CN101012693A - 由轻质材料经填充而成的填充件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑用填充件，本发明的由轻质材料经填充而成的填充件包括由薄壳层和设置在薄壳层两端的封堵端头构成的中空壳体，其中所述薄壳层是由具有一定强度和韧性的材料制成的，所述壳体内填充至少一个轻质材料支撑构件。本发明大量重复利用已有材料及构件，同时采用环保节能材料，生产加工过程简单无污染，填充件防水防火，质量轻、造价低，具有一定强度、刚度和韧性，施工时不易变形、碎裂、表面光滑易于混凝土的流动，同时具有可锯可裁的特点，并且横断面形状比较灵活，可以根据设计要求决定。本发明具有很好的经济性和适用性。

Description

由轻质材料经填充而成的填充件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种填充件，尤其是一种用于建筑、水利工程中的由轻质材料经填充而成的填充件及其制造方法。

背景技术

在建筑、水利工程以及农业设施领域，大跨度、大体积混凝土结构及构件使用越来越广泛，为了减小结构自重或者增强混凝土的保温、隔热、隔音、减震效果，需要在混凝土里面放置一些轻质填充材料。用轻质填充材料来代替部分混凝土基本不影响结构的受力性能，但是可以大大地减轻结构的自重，从而节省投资，节约成本，减少不必要的浪费。

目前国内已经开发出了数种用于混凝土构造中的薄壁填充管和轻质填充体，并申请了相关的专利，其所用材料大致金属材料、水泥制品、橡胶或塑料制品、膨胀珍珠岩材料、聚苯泡沫等几大类，实践使用中各有优缺点。金属波纹管造价较高，且施工时的脚踏揉搓容易导致波纹管咬口开裂，同时电、气焊若紧贴波纹管进行作业可能烧出孔洞。由高强水泥等脆性材料制成的空心管自重较大，吸水率较高，当承受冲击荷载及堆放重物时容易碎裂。橡胶或塑料空心管成本也较高，与坚硬金属接触容易剐碰开裂。轻质发泡材料虽然解决了其他管件材料的一些问题，但材料本身表面较软，吸水率一般较大，外力过大容易变形，其次坚硬金属剐蹭容易产生碎屑污染施工环境，甚至影响到混凝土的浇筑质量；因此市场上现有的轻质发泡材料填充件都带有加强层、密封层等多层结构以克服上述缺点。同时，为了克服强度较弱、建筑物及施工火灾隐患等缺陷，必须提高发泡材料的容重(即密实度)以及选用防火的原材料，这就必然导致成本增加。此外，发泡材料如聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯等大多属于化工类材料，不能自然降解，价格容易受市场制约，同时材料的生产过程及使用过程中都潜在耗能、环境污染及安全健康等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是针对上述现有技术的不足，提供一种环保节能的由轻质材料经填充而成的填充件；

本发明的另一个目的是提供一种由轻质材料经填充而成的填充件的制造方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述的由轻质材料经填充而成的填充件包括由薄壳层和设置在薄壳层两端的封堵端头构成的中空壳体，其中所述薄壳层是由具有一定强度和韧性的材料制成的，所述壳体内填充至少一个轻质材料支撑构件。

所述薄壳层是由不燃型无机玻璃钢、有机玻璃钢、橡塑合成材料制成的。

所述封堵端头的材料与支撑构件相同，厚度大于2cm。

所述轻质材料支撑构件是二次或多次利用现有的轻质构件或板材再次加工制成。

所述壳体外面设有密封表层。

所述密封表层为涂胶层，或者是由胶带缠绕而成的胶带层。

所述轻质材料支撑构件为两个以上，且相邻两个支撑构件之间间隔一定距离。

所述相邻两个支撑构件之间，以及轻质材料支撑构件与封堵端头之间填充轻质填充物。

所述轻质填充物由一种或多种轻质材料颗粒、植物纤维或起拉结缠绕颗粒作用的化工类纤维、水泥浆或起粘结作用的粘结浆经混合搅拌而成，其中轻质材料颗粒包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、陶粒、炉渣、工业废渣或粉煤灰颗粒，植物纤维材料包括植物秸杆或木屑。

