、外模各个面表面加工出与模用骨小梁相同的功能和凸台、凸柱、凸板的部分，也可在骨芯体1上构成交错的互通的复杂的三维网状空隙。
71.因为模用骨小梁可以实现骨芯模具标准化设计、批量化制造、有效降低成本、高品质供应和广泛应用，并且能便捷进行排列组合，形成多样化三维网状的空隙。正如现代模具工业中广泛使用模具标准化零部件一样，优先采用模用骨小梁的方式给骨芯模具设计、制造与使用，能提供灵活性，广泛适用于不同的形状、不同尺寸大小的骨芯体1成型；同时内模与外模分开，模用骨小梁可留在骨芯体1上，然后单独取出模用骨小梁，一则让骨芯模具设计与制造提供便捷和简化；二则可以在骨芯体1上加工出更合理的三维网状空隙，为了制造出结构巧妙、强度更高和质量更轻便的仿骨构件做铺垫。
72.在步骤s1的第二种具体实施方式中，包括如下步骤：将混杂回收的块状废弃泡沫塑料经过清洗、干燥、切割、拼接成骨芯体1；并在骨芯体1上加工孔、缝和槽，骨芯体1上加工得到的孔、缝和槽相互连通以形成内部具有三维网状空隙的骨芯体1。第二种具体实施方式制作得到的骨芯体1和第一种具体实施方式中采用智能化骨芯机制作的骨芯体1的结构相同，骨芯体1内部类似真骨的骨小梁遵循wolff定律排列。
73.在本实施方式中，块状泡沫塑料的切割可以采用机械切割或电热切割的方式。机械切割是指用刀片或锯片等器具通过机械能进行切割，简单易行。电热切割是采用电热丝通电产生高温，利用电能快速让泡沫塑料熔化或分解而实现切割，能将大块的泡沫塑料切割成所需长度、宽度、厚度的小块。这两种方法均技术成熟，效率高，可以最小改变废弃泡沫塑料的性状、以最低的能耗来生产骨芯体1。
74.在本实施方式中，还可以利用回收完好的块状泡沫塑料的拼接可以采用硬质杆状物插入切割好的块状泡沫塑料中，进行三维空间拼接，优先选用废弃的一次性筷子、竹签、塑料杆等硬质杆状物；也可以采用乳胶、淀粉胶、水玻璃胶、沥青、聚氨酯胶黏剂、酚醛胶等粘结剂进行三维空间粘合拼接。
75.在本实施方式中，还可以利用回收完好的泡沫塑料箱等物品作为仿骨构件的骨芯体1，然后在其上面采用机械或电热加工出孔、缝和槽。当然，因收回完好的泡沫塑料箱形状和尺寸既成，所以制作仿骨构件形状和尺寸也随其形状和尺寸来进行，不能按需求来制作，利用回收完好的废弃物箱作为仿骨构件的骨芯体1，制作仿骨构件，存在很大局限性。在拼接好的骨芯体1，采用机械法或电热法在骨芯体1的各个面上加工出纵槽交错的孔、缝和槽，并且这些孔、缝、槽相互联通，呈三维网状空隙。
76.上述步骤s1的第二种具体实施方式中，对于小块或薄片的废弃泡沫塑料，如用泡
沫塑料制成的一次性饭盒，拼接法就无法利用这类废弃泡沫塑料。并且大块泡沫塑料切割时总有剩余边角、碎片等无法有效利用。因此本发明针对步骤s1提出了第一种具体实施方式中采用智能化骨芯机制作骨芯体1。
77.步骤s2、在骨芯体1的所有面涂覆镁水泥基复合材料层411。
78.具体的，可用手工涂抹、喷射涂覆或浸渍等方法在骨芯体1的所有面涂覆镁水泥基复合材料层411。采用喷射涂覆法在骨芯体1的所有面上涂覆，包括骨芯体1上呈三维网状的孔、缝和槽的各个面，骨芯体1的内表面，外表面和端面。镁水泥基复合材料在空气中凝固，整个骨芯体1所有面都牢固地连接在一起，构成三维空间的桁架，致密坚硬的镁水泥基复合材料层411成使骨芯体1完全封闭，也就是将废弃泡沫塑料完全封闭在镁水泥基复合材料内，并极大增强了骨芯体1强度。
79.具体的，镁水泥基复合材料是由镁水泥与其他材料复合而成。镁水泥有多种，其中之一是以氧化镁和氯化镁两种镁化物加水调制成镁质的凝胶材料，又称双镁水泥，或氯氧镁水泥，在室温10℃以上凝固硬化。其中氧化镁是菱镁矿(以碳酸镁mgco3为主)经750℃－850℃轻烧和粉磨而成的轻烧氧化镁(mgo)，因此人类习惯的把镁水泥称为菱镁水泥。
80.双镁水泥所形成的硬化体主要成分是5mg(oh)2·
mgcl2·
8h2o和3mg(oh)2·
mgcl2·
8h2o晶相所组成的氧化镁——氯化镁——水三元化合物结晶相复盐和少部分mg(oh)2组成的凝胶体。镁水泥凝固硬化后有许多优点：一、强度高，抗压强度达62.5－140mpa，抗折强度达26mpa。二、高耐磨，镁水泥的耐磨性是普遍硅酸盐水泥的三倍；三、耐高温，氧化镁(mgo)为优质耐火材料，可耐火2800℃，镁水泥添加玻璃纤维可耐温300℃以上；四、耐低温，氯化镁属于抗冻剂，可耐—30℃的低温；五、低碱性，其浆液ph值在8－9.5之间，接近中性，对玻璃纤维和木质纤维腐蚀性很小；六、密度低，其是制品密度在1600－1800kg/m3，为硅酸盐水泥制品(2400——2500kg/m3)的70％。
81.当然，双镁水泥有返卤、耐水性差、翘曲变形和泛霜这四大弊端。大量专家深入研究，我国已将镁水泥开发出以轻烧氧化镁mgo、氯化镁mgcl2、水和改性剂所组成的四元体系，进一步提高镁水泥性能。
