CN103993687A - 防护-保温-结构一体化的外墙结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防护-保温-结构一体化的外墙结构及其制造方法，该方法包括步骤：提供保温板；将多个金属腹丝均匀分布、双向倾斜地穿透插入保温板中，金属腹丝的第一端露出保温板第一侧面第一高度，第二端露出保温板第二侧面第二高度；提供金属网并将其与多个金属腹丝的第一端焊接；在保温板第一侧面预制纤维增强水泥基复合材料作为抗裂砂浆层，其厚度大于第一高度，得到预制墙板；支墙体模板并将预制墙板拼接固定于其中，使外模板与抗裂砂浆层紧邻接触，内模板距离保温板的距离大于第二高度；浇筑混凝土；拆除墙体模板；填密封和抗裂材料。该方法能提高墙体整体性，降低保温板脱落和面层开裂风险，且墙体面层为预制，减少高空湿作业，缩短工期。

Description

防护-保温-结构一体化的外墙结构及其制造方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种防护-保温-结构一体化的外墙结构及其制造方法。 

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，建筑能耗在我国总能耗中所占的比重逐年上升，而建筑墙体能耗占维护结构总能耗的60%-70%。因此，实现围护结构节能的核心是对建筑外墙进行保温隔热，即墙体保温技术。建筑外墙保温技术包含的具体形式很多，大体上可以把墙体剖面分成基层、保温层（也称保温板）和附加层。按照其相对位置的不同，可以分为以下几种保温体系：自保温、内保温、外保温、夹心保温。 

外墙外保温体系是在外墙主体结构的外侧粘贴保温材料以达到保温隔热的目的，该保温方法可以很好地避免“冷桥”的存在，减少室内热量的散失，保温效果较好，适用范围广。同时外保温层对主体结构起到良好的保护作用，可避免主体结构使用中因温度变化导致开裂。正因如此，外墙外保温已经成为目前应用最为广泛的保温体系。但是，由于该体系将保温材料设置在基层墙体外侧，墙体饰面层在一年四季温度变化环境下，冬季开裂、夏季空鼓风险较大，容易导致保温层与结构层分离。在实际工程中，外防护层开裂，保温层整体脱落的现象较多。另外，在基层墙体外侧进行保温层和面层施工，工程现场湿作业多，对施工要求较高。 

发明内容

本发明旨在提出一种防护-保温-结构一体化的外墙结构及其制造方法。 

根据本发明第一方面实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构的制造方法，包括以下步骤：提供保温板；将多个金属腹丝均匀分布、双向倾斜地穿透插入所述保温板中，所述金属腹丝的第一端露出所述保温板第一侧面第一高度，所述金属腹丝的第二端露出所述保温板第二侧面第二高度；提供金属网，并将所述金属网与所述多个金属腹丝的第一端焊接；在所述保温板的所述第一侧面浇注或摊抹纤维增强水泥基复合材料，所述纤维增强水泥基复合材料凝结硬化后形成抗裂砂浆层，得到预制墙板，其中，所述抗裂砂浆层为工厂或现场预制，所述抗裂砂浆层的厚度大于所述第一高度，所述抗裂砂浆层凝结硬化之前在 其四周形成边缘凹槽；支墙体模板并将多块所述预制墙板拼接固定于其中，所述墙体模板的外模板与所述抗裂砂浆层紧邻接触，所述墙体模板的内模板距离所述保温板的距离大于所述第二高度；向所述保温板和所述墙体模板的内模板之间浇筑混凝土以形成混凝土墙体；拆除所述墙体模板的外模板和内模板；在多块所述预制墙板的拼接缝隙和所述边缘凹槽中填入密封和抗裂材料。 

根据本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构的制造方法，其优点在于：通过腹丝将抗裂砂浆层、保温板、基层墙体连接在一起，显著提高墙体整体性，降低保温板脱落风险；抗裂砂浆层采用纤维增强水泥基复合材料，且为现场或工厂预制，降低面层开裂风险且可以保证抗裂砂浆层的平整度，减少现场湿作业，缩短工期。 

在本发明的一个实施例中，所述抗裂砂浆层为工厂或现场预制，并通过双向倾斜的金属腹丝固定所述金属网在所述抗裂砂浆层中的位置，现场施工过程中只须将预制形成的所述墙体结构半成品固定于所述墙体模板的外模板的内侧。 

