CN102733537B - 一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体及墙板 - Google Patents

Abstract

本发明的提供了一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体及墙板。所述墙体由墙板拼接形成；所述墙板为三明治结构，采用由超高韧性水泥基复合材料构成的板材作为两侧面板，两侧面板之间填充保温隔热隔声材料构成夹芯层。本发明墙板集多种功能于一身，具备薄壁、抗裂、抗渗、抗冲击，保温隔声、抗震消能等功能；预制成的墙板既可以用于结构体系的外墙，也可作为内部隔墙。本发明的墙体能广泛应用在处于各种复杂地形、特殊环境中的建筑结构中，具有广阔的应用前景。<b />

Description

一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体及墙板

技术领域

本发明属于新型墙体材料技术领域，特别涉及一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体及墙板。

背景技术

地震、台风、洪水等自然灾害的发生往往会对建筑结构造成严重破坏，特别对于建筑外墙板，由于其直接承受地震作用、水平风荷载作用以及洪水冲击而损伤严重，外墙材料的灾后维护费用十分高昂。为实现实用效益一体化，在注重结构设计原则的基础上发挥结构构件的承载力、稳定性和延性，就必须重视建筑材料的选择。墙体材料作为建材中的主体部分，其各方面性质的优劣直接影响建筑的整体性能。目前，大部分墙体材料的选择都是从节能低碳的角度出发，如泡沫混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒砌块等，此类材料虽具有保温隔声等优点，但厚度大、强度低、易开裂，耐久性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集多种功能于一体的基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体。为此，本发明采用以下技术方案：

所述墙体由墙板拼接形成；所述墙板为三明治结构，采用由超高韧性水泥基复合材料构成的板材作为两侧面板，两侧面板之间填充保温隔热隔声材料构成夹芯层；

超高韧性水泥基复合材料的砂浆基体各组成质量之比为水泥：水：精细骨料：粉煤灰：硅灰：粒化高炉矿渣：偏高岭土=1：（0.27~2.2）：（0~3）：（0~6.9）：（0~0.3）：（0~0.55）：（0~0.4），其中精细骨料的最大粒径不大于0.55mm，粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土的重量不同时为零，此外，在砂浆基体中还添加短切纤维，短切纤维相对于墙板的体积掺量为1%~3%；由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的龄期为56d时的抗压强度为42~57MPa、极限拉应变为1.8%~7.5%、抗拉强度为4~10MPa、抗弯强度为10~20MPa、导热系数为0.529w/m·k；添加短切纤维的砂浆基体的坍落度筒扩展直径范围为60mm~75mm之间。

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：

所述保温隔热隔声材料可采用泡沫混凝土保温板或者泡沫石棉或者纳米气凝胶保温毡。

所述短切纤维可采用聚乙烯纤维（PE）、聚乙烯醇纤维（PVA）、碳纤维、钢纤维、混杂纤维中的一种或任意种的任意组合，短切纤维的长度一般在5-15mm。

所述墙体作为非承重墙时，由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的厚度为5~10mm，其面密度约为10~20kg/㎡，夹芯层厚度为5~10mm，墙体总厚度约为15~30mm。

所述墙板设有预埋连接件，所述墙板间连接采用焊接或螺栓拼接；或者/和，所述墙板间采用斜向铁销连接。

所述墙板的底部和上端与建筑物间采用槽形龙骨连接，所述墙体的外侧墙板的侧面和建筑物间采用槽形龙骨连接；所述墙板嵌入所述槽形龙骨的槽中，所述槽形龙骨和建筑物连接，所述墙板和槽形龙骨连接。

所述墙板的上端与建筑物间采用砂浆粘结，并在砂浆外侧喷涂所述超高韧性水泥基复合材料；所述墙体的外侧墙板的侧面和建筑物间采用砂浆粘结，并在所述砂浆外侧喷涂所述超高韧性水泥基复合材料；所述墙板的下端与建筑物间用所述超高韧性水泥基复合材料连接，并在墙板的下端外铺设地板，使地板和所述墙体刚性连接。

夹芯层表面涂有粘结剂，使得由超高韧性水泥基复合材料构成的板材与夹芯层紧密黏合。

本发明的另一个目的在于提供一种集多种功能于一体的基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙板。为此，本发明采用以下技术方案：所述墙板为三明治结构，采用由超高韧性水泥基复合材料构成的板材作为两侧面板，两侧面板之间填充保温隔热隔声材料构成夹芯层；

