CN105986639A - 用于环保建筑的复合板 - Google Patents

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Abstract

一种用于环保建筑系统的复合板，包括蜂窝结构的第一层以及承载层，所述承载层的一面附接于所述蜂窝结构的第一层之上，用于承载在所述蜂窝结构横向的外部负载。一种环保建筑系统及其构造方法，其使用该复合板材。一种用于构造复合板的方法，其包括：提供承载层；将蜂窝结构的第一层附接于所述承载层上的一面，使所述承载层配合蜂窝结构形成加强复合板材。该复合板材作为构造环保建筑系统和功能的材料，有利于解决节能防火问题，提供建筑保温，减少资源和能源的损耗，达到能源效益、环保、低碳经济和可持续发展的要求。

Description

用于环保建筑的复合板
本申请案要求先前在新加坡申请相关专利的优先权，其优先权日期为2014年8月19日，编号为1020-1405-027S。
技术领域
本申请案涉及用于绿色(环保)建筑系统的一个或多个复合板，及使用该复合板的绿色(环保)建筑系统。本申请案还涉及制造、分离、接合、刮削、更改、维持、再利用以及使用用于绿色(环保)建筑系统的一个或多个复合板的方法。
背景技术
复合板(也称为合成材料、复合材料或复合物)是由分别具有不同物理或化学特性的两种或两种以上组成材料制成的构造材料。在复合材料的成品结构内，个别的组成材料通常各自保持分开，并且各自发挥作用。因为复合板与传统的整体材料或均匀材料相比可更坚固、更轻和/或更便宜，所以复合板对建筑工业变得有吸引力。例如，复合夹层结构板或夹层结构的复合板材(复合物)具有较轻重量、具备较高抗弯刚度并且具有较低的总体质量密度。然而，为了以更低的成本、更快的速度、更优越的环境温度舒适度，以及更好的结构完整性构造环保建筑系统(也称为绿色建筑系统)，现代建筑工业仍在不断地寻找具有更高的强度、更好的绝热能力以及更轻的建筑材料。因此本申请案的目的在于提供用于构造绿色建筑系统的复合板和其制作方法以便满足建筑工业的需求。
发明内容
本发明旨在提供一个或多个新的且有用的装置和/或方法。根据本发明的第一方面，本申请案提供一种用于建筑构造的复合板。已知建筑通常具有屋顶以及与之相连接并提供支撑的墙壁，是一个供人长期居住的人造结构。所述提供支撑的墙壁亦可称为剪力墙，主力墙，结构墙，承重墙或重力墙。
有鉴于此，根据本发明的一个方面，本发明实施例提供一种复合板材，其包括有蜂窝结构的第一层以及承载层，所述承载层的一面与所述蜂窝结构的第一层直接或间接地附着，连接，粘结或以其他方式结合为一体。例如，所述有蜂窝结构的第一层与承载层之间含有是间隙或填充物，以一定距离(部分或全部间隙)相连接并彼此附着。例如，承载层在蜂窝结构或所述蜂窝结构的(蜂窝)单元的纵向(脊向)界面上附着于所述蜂窝结构的第一层上。因为通常蜂窝结构在其横向无法承接负载，所述承载层与蜂窝结构的第一层结合成一体后，可在该蜂窝结构的横向提供有效支撑，抵御外部负载在蜂窝结构横向的持续，间断或周期性压力。所述复合板可以称为复合板、复合纸板、夹层结构的复合物或夹层板。复合纸板可统称为纸基复合材料(如具有阻燃功能的芳纶纸)。
蜂窝结构通常由六边形柱体的群集形成，所述六边形柱体的群体在其横向互相接合，而这些六边形柱体群体的侧壁彼此连接并联合，在蜂窝结构的径向(脊向)提供支撑(承接负载)。广义上来说，蜂窝结构还包含其它多边形的柱体，而单元的边缘轮廓可以是圆形、椭圆形或这些平面几何形状中的任几者的组合形状。这些柱体的末端、边缘或脊线通常嵌合于面板，与蜂窝结构融为一体。或者说，蜂窝结构由六边形柱体群集的侧壁与一侧或相对两侧的面板接合而形成。蜂窝单元或柱体的纵轴确定蜂窝结构的纵向。相对而言，横向或横(向)轴线/轴通常垂直于纵向方向，但平行于单元或柱体的端面。因此，蜂窝单元的纵向通常与单元或柱体的壁相平行，以用于提供蜂窝结构支撑的最优强度。所以，蜂窝结构经设计以沿单元或柱体的纵轴而非在横向轴线的方向上承载或支撑负载(即，外部负担)。换句话说，通过避免向蜂窝结构的横向轴线施加负载，可以避免蜂窝结构被压碎或破坏。
而根据本发明要求所提供的承载层由刚性材料提供，所述刚性材料具有抗压强度、抗张强度、抗弯强度、抗屈强度、抗疲劳强度、抗冲击强度、抗剪强度或这些强度中的任几者的组合。整个或部分承载层可接合到所述蜂窝结构单元的末端，使得所述蜂窝结构的第一层以及承载层整合成单一建筑组件。承载层的侧部、侧边或拐角可以对准或延伸超出蜂窝结构的第一层的外围边界(侧面、边缘)，使得承载层可以为蜂窝结构的第一层的侧面或边界提供结构性支撑和保护。在承载层与蜂窝结构的第一层之间可以填充其他材料，所述填充材料例如泡沫、浆状物、水泥、胶粘剂/胶水、纸板、粉末、真空或空气。承载层与蜂窝结构的第一层之间的结构连接或附着可以由紧固件、胶水、承载层与蜂窝结构的第一层接触面部分熔化或凝固的部分或连接杆提供。
