CN102733536A - 一种新型复合保温薄壁外墙板及其制造方法 - Google Patents

一种新型复合保温薄壁外墙板及其制造方法 Download PDF

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沈玲华
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Abstract

本发明提供了一种新型复合保温薄壁外墙板,它主要由纤维编织网增强混凝土和保温墙体材料组成;其中,所述纤维编织网增强混凝土由高性能精细混凝土和纤维编织网组成,所述纤维编织网作为增强材料;保温墙体材料包括水泥基材料保温板、保温材料粉末中的一种或者全部。本发明还提供了这种新型复合保温薄壁外墙板的制备方法。本发明所提供的外墙板集长寿命、轻质薄壁、隔热、隔声、抗震、耐撞击、防火、防水、安装和表面装饰工艺简单等优点于一身,适用于建筑外墙保温,是一种具有广阔应用前景的新型复合保温建筑外墙结构。

Description

一种新型复合保温薄壁外墙板及其制造方法
技术领域
本发明属于新型墙体材料技术领域,涉及一种外墙结构,特别涉及一种与新型保温材料复合的纤维编织网增强混凝土制作而成的外墙板。
背景技术
围护结构是建筑的重要组成部分,而外墙在围护结构中占有相当比重,外墙结构所用材料的优劣直接影响着建筑节能的实际效果。我国目前常用的外墙体保温材料主要分为有机类(如发泡聚苯乙烯(EPS))、无机类(如膨胀珍珠岩类)和复合材料类。有机类保温材料一度被广泛应用,但由于其不耐老化、易燃烧等缺点而逐渐被淘汰。无机类材料的容重大,保温隔热效率较差,亦存在诸多问题和不足。而复合类材料能够取长补短,为保温墙体材料的发展提供了新的契机。目前应用最广泛的外墙面板主要有玻璃类、石材类等。玻璃类外墙面板质量轻,外观好,但存在光污染、能耗大及维护费用高等缺点;石材类面板质感好,安装方便,但自重大,防火性能差,此类外墙板的主要功能是装饰作用,不符合建筑美观和节能保温、隔热隔声一体化的要求。
发明内容
本发明首先所要解决的技术问题是提供一种新型复合保温薄壁外墙板,该外墙板集长寿命、轻质薄壁、隔热、隔声、抗震、耐撞击、防火、防水、安装和表面装饰工艺简单等优点于一身,适用于建筑外墙保温,是一种具有广阔应用前景的新型复合保温建筑外墙结构。为此,本发明采用以下技术方案:
它主要由纤维编织网增强混凝土和保温墙体材料组成;其中,所述纤维编织网增强混凝土由高性能精细混凝土和纤维编织网组成,所述纤维编织网作为增强材料,高性能精细混凝土的拌合物各组分的质量之比为水泥:水:粉煤灰:硅灰:减水剂:粗砂:细砂=1:(0.45~0.55):(0.3~0.36):(0.05~0.1):(0.006~0.01):(0.9~1.0):(1.8~2.0),其中粗砂的粒径范围在0.6~1.2mm;细砂粒径范围为小于0.6mm;保温墙体材料包括水泥基材料保温板、保温材料粉末中的一种或者全部,所述水泥基材料保温板与纤维编织网增强混凝土的组合形式为夹心组合板方式,水泥基材料保温板夹在由纤维编织网增强混凝土构成的两侧面板之间;所述保温材料粉末直接掺入高性能精细混凝土,体积掺量在纤维编织网增强混凝土构成的板材的2-4%。
在采用上述技术方案的基础上,本发明还可采用以下进一步的技术方案:
所述纤维编织网采用碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯纤维中任意一种、任意两种、任意三种、任意四种或全部五种纤维编织的编织网。纤维编织网沿主应力方向布置,增强效果明显,一方面可以承受荷载,另一方面能使结构产生多裂缝分布的破坏形式,此外由于纤维在酸、碳化潮湿环境中和海水内均表现出优异的力学性能,因此该种墙板的耐久性将会得到保证。并且,本发明的高性能精细混凝土具有较高的流动性能,能够充分渗透纤维编织网,保证高性能精细混凝土、纤维编织网和保温板材的界面粘结性能,利于复合材料之间的协同工作。
所述水泥强度等级为52.5R。
本发明可组合运用的保温墙体材料的类型较多,所述水泥基材料保温板可采用泡沫混凝土保温板,保温材料粉末可采用纳米硅凝胶。泡沫混凝土具有保温隔热性能好、轻质、防水性强,价格低廉等优点,作为发泡水泥基材料,它与纤维编织网增强混凝土的界面结合较好,利于两者优势的共同发挥。纳米硅凝胶是当前热导率最低的固体材料之一,常温常压下热导率可低达0.016w/(m.k),目前广泛应用于国防军工、化工等领域,也可用于汽车、门窗墙体的保温隔热,将该材料以粉末形式加入精细混凝土中,施工简便,便于工业化生产。