超高韧性水泥基复合材料的砂浆基体各组成质量之比为水泥：水：精细骨料：粉煤灰：硅灰：粒化高炉矿渣：偏高岭土=1：（0.27~2.2）：（0~3）：（0~6.9）：（0~0.3）：（0~0.55）：（0~0.4），其中精细骨料的最大粒径不大于0.55mm，粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土的重量不同时为零，此外，在砂浆基体中还添加短切纤维，短切纤维相对于墙板的体积掺量为1%~3%；由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的龄期为56d时的抗压强度为42~57MPa、极限拉应变为1.8%~7.5%、抗拉强度为4~10MPa、抗弯强度为10~20MPa、导热系数为0.529w/m·k；添加短切纤维的砂浆基体的坍落度筒扩展直径范围为60mm~75mm之间。

由于采用本发明的技术方案，本发明的效果和益处是：

结合了超高韧性水泥基复合材料和保温隔热隔声夹芯层的不同优点，使得本发明墙板集多种功能于一身，具备薄壁、抗裂、抗渗、抗冲击，保温隔声、抗震消能等功能；预制成的墙板既可以用于结构体系的外墙，也可作为内部隔墙。本发明的超高韧性水泥基复合材料本身具有非常强的地震能量吸收能力、抗疲劳特性、控裂抗渗、防火性能等特点，作为墙体板材，可有效减少墙体后期维护费用，如果位于地震高发区的建筑，在满足建筑节能的要求下，能有效控制甚至防止墙体在地震作用下的破坏，且具有较好的经济性，对于处在特殊环境（滨海地区）或者地震高发地带的建筑，由于墙板本身控裂抗渗、防火以及抗震消能等多种特征，采用该种复合墙板均能很好地满足设计要求。

本发明墙板预制方便、运输轻松、安装简洁；超高韧性水泥基复合材料具有较高的损伤容限，因此，既可预留孔洞，亦可在安装时钻孔而不碎裂，既可完全采取组装形式的干作业，也可现场喷射超高韧性水泥基复合材料进行预制板拼接，使得本发明的墙体能广泛应用在处于各种复杂地形、特殊环境中的建筑结构中，具有广阔的应用前景。本发明在安装完成后，墙板外表层可不涂防水层，直接进行外表面装饰。墙板厚度约为15~30mm，墙板双面各抹上20mm的水泥砂浆后，厚度仅为55~70mm，与24砖墙比较可增加有效使用面积75%，直接提高综合效益。

附图说明

图1为本发明墙体结构的示意图。

图2为本发明墙体作为内部隔墙时，其安装结构示意图。

图3为本发明用于外墙时，其安装结构示意图。

图4为本发明直接喷射超高韧性水泥基复合材料及与地面连接的构造示意图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图进一步详细叙述本发明。

所述墙体由墙板拼接形成；参照图1，所述墙板为三明治结构，采用由超高韧性水泥基复合材料构成的板材作为两侧面板1，两侧面板1之间填充保温隔热隔声材料构成夹芯层2；

超高韧性水泥基复合材料的砂浆基体各组成质量之比为水泥：水：精细骨料：粉煤灰：硅灰：粒化高炉矿渣：偏高岭土=1：（0.27~2.2）：（0~3）：（0~6.9）：（0~0.3）：（0~0.55）：（0~0.4），其中精细骨料的最大粒径不大于0.55mm，粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土的重量不同时为零，此外，在砂浆基体中还添加短切纤维，短切纤维相对于墙板的体积掺量为1%~3%；由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的龄期为56d时的抗压强度为42~57MPa、极限拉应变为1.8%~7.5%、抗拉强度为4~10MPa、抗弯强度为10~20MPa、导热系数为0.529w/m·k；添加短切纤维的砂浆基体的坍落度筒扩展直径范围为60mm~75mm之间。