82.更进一步，我国研发出碱式盐硫酸镁水泥，为一种新型镁水泥，晶体结构主要是5
·1·
7相(5mg(oh)2·
mgcl2·
7h2o)能有效克服传统镁水泥制成而耐水性、变形和泛霜三个问题。
83.因镁水泥的各原料的碱度较轻，混合后的浆料ph值在8－9.5之间，均低于各种水泥的碱性，接近于中性。对玻璃纤维、各种化纤、碳纤维、陶瓷纤维等的腐蚀性较小，因此可以用上述纤维与镁水泥进行复合。这些连续纤维既可有效承担镁水泥基体传递的载荷，又可使复合材料在断裂过程中通过纤维网/基体的脱粘、纤维网可塑变形等消耗更多能量。从而使复合材料的强度和断裂韧性同时提高。优先选用上述各种纤维制成的废弃物，增强镁水泥的强度。当然，镁水泥还可较掺入大量的粉煤灰、硅灰、秸秆粉、果壳粉、矿渣等颗粒状废弃物，掺入量可达30％－60％，形成镁水泥基复合材料，其强度仍保持很高，同时能有效利用这些废弃物。镁水泥和水泥与多种废弃物复合的结果就是可以实现多种废弃物的长期有效封存和长期有效利用。镁水泥与这些废弃物复合的结果就是一种将废弃物有效且长久凝固封存和有效且长久利用废弃物之双重作用，增进生态保护和环境保护，促进人类可持续发展。
84.更进一步，为了克服镁水泥返卤、耐水性差、和泛霜这三大弊端，在凝固有镁水泥基复合材料的骨芯体1表面涂覆一层漆膜。该漆膜具有良好的弹性和密封性，能阻止水进入镁水泥基复合材料内，同时也能阻止镁水泥基复合材料内的氯化镁等物质向外扩散。
85.步骤s3、在镁水泥基复合材料层411的表面覆盖水泥基复合材料层412或无机聚合物复合材料层，且水泥基复合材料层412或无机聚合物复合材料层填充骨芯体1内部的三维网状空隙。
86.具体的，先将骨芯体1内表面与外表面的孔、缝、槽用水泥基复合材料填实，立即将其内表面、外表面和端面喷涂一层水泥复合材料；然后在水泥基复合材料初凝固时，将其内表面抹平，而外表面加工文字和图案进行装饰；接着水泥基复合材料在凝固有镁水泥基材料的骨芯体1的孔、缝、槽，以及内面、外面和端面相互联接在一起，构成三维空间的桁架体。这样就对骨芯体1(即废弃泡沫塑料)双层封闭，更进一步增强了骨芯体1的强度和刚度。
87.特别说明，现代航空航天等行业广泛采用的夹层结构(以下简称夹层结构)，可设计出质量特别轻而刚度、强度均很高的产品。夹层结构由上面板、下面板和夹芯胶结而成，其抗弯刚度和抗弯强度明显高于同种厚度的实心板，并且夹心层结构越厚，构成的厚夹层结构的抗弯刚度和抗弯强度就越高，而仅仅增加非常小的质量。
88.进一步说明，仿骨结构包含夹层结构的这一优良特征，并优于夹层结构。材料的破坏应力以抗拉应力为最小，它只有抗压应力的1/20－1/30，为抗剪应力的1/15－1/20，为抗弯应力的1/6－1/10。从理论上讲，材料的强度取决于其内部原子之间结合键的类型。因为不同的结合键，其结合强度不同。离子键和共价键结合能最大。一般为1000－3000kj/mol，故离子键和共价键为最强的键。金属键的结合能仅次于离子键和共价键，为100－800kj/mol，故其强度略低于前二者。氢键的结合能为20－30kj/mol，其强度比金属键还低。范德华键的结合能仅0.3－3.2kj/mol，故其强度最小。根据材料结合键的类型所计算的材料强度称为理论强度。换句话说，不含任何缺陷的完全均质材料的强度为理论强度。
89.事实上自然界中不含任何缺陷的、完全均质的材料是不存在的，所以，材料的实际强度或称实测强度要远低于其理论强度。实测强度约为理论强度的1/100－1/1000。同一种材料，在不同的受载环境下，其实测强度不同，例如与粒度、加载速度和所处介质环境有关。粒度小时内部缺陷少，因而强度高加载速度快时比加载速度慢时强度高；同一材料在空气中和在水中所测的抗破坏强度也不一样。
90.下面以一个长方形仿骨花盆为例来说明。长方形骨芯的一个组面上形成的两个喇叭形想通的孔，经过涂覆镁水泥基复合材料和水泥基复合材料，如图5所示，仿骨花盆内表面(由镁水泥基复合材料层和水泥基复合材料层共同组成)和仿骨花盆外表面层(由镁水泥基复合材料层和水泥基复合材料层共同组成)通过填充于两个喇叭形相通的孔相互联通，孔中心的镁水泥基复合材料和水泥基复合材料紧密地联接成一体。
91.单个孔能使仿骨花盆内、外表面紧密且牢固地联接一体，众多孔、缝、槽更进一步将花盆内外表面紧密且牢固地联接成一体，众多个孔、缝、槽，更进一步加强了仿骨花盆联接，如同真骨的骨小梁在骨中发挥的作用一样，从而实现质轻、刚度大、强度高和抗冲击性强的仿骨花盆。
92.更进一步，如前所述，长方形仿骨花盆有五组大面积的夹层结构，通过在其骨芯成型模中设置模用骨小梁，加工出孔、缝、槽，再填充镁水泥基复合材料和水泥基复合材料，将