所述轻质材料支撑构件为长方体形状，或者与壳体形状相同。

所述轻质材料支撑构件是空心的。

所述薄壳层的截面形状为多边形，或者为直线与弧线的组合图形。

一种制造本发明的填充件的方法，包括如下步骤：

1)利用模具制作薄壳层；

2)制作轻质材料支撑构件和轻质填充物；

3)将制作好的轻质材料支撑构件置入薄壳层内，根据需要决定是否置入轻质填充物，然后在薄壳层两端安装封堵端头；

4)在薄壳层及封堵端头外设置密封表层。

优选的方法，步骤2)中，轻质材料支撑构件可以是二次利用已有轻质构件经再次加工，如裁切、修补、粘结、拼装等制成的，为了节省材料，可以采用带有空腔的框肋式构架，

轻质材料填充物由一种或多种轻质材料颗粒、植物纤维或起拉结缠绕颗粒作用的化工类纤维、水泥浆或起粘结作用的粘结浆经混合搅拌而成，其中轻质材料颗粒包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、陶粒、炉渣、工业废渣或粉煤灰颗粒，植物纤维材料包括植物秸杆或木屑轻质材料颗粒也可直接由轻质材料物理粉碎而成。

(三)有益效果

本发明所述的由轻质材料经填充而成的填充件的优点和积极效果是：本发明可以大量重复利用已有材料及构件，同时采用环保节能材料，生产加工过程简单无污染，填充件防水防火，质量轻、造价低，具有一定强度、刚度和韧性，施工时不易变形、碎裂、表面光滑易于混凝土的流动，同时具有可锯可裁的特点，并且横断面形状比较灵活，可以根据设计要求决定。本发明具有很好的经济性和适用性。

附图说明

图1(a)-(c)表示本发明的填充件的各个横截面图；

图2(a)-(f)表示本发明的填充件中各种支撑构件和轻质填充物的结构示意图；

图3(a)-(f)表示本发明中的薄壳层的截面图。

图中：1.轻质材料支撑构件；2.薄壳层；3.密封表层；4.轻质填充物；5.封堵端头。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1(a)-(c)及图2(a)-(f)所示，本发明的由轻质材料经填充而成的填充件，包括由薄壳层2和设置在薄壳层2两端的封堵端头5构成的中空壳体，在壳体内填充至少一个轻质材料支撑构件1，在壳体外面设有密封表层3，密封表层3是涂胶层，也可以是由胶带缠绕而成的胶带层。所述薄壳层2是由具有一定强度和韧性的玻璃钢材料或橡塑合成材料制成的，其也可以由具有一定强度和韧性的其他材料制成。封堵端头5的材料与支撑构件1相同，厚度为5cm，这样封堵端头5不仅起到封堵的作用，同时也起到支撑的作用。封堵端头5的厚度不限于5cm，可以根据整个填充件的尺寸确定。通常要大于2cm。当然，封堵端头5的材料、厚度可以与薄壳层2相同，这时，其仅仅起到封堵的作用。所以本发明中的轻质材料支撑构件和薄壳层均具有各自的抗拉及抗压强度。见图1(a)，在壳体内填充一个轻质材料支撑构件1，其与壳体之间具有一定空隙；见图1(c)，在壳体内填充一个轻质材料支撑构件1，并在其与壳体之间的空隙内填充轻质填充物4；另外，见图1(b)、图2(f)，本发明的填充件也可以在壳体内填充轻质填充物4，其可以填充满壳体的整个中空部分，也可以只填充部分空间。