所述保温隔热隔声材料为泡沫混凝土保温板或者泡沫石棉或者纳米气凝胶保温毡。

所述短切纤维为聚乙烯纤维（PE）、聚乙烯醇纤维（PVA）、碳纤维、钢纤维、混杂纤维中的一种或任意种的任意组合。

所述墙体作为非承重墙时，由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的厚度为5~10mm，其面密度约为10~20kg/㎡，夹芯层厚度为5~10mm，墙体总厚度约为15~30mm。

夹芯层表面涂有粘结剂，使得由超高韧性水泥基复合材料构成的板材与夹芯层紧密黏合。

由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的预制过程简洁灵活。首先制作满足分层浇筑的预制模具，模具厚度约为15mm~30mm。将超高韧性水泥基复合材料砂浆基体与纤维混合后浇筑入模具，然后放置并且固定表面经过粘结剂处理过的夹芯层，即保温绝热隔声板，最后再浇筑另一侧的超高韧性水泥基复合材料构成的面板。夹芯层位于墙板中央，厚度约为5~10mm，两侧超高韧性水泥基复合材料构成的面板厚度各为5~10mm。预制面板经过养护—拆模—养护过程直至达到所需强度，最后用运输车运往成品堆场。

墙板安装方法如下所述：

由于超高韧性水泥基复合材料构成的板材的高损伤容限，本发明的墙板之间可以采用螺栓拼接。

如果墙板用作内部隔墙，如图2所示，具体安装步骤如下：（1）根据图纸隔墙位置制线；（2）将第一块墙板4嵌入槽形沿顶龙骨42、槽形沿地龙骨3的槽中，向墙壁方向推动，至墙板一端与槽形沿墙龙骨41的槽贴紧为止，并用射钉或钢钉与龙骨固定；（3）将下一块墙板嵌入沿顶、沿地槽形龙骨的槽中，向上一块安装板方向推动，墙板和墙板之间可以采用螺栓等紧固件预埋或者斜向打入的铁销固定拼装；依次安装，直至最后一块墙板；（4）最后一块墙板的安装，首先用射钉或者钢钉将最后一块墙板与沿地、沿顶、沿墙龙骨固定，然后再与最后第二块板进行固定拼装，可以采用螺栓等紧固件或铁销固定；（5）采用防水密封膏密封墙面和墙板之间的缝隙以及墙体四周的缝隙。以上所述的结合方式为可滑动的结合方式，不仅有利于结构在地震和水平风等作用下产生微小位移，具有优良的抗震性能，而且相比较传统的隔墙板安装方法，该种方法充分利用了本发明墙板质轻、容许直接进行射钉或螺栓紧固拼装的特点，操作简单快速。

如果本发明墙板用作外挂墙板，构成建筑物外墙时，则如图3所示。本发明墙板可以采用连接板53、弯板5、螺栓54与外墙结构体系6进行连接，外挂墙板与连接板53之间采用粘结，并在墙板与墙板的间隙中涂抹外墙专用耐候胶。相比较传统的外挂式墙板（需要在结构体系外侧，外墙板内侧填充隔热材料），该种墙板有效地实现了美观与节能的一体化，安装过程快速简单，能有效缩短施工工期。附图标号1为超高韧性水泥基复合材料构成的面板，附图标号2为夹芯层。

由于超高韧性水泥基复合材料构成的板材采用喷射和浇筑形成，差别很小，因此为了便于施工，也可采用直接喷射超高韧性水泥基复合材料的方法来拼接墙板。喷射超高韧性水泥基复合材料，需要在纤维分布均匀分散的条件下，调节超高韧性水泥基复合材料的砂浆基体新鲜拌合物的流变性能达到喷射要求后进行。如图4所示，具体步骤如下：（1）根据图纸上隔墙位置制线；（2）架立靠放隔墙板的临时定位方木，中间用支柱支撑；（3）安装墙板4，在墙板4的上端及侧面的粘结表面铺抹粘结砂浆52，将第一块墙板4靠紧上、下定位方木，使其与柱（或者墙）相互粘结，然后撬起墙板4的下端，打入木楔7；（4）在墙板4与梁、地面、相邻墙板之间的缝隙中喷射超高韧性水泥基复合材料，巩固相互之间的连接，等喷射上去的超高韧性水泥基复合材料形成一定强度后，撬出木楔，再喷射超高韧性水泥基复合材料填充木楔被撬出后所留的空位，连接墙板下端和地；（5）最后再铺设地板，使墙板与地板之间形成刚性连接。墙板的安装以及验收应满足《GB50574-2010墙体材料应用统一技术》中的要求。