此处，承载层不仅为蜂窝结构提供外壳(蜂窝结构边缘及表面提供覆盖)材料，而且还在蜂窝结构的横向承载外部及内部负载。相比之下，与常规建筑材料相比，蜂窝结构的第一层具备低重量、高刚度、更佳耐久性以及成本节约的优点，而与之相连(或附着)的承载层则避免了该蜂窝结构的第一层横向不能承载的弱点。所述复合板将蜂窝结构的第一层以及承载层整合在一起以用于提供承载壁板，所述承载壁板以较少的重量提供优良的结构强度。所述整合体给复合板提供较大的强度以抵抗外部负载，例如弯曲、开裂或振动。
承载层可以包含框架，所述框架包围蜂窝结构的第一层的一个或多个外围边缘以用于承载。例如，承载层部分或整体包裹蜂窝结构的第一层的边缘，以至在蜂窝结构第一层的边缘完全由所述承载层提供各方向的支撑(例如所述蜂窝结构第一层的横向和纵向)。在该边缘，所述承载层具有蜂窝结构第一层的厚度或更厚，作为框架。框架可以包括边沿，所述边沿在其末端彼此连接以用于以封闭环环绕蜂窝结构第一层的外围或侧边界。框架可以进一步包括盖板，所述盖板延伸到框架的一个或多个侧面且类似于箱形框架的形状以用于围封蜂窝结构的第一层(类似相框的形状)。框架自身可以结合线材、棒、壁骨、翅片、肋板或用于承载外部负载的其它结构支撑元件。因为框架与所述承载层融为一体，可以不具有突出部分，所以所述复合板具有与预制壁板相似的视觉外观或形状，易于制造和安装，成为整个承载墙壁或承载墙壁的一部分。
承载层可以进一步包括厚板，所述厚板在蜂窝结构的第一层的单元的脊线上方延伸或延伸直到所述脊线以用于覆盖蜂窝单元或群体纵向的末端。厚板可以不完全覆盖第一蜂窝结构的外围边缘，但所述厚板可以覆盖蜂窝结构的第一层的宽广区域。蜂窝结构的第一层的宽广区域平行于蜂窝单元的末端，但大体上垂直于这些单元的纵轴。在一个实施例中，厚板的横向边缘与蜂窝结构的第一层的边缘齐平或相齐。厚板可以具有较大厚度，使得所述厚板可以支撑较重外部负载。厚板提供了较厚的抵抗层，所述抵抗层可以进一步抵抗火焰、腐蚀、开裂、昆虫(例如蚂蚁)、啮齿动物、冲击、振动或其它机械干扰。厚板自身可以由一或多个复合板通过横向接合或纵向堆叠形成。
实际上，厚板可以包括混凝土、塑料、玻璃、金属或这些中的任几者的组合。例如，厚板由水、粗糙的颗粒材料(即，精细的以及粗糙的骨料或填充物)制成，所述颗粒材料在制造混凝土厚板时嵌入在水泥或粘合剂的较硬基体中。混凝土厚板具有高抗压强度且对火以及水具有抵抗性。当接合到蜂窝结构的第一层上时，复合纸板可以较好地抵抗弯曲或张力。其它材料(例如玻璃或石英)的特征或机械特性可以由蜂窝结构的第一层类似地衬托，使得复合板在承载、隔断或这两者上变得稳固得多。例如，由在蜂窝结构的横向方向上附接到所述蜂窝结构的第一层上的承载铝合金形成的厚板，所得的复合板或材料可以抵抗来自复合板的根据笛卡耳坐标系的六个方向的压碎力。
承载层、蜂窝结构的第一层或这两个组件的复合板可以对水、火焰、酸性或碱性腐蚀、氧化、机械冲击、热冲击、电磁辐射(例如日光)或这些中的任几者的组合具有抵抗性。建筑(例如现代的摩天大楼或房屋)必须满足相关国家或相关官方的规定和认可，才可发放证明用于销售以及居住。稳固、耐久或高质量的建筑必须耐受长年累月的水(雨或洪水)、火、烟、由于空气污染导致的酸雨、自然冷热循环(白天加热和夜晚冷却)以及地震的破坏。尤其因为建筑的承载壁在建筑的整个寿命(可能五十到一百年)期间通常不能进行修理或更换，因此，承载层、蜂窝结构的第一层或这两者的抵抗性对于向建筑的使用者或居民提供优良的居住条件变得非常重要。例如，在建筑的一个公寓内发生火灾的情况下，建筑物的承载壁需要向建筑的所有部分提供可靠的结构支撑以用于确保短期(例如在火灾期间)以及长期(例如在洪水之后)安全。
承载层可以通过肋板、纤维、翅片或杆在结构上或在内部增强以抵抗结构破坏或腐蚀。例如，可以在浇注承载层的混凝土之前向水混合物添加亚硝酸钙(Ca(NO2)2)等腐蚀抑制剂。甚至可以将多层蜂窝板或承载层紧固在一起以用于增强彼此。此外，承载层可以用类似于建筑的横梁增强的方式进行单一地增强、双重地增强、不足增强、过度增强或平衡增强。在一个实施例中，可以由纤维增强混凝土提供承载层以用于抵抗承载层的开裂故障。适合于提供纤维的材料包含纤维增强聚合物(FRP)(纤维增强塑料或FRP)和玻璃增强塑料(GRP)、钢、玻璃或其它塑料纤维。
复合板可以进一步包括在所述承载层的另一面(反面)附接或连接蜂窝结构的第二层。所以，所述承载层的两个相反的面都具有蜂窝结构层(蜂窝结构第一层和蜂窝结构第二层)。蜂窝结构的第二层可以具有与蜂窝结构的第一层相似的或不同的材料或填充物。因此，蜂窝结构的多层沿蜂窝单元的纵轴堆叠，所述层可由一个或多个面板(例如混凝土厚板)间隔开。因为蜂窝结构的第一层以及第二层通过从承载层的两个相对面提供支撑，具有较大跨度，所以所述承载层可以采用较薄的结构以用于防止弯曲，从而使所述复合板构造成本较少且重量较轻。因为这承载层的两个侧面都是以蜂窝结构为底面，所述复合板可以具有更好的绝热性。
因为不同的材料可以提供用于制造蜂窝结构的第一层以及蜂窝结构的第二层，所以所述复合板可以提供各种功能特征以用于满足所需用户要求。例如，如果蜂窝结构的第一层以及第二层由玻璃增强塑料以及诺梅克斯芳族聚酰胺纸增强的塑料材料制成，那么复合板可以在第一层的侧面具有抗腐蚀性，以及在第二层的侧面具有低可燃性。