见图2(a)，轻质材料支撑构件1的数量也可以是两个以上，相邻两个支撑构件之间可以没有距离，但为了节省材料，相邻两个支撑构件之间也可以间隔一定距离；当两个支撑构件之间具有一定间隔时，可以在相邻两个支撑构件1之间，以及轻质材料支撑构件1与封堵端头5之间填充轻质填充物4，如图2(d)、图2(e)所示。见图2(c)、2(e)，本发明中的轻质材料支撑构件1为长方体形状，见图2(b)，本发明中的轻质材料支撑构件1也可以与壳体形状相同，轻质材料支撑构件1还可以是空心的，这样，在保证强度的情况下，进一步节省了原材料。

如图3(a)-(f)所示，本发明中的薄壳层2的截面形状可以是多边形，也可以是直线与弧线的组合的各种形状。

本发明中的轻质材料支撑构件1是二次或多次利用现有的轻质构件或板材再次加工制成。当然也可以直接订做生产轻质材料支撑构件。轻质填充物4由一种或多种轻质材料颗粒、植物纤维或起拉结缠绕颗粒作用的化工类纤维、水泥浆或起粘结作用的粘结浆经混合搅拌而成，其中轻质材料颗粒包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、陶粒、炉渣、工业废渣或粉煤灰颗粒，植物纤维材料包括植物秸杆或木屑。

本发明的由轻质材料经填充而成的填充件的方法，包括如下步骤：

1)根据设计要求选择相应截面尺寸及长度的底模制作薄壳层，可选用玻璃丝布和水泥砂浆或制作玻璃钢薄壁，也可选择轻质薄板拼接，薄壳层达到设计强度后脱模，要保证其至少有一端是开口的，以便置入填充物。薄壳层要保证是整体一次成型，表面光滑平整，同时要具有一定的抗拉抗压强度。

2)制作轻质材料支撑构件1和轻质填充物4；支撑构件1为矩形体块或与壳体相同形状，其本身作为填充构件，主要起填充和支撑薄壳层上、下表面的作用，从而可以与薄壳层及密封层一起作用承受外力。

其中，轻质材料支撑构件1可以是二次利用已有轻质构件，例如家电或其他机器设备的轻质包装物或保护板、废旧建筑或设施的轻质构件或板材等，经再次加工，如裁切、修补、粘结、拼装等制成的，为了节省材料，也可以采用带有空腔的框肋式构架。

轻质材料填充物由一种或多种轻质材料颗粒、植物纤维或起拉结缠绕颗粒作用的化工类纤维、水泥浆或起粘结作用的粘结浆经混合搅拌而成，其中轻质材料颗粒包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、陶粒、炉渣、工业废渣或粉煤灰颗粒，植物纤维材料包括植物秸杆或木屑轻质材料颗粒也可直接由轻质材料物理粉碎而成，轻质材料颗粒也可直接由轻质材料物理粉碎而成。颗粒大小、级配以及各种组成成份的比例可根据设计对填充件的强度、重量等要求灵活掌握。

3)将制作好的轻质材料支撑构件和轻质填充物置入薄壳层，轻质支撑构件本身作为填充物同时具备支撑受力作用，置入时要保证构件与薄壳层内表面具有一定的接触面和摩擦力，支撑构件与轻质填充物可根据要求只选择其一或同时选用，支撑构件和轻质填充物置入薄壳层后，在两端安装支撑构件封堵端头5。

4)在薄壳层外周圈缠绕或涂刷一层密封表层3。密封表层材料具有一定的强度和韧性，其吸水率低(不会降低混凝土强度)、表面光滑(易于混凝土的流动)；密封表层与薄壳层一起作用，增加产品的整体强度。同时用以保证薄壳层不与钢筋混凝土直接接触。密封层的形成可以是通过涂刷涂料(如聚氨酯材料、乳胶漆或者弹性复合涂料)形成，也可以用塑料胶带直接缠绕而成。