Claims (7)

1.一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体，其特征在于所述墙体由墙板拼接形成；所述墙板为三明治结构，采用由超高韧性水泥基复合材料构成的板材作为两侧面板，两侧面板之间填充保温隔热隔声材料构成夹芯层；

超高韧性水泥基复合材料的砂浆基体各组成质量之比为水泥：水：精细骨料：粉煤灰：硅灰：粒化高炉矿渣：偏高岭土=1：（0.27~2.2）：（0~3）：（0~6.9）：（0~0.3）：（0~0.55）：（0~0.4），其中精细骨料的最大粒径不大于0.55mm，粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土的重量不同时为零，此外，在砂浆基体中还添加短切纤维，短切纤维相对于墙板的体积掺量为1%~3%；由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的龄期为56d时的抗压强度为42~57MPa、极限拉应变为1.8%~7.5%、抗拉强度为4~10MPa、抗弯强度为10~20MPa、导热系数为0.529w/m·k；添加短切纤维的砂浆基体的坍落度筒扩展直径范围为60mm~75mm之间；

所述夹芯保温墙体作为非承重墙时，由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的厚度为5~10mm，其面密度为10~20kg/㎡，夹芯层厚度为5~10mm，墙体总厚度为15~30mm；

夹芯层表面涂有粘结剂，使得由超高韧性水泥基复合材料构成的板材与夹芯层紧密黏合。

2.如权利要求1所述的一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体，其特征在于所述保温隔热隔声材料为泡沫混凝土保温板或者泡沫石棉或者纳米气凝胶保温毡。

3.如权利要求1所述的一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体，其特征在于所述短切纤维为聚乙烯纤维（PE）、聚乙烯醇纤维（PVA）、碳纤维、钢纤维、混杂纤维中的一种或任意种的任意组合。

4.如权利要求1所述的一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体，其特征在于，所述墙板设有预埋连接件，所述墙板间连接采用焊接或螺栓拼接；或者/和，所述墙板间采用斜向铁销连接。

5.如权利要求1所述的一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体，其特征在于，所述墙板的底部和上端与建筑物间采用槽形龙骨连接，所述墙体的外侧墙板的侧面和建筑物间采用槽形龙骨连接；所述墙板嵌入所述槽形龙骨的槽中，所述槽形龙骨和建筑物连接，所述墙板和槽形龙骨连接。

6.如权利要求1所述的一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙体，其特征在于，所述墙板的上端与建筑物间采用砂浆粘结，并在砂浆外侧喷涂所述超高韧性水泥基复合材料；所述墙体的外侧墙板的侧面和建筑物间采用砂浆粘结，并在所述砂浆外侧喷涂所述超高韧性水泥基复合材料；所述墙板的下端与建筑物间用所述超高韧性水泥基复合材料连接，并在墙板的下端外铺设地板，使地板和所述墙体刚性连接。

7.一种基于超高韧性水泥基复合材料的夹芯保温墙板，其特征在于所述墙板为三明治结构，采用由超高韧性水泥基复合材料构成的板材作为两侧面板，两侧面板之间填充保温隔热隔声材料构成夹芯层；

超高韧性水泥基复合材料的砂浆基体各组成质量之比为水泥：水：精细骨料：粉煤灰：硅灰：粒化高炉矿渣：偏高岭土=1：（0.27~2.2）：（0~3）：（0~6.9）：（0~0.3）：（0~0.55）：（0~0.4），其中精细骨料的最大粒径不大于0.55mm，粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土的重量不同时为零，此外，在砂浆基体中还添加短切纤维，短切纤维相对于墙板的体积掺量为1%~3%；由超高韧性水泥基复合材料构成的板材的龄期为56d时的抗压强度为42~57MPa、极限拉应变为1.8%~7.5%、抗拉强度为4~10MPa、抗弯强度为10~20MPa、导热系数为0.529w/m·k；添加短切纤维的砂浆基体的坍落度筒扩展直径范围为60mm~75mm之间；

夹芯层表面涂有粘结剂，使得由超高韧性水泥基复合材料构成的板材与夹芯层紧密黏合。