蜂窝结构的第一层以及蜂窝结构的第二层的蜂窝单元可以是空的、全部或部分装有相同或不同的填充物(填料或填充材料)。根据构造要求(例如通过结合阻燃剂而具有的耐火性)，除加强蜂窝结构的第一层的结构完整性外，单元的内部材料还提供额外功能机制以满足构造要求。例如，如果用金属填充物填充蜂窝，那么蜂窝结构的第一层也许能够抵抗子弹的冲击。
复合板的一或多个组件可以是完全或部分透明的。用于制造所述组件的透明材料的实例包含有机玻璃(丙烯酸玻璃、甲基丙烯酸甲酯)、铸造玻璃、冕玻璃、圆筒玻璃、拉制平板玻璃、铸板玻璃、抛光板玻璃、轧制板(压花)玻璃、浮法玻璃、棱镜玻璃、退火玻璃、叠层玻璃、钢化玻璃、热增强玻璃、化学增强玻璃、可加热(能够经加热或冷却)玻璃、自洁玻璃、绝热玻璃窗、真空玻璃窗以及其它类型的透明材料。因此，复合板可以是部分或完全透明的以便能够透视(透明玻璃)或用于视觉模糊(例如毛玻璃)。可以在内部结合或在外部安装照明设备、透镜或其它光学设备以用于对复合板或壁的环境的视觉观测或照明。例如，可以将LED液晶灯泡(灯具或光源)安装到蜂窝结构的单元中，使得复合板变成照亮的或光投射的壁。
复合板的一个或多个组件可以是完全或部分光反射的。复合板的反射性组件使得复合板能够使建筑的内部以及外部变亮。复合板可以进一步充当壁反光镜，使得可以减少用于建筑照明的电力消耗。
在蜂窝结构的第一层的纵向末端处的脊线可以嵌入到其面板(例如，以承载层为面板)中。例如，如果面板由水泥或混凝土制成，那么脊线可以部分浸入或插入到面板中，使得蜂窝结构的第一层以及面板在一起整合为一个整体式板。换句话说，面板的表面材料变成胶粘剂或胶水，所述胶粘剂或胶水将蜂窝结构的第一层以及面板粘合在一起。
本申请案进一步提供用于人类住宅的建筑，所述建筑包括或包含用于向所述建筑提供结构支撑的地基，以及如上文和下文中所描述的复合板。与采用常规的砖墙或石头相比，所述建筑以较低的成本和材料消耗提供相同的结构完整性、耐久性以及舒适度。传统上，承载壁(支承壁)必须由实心混凝土块、砖或石头构造，因为承载壁必须具备适当的厚度以承载其上方的重量。相比之下，复合板制成的墙板不仅可以支撑它上方的重量，而且还将另外的特征结合到承载壁的功能之中，所述另外的特征例如绝热、噪声减弱或振动吸收。复合板的结构以及组件尺寸适于经设计以承载的负载或重量(例如天花板、横梁以及窗户)。
复合板可以全部或部分整合到地基中。一种形式的整合包含在固化过程的中间将复合板的(下部)部分插入到混凝土地基中。复合板可以进一步充当地基的结构件，使得整个建筑变得在结构上更加稳固。
本申请案提出了用于住宅的绿色(环保)建筑系统，所述绿色建筑系统包括：用于向所述绿色建筑系统提供结构支撑的地基，以及复合板。所述复合板或建筑大体上如上文或下文中参考附图中的任一者所描述，或如附图中的任一者中所图示。
根据第二方面，本申请案进一步提供了一种用于构造或制造复合板或建筑的方法，所述方法包括提供承载层的第一步骤、将蜂窝结构的第一层附着或连接到承载层的一面上，使得承载层在蜂窝结构的第一层的横向上提供结构支撑的第二步骤。蜂窝结构的横向通常是指垂直(或相交)于蜂窝单元或群组侧壁的方向。替代地，必要时复合板可以临时用作非承载壁。所述方法向建筑构造提供了简单的解决方案并且以低得多的成本提供了建筑的稳固性以及耐久性的益处。
所述方法可以进一步包括以下步骤：在承载层的另一面上将将蜂窝结构的第二层固定，使得所述承载层为蜂窝结构第一层以及蜂窝结构第二层两者或其腹板的横向上提供结构性支撑。换句话说，蜂窝结构第一层以及蜂窝结构第二层加强所述承载层，使得承载层可以较好地抵抗弯曲、振动以及开裂。
另一方面，本申请案提供了一种用于建造绿色建筑系统的方法，其包括：使用前述构造或制造复合板的方法构造复合板，且将所述复合板全部或部分整合到地基中。
又一方面，本申请案提供了一种用于建造绿色建筑系统的方法，包括：将前述的任一种复合板全部或部分整合到地基中。本申请案提供一种用于建筑构造的复合夹层板。所述复合夹层板包括蜂窝结构的第一层以及第一面板，所述第一面板直接或间接(例如以一定距离/间隔)地附着或连接到蜂窝结构的第一层上，用于在蜂窝结构单元的纵向末端处覆盖蜂窝结构的脊线。第一面板、蜂窝结构或这两者是部分或完全透明的。
蜂窝结构或复合夹层板进一步包括在蜂窝结构的单元的两个相对面分别附着或连接蜂窝结构的第一面板和蜂窝结构的第二面板。所述第二面板可以是部分或完全透明的。
第一面板可以对于整个光谱或对于特定光谱是反射性的或光吸收的。
蜂窝结构的第一层或第二层可以是反射性的、透明的、半透明的或光吸收的。
第一面板或第二面板是用于在蜂窝结构的第一层、第二层或这两层的横向方向上提供结构支撑的承载。
本发明的一个或多个实施例利用基于聚氨酯以及混凝土的蜂窝结构来提供复合板。聚氨酯是良好的隔热材料，而混凝土材料提供良好的结构支撑。本发明的复合板的独特结构以及成分可以取代耗能高且污染的砖以及瓦片，并且为绿色建筑系统提供良好的结构完整性。因为复合板可以预制，所以它们在构造场所处需要较少的电力以及加工面积，因此降低构造成本。因为聚氨酯材料很好地吸收振动，所以采用所述复合板的绿色建筑系统可以耐受地震。部分损坏的复合板不影响复合板的其余部分的性能。