在本发明的一个实施例中，在拆除所述墙体模板的外模板后，即可进行面层装饰。 

在本发明的一个实施例中，适用于现浇外墙板和预制外墙板的场合。 

根据本发明第二方面实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构，包括以下部分：多块预制墙板，每块所述预制墙板包括：保温板；多个金属腹丝，所述多个金属腹丝均匀分布、双向倾斜地穿透插入所述保温板中，所述金属腹丝的第一端露出所述保温板第一侧面第一高度，所述金属腹丝的第二端露出所述保温板第二侧面第二高度；抗裂砂浆层，所述抗裂砂浆层紧邻所述保温板的第一侧面,所述抗裂砂浆层为纤维增强水泥基复合材料凝结硬化后形成，所述抗裂砂浆层为工厂或现场预制形成，所述抗裂砂浆层的厚度大于所述第一高度，所述抗裂砂浆层四周具有边缘凹槽；金属网，所述金属网位于所述抗裂砂浆层中，所述金属网与所述多个金属腹丝的第一端焊接,其中，通过双向倾斜的所述金属腹丝固定所述金属网在所述抗裂砂浆层中的位置；混凝土墙体，所述混凝土墙体紧邻多块所述保温板的第二侧面，所述多个金属腹丝的第二端位于所述混凝土墙体中；以及密封-抗裂材料，所述密封-抗裂材料位于多块相邻的所述预制墙板的拼接缝隙和所述边缘凹槽中。 

根据本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构，其优点在于：通过腹丝将抗裂砂浆层、保温板、基层墙体连接在一起，墙体整体性好，保温板脱落风险低；抗裂砂浆层采用纤维增强水泥基复合材料，且为现场或工厂预制，面层开裂风险低且抗裂砂浆层平整度好；需要现场湿作业少，施工工期短。 

在本发明的一个实施例中，防护-保温-结构一体化的外墙结构通过本发明公开的任一种的防护-保温-结构一体化的外墙结构的制造方法制造。 

附图说明

图1是本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构的制造方法的流程图。 

图2中(a)至(f)是根据本发明实施例的一体化外墙的制造方法的具体步骤示意图。 

图3是本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构的结构示意图。 

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 

如图1和图2所示，本发明实施例的一体化外墙的制造方法，包括以下步骤： 

S1.提供保温板。 

参考图2（a），提供保温板1，该保温板1具有第一侧面和第二侧面。 

S2.将多个金属腹丝均匀分布、双向倾斜地穿透插入保温板中。 

参考图2（b），将多个金属腹丝2均匀分布地、与保温板所在平面成夹角地、双向倾斜地穿透插入保温板1中。金属腹丝2可以为预制好的钢丝或钢筋等等。金属腹丝2的第一端露出保温板1第一侧面第一高度h1。金属腹丝2的第二端露出保温板1第二侧面第二高度h2。需要说明的是，金属腹丝2的数目应在满足拉结效果的前提下尽量少，以保证外墙保温体系的保温性能；以及金属腹丝2露出保温板1第一侧面的第一高度也应在满足对拉结效果的前提下尽量短，以保证施工方便。 

S3.提供金属网，并将其与多个金属腹丝的第一端焊接。 

参考图2（c），提供金属网3，并将金属网3与多个金属腹丝2的第一端焊接。焊接好后，金属网3被双向倾斜的多个金属腹丝2固定了其在空间中的位置。双向倾斜的金属腹丝与单向倾斜或垂直的金属腹丝相比，不会在保温板中滑动，定位效果好。 

S4.在保温板的第一侧面形成抗裂砂浆层，得到预制墙板。 

参考图2（d），在保温板1的第一侧面抹纤维增强水泥基复合材料，该纤维增强水泥基复合材料凝结硬化后形成抗裂砂浆层4。此时得到了预制墙板。抗裂砂浆层4的厚度h3大于所述第一高度h1，即保证金属网3埋设于抗裂砂浆层4的内部。通过双向倾斜的金属腹丝2可以固定金属网3在抗裂砂浆层4中的位置。 

在纤维增强水泥基复合材料凝结硬化形成抗裂砂浆层4之前在其四周形成边缘凹槽。具体做法为：在纤维增强水泥基复合材料四周压入胶条等等凹槽模具；以及在凝结硬化形成抗裂砂浆层4之后拆除该凹槽模具。在抗裂砂浆层4的四周加工出边缘凹槽的目的在于，将多块预制墙板拼接成大面积墙面时，在接缝处预留空间，以便于填充密封-抗裂材料后大 面积墙面外表面仍保持一个平面。 