仿骨花盆内、外表面层紧密且牢固联接成一体；长方形仿骨花盆有八条内棱和八条外棱，通过在骨芯成型模相应的位置设置模用骨小梁，加工出孔、缝、槽，再填充镁水泥基复合材料和水泥基复合材料将仿骨花盆内、外棱紧密且牢固联接成一体；长方形仿骨花盆有四个内角和四个外角，通过在骨芯成型模相应的位置设置模用骨小梁，加工出孔、缝、槽，再填充镁水泥基复合材料和水泥基复合材料将仿骨花盆内、外角紧密且牢固联接成一体；长方形仿骨花盆上端有4个端面，通过在其表面填充镁水泥基复合材料和水泥基复合材料，直接将仿骨花盆内、外层(四个组面、四条内棱、四条外棱)紧密且牢固联接成一体。这样，仿骨结构突破了夹层结构的增强结构强度路径、空间和方法，同时仿骨结构也简化了夹层结构的制造工艺，降低了制造成本，增加结构的可靠性。
93.例如，双镁水泥基复合材料是一次性气凝硬化而成的，主要成分为5mg(oh)2·
mgcl2·
8h2o和3mg(oh)2·
mgcl2·
8h2o晶相和少部分mg(oh)2组成凝胶体，原子之间有离子键、共价键相结合而成的，也有氢键、范德华键；双镁水泥基体与玻璃纤维、各种化纤、碳纤维、陶瓷纤维、粉煤灰、硅灰、秸秆粉、果壳粉、矿渣等物质，均能形成范德华键、氢键、共价键，甚至有离子键结合。因此，双镁水泥基复合材料抗压强度达62.5－140mpa，抗折强度达26mpa，远远高于现代航空航天的夹层结构采用严苛粘结工艺所形成的粘结强度，其耐热性能高于现代航天航空所采用的的夹层结构。
94.又例如，碱式盐硫酸镁水泥是一次性气凝硬化而成的，晶体结构主要是5mg(oh)2·
mgcl2·
7h2o，形成一些离子键、共价键结合能，也有氢键、范德华键。碱式盐硫酸镁水泥与玻璃纤维各种化纤、碳纤维、陶瓷纤维、粉煤灰、硅灰、秸秆粉、矿渣等物质，均能形成范德华键、氢键、共价键，甚至有离子键结合。因此，碱式盐硫酸镁水泥复合材料硬化抗压强度达40－110mpa以上，抗折强度达20mpa，也远远高于现代航空航天的夹层结构采用严苛粘结工艺所形成的粘结强度，其耐热性能高于现代航天航空所采用的的夹层结构。
95.同理，水泥基复合材料在凝固过程中发生复杂的水化和硬化反应，生成复杂的硅酸盐、硅铝酸盐、硫铝酸盐、氢氧化钙等化合物的水化物晶体，原子之间有离子键、共价键、氢键、范德华键联接、其抗压强度35mpa－110mpa，抗拉强度3mpa－10mpa，因此通过喇叭孔中水泥基复合材料将仿骨花盆内、外表面层水泥基复合材料联接成一体。这种制造工艺简单易行，制造成本低或可靠性高，远远优于现代航空航天行业采用的夹层结构制造方法。因为夹层结构采用胶结工艺，上、下面板和夹芯必须经过精密、复杂加工才能制成，成本极高；粘结剂经过精细与复杂的化学工艺合成，各粘结面也必须严格按特别严谨的规范进行处理，其制作工艺复杂、要求严苛，成本高。而粘结剂固化后，粘接剂的原子与夹层芯、下层板之间主要以氢键、范德华键和部分共价键联接，极少离子键、金属键结合，因此其强度低，耐温也低。这样，本仿骨构件的制造方法突破现代航空航天等行业夹层结构的制造方法。
96.因此，仿骨花盆选用最常见且低廉的材料，甚至是废弃物作为材料，通过材料复合技术，采取简单易行且要求宽泛的工艺，利用造价低廉工装与设备，采用成熟的技术方法，能让仿骨花盆内、外表面和骨芯体上众多孔、缝、槽内的镁水泥基复合材料与水泥基精密且牢固地联接一体，如同真骨的骨小梁与密质骨紧密且牢固的联成一体，从原子之间结合力上进行本质仿生，从而实现结构独特、质轻、刚度大、强度高、抗冲击性强和寿命长的制造仿骨花盆。
97.更进一步，在喷射水泥基复合材料的过程中，在骨芯体1的相应部位增加一些劲骨
梁。劲骨梁由劲骨钉311、劲骨柱312和劲骨条组成，劲骨梁与水泥基复合材料结合成一体，进一步增强水泥基复合材料层的强度，即劲骨梁为水泥基复合材料层中的增加强度的组合件。劲骨梁是仿骨花盆、仿骨安全门和仿骨管道等仿骨构件一个关键受力的组合件，为仿骨花盆、仿骨安全门和仿骨管道等仿骨构件的一个部分，不仅能增加仿骨构件的刚度与强度，而且能有效地与其它物体形成点、线、面、体(三维空间)稳固联接。劲骨梁由劲骨钉311、劲骨柱312、劲骨条组合，用强度高的材料制作，如钢、镁、铝、钛、铜等金属及其合金制作；劲骨梁上加工有多个孔或槽，既可减轻重量，又可有效增加与水泥基复合材料的联接，增强力的传递和均衡，避免应力集中；也可在劲骨梁上制造出多个爪，爪上有许多弯折成凹凸相错的齿，同样可有效增加与水泥基复合材料的联接，增强力的传递和均衡，避免应力集中，从而增强仿骨构件整体刚度和强度。单个劲骨钉311固定在仿骨构件的一个面上，能与其它物体点联接；安装在同一面上的两个劲骨钉311组合，可以实现仿骨构件与其它物体的线联接；安装在同一面上的三个劲骨钉311组合，可以实现仿骨结构与其它物体的面联接；安装在多个面上的三个和三个以上劲骨钉311组合，可以实现仿骨构件与其它物体的立体联接，即上文提到的体联接。劲骨柱312用于贯通仿骨构件的两个相对的面处，能增强了两个面的联接，并可与其他物体形成单点(仿骨构件的一个面)或双点(仿骨构件的两个相对面)联接。依此类推多个劲骨柱312也能与其它构件形成点、线、面、体的稳固联接。劲骨条可以有多种形状，其截面有矩形、梯形、圆形、三角形、工字型、c型、l型和t型等。劲骨条的抗拉强度、抗压强度和抗剪切强度，主要与骨条截面的大小成正比。而当劲骨条受荷载弯曲时，劲骨条截面的上面部分被压缩，截面的下面部分被拉伸，上面部分与下面部分之间必有一个既不压缩也不拉伸的中间层。我们称这一中间层为中性层，它与每一个横截面的交线为中性轴。由此可见，对于任何一截面而言，愈足靠近中性轴的材料愈是不能被充分利用，也就是愈是远离中性轴的材料愈能承受更大的弯曲力矩荷载。