尽管聚氨酯不能很好地耐火，但由阻燃材料(例如混凝土)制成的承载层或面板可以防止聚氨酯燃烧。蜂窝结构内聚氨酯燃烧所产生的烟会被保持在所述复合板的内部，从而防止其危害绿色建筑系统内外的居民。由聚氨酯填充的蜂窝结构具有良好的绝热以及声音减弱能力，这些能力让绿色建筑(系统)能够消耗更少的能量来加热室内，而提供更好的舒适环境。当暴露在火焰或极端高温下时，尽管聚氨酯可能被碳化，因为混凝土材料可以耐受火，整个复合板仍可以使用。在简单的维护之后，采用混凝土板的绿色建筑系统可以继续长时间地使用。
在制造复合板时，可以使用混凝土底板替代传统的木制模具。在固化之后，不需要去除模具，因为材料的多层固化为一个整体结构，从而防止复合板的内部应力。
复合板可以通过生产线连续地大量生产，这样可以降低制造成本，从而维持产品品质的一致性并且防止收缩或变形。以下益处仅是根据所揭示的实施例或发明的复合板的一些实例。
1.复合板采用蜂窝结构并且具有多层，使得所述复合板可以具有预应力结构，从而防止在使用之前断裂。
2.用于蜂窝结构的低密度填充物或泡沫使得复合板成为一体式的，这有助于减少建筑壁的重量以及材料消耗，提供绝热、噪声减弱以及振动吸收的益处。
3.复合板能够抵抗液体穿透或雨水的渗透。
4.因为蜂窝结构以及其填充物被面板或承载层覆盖，所以防止了填充物分解或磨碎。采用所述复合板的绿色建筑系统需要较少的维护，因此节约成本。
5.因为复合板比通常的混凝土板更厚，复合板为设计者提供更多的设计自由度以用于具有三维(3D)效果。
6.因为复合板提供良好的绝热，所以防止了在外部温度波动时在绿色建筑内侧发生水或湿气凝结。防止了霉菌或虫害。
7.复合板采用金属螺纹钢(钢筋)或基于纤维的螺纹钢，包括人造的、合成的和天然的纤维。基于合成或天然纤维的螺纹钢是大体上耐热(绝热)的，并不易剥落。因此，合成纤维或天然纤维螺纹钢的复合板可以延长绿色建筑的寿命，适用于极端气候环境。
8.因为所述复合板可抵抗水、噪声以及热量，所述复合板适合于构造阳台。
除了提高建筑结构强度和耐候性，该复合板作为构造绿色建筑系统的功能材料，还有利于解决防火保温问题，减少资源、能源损耗，满足能源效益、环保、低碳经济和可持续发展要求。
附图说明
附图图示了实施例并且用以说明所揭示的实施例的原理。然而，应理解，这些图式仅出于说明的目的呈现，且并不是为了限制本发明的覆盖范围。
图1图示了第一复合板；
图2图示了第一复合板的铝制蜂窝式腹板；
图3图示了第二复合板；以及
图4图示了第三复合板。
具体实施方式
现将参考上述图式，描述本申请案的示例性、非限制性实施例。
图1到2涉及本发明的第一实施例。第一实施例具有与本发明的其它实施例相似或相同的零件或方法步骤。适当时通过引用在此包含相似或相同零件的描述。
确切地说，图1图示了第一复合板20，所述第一复合板被切断并且暴露以用于示出其内部结构。第一复合板20竖直地插入到水平放置的混凝土地基22中。换句话说，第一复合板20提供建筑26的承载壁24(承重墙)的一部分，所述建筑由混凝土地基22定位并且支撑。混凝土地基22也称为房屋26的浅地基22或摩天大楼26的深地基22。
第一复合板20包括依次附接到彼此上的许多层材料或各种厚度的层面。根据图1，第一复合板20包括混凝土底板28、板胶粘膜30、铝制蜂窝式腹板(即铝制腹板)32、厚板胶粘膜34、混凝土厚板36、厚板粘合层38、玻璃纤维蜂窝式腹板(即玻璃纤维腹板)40、板粘合层42以及混凝土面板44，这些零件依次且连续地接合到彼此上。这些腹板32、40替代地被称为蜂窝芯，而混凝土底板28、混凝土厚板36以及混凝土面板44可以简称为面板。
混凝土底板28是玻璃纤维增强的(被称为GFRC)，所述玻璃纤维增强的纤维板具有普通混凝土板数倍的抗(拉)张强度。具有玻璃纤维增强的混凝土底板28结合嵌入在水泥基底中的高强度玻璃纤维。以此形式，玻璃纤维以及基体(水泥)都保持其各自物理以及化学特征，同时互相支持，提供在所述组件中的任何单一材料独立作用的情况下不能实现的特性。玻璃纤维是重要的承载材料，而周围的基体水泥将所述玻璃纤维固定在所需位置及方向，从而充当所述纤维之间的负载转移介质，并且保护所述纤维不受环境损害。事实上，玻璃纤维也增强基体水泥，并且在纤维增强复合板28中提供其它独特的功能。这些玻璃纤维以连续及不连续(切短的)的长度结合到基体水泥之中。当混凝土底板28面对外部恶劣的环境条件时，混凝土底板28的玻璃纤维(例如初生玄武岩纤维)防止在水泥固化或在干燥过程中开裂。所以，混凝土底板28耐水、耐火及耐腐蚀的。
特别地，板胶粘膜30(例如以HDPE为化学基础的Collano 22.111)在约125℃(摄氏温度)下的热处理之后粘合于混凝土底板28以及铝制腹板32。类似地，厚板胶粘膜34由以干膜形式可用的具有高模量以及高强度的聚合材料制成。板胶粘膜30以及厚板胶粘膜34将混凝土底板28、铝制腹板32以及混凝土厚板36永久地粘固在一起。