需要说明的是，所述高韧性、低收缩纤维增强水泥基复合材料是由张君教授课题组研发。并于2009年第39卷第4期的“Cement and Concrete Research中发表题为“Engineered cementitious composite with characteristic of low drying shrinkage”的学术论文，对其性能进行了全面阐释。该材料首先克服了传统水泥基砂浆收缩大的缺点，通过材料改性使其28天干燥收缩值在200微应变左右。此外该材料的宏观极限抗拉应变可达3%-5%，其机理为在材料受拉过程中形成多条微裂纹（单个裂纹宽度为80μm左右，裂纹间距10mm左右）。宏观抗拉应力-应变关系的特点为随拉应变的增大抗拉应力不降低，即通常讲的应变硬化现象。拉伸过程中多条微细裂纹的形成使材料的宏观拉应变增大百余倍。由于裂纹间纤维的桥接作用，材料整体的传力性能并没有因细微裂纹的形成而被削弱。由于其低干燥收缩特性、优良的应力-应变性能及裂缝宽度控制功能，是保温外墙外防护层的理想材料。 

需要说明的是，抗裂砂浆层4为现场或工厂预制形成的，即抗裂砂浆层4的浇筑时间早于混凝土墙体。现场施工过程中只须将预制形成的墙体结构半成品固定于墙体模板的外模板的内侧。该做法可以保证抗裂砂浆层具有足够的平整度，以确保浇筑混凝土墙体时预制形成的墙体结构半成品紧贴于外模板的内表面。 

S5.支撑墙体模板，并将多块预制墙板拼接固定于其中，使抗裂砂浆层与外侧模板紧邻接触。 

参考图2（e），支撑墙体模板的外模板51和内模板52，然后将多块预制墙板拼接固定于其中。其中，多块预制墙板的抗裂砂浆层4与墙体模板的外模板51紧邻接触。墙体模板的内模板52距离保温板1的距离D大于第二高度h2。需要说明的是，可以通过卡具53来固定墙体模板外模板51和墙体模板内模板52，也可以通过其他常规方式进行固定各个部分的相对位置。 

S6.浇筑混凝土以形成混凝土墙体。 

参考图2（f），向保温板1和墙体模板的内模板52之间浇筑混凝土以形成混凝土墙体6。 

S7.拆除墙体模板的外模板和内模板。 

拆除墙体模板外模板51和墙体模板内模板52。需要说明的是，在拆除墙体模板的外模板51后，即可进行面层装饰。这样可以无需进行高空抹面等湿作业，提高了施工效率，保障了施工安全。 

S8，在多块预制墙板之间填入密封和抗裂材料。 

具体形成方式为：在多块预制墙板的拼接缝隙和边缘凹槽中先设置密封材料(例如刮腻子)，然后压入抗裂纤维材料(例如玻纤网)。填入密封-抗裂材料7可以防止相邻外墙结 构接缝处出现开裂和渗水。此时，得到了大面积的平整度好的一体化墙面。 

本发明上述实施例的一体化外墙的制造方法，与现有技术相比具有如下优点： 

（1）采用焊接为一体的金属腹丝和金属网架板将抗裂砂浆层、保温板、基层墙体（即混凝土墙体）拉结在一起，可以显著提高一体化外墙的整体性，避免因为脱粘导致的面层脱落，具有使用寿命长、维修成本低的优点。 

（2）抗裂砂浆层采用纤维增强水泥基复合材料且为工厂预制（即浇筑抗裂砂浆层的时间早于浇筑混凝土墙体），相比现有的抹面砂浆可以降低墙体表面开裂风险，由于抗裂砂浆层为工厂预制，因此可以保证其平整度，在施工时确保抗裂砂浆层紧贴于模板内侧。 