98.以正方形、工字型和c型截面的劲骨条为例，具有相同弯曲强度(即抗弯截面模量相同)的单位长度重量分为131.8公斤/米、27.9公斤/米和24.99公斤/米。因此工字型、c型、l型和t型为优选，这类劲骨条能用较少的材料承载较大的弯曲载荷，即优先选用工字型、c型、l型和t型的劲骨梁制作仿骨构件；并且劲骨条定置于仿骨花盆内外表面层中，充分发挥劲骨条最大的承载能力，增加仿骨构件局部和整体的抗拉强度、抗剪切强度，尤其是抗弯强度，尽可能减少材料消耗，获得重量轻、而刚度大和强度高的仿骨构件。
99.进一步的，劲骨梁包括劲骨钉311、劲骨柱312、工字型劲骨条321、c型劲骨条322、l型劲骨条323和t型劲骨条324；劲骨梁可以采用焊接、铆接、螺钉联接、卡扣联接，能紧密且牢固联接成一体；能有效增强仿骨构件的刚度、强度和抗冲击性；同时联接起来的劲骨梁能与其它物体有效稳固联接；并且劲骨梁的布置遵循wolff定律，即是遵循骨的力学适应性和结构与受力原理进行布局，能充分发挥劲骨梁材料的潜力，可以达到用量最少而增强效果大，获得质量轻、刚度大、强度高和抗冲击性的效果。即可获得优质的仿骨构件，例如仿骨花盆、仿骨安全门、仿骨管道等。仅用劲骨钉311、劲骨柱312、劲骨板这三种劲骨梁就可以组合，使仿骨构件与其他物体组成点、线、面、体的联接，这有利于标准化设计、批量化制造有效降低成本、高品质供应和推广应用，为仿骨构件的构思、设计、制造和装配等环节便捷的路径和方案。正如现代工业广泛应用螺钉、螺母等标准件。
100.这里所述的水泥基复合材料，是由水泥为基础加入水、掺合剂、外加剂一种或多种
复合而成的材料。其中水泥包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥；掺合料包括硅石、粉、煤灰、矿渣、各类纤维(如钢纤维、碳纤维、化纤、陶瓷纤维等)，砂、石块等；外加剂包括粘结剂、增强剂、缓凝剂、增稠剂等。水泥与这些废弃物复合的结果就是一种将废弃物有效且长久凝固封存和有效且长久利用废弃物之双重作用，增进生态保护和环境保护，促进人类可持续发展。
101.重点指出，我国采用低碱性硫铝酸盐水泥与抗碱玻璃纤维复合的材料，简称grc，选择双保险技术方案，有良好的综合性能，能生产出性能优越、质量轻、强度高、抗冲击性强和寿命长的仿骨花盆。用科学实验方法预测其寿命能超100年。grc为优质水泥基复合材料，按上述方法可制造高品质的仿骨构件。仅仅按照此预测寿命一半来说，grc制作的仿骨构件寿命也有50年。
102.更进一步，只执行步骤s2(省去步骤s3)，仅涂覆镁水泥基复合材料于骨芯体1上至最终厚度，能获得较高强度的仿骨构件。但因镁水泥有返卤、翘曲变形、防水性能差和泛霜四大缺陷，必将导致仿骨构件寿命极不理想。只执行步骤s3(省去步骤s2)，仅涂覆水泥基复合材料，能获得较好的仿骨构件，只是材料成本高一些。同时执行步骤s2与步骤s3可使镁水泥基复合材料和水泥基复合材料两者优良性能形成叠加效应，而两者的不足之处形成了互补效应，并对骨芯体1(即废弃泡沫塑料)实现双重密封。骨芯体1在步骤s2与步骤s3的制造过程中发挥支撑与造型作用，最终为仿骨构件增强刚度、强度和减轻重量起到了决定性的作用。
103.多种废弃物被镁水泥基复合材料和水泥基复合材料封闭，避免紫外线、x射线等高能射线的照射而引起分子链断裂。同时也隔绝了空气、微生物，是一种很有效且长期封存和有效且长久利用废弃物的方法。
104.镁水泥基复合材料和水泥基复合材料均能凝固成致密坚硬层，在仿骨构件的内外两面形成致密坚硬物质构造，类似真骨的密质骨；骨芯体中孔、缝、槽联通成三维网状空隙，三维网状空隙中填充上述两种致密坚硬物质构造，类似真骨的松质骨；主要由废弃泡沫塑料加工而成的骨芯体1，类似真骨的骨髓；并且骨芯体，像真骨的骨髓一样，充满致密坚硬构成的三维网状的空间中。总的来说，仿骨构件具有真骨相似的构造。