铝制腹板32包括柱状以及六边形形状的蜂窝单元46。铝材料46的这些单元46用空气50填充，或可以视其为空的。相比之下，尽管玻璃纤维腹板40的单元31也具有六边形柱形轮廓，但玻璃纤维单元31装有聚氨酯(材料)50。因此，铝制腹板32以及玻璃纤维腹板40都被填充物52或填入材料52占据。因为空气48以及聚氨酯材料50是热的不良导体，所以铝制腹板32以及玻璃纤维腹板40可以阻止从混凝土底板28以及混凝土面板44到混凝土厚板36的热传递。换句话说，在混凝土底板28以及混凝土面板44之间可以保持较大的温差(例如温差为从50℃到-16℃)。因为(蜂窝)单元46的细胞状结构提供大量的波导以用于通过宽频率范围使所需的Db水平减弱，铝制腹板32可进一步提供射频(RF)屏蔽。
混凝土厚板36使用钢筋混凝土并且是预制的(即在原地)，被称为现场灌浆或预铸混凝土(r.c.厚板或r.c.)。换句话说，混凝土厚板36具有现场定位在混凝土厚板36的预定位置处的钢骨或钢筋(被称为螺纹钢)54。钢筋54在混凝土厚板36的整个长度以及宽度上存在(延伸)，使得所述钢筋54提供额外的抗张强度。因为混凝土的热膨胀系数与钢的热膨胀系数相似，所以混凝土厚板36不会经历由于热膨胀或冷收缩的差异产生的较大内部应力。当混凝土厚板36内的水泥浆硬化时，水泥浆符合钢筋54的表面特征，从而准许在两种不同的材料(水泥以及钢)之间有效地传递应力。钢筋54是粗糙的且波纹状的，这进一步提高了水泥以及钢筋54之间的粘合或凝聚力。由干燥/硬化的水泥浆中含有的碱储量(KOH、NaOH)以及氢氧钙石(氢氧化钙)提供的碱性化学环境使得在钢筋54的表面上形成钝化薄膜，从而使所述钢筋54具有高得多的耐腐蚀性。除水泥浆以及钢筋54之外，混凝土厚板36还由水、嵌入在内材料(水泥或粘合剂)的较硬基体中的粗糙的颗粒材料(精细的以及粗糙的骨料或填充物)构成，所述材料(水泥或粘合剂)填充骨料颗粒当中的空隙并且将其胶粘在一起。混凝土厚板36具有较大热质量，因此防止其相对外表面之间的较大温度波动。
厚板粘合层38是环氧树脂材料(例如F155)，所述环氧树脂材料将混凝土厚板36以及玻璃纤维腹板40永久地粘合在一起。同样地，板粘合层42将混凝土面板44附接到玻璃纤维腹板40上。
玻璃纤维腹板40具有与铝制腹板32的结构以及尺寸类似的结构以及尺寸。例如，玻璃纤维腹板40以及铝制腹板32两者的六边形单元大小(跨越厚度为“t”的平面区域所测量)是约24mm(毫米)。然而，与铝制腹板32相比，玻璃纤维腹板40的单元31装有聚氨酯(IUPAC、PUR、PU)泡沫塑料，所述聚氨酯泡沫塑料被称为填充物52。填充物52向玻璃纤维腹板40提供结构支撑、防止热传导并且阻断跨越玻璃纤维腹板40的单元31的声音传播。玻璃纤维腹板40还能够吸收声波并且减少噪声传播。
混凝土面板44利用微纤维增强，所述微纤维向混凝土面板44提供柔性以及强度。微纤维是微合成聚氨酯纤维(即被称为复丝)，所述纤维抑制早期收缩开裂、减少下沉开裂、增加抗冲击性、提高抗碎裂性、减少水迁移、提升耐磨性、降低腐蚀率并且使残余强度最小化。混凝土面板44的面对室内的表面56已经过机械和化学方式处理从而提供非常耐磨且耐久的混凝土表面。面对室内的表面56在板粘合层42的相反侧上。特别地，混凝土面板44的面对室内的表面56已经过研磨、涂覆有密封剂以及硬化剂(化学反应混凝土稳定剂，例如Retro Plate 99TM)并且完成抛光。因此，面对室内的表面56提供优良的耐磨性、硬度以及抗冲击性。通常，面对室内的表面56通过研磨、用密封剂以及硬化剂覆盖来制备并且通过抛光完成。因此，面对室内的表面56提供了在审美上吸引人的表面(较美的外观)处理以及较耐久的表面质量，适合于供室内居住的墙面。
图2图示了第一复合板20的铝制蜂窝式腹板32。所述铝制蜂窝式腹板32由接合在一起的多个波纹状铝板33、35、37、39形成。铝制腹板32的单元46在这些板33、35、37、39之间形成。已经在铝制腹板32旁边描绘了笛卡耳坐标(OXYZ)49到53以用于指示定向。这些单元46是尺寸一致的六边形形状，但实际上可以实施各种尺寸43的替代形状(例如正方形、矩形)。为了标准化，尺寸43由相对边缘或脊线55之间的距离来确定。类似地，铝制腹板32的宽度45(w)由跨越整个铝制腹板32的单元46的横向边缘55之间的距离来确定。铝制腹板32的长度(l)类似地由整个铝制腹板32的相对边界/边缘之间的距离来测定。相比之下，铝制腹板32的厚度(t)47由相同单元46的前部脊线57到后部脊线59之间的距离来决定。使用笛卡耳坐标49到53，Z轴49指示铝制腹板32或单元46的纵向方向49，而Y轴51提供铝制腹板32或单元46的横向方向51。类似于其它蜂窝结构40、86，铝制腹板32强于在纵向方向(即Z轴)49上提供支撑，但弱于在横向方向51、53(Y轴和X轴)上提供支撑。
第一复合板20的这些许多依次附着或连接的层面材料相互结合，形成单一整体结构。特别地，第一复合板20的下部部分41嵌入并且竖直地插入到混凝土地基22中，使得第一复合板20变成承载壁20。纤维增强混凝土厚板36将第一复合板20的重量、外部冲击以及其所支撑的结构(例如屋顶以及横梁)转移到混凝土地基22上。