如果所述保温墙体材料采用保温材料粉末,外墙板中采用一层或者两层纤维编织网布置,若采用一层纤维编织网布置,所述纤维编织网处在高性能精细混凝土中间,上下留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在10mm~20mm之间;若采用二层纤维编织网布置,上下各留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,纤维编织网之间的高性能精细混凝土厚度为2mm以上,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在12mm~20mm之间。
如果所述保温墙体材料为水泥基材料保温板,泡沫混凝土保温板夹在由纤维编织网增强混凝土构成的两侧面板之间,所述外墙板中采用两层纤维编织网布置,所述两层纤维编织网分别处在两侧面板的内侧表面上。每侧面板的厚度在5~10mm的浇筑厚度在之间,泡沫混凝土保温板的厚度为5~10mm,外墙板的总浇筑厚度在20mm~30mm之间。
所述外墙板的安装结构可采用以下两种方式:
所述外墙板中在其下端、中部和上端预埋有用于连接的预埋件,所述外墙板与结构体系的连接结构采用预埋件硬连接方式;即在所述外墙板与结构体系连接时,将墙板下端的预埋件与楼板的预埋件焊接,外墙板上端的预埋件与柱主筋焊接定位,在吊装上层楼板完成后,楼板下部预埋件与外墙板中部预埋件焊接,完成该复合保温薄壁外墙板的安装,该种连接方式适用于大型板状构件。
所述外墙板通过锚固件与主体结构之间连接。该种连接允许外墙板在风载以及地震作用下相对结构体系产生微量位移,适用于常见的幕墙连接构造体系中,主要针对小型板状构件。
外墙板在进行外挂之前,可制成形状外观符合不同需求的制品,进行各种表面装饰后再进行外挂。
本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种上述新型复合保温薄壁外墙板的制备方法。为此,本发明采用以下技术方案:
在高性能精细混凝土初凝之前,将纤维编织网和高性能精细混凝土浇筑成一体;若保温墙体材料为水泥基材料保温板时,先浇筑一层5~10mm厚的高性能精细混凝土,布置一层纤维编织网,随后放置水泥基材料保温板,厚度为5~10mm,再放置一层纤维编织网,最后再浇筑一层5~10mm厚的高性能精细混凝土,完成复合外墙板的预制,复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在20mm~30mm之间;若保温墙体材料为保温材料粉末,在搅拌高性能精细混凝土时直接按量放入,可采用一层或者两层纤维编织网布置,若采用一层纤维编织网布置,上下留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在10mm~20mm之间;若采用二层纤维编织网布置,上下各留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,纤维编织网之间的高性能精细混凝土厚度为2mm以上,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在12mm~20mm之间。
本发明的效果和益处是,本发明与传统外墙板,如玻璃类、石材类等板材相比,具有薄壁轻质、隔热隔声、耐腐蚀、抗冲击、力学性能优良等特点;与传统的外墙外保温体系相比,具有结构-保温一体化的功能。在制作前,该种外墙板可根据具体要求对墙板尺寸进行灵活设计;在制作过程中,该种墙板易于工厂大规模预制生产,运输、施工、安装简单;在后期维护中,该种外墙板承载力较强、变形能力较好、耐腐蚀,维护费用可降低。可见,该种外墙板适用于各类建筑体系外立面,能够满足节能低碳的要求。
附图说明
图1为与纳米硅凝胶粉末复合的纤维编织网增强混凝土新型外墙板的剖面示意图。
图2 为与泡沫混凝土保温板复合的纤维编织网增强混凝土新型外墙板的剖面示意图。
图3为本发明的外墙板与结构体系采用螺栓连接的示意图。
图4为本发明的外墙板与结构体系采用预埋件连接的示意图。
具体实施方式
实施例1,参照图1。