105.在步骤s3的第二种具体实施方式中，与第一种具体实施方式的不同之处在于，将凝固有镁水泥复合基的骨芯体1和劲骨梁定置(安装和固定)在灌浆模具中，或者直接将骨芯体1定置(安装和固定)在灌浆模具中(未经过步骤s2操作)，克服骨芯体1在水泥基复合材料浆中产生的浮力和灌注水泥基复合材料浆不均匀而产生的侧向推力，确保骨芯体1在灌浆模具中不发生移动。一边灌注流动性好的水泥基复合材料浆，一边振动，一边排除水泥基复合材料浆本体内(因混合、搅拌时产生的气泡)的气体和骨芯体1与灌浆模所形成的空隙内的空气，填实灌浆模与骨芯体1之间所有的空隙。
106.更进一步，在灌浆外模的内表面，预先加工出装饰文字和图案，将制造与装饰融合，可制造更加艺术化的花盆。振动法采取了一边灌注水泥基复合材料，一边振动，一边排气，逐步填实的制造工艺，可灌注的水泥基复合材料的致密性和强度均比喷射法的要高。
107.在步骤s3的第三种具体实施方式中，与第一种具体实施方式的不同之处在于，将表面已凝固好的镁水泥基复合材料的骨芯体1和劲骨梁定置(安装和固定)于注浆模具中，注浆模具自成封闭空间。骨芯体1和劲骨梁定置(安装和固定)于注浆模具中，能有效克服骨
芯体1在水泥基复合材料浆中产生的浮力和注浆产生的冲击力，避免骨芯体1和劲骨梁移动。水泥基复合材料浆经过真空灌抽气排除气泡后，由注浆泵将无气泡孔的水泥基复合材料浆注入注浆模具中，同时真空泵将注浆模内的空气抽出。这样注浆模具形成的空隙都填充密实的水泥基复合材料，凝固脱模，就可获得比灌浆模具法所制作的仿骨构件更致密坚固的仿骨构件。因为有真空泵抽气和注浆泵的压力注浆双重作用。
108.更进一步，在注浆外模的内表面预先加工出装饰文字和图案，将制造与装饰融合，可制造出比第二种具体实施方式的线条更细腻和装饰更精美的仿骨构件。
109.更进一步，在注浆模具和表面凝固有镁水泥基复合材料的骨芯体1所有空隙内定置一些如上所述的长纤维、长纤维网、或长纤维带或长纤维毡，同样能进一步增强水泥基复合材料的强度和抗冲击性能，增强环境保护与仿骨构件的综合性能。
110.在可替代的实施方式中，还可采用无机聚合物复合材料层代替水泥基复合材料层412。无机聚合物材料也称地聚合物、或矿聚合物。地聚物胶凝材料，是指具有火山灰活性或潜在水硬性的原料与激发剂反应而成的胶凝材料。所用原料为铝硅酸盐，主要包括各类天然铝硅酸盐矿物和各种硅酸盐工业副产品或工业固体废弃物，例如高炉矿渣、煤渣、粉煤灰、磷渣、赤泥、天然火山灰、偏高岭土等。与硅酸盐水泥生产不同，地聚物胶凝材料生产不需要进行熟料煅烧，可以大大降低生产能耗和co2的排放量，还可以大量利用各种工业固体废弃物。作为以烧粘土(偏高岭土)或其他以硅、铝、氧为主要元素的硅铝质材料为主要原料，通过碱金属离子激发作用下的缩聚反应实现化学键合的一类新型无机非金属材料，它兼具水泥、玻璃、陶瓷和有机高分子材料等的一些优良特性，同时又避免了有机高分子材料、水泥和些金属、玻璃和陶瓷的一些性能的不足，特点鲜明。例如，它具有有机高分子材料和水泥的低温固化成型特性，但耐热性显著优于有机高分子材料，甚至明显高于某些常用的金属材料；它具有陶瓷材料的耐热性、化学稳定性，但却不像陶瓷材料那样需要在高温下烧结。地聚物胶凝材料的抗酸侵蚀性能，要远远优于普通硅酸盐水泥的。
111.地聚物材料1000－1200℃之间不被氧化、不分解，高温条件下体积稳定，800℃下的线收缩率为0.2％－2％，并可以保持60％以上的原始强度，显示了较好的高温力学强度，耐火能力优于传统硅酸盐水泥。其热导率为0.24－0.38w/(m
·
k)，可与轻质耐火黏土砖的[其κ为0.3－0.4w/(m
·
k)]相媲美，隔热效果好。
[0112]
步骤s4，在水泥基复合材料层412的表面设置装饰膜，类似真骨的骨膜，最终形成的仿骨构件类似骨结构，具有质量轻、强度高、隔热性好、抗冲击强、环保和使用寿命长等优点。装饰膜可增加仿骨构件的美，又能封闭水泥基复合材料的微孔，进一步延长仿骨构件的使用寿命。
[0113]
步骤s5，对使用寿命到期的仿骨构件进行循环利用。
[0114]
目前，按照现有标准生产的水泥基复合材料寿命可达100年；仅仅按照此预测寿命一半来说，这种方法制作的仿骨构件的寿命也有50年。仿骨构件将废弃的泡沫塑料不进行分类就制作骨芯体，实现废物有效利用。仿骨构件所用的废弃泡沫塑料制成的骨芯体和上述所用其他废弃物长久(最保守可达50年)封存和有效并且长期利用于上述三种无机复合材料中。当仿骨构件为花盆时，花盆种植的植物也可以绿化、美化环境和改善空气质量，因此仿骨花盆有多层级的生态保护和环境保护功能。
[0115]
更进一步，仿骨构件寿终时，将其送至水泥加工厂破碎后磁选分离出金属，剩余的