混凝土底板28防止异物入侵损害第一复合板20。混凝土底板28防止雨水、日光、暑热以及寒风影响室内表面56一侧的舒适环境。铝制蜂窝式腹板32向第一复合板20提供结构强度、绝热、声音减弱以及冲击吸收能力。另外，与其它材料(例如芳族聚酰胺纤维)的蜂窝结构相比，玻璃纤维腹板40进一步提供轻质、低介电特性以及良好的绝热，具有优良的机械特性(例如抗张强度、抗冲击强度等)。玻璃纤维腹板40的填充物(聚氨酯泡沫塑料)50提供较宽的硬度范围、较高的承载能力、良好的耐磨性以及抗冲击性、耐水、耐油以及耐油脂性、较强的粘合特性，以及抗霉性、抗霉菌性和抗真菌性。
由于具有在相对侧的外部支撑，与完全由混凝土制造的壁相比，混凝土厚板36以其相对较薄的主体为建筑结构提供较强的支撑能力。两个蜂窝式腹板32、40将混凝土厚板36夹紧于中间并且防止第一复合板20在其厚度方向(即根据图1的横向方向)上弯曲。两个蜂窝式腹板32、40进一步吸收对混凝土厚板36的外部(机械)冲击，因此使得承载壁20非常耐久且稳固。混凝土厚板36是优良的阻燃剂，其使得建筑具有防火安全性，尤其适用于高层建筑。
在第一复合板20中，混凝土底板28可以由一或多种包覆(或包裹)材料取代或添加有所述包覆材料，例如金属薄板(例如铝或不锈钢)、木板(例如胶合板)、塑料排水板(plastic lading)(例如乙烯基檐板)、环氧树脂碳带、环氧树脂UD玻璃以及涂料(例如墙面漆)。相比之下，混凝土面板44也可以用饰面胶合板、石棉水泥板、饰面粒刨花板或实心木材替代或与之结合使用。
铝制腹板32以及玻璃纤维腹板40的单元31、46可以部分或完全由芳族聚酰胺(聚酰胺合成纸或诺梅克斯)纤维、Korex、Kevlar、碳、纸、聚氨酯材料或其它热塑性材料(例如ABS、聚碳酸酯以及聚乙烯)构造。腹板32、40的单元31、46可以部分或完全用复合泡沫以及整皮泡沫(例如PVC泡沫)填充。
混凝土厚板36可以用耐火砖、粘土块、石头(岩石)、木材(木料)、水泥复合材料、玻璃、石膏质壳、金属、塑料、陶瓷或这些材料中的任几者的组合来替代或与之结合使用。
在使用中，第一复合板20可根据预定的尺寸以及表面处理质量要求来预制。第一复合板20的下部可以放入新鲜配置的混凝土地基22之中，在其固化之前竖直地插入到所述地基中。混凝土地基22稍后固化，使得第一复合板20以及混凝土地基22融合成为一个不可分割的整体58以用于承载。建筑26的其它结构组件随后直接或间接地安装到混凝土地基22以及承载壁20上，所述结构组件例如木屋架或钢屋架、楼板桁架、地板、工字托梁或工程横梁和顶梁。
当制造第一复合板20时，钢筋54接合到彼此上以制造覆盖矩形区域的框架。框架放置到接收混凝土的模具中。混凝土复合板由水、嵌入材料(水泥或粘合剂)的较硬基体中的粗糙的颗粒材料(精细的以及粗糙的骨料或填充物)构成，所述材料(水泥或粘合剂)填充骨料颗粒当中的空间并且将其胶粘在一起。一经固化，就将混凝土厚板36从模具中取出以用于构造第一复合板20。厚板胶粘膜34以及铝制腹板32依次附着或连接接到混凝土厚板36的一个侧面上。当固化厚板胶粘膜34时，将板胶粘膜30粘贴到混凝土底板28上。在固化厚板胶粘膜34之后，将板胶粘膜30以及混凝土底板28引到铝制腹板32的脊线55上。之后板胶粘膜30也被固化，使得混凝土厚板36、铝制腹板32以及混凝土底板28永久地胶合在一起作为一个整体式板58。
当组装第一复合板20的其余零件时，整体式板58位于混凝土底板上。特别地，玻璃纤维腹板40的单元31装有聚氨酯泡沫塑料50，使得玻璃纤维腹板40没有空隙。与之前的过程类似，将厚板粘合层38提供到混凝土厚板36的暴露的表面上，并且将经装填的玻璃纤维腹板40引到厚板粘合层38上以便稍后进行固化。最终，板粘合层36以及混凝土面板44连续地附接到经填充物装填的玻璃纤维腹板40上以用于固化或变坚实。在完成之后，对第一复合板20的边缘进行抛光或使其变光滑以遵循预定尺寸以及表面处理要求。
图3涉及本发明的第二实施例。特别地，图3描绘了与一或多个其它实施例的零件或方法步骤相似或相同的零件或方法步骤。因此适当时通过引用结合对相同或相似的零件或方法步骤的描述。
详细地说，图3图示了第二复合板80，所述第二复合板也称为复合夹层板80。第二复合板80暴露在一个宽广平面表面82上，示出了混凝土框架84、纸质蜂窝芯86以及作为其填充物52的聚氨酯泡沫塑料50。宽广平面表面82(未图示)以及其相反侧(不可见)88是石墨外壳82、88或面板。石墨外壳82、88覆盖混凝土框架84的边缘，但石墨外壳82、88可以由纤维、铝或环氧树脂外壳替代。混凝土框架84是通过包围纸质蜂窝式腹板的模具产生的均聚物聚丙烯纤维增强的混凝土。混凝土框架84还具有嵌入的粗糙化的矩形轮廓的矩形钢杆54(未图示)，所述钢杆支撑纸质蜂窝腹板并且保护其不受外部机械冲击或热量(例如，火焰)的影响。
纸质蜂窝腹板由纸质蜂窝芯86以及聚氨酯泡沫塑料50形成。特别地，纸质蜂窝芯86的外围边缘由聚氨酯泡沫塑料50包裹，使得纸质蜂窝芯86的相邻单元90由填充物52连接。换句话说，纸质蜂窝芯86由其填充物52包裹。聚氨酯泡沫塑料50是多孔的，使得它可以减弱声音(例如噪声)。