本发明主要由纤维编织网增强混凝土和保温墙体材料组成;其中,所述纤维编织网增强混凝土由高性能精细混凝土1和纤维编织网2组成,所述纤维编织网作为增强材料,高性能精细混凝土的拌合物各组分的质量之比为水泥:水:粉煤灰:硅灰:减水剂:粗砂:细砂=1:(0.45~0.55):(0.3~0.36):(0.05~0.1):(0.006~0.01):(0.9~1.0):(1.8~2.0),其中粗砂的粒径范围在0.6~1.2mm;细砂粒径范围为小于0.6mm;保温墙体材料为纳米硅凝胶,所述保温材料粉末直接掺入高性能精细混凝土,体积掺量在纤维编织网增强混凝土构成的板材的2-4%。
外墙板中采用一层纤维编织网布置,所述纤维编织网2处在高性能精细混凝土中间,上下留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在10mm~20mm之间。
预制方式:(1)、根据外墙板尺寸的具体要求以及安装是否需要预埋件提前制作好模具,为使外墙板表面光滑,在模具表面固定光滑不透水的薄膜;(2)按照高性能精细混凝土拌合物中各组分质量之比搅拌混凝土,并在搅拌过程中加入体积分数为3%的纳米硅凝胶;(3)若采用一层纤维编织网布置,可以先浇筑5mm厚度的精细混凝土,再布设一层经过环氧浸渍且干燥的纤维编织网,并且利用模具固定该网,最后再浇筑厚度为5mm的精细混凝土层;若采用二层纤维编织网布置,按照以上方法,上下各留5mm厚度的精细混凝土保护层,两层编织网之间的精细混凝土厚度约为10mm,该种复合薄壁外墙的总浇筑厚度在10mm~20mm之间。浇筑完的外墙面板在静置5~6小时后,运送到蒸汽养护室。2天后脱模,再洒水养护7天,使精细混凝土充分水化,即可完成该种外墙板的预制过程。
实施例2,参照图2。
本发明主要由纤维编织网增强混凝土和保温墙体材料组成;其中,所述纤维编织网增强混凝土由高性能精细混凝土1和纤维编织网3组成,所述纤维编织网作为增强材料,高性能精细混凝土的拌合物各组分的质量之比为水泥:水:粉煤灰:硅灰:减水剂:粗砂:细砂=1:(0.45~0.55):(0.3~0.36):(0.05~0.1):(0.006~0.01):(0.9~1.0):(1.8~2.0),其中粗砂的粒径范围在0.6~1.2mm;细砂粒径范围为小于0.6mm;保温墙体材料采用泡沫混凝土保温板2,所述泡沫混凝土保温板2与纤维编织网增强混凝土的组合形式为夹心组合板方式,泡沫混凝土保温板2夹在由纤维编织网增强混凝土构成的两侧面板之间。
所述外墙板中采用两层纤维编织网布置,所述两层纤维编织网分别处在两侧面板的内侧表面上。每侧面板的厚度在5~10mm的浇筑厚度在之间,泡沫混凝土保温板的厚度为5~10mm,外墙板的总浇筑厚度在20mm~30mm之间。
预制方式:(1)根据外墙板尺寸的具体要求以及安装是否需要预埋件提前制作好模具,为使外墙板表面光滑,在模具表面固定光滑不透水的薄膜;(2)按照精细混凝土拌合物中各组分质量之比搅拌混凝土;(3)分层浇筑搅拌好的精细混凝土,先浇筑一层5~10mm厚的精细混凝土,再布置一层经过环氧浸渍且干燥的纤维编织网,随后放置泡沫混凝土保温板2,厚度约为10mm,再放置另一层经过环氧浸渍且干燥的纤维编织网,并利用模具固定该二层的纤维编织网以及泡沫混凝土保温板2,防止其滑动;(4)最后浇筑一层5~10mm厚的精细混凝土,完成复合外墙板的预制,复合薄壁外墙板的总浇筑厚度为20mm~30mm之间。
实施例3,参照附图3、4。
将预制好的外墙板通过专用车运至施工现场进行组合安装,预制外墙板与结构体系的连接方法可采用以下两种方式:
(1)如图3所示,通过螺栓6等锚固件实现外墙板和主体结构1之间的连接,每隔一段距离通过膨胀螺栓进行墙板与结构体系的紧固,板缝间用砂浆灌注,最后外墙表面再进行表面涂层5;其中附图标号2为界面剂,附图标号3为外墙板,附图标号4为外墙板中的纤维编织网。
(2)如图4所示,采用预埋件硬连接方式连接外墙板与结构体系,首先将外墙板4下端的三个预埋件1与楼板的预埋件焊接,墙板上端靠柱的两个预埋件1与柱主筋2焊接定位,在吊装上层楼板完成后,楼板下部预埋件与外墙板中部预埋件1焊接,完成该复合保温薄壁外墙板的安装,最后外墙表面再进行表面涂层4。附图标号3为结构体系总的混凝土柱,附图标号6为外墙板中的纤维编织网。
外墙板的安装以及验收应满足《GB 50574-2010墙体材料应用统一技术》中的要求。