物料粉磨再与原生矿或再生矿粉混合，均质化处理后投入回转窑中煅烧，其中的泡沫塑料等有机物也一同在1000度高温下燃烧，泡沫塑料等有机物彻底氧化成二氧化碳、水蒸汽和少量硫的氧化物和少量氮氧化合物等气体。水泥加工厂所产生的燃烧气体均采用环保处理(回收有害气物质和余热)后才排放出，能彻底解决泡沫塑料、化纤等废弃物难以降解而给生态环境造成的持续危害；同时泡沫塑料等有机物燃烧释放可观的能量，如聚苯乙烯的热值达4600kj/kg、聚氨酯的热值达1800kj/kg以上，能够有效减少水泥生产的能量消耗；而且寿终仿骨构件所含的无机成分会煅烧成新水泥有效成分，能减少新矿原料消耗，又一次实现资源再利用。这样，仿骨花盆为人类综合对多种的废物循环利用和终极处置找到了一条有效的方法和路径，促进人类可持续发展。
[0116]
利用多种废弃物制造仿骨构件的方法，以材料学、力学和仿生学为指导，参照真骨结构，先将废弃泡沫塑料成型出内部具有三维网状空隙的骨芯体1，骨芯体1为仿骨构件的制造提供造型和支撑的作用，在满足仿骨构件刚性和强度要求的前提下可以尽可能地减轻仿骨构件的重量；然后在骨芯体1的所有面涂覆镁水泥基复合材料层411和水泥基复合材料层412，镁水泥基复合材料层411将由废弃物制成的骨芯体1完全封闭在镁水泥基复合材料内，并极大增强了骨芯体1的强度，水泥基复合材料层412填充骨芯体1内部的三维网状空隙，水泥基复合材料层412凝固后形成坚硬、致密的三维网状空间的桁架体，类似真骨的骨小梁，进一步增强了骨芯的结构强度；而且，废弃泡沫塑料不进行分类就制作仿骨构件的骨芯体1，实现了多种废弃物包括废弃塑料的循环利用和在仿骨构件内部的长期封存与长期利用。
[0117]
实施例二
[0118]
下面以仿骨安全门为例，具体描述本技术实施例提供的利用废弃物制造仿骨安全门的方法。
[0119]
仿骨安全门，指配有防盗锁，在一定时间内可以抵抗一定条件下非正常开启，具有一定安全防护性能并符合相应防盗安全级别的门。仿骨安全门是在现有防盗安全门制造方法基础上，采取创新的仿骨构件制造，增加防火功能、优化仿骨安全门的结构、增强安全门的强度和防盗性，同时综合利用多种废弃物，有利于生态保护和环境保护，促进人类可持续发展。
[0120]
仿骨安全门由门框和门扇两部分通过铰链连接成一体。门框制造技术很成熟，本专利仅就门扇制造方法加以说明。
[0121]
仿骨安全门扇(以下简称门扇)的步骤如下：
[0122]
内、外面板成型——定置劲骨梁——门扇骨芯体成型——门扇骨芯体喷涂防火层——门扇骨芯体定置于内、外面板中——注水泥基复合材料浆——养护、修整与装饰——终寿门扇的再循环利用。
[0123]
第一步：内、外面板成型。
[0124]
其中，门扇内、外面板成型，优先采用整块钢板(为了便于表述，仅用“钢板”代表《防盗安全门规范》中所有规定的材料)，进行冲压加工或焊接成型。采用冷轧或热轧钢板的厚度不变。从门扇的总体结构上讲，门扇为长形薄板结构，其中间部分(上与下和左与右两个维度)应按结构力学中应力均等理论来实现最优化，即内、外面板的钢板的厚度应增厚一些。然而实际上冷轧或热轧板的厚度不变(等厚)。这样，传统防盗安全门存在着其中心部位
强度最弱这一固有的局限性，我们能在门扇内、外面板上(重点是中心部位)增加劲骨梁和骨芯体制造上采取创新措施，弥补内、外面板等厚的不足，优化门扇结构，突破传统防盗安全门中心部位强度和刚度低的局限性，即依据仿生学的构思、设计、制造，尽可能优化，提升仿骨安全门的防盗性能和实际使用要求。因门扇内、外面板的成型技术成熟，这里就不重复说明了。
[0125]
第二步：定置劲骨梁。
[0126]
劲骨梁由劲骨钉311、劲骨柱312和劲骨条组成，劲骨梁与水泥基复合材料结合成一体，进一步增强水泥基复合材料层的强度，即劲骨梁为水泥基复合材料层中的增加强度的组合件。劲骨梁是仿骨安全门一个关键受力的组合件，为仿骨安全门的一个部分，不仅能增加仿骨安全门的刚度与强度，而且能有效地与其它物体形成点、线、面、体(三维空间)稳固联接。劲骨梁由劲骨钉311、劲骨柱312、劲骨条组合，用强度高的材料制作，如钢、镁、铝、钛、铜等金属及其合金制作；劲骨梁上加工有多个孔或槽，既可减轻重量，又可有效增加与水泥基复合材料的联接，增强力的传递和均衡，避免应力集中；劲骨梁上也可制造多个爪，爪上有许多弯折成凹凸相错的齿，同样可有效增加与水泥基复合材料的联接，增强力的传递和均衡，避免应力集中，从而增强仿骨安全门整体刚度和强度。单个劲骨钉311固定在仿骨安全门的一个面上，能与其它物体点联接；安装在同一面上的两个劲骨钉311组合，可以实现仿骨安全门与其它物体的线联接；安装在同一面上的三个劲骨钉311组合，可以实现仿骨安全门与其它物体的面联接；安装在多个面上的三个和三个以上劲骨钉311组合，可以实现仿骨安全门与其它物体的立体联接，即上文提到的体联接。劲骨柱312用于贯通仿骨结构的两个相对的面处，能增强了两个面的联接，并可与其他物体形成单点(仿骨安全门的一个面)或双点(仿骨安全门的两个相对面)联接。依此类推多种劲骨柱312也能与其它物体形成点、线、面、体的稳固联接。
[0127]