此处，纸质蜂窝芯86可以由金属(包含合金)、塑料、陶瓷或这些中的任几者的组合替代。填充物52可以采用酚醛树脂的硬泡沫、聚苯乙烯或其它塑料材料。混凝土框架84可以用金属(例如不锈钢或铝合金)框架进行替换，所述金属框架与纸质蜂窝腹板是一体的。
在使用中，当固定到结构支架(未图示)上时，第二复合板80向建筑26提供幕墙(非承载)或轻型的承载壁。第二复合板80具有较轻重量并且能够绝热、阻断日光以及切断噪声。
图4涉及本发明的第三实施例。特别地，图4描绘与一或多个其它实施例的零件或方法步骤相似或相同的零件或方法步骤。因此适当通过引用结合对相同或相似的零件或方法步骤的描述。
详细地说，图4图示了第三复合板120，所述第三复合板从上到下依次包括混凝土底板28、厚板粘合层38、铝制腹板32、板粘合层42以及透明面板122。第三复合板120具有矩形形状的混凝土框架84(未图示)，所述混凝土框架包围铝制腹板32的外围边缘。混凝土框架84还在其相对侧接合混凝土底板28以及透明面板122以形成整体式第三复合板120。特别地，透明面板122由PerspexTM材料(丙烯酸玻璃、Lucite、聚丙烯酸脂塑料)制成，所述材料也称为作为透明的热塑性塑料的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。透明面板122允许日光进入铝制腹板32的单元46，从而第三复合板120与单独的透明面板122相比能提供较优良的隔热性。因为铝制腹板32的柱形表面经抛光并且是光滑的，所以第三复合板120可以反射阳光，从而使建筑26内部变得更亮。
透明面板122可以由具有用于结构支撑的足够厚度的建筑用玻璃板取代。建筑用玻璃的实例包含浮法玻璃、棱镜玻璃、钢化玻璃(透光钢化玻璃)、自洁玻璃等。实际上，作为透明面板122的20mm(毫米)厚度的透光钢化玻璃板可以支撑整个第三复合板120自身以及其周围的结构的重量。第三复合板120可以部分或全部地浸入到混凝土地基22中，与相邻建筑组件(例如砖)结合。
在本申请案中，除非另外说明，术语“包括”以及其语法变体意图表示“开放的”或具“包含性的”语言，即所述术语包含已明确列举元件以外的，包含并未书面列举的其他元件。
如本文中所使用，在配方的成分的浓度的背景中，术语“约”通常意指所陈述值范围的+/-5％、更通常意指所陈述值范围的+/-4％、更通常意指所陈述值范围的+/-3％、更通常意指所陈述值范围的+/-2％、更加通常意指所陈述值范围的+/-1％，并且更加通常意指所陈述值范围的+/-0.5％。
贯穿本发明，某些实施例可以区间格式揭示。以区间格式进行的描述仅是为方便以及简洁起见，并且不应被解释为对所揭示的区间的范围的硬性限制。因此，对区间的描述应被认为已经具体地揭示了该区间内所有可能的子区间以及个别的数值。例如，对例如从1到6的区间的描述应被认为已经具体地揭示了该区间内的子区间(例如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等)以及个别的数字，例如，1、2、3、4、5以及6。不管区间的宽度如何，这都适用。
本发明还提供以下方面：
1.一种用于绿色或环保建筑系统的复合板，其中所述复合板包括：
蜂窝结构的第一层，以及
承载层，所述承载层附接到所述蜂窝结构的第一层上以用于在所述蜂窝结构的横向方向上承载外部负载。
2.根据方面1所述的复合板，其中，
所述承载层包括框架，所述框架包围所述蜂窝结构的第一层的边缘以用于承载外部负载。
3.根据方面1或2所述的复合板，其中，
所述承载层进一步包括厚板，所述厚板在所述蜂窝结构的第一层的单元的脊线上方延伸，以用于覆盖所述单元的纵向末端。
4.根据方面3所述的复合板，其中，
所述厚板包括混凝土、塑料、玻璃、金属或这些中的任一者或任几者的组合。
5.根据方面3所述的复合板，其中，
所述承载层对水、火焰、腐蚀、冲击、热冲击、电磁辐射或这些中的任一者或任几者的组合具有抵抗性。
6.根据方面3所述的复合板，其中，
所述承载层在结构上或在内部增强以抵抗结构破坏或腐蚀。
7.根据方面1或2所述的复合板，其中，进一步包括
蜂窝结构的第二层，所述蜂窝结构的第二层在所述蜂窝结构的第一层的相反侧上附接到所述承载层上。
8.根据方面7所述的复合板，其中，
所述蜂窝结构的第一层以及所述蜂窝结构的第二层由不同材料制成。
9.根据方面7或8所述的复合板，其中，
所述蜂窝结构的第一层以及所述蜂窝结构的第二层的单元是空的或装有相同或不同的填充物。
10.根据方面9所述的复合板，其中，
所述填充物包裹所述蜂窝结构的第一层、所述蜂窝结构的第二层或这两者的至少一个脊线。
11.根据方面1或2所述的复合板，其中，
所述蜂窝结构至少多个部分嵌入到一块或多块面板中。
12.根据方面11所述的复合板，其中，
所述面板中的至少一者是可透光(如百叶窗)的或透明的(如玻璃)。
13.根据以上方面中的任一项所述的复合板，其中，
其蜂窝结构中的至少一者是反射性的。
14.一种用于住宅的绿色或环保建筑系统，其中，所述绿色建筑系统包括：
用于向所述绿色或环保建筑系统提供结构支撑的地基，以及
根据以上方面中的任一项所述的复合板。
15.根据方面14所述的绿色或环保建筑系统，其中，