以往的薄壁型填充管和轻质发泡材料填充体都是单一主体独立作用，而且产品成型工艺大多是由内而外的。本发明让外层构造与内层共同作用，合理配置，更重要的是由于先制作薄壳层，后填充支撑构件或填充物，从而使重复利用废弃轻质材料成为可能，同时也避免了以往内层材料由于机械生产，发泡等可能带来的能耗、污染及安全等问题。

本发明积极响应关于环境友好型、资源节约型社会可持续发展的号召，大量重复利用已有材料及构件，同时采用环保节能材料，生产加工过程简单无污染，填充件防水防火，质量轻、造价低，具有一定强度、刚度和韧性，施工时不易变形、碎裂、表面光滑易于混凝土的流动，同时具有可锯可裁的特点，并且横断面形状比较灵活，可以根据设计要求决定。本发明具有很好的经济性和适用性。

Claims (13)

1.一种由轻质材料经填充而成的填充件，包括由薄壳层(2)和设置在薄壳层(2)两端的封堵端头(5)构成的中空壳体，其特征在于所述薄壳层(2)是由具有一定强度和韧性的材料制成的，所述壳体内填充至少一个轻质材料支撑构件(1)。

2.如权利要求1所述的填充件，其特征在于所述薄壳层(2)是不燃型无机玻璃钢、有机玻璃钢或者橡塑合成材料制成的。

3.如权利要求1所述的填充件，其特征在于所述封堵端头(5)的材料与支撑构件(1)相同，厚度大于2cm。

4.如权利要求1所述的填充件，其特征在于所述轻质材料支撑构件(1)是二次或多次利用现有的轻质构件或板材再次加工制成。

5.如权利要求1所述的填充件，其特征在于所述壳体外面设有密封表层(3)，密封表层(3)为涂胶层，或者是由胶带缠绕而成的胶带层。

6.如权利要求1所述的填充件，其特征在于所述轻质材料支撑构件(1)为两个以上，且相邻两个支撑构件之间间隔一定距离。

7.如权利要求6所述的填充件，其特征在于所述相邻两个支撑构件(1)之间，以及轻质材料支撑构件(1)与封堵端头(5)之间填充轻质填充物(4)。

8.如权利要求7所述的填充件，其特征在于所述轻质填充物(4)由一种或多种轻质材料颗粒、植物纤维或起拉结缠绕颗粒作用的化工类纤维、水泥浆或起粘结作用的粘结浆经混合搅拌而成，其中轻质材料颗粒包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、陶粒、炉渣、工业废渣或粉煤灰颗粒，植物纤维材料包括植物秸杆或木屑。

9.如权利要求1-8之任一所述的填充件，其特征在于所述轻质材料支撑构件(1)为长方体形状，或者与壳体形状相同。

10.如权利要求9所述的填充件，其特征在于所述轻质材料支撑构件(1)是空心的。

11.如权利要求1-10之任一所述的填充件，其特征在于所述薄壳层(2)的截面形状为多边形，或者为直线与弧线的组合图形。

12.一种制造如权利要求1-11之任一所述的填充件的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)首先由具有一定强度和韧性的材料利用模具制作薄壳层(2)；

2)制作轻质材料支撑构件(1)和轻质填充物(4)；

3)将制作好的轻质材料支撑构件置入薄壳层内，根据需要决定是否置入轻质填充物，然后在薄壳层两端安装封堵端头(5)；

4)在薄壳层(2)及封堵端头(5)外设置密封表层(3)。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于步骤2)中的轻质材料支撑构件(1)可以是二次利用已有轻质构件经再次加工，如裁切、修补、粘结、拼装等制成的，为了节省材料，可以采用带有空腔的框肋式构架；轻质材料填充物由一种或多种轻质材料颗粒、植物纤维或起拉结缠绕颗粒作用的化工类纤维、水泥浆或起粘结作用的粘结浆经混合搅拌而成，其中轻质材料颗粒包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、陶粒、炉渣、工业废渣或粉煤灰颗粒，植物纤维材料包括植物秸杆或木屑轻质材料颗粒也可直接由轻质材料物理粉碎而成。

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