劲骨条可以有多种形状，其截面有矩形、梯形、圆形、三角形、工字型、c型、l型和t型等。抗拉强度、抗压强度和抗剪切强度，主要与骨条截面的大小成正比。而当劲骨条受荷载弯曲时，劲骨条截面的上面部分被压缩，截面的下面部分被拉伸，上面部分与下面部分之间必有一个即不压缩也不拉伸的中间层，我们称这一中间层为中性层，它与每一个横截面的交线为中性轴。由此可见，对于任何一截面而言，愈足靠近中性轴的材料愈是不能被充分利用，也就是愈是远离中性轴的材料愈能承受更大的弯曲力矩荷载。上述实施例已经举例了正方形、工字型和和c型截面的，具有相同弯曲强度(即抗弯截面模量相同)的单位长度重量分为131.8公斤/米、27.9公斤/米和24.99公斤/米。因此工字型、c型、l型和t型为优选，这类劲骨条能用较少的材料承载较大的弯曲载荷，即优先选用工字型劲骨条321、c型劲骨条322、l型劲骨条323和t型劲骨条324制作仿骨安全门；并且增加多个劲骨梁定置于仿骨安全门内外表面层中，充分发挥劲骨梁最大的承载能力，增加仿骨安全门局部和整体的抗拉强度、抗剪切强度，尤其是抗弯强度，尽可能减少材料消耗，获得重量轻、而刚度大和强度高的仿骨安全门。
[0128]
更进一步的，劲骨钉311、劲骨柱312、劲骨条的相互结合可以采用焊接、铆接、螺钉联接、卡扣联接，能紧密且牢固联接成一体；也能与门扇的内、外面板采用焊接、铆接、螺钉联接、卡扣联接，能紧密且牢固联接成一体。这样，能有效增强仿骨安全门的刚度、强度和抗冲击性，弥补传统防盗安全门中心部分强度最弱的缺陷；同时通过劲骨梁能与其它物体有
效稳固联接；并且劲骨梁是遵循骨的力学适应性和结构与受力原理进行布局，能充分发挥劲骨梁材料的潜力；劲骨梁的布置遵循上述骨的力学适应性和结构与受力原理，达到用量最少而增强效果大，获得质量轻、刚度大、强度高和抗冲击性的效果。即可获得优质的仿骨安全门。这一构想具有有利于标准化设计、批量化制造、有效降低成本、高品质供应和推广应用的优点，为仿骨结构的构思、设计、制造和装配等环节便捷的路径和方案。正如现代工业广泛应用螺钉、螺母等标准件。
[0129]
单个劲骨钉311用于一个面上的单点联接，两个劲骨钉311安装于一个面上，可以实现两点组合成的线连接，三个劲骨钉311安装于一个面上可以实现三点组合成的面连接。依此推理，多个劲骨钉311安装于不同面上，可以实现“体”联接(即三维立体联接)。如防盗所锁与多个劲骨钉311联接，能增强防盗锁的联接强度和安全性；劲骨柱312用于贯通门扇的两个对的面中间，能增强门扇内外面板的联接，并可在该处安装仿骨安全门的配件，如：猫眼。
[0130]
遵循上述骨的力学适应性和结构与受力原理，将增加多个劲骨梁排列组合于门扇内外面板中间部位中，能增强仿骨安全门的强度，提升仿骨安全门的防盗安全性能，特别是中心部分的强度，突破传统防盗安全门中心部位强度和刚度最弱的缺陷。总的来说是通过增设劲骨梁的种类和数量：一、1.门扇内、外面板相互联接及门扇内、外面板的强度和抗冲击性能，特别是中心部分的强度和抗冲击性；2.提升门扇内、外面板与铰链的强度；3.提升防盗锁具与门扇联接的强度和抗冲击性能。二、劲骨梁能与水泥基复合材料结构，进一步提升门扇的刚度强度和抗冲击性能。三、更重要的是，增设劲骨梁并用水泥基复合材料填完，增加了门扇结构的复杂性和隐蔽性，从而提仿骨安全门的防盗性能。
[0131]
第三步：门扇骨芯体成型。
[0132]
门扇骨芯体成型与花盆骨芯体的成型方法和制造过程相同，只是两者成型骨芯模不同。门扇骨芯体从边缘到中心的厚度逐渐变薄，即门扇骨芯体上下两端向中间和门扇骨芯体左右两边向中心按悬索轨迹逐渐变薄。因门扇骨芯体中心部分的厚度逐渐变薄，而让出空隙，可以用镁水泥基复合材料填充，从左、右方向能增强门扇中心总体强度，弥补传统安全门中心部分强度最弱的缺陷。相应地，门扇骨芯体成型上下模中心部分按悬索轨迹逐渐加厚，从上下方向增强门扇中心部分强度，进一步弥补传统安全门中心强度最弱的缺陷。和/或在骨芯体中心部位增设多个孔、缝、槽，让镁水泥基复合材料、水泥基复合材料(或者无机聚合物复合材料)和劲骨梁填充其间，能充分弥补传统防盗安全门强度和刚度最弱的缺陷，而只需增加少量材料和费用。
[0133]
第四步：门扇骨芯体喷防火层。
[0134]
如上所述的镁水泥基复合材料具有优越的隔热、防火性能和有较高的强度，能阻止门扇骨芯体的燃烧。因为镁水泥基复合材料层、门扇内面板、外面板和水泥基复合材料层共三层有效封闭了泡沫塑料，也就阻止了空气中氧气与门扇骨芯体的泡沫塑料接触。随着火灾延续，泡沫塑料在较低温度下(即火灾初期)具有良好的隔热性能，能有效阻止热量从门扇的一边到另一边；泡沫塑料与镁水泥基复合材料层、水泥基复合材料层、门扇内外面板共同组成七层夹层结构，进一步提升门扇的防火性能。随着火灾继续，热量从门的一边向另一边传递过程中，门扇骨芯体的泡沫塑料因温度升高首先会发生收缩和熔化，门扇的中间形成空腔，仍能有效阻止热传递。进一步说明，因泡沫塑料密度很低，受热收缩成体积很小