Claims (9)

1.一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:它主要由纤维编织网增强混凝土和保温墙体材料组成;其中,所述纤维编织网增强混凝土由高性能精细混凝土和纤维编织网组成,所述纤维编织网作为增强材料,高性能精细混凝土的拌合物各组分的质量之比为水泥:水:粉煤灰:硅灰:减水剂:粗砂:细砂=1:(0.45~0.55):(0.3~0.36):(0.05~0.1):(0.006~0.01):(0.9~1.0):(1.8~2.0),其中粗砂的粒径范围在0.6~1.2mm;细砂粒径范围为小于0.6mm;保温墙体材料包括水泥基材料保温板、保温材料粉末中的一种或者全部,所述水泥基材料保温板与纤维编织网增强混凝土的组合形式为夹心组合板方式,水泥基材料保温板夹在由纤维编织网增强混凝土构成的两侧面板之间;所述保温材料粉末直接掺入高性能精细混凝土,体积掺量在纤维编织网增强混凝土构成的板材的2-4%。
2.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:所述纤维编织网采用碳纤维、芳纶纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯纤维中任意一种、任意两种、任意三种、任意四种或全部五种纤维编织的编织网。
3.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:所述水泥基材料保温板为泡沫混凝土保温板。
4.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于保温材料粉末为纳米硅凝胶。
5.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:所述保温墙体材料采用保温材料粉末,外墙板中采用一层或者两层纤维编织网布置,若采用一层纤维编织网布置,所述纤维编织网处在高性能精细混凝土中间,上下留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在10mm~20mm之间;若采用二层纤维编织网布置,上下各留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,纤维编织网之间的高性能精细混凝土厚度为2mm以上,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在12mm~20mm之间。
6.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:所述保温墙体材料为水泥基材料保温板,泡沫混凝土保温板夹在由纤维编织网增强混凝土构成的两侧面板之间,所述外墙板中采用两层纤维编织网布置,所述两层纤维编织网分别处在两侧面板的内侧表面上每侧面板的厚度在5~10mm的浇筑厚度在之间,泡沫混凝土保温板的厚度为5~10mm,外墙板的总浇筑厚度在20mm~30mm之间。
7.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:所述外墙板中在其下端、中部和上端预埋有用于连接的预埋件,所述外墙板与结构体系的连接结构采用预埋件硬连接方式;即在所述外墙板与结构体系连接时,将墙板下端的预埋件与楼板的预埋件焊接,外墙板上端的预埋件与柱主筋焊接定位,在吊装上层楼板完成后,楼板下部预埋件与外墙板中部预埋件焊接。
8.如权利要求1所述的一种新型复合保温薄壁外墙板,其特征在于:所述外墙板通过锚固件与主体结构之间连接。
9.如权利要求1所述的新型复合保温薄壁外墙板的制备方法,其特征在于:在高性能精细混凝土初凝之前,将纤维编织网和高性能精细混凝土浇筑成一体;若保温墙体材料为水泥基材料保温板时,先浇筑一层5~10mm厚的高性能精细混凝土,布置一层纤维编织网,随后放置水泥基材料保温板,厚度为5~10mm,再放置一层纤维编织网,最后再浇筑一层5~10mm厚的高性能精细混凝土,完成复合外墙板的预制,复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在20mm~30mm之间;若保温墙体材料为保温材料粉末,在搅拌高性能精细混凝土时直接按量放入,可采用一层或者两层纤维编织网布置,若采用一层纤维编织网布置,上下留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在10mm~20mm之间;若采用二层纤维编织网布置,上下各留5mm以上厚度的高性能精细混凝土保护层,纤维编织网之间的高性能精细混凝土厚度为2mm以上,该复合薄壁外墙板的总浇筑厚度在12mm~20mm之间。
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