（3）保温板、金属网、抗裂砂浆层共同组成的一体化墙面板为预制构件，可以在现场很方便地施工，具有工艺简单、工期短的优点。 

如图3所示，本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构，包括：多块预制墙板、混凝土墙体6以及密封-抗裂材料7。每块预制墙板具体包括：保温板1、多个金属腹丝2、金属网3、抗裂砂浆层4以及混凝土墙体6。其中多个金属腹丝2均匀分布地、双向倾斜地穿透插入保温板1中。金属腹丝2的第一端露出保温板1第一侧面第一高度，金属腹丝2的第二端露出保温板1第二侧面第二高度。抗裂砂浆层4紧邻保温板1的第一侧面。抗裂砂浆层4为纤维增强水泥基复合材料凝结硬化后形成。抗裂砂浆层4可以为工厂或现场预制形成。抗裂砂浆层4的厚度大于所述第一高度。抗裂砂浆层4四周具有边缘凹槽。金属网3位于抗裂砂浆层4中，金属网3与多个金属腹丝2的第一端焊接。其中，通过双向倾斜的金属腹丝2固定金属网3在抗裂砂浆层4中的位置。混凝土墙体6紧邻保温板1的第二侧面。多个金属腹丝2的第二端位于混凝土墙体6中。密封-抗裂材料7位于多块预制墙板的拼接缝隙及其边缘凹槽中。 

需要说明的是，本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构，可以根据上文中公开的任一种一体化外墙的制造方法制造，也可以通过其他方法制造。 

根据本发明实施例的防护-保温-结构一体化的外墙结构，其优点在于：通过腹丝将抗裂砂浆层、保温板、基层墙体连接在一起，墙体整体性好，保温板脱落风险低；抗裂砂浆层采用纤维增强水泥基复合材料，且为现场或工厂预制，面层开裂风险低且抗裂砂浆层平整度好；需要现场湿作业少，制造工期短。 

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。 

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。 

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。 

Claims (6)

1.一种防护-保温-结构一体化的外墙结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供保温板；

将多个金属腹丝均匀分布、双向倾斜地穿透插入所述保温板中，所述金属腹丝的第一端露出所述保温板第一侧面第一高度，所述金属腹丝的第二端露出所述保温板第二侧面第二高度；

提供金属网，并将所述金属网与所述多个金属腹丝的第一端焊接；

在所述保温板的所述第一侧面浇注或摊抹纤维增强水泥基复合材料，所述纤维增强水泥基复合材料凝结硬化后形成抗裂砂浆层，得到预制墙板，其中，所述抗裂砂浆层为工厂或现场预制，所述抗裂砂浆层的厚度大于所述第一高度，所述抗裂砂浆层凝结硬化之前在其四周形成边缘凹槽；

支墙体模板并将多块所述预制墙板拼接固定于其中，所述墙体模板的外模板与所述抗裂砂浆层紧邻接触，所述墙体模板的内模板距离所述保温板的距离大于所述第二高度；

向所述保温板和所述墙体模板的内模板之间浇筑混凝土以形成混凝土墙体；

拆除所述墙体模板的外模板和内模板；

在多块所述预制墙板的拼接缝隙和所述边缘凹槽中填入密封和抗裂材料。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述抗裂砂浆层为工厂或现场预制，并通过双向倾斜的金属腹丝固定所述金属网在所述抗裂砂浆层中的位置，现场施工过程中只须将预制形成的所述墙体结构半成品固定于所述墙体模板的外模板的内侧。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在拆除所述墙体模板的外模板后，即可进行面层装饰。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，适用于现浇外墙板和预制外墙板的场合。

5.一种防护-保温-结构一体化的外墙结构，其特征在于，包括以下部分：

多块预制墙板，每块所述预制墙板包括：

保温板；

多个金属腹丝，所述多个金属腹丝均匀分布、双向倾斜地穿透插入所述保温板中，所述金属腹丝的第一端露出所述保温板第一侧面第一高度，所述金属腹丝的第二端露出所述保温板第二侧面第二高度；

抗裂砂浆层，所述抗裂砂浆层紧邻所述保温板的第一侧面,所述抗裂砂浆层为纤维增强水泥基复合材料凝结硬化后形成，所述抗裂砂浆层为工厂或现场预制形成，所述抗裂砂浆层的厚度大于所述第一高度，所述抗裂砂浆层四周具有边缘凹槽；

金属网，所述金属网位于所述抗裂砂浆层中，所述金属网与所述多个金属腹丝的第一端焊接,其中，通过双向倾斜的所述金属腹丝固定所述金属网在所述抗裂砂浆层中的位置；

混凝土墙体，所述混凝土墙体紧邻多块所述保温板的第二侧面，所述多个金属腹丝的第二端位于所述混凝土墙体中；

密封-抗裂材料，所述密封-抗裂材料位于多块相邻的所述预制墙板的拼接缝隙和所述边缘凹槽中。

6.一种防护-保温-结构一体化的外墙结构，其特征在于，通过权利要求1-4中任一项所述的方法制造。