的塑料熔体，并且塑料熔体流向底部。另外，火灾时火焰与热量是往上升的，门扇底部温度要低许多，因而门扇内的泡沫塑料不会燃烧，更不会散发出有害气体，因此仿骨安全门有优异的防火性能。我国明文禁止“泡沫夹芯彩钢板”用于建筑物的内墙、内面的装饰、吊顶和外墙保温，因为泡沫夹芯彩钢板防火性能差且高温时散发出有毒有害气体。因而，在门扇骨芯体表面喷涂一层镁水泥基复合材料，既能增强仿骨安全门的强度和刚度，又能增加防火性能和安全性能。这样，采用七层结构的仿骨安全门突破了泡沫夹芯彩钢板的局限性，有效扩展或延伸仿骨构件的构造，为仿骨构件增添新的功能和功效。
[0135]
这里所述的镁水泥基复合材料如同花盆骨芯体上述花盆骨芯体表面涂覆一层镁水泥基复合材料一样，在此不做赘述。
[0136]
更进一步，用地聚物材料代替镁水泥基复合材料，其耐高温更高和隔热效果更优，即防火性能更优。
[0137]
进一步说明，镁水泥基复合材料的强度比水泥基复合材料强度高一些，优先用镁水泥基复合材料填充门扇中心逐渐变薄的空隙。这样能提升仿骨安全门的防盗安全性。当然，镁水泥可添加较大量的粉煤灰、锯末、秸秆粉、果壳粉、矿渣等颗粒状废弃物，掺入量可达30％－60％，而镁水泥基复合材料强度仍保持较高，可以有效综合利用固体废弃物，有利于保护生态环境。
[0138]
同理，门扇骨芯加工出的三维网状的孔、缝、模填充有镁水泥基复合材料，增强门扇的整体强度和抗冲击能力。
[0139]
第五步：骨芯定置于内、外面板中。
[0140]
涂覆有镁水泥基复合材料的骨芯定置于安装有劲骨梁的外面板中。因门扇骨芯体密度很小，水泥基复合材料浆密度很大，而产生浮力，同时，在下一步注浆时会产生推力，门扇骨芯体会发生上浮和偏移。因此，门扇骨芯体必须有效定置好(即安装和固定好)，能有效克服上述两种力，再安装内面板，将外面板、劲骨梁、内面板联接与密封好。
[0141]
第六步：注水泥基复合材料浆。
[0142]
如仿骨花盆的注浆法一样，将水泥基复合浆材料注入上述门扇内外面板中，填充门扇内所有空隙，水泥基复合材料凝固时将门扇内外面板、劲骨梁、骨芯有机结合成一个整体，能极大地提升传统防盗安全门的防火安全及防盗安全的双重安全性能。
[0143]
第七步：安装配件与装饰。
[0144]
将上述门扇安装防盗安全锁、铰链、门把手、猫眼等配套零部件，表面进行喷漆等装饰处理，同时增加内、外面板的防腐蚀性能，即可生产出综合性能优良的防火与防盗安全的门。
[0145]
门扇的内面板、外面板、门扇骨芯体表面的镁水泥基复合材料层和水泥基复合材料层共六层共同构成门扇的致密性内、外面层，该内、外面层类似真骨的密质骨；门扇骨芯体类似于真骨的骨髓；门扇骨芯体内的孔、缝、槽内填充镁水泥基复合材料、水泥基复合材料和劲骨梁，类似于真骨的骨小梁；门扇表面喷涂的漆膜类似于真骨的骨膜，进而实现仿骨制造。
[0146]
第八步：寿终门扇的再循环利用。
[0147]
如寿终花盆的循环再利用一样，将寿终的门扇送至水泥加工厂，破碎后再增加磁性分选出金属材料，其余的完全参照寿终花盆再循环利用，这里不再赘述。分选出来的金属
材料仍可以循环利用。
[0148]
本发明所述的利用多种废弃物(包括废弃泡沫塑料)制造仿骨构件的方法及仿骨构件，是为了凸显废弃物循环利用和在仿骨构件内长期有效封存与长期有效利用，促进生态保护和环境保护；本发明理所当然地也包括利用常用材料、优质材料制造仿骨构件的方法及仿骨构件，并且利用常用材料、优质材料，更易制造出综合性更加优良的仿骨构件，也具备环境友好、绿色制造的优越性。
[0149]
更进一步的，用优质的轻质材料，如泡沫铝材、泡沫陶瓷材料、钛合金蜂窝材料、不锈钢蜂窝材料、陶瓷蜂窝材料等，代替上述废弃泡沫塑料制作航空航天等行业的一些零部件的骨芯；用耐温性能和力学性能优良的树脂基材料，如聚砜树脂、聚苯硫醚树脂、聚苯砜树脂、缩聚型聚酰亚胺树脂、加聚型聚酰亚脂，代替镁水泥基材和水泥基材，或者用铝、镁、钛等金属及其合金代替镁水泥基材和水泥基材；用高性能增强材料，纤维类(如碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、高模量玻璃纤维等)增强材料、颗粒类增强材料和纳米类(如氧化锆、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化硅等)增强材料代替仿骨花盆、仿骨门所用的增强材料；依据材料学、力学和骨的仿生学原理，参照本技术制造仿骨构件制造方法，能制造出质量更轻、强度更高、可靠性更优、结构更合理而成本低和可靠性更高的仿骨零部件，必然超越现今的复合材料夹层结构的零部件，促进航空、航天等行业质的飞跃性发展。
[0150]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。