所述复合板整合到所述地基。
16.一种用于构造复合板的方法，其中，包括：
提供承载层；
将蜂窝结构的第一层附接到所述承载层上，使得所述承载层经配置以在所述蜂窝结构的第一层的横向方向上提供结构支撑。
17.根据方面16所述的方法，其中，进一步包括：
在所述蜂窝结构的第一层的相反侧上将蜂窝结构的第二层固定到所述承载层上，使得所述承载层经配置以在所述蜂窝结构的第一层以及第二层两者的横向方向上提供结构支撑。
18.一种用于构造绿色或环保建筑系统的方法，其中，包括：使用方面16或17所述的方法构造复合板且将所述复合板全部或部分整合到地基。
19.一种用于构造绿色或环保建筑系统的方法，其中，包括：将方面1-13任一项所述的复合板全部或部分整合到地基。
将显而易见的是，在阅读前述和本专利申请全文所揭示内容之后，在不脱离本申请案的主旨和请求项所指范围的情况下，所属领域的技术人员将明白对本申请案揭示技术方案各种常见和简易的修改及调适。所有此类修改以及调适皆属于所附权利要求书要求的保护范围以内。
参考标号
20 第一复合板
22 混凝土地基、浅地基或深地基
24 承载壁
26 建筑、房屋或摩天大楼
28 混凝土底板
29 长度
30 板胶粘膜
31 玻璃纤维单元
32 铝制蜂窝式腹板或铝制腹板
33 铝板
34 厚板胶粘膜
35 铝板
36 混凝土厚板
37 铝板
38 厚板粘合层
39 铝板
40 玻璃纤维蜂窝式腹板或玻璃纤维腹板
41 下部部分
42 板粘合层
43 蜂窝尺寸
44 混凝土面板
45 宽度
46 铝单元
47 厚度
48 空气
49 纵向
50 聚氨酯泡沫塑料
51 第一横向
52 填充物
53 第二横向
54 加强筋
55 脊线
56 面对室内的表面
57 前部脊线
58 整体式板
59 后部脊线
80 第二复合板
82 宽广平面表面
84 混凝土框架
86 纸质蜂窝芯
88 纸质蜂窝式腹板
90 单元
120 第三复合板
122 透明面板

Claims (19)

1.一种用于环保建筑系统的复合板，其特征在于所述复合板包括：
蜂窝结构的第一层，以及
承载层，所述承载层的一面附接于所述蜂窝结构的第一层之上，用于承载在所述蜂窝结构横向的外部负载。
2.根据权利要求1所述的复合板，其特征在于，
所述承载层包括框架，所述框架包围所述蜂窝结构的第一层的边缘以用于承载外部负载。
3.根据权利要求1或2所述的复合板，其特征在于，
所述承载层进一步包括厚板，所述厚板厚于所述蜂窝结构的第一层的单元脊线方向的厚度，以用于覆盖所述蜂窝结构纵向的一端或两端。
4.根据权利要求3所述的复合板，其特征在于，
所述厚板包括混凝土、塑料、玻璃、金属或其中任意几者组合的材料。
5.根据权利要求3所述的复合板，其特征在于，
所述承载层具有对水、火焰、腐蚀、机械冲击、冷热变化、电磁辐射或其中任几者的组合具有抵抗性。
6.根据权利要求3所述的复合板，其特征在于，
所述承载层内部具有增强结构或增强材料以抵抗结构性破坏或腐蚀。
7.根据权利要求1或2所述的复合板，其特征在于，进一步包括
蜂窝结构的第二层，所述蜂窝结构的第二层附着于所述承载层的另一面。
8.根据权利要求7所述的复合板，其特征在于，
所述蜂窝结构的第一层以及所述蜂窝结构的第二层由不同材料制成。
9.根据权利要求7或8所述的复合板，其特征在于，
所述蜂窝结构的第一层以及所述蜂窝结构的第二层的蜂窝单元是中空的，部分充填或装满相同或不同的填充物。
10.根据权利要求9所述的复合板，其特征在于，
所述填充物包裹所述蜂窝结构第一层的底边、所述蜂窝结构的第二层的底边或这两者的底边。
11.根据权利要求1或2所述的复合板，其特征在于，
所述蜂窝结构至少部分嵌入一块或多块面板中。
12.根据权利要求11所述的复合板，其特征在于，
所述复合板的至少一部分是可透光的。
13.根据以上权利要求中的任一项所述的复合板，其特征在于，
所述复合板的至少一部分是反射性的。
14.一种用于住宅的环保建筑系统，其特征在于，所述环保建筑系统包括：
用于向所述环保建筑系统提供结构支撑的地基，以及
根据以上权利要求中的任一项所述的复合板与所述地基相连接，以获取支撑。
15.根据权利要求14所述的环保建筑系统，其特征在于，
所述复合板部分整合到所述地基中。
16.一种用于构造复合板的方法，其特征在于，包括：
提供承载层；
将蜂窝结构的第一层附接到所述承载层的一面上，使得所述承载层在所述蜂窝结构的第一层的横向提供结构性支撑。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括
在所述承载层上的另一面附接蜂窝结构的第二层，以在所述蜂窝结构的第一层或第二层的横向上提供结构支撑。
18.一种用于建造环保建筑系统的方法，其特征在于，包括：使用权利要求16或17所述的方法构造复合板且将所述复合板全部或部分整合到地基中。
19.一种用于建造环保建筑系统的方法，其特征在于，包括：将权利要求1-13任一项所述的复合板全部或部分整合到地基中。
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