CN106968374A - 纤维编织网混凝土外挂幕墙及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种纤维编织网混凝土外挂幕墙。所述的幕墙由纤维编织网和外掺短切纤维的高性能精细混凝土复合而成。幕墙中纤维编织网布置的层数可依据实际工程需要进行调整；幕墙的表观造型可依据实际工程，在浇筑试块时通过制作相应的模板确定。本发明所述的新型幕墙能有效代替传统幕墙材料，广泛应用于各种复杂环境下的高层建筑外墙立面，具有广阔的应用前景。本发明所述的幕墙在制作和安装上具有制作工艺简便、薄壁轻质、安装运输费用低、装配工艺方便等优点，在使用性能上具有承载力高、抗裂性能佳、耐久性能好、外形美观等特点。

Description

纤维编织网混凝土外挂幕墙及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及纤维编织网混凝土外挂幕墙及其制备方法。

背景技术

幕墙作为一种特殊的装饰墙体被广泛应用于建筑的外立面及内部装饰，现今市场上已有石材、陶瓷板、微晶玻璃、高压层板、水泥纤丝板、玻璃、无机玻璃钢、陶土板、金属板等近60种幕墙材料，品种多样，可满足多种需求。目前应用最广泛的幕墙为玻璃幕墙、金属幕墙和石材幕墙。质轻的玻璃幕墙具有光污染、能耗大、清理维护费高昂以及易被雷击等缺点；此外，玻璃为易损材料，对意施工及使用期间的管理和保护要求较高。石材幕墙具有质感好、外观效果佳、品种繁多、安装方便等特点，但石材重量大，增加了建筑物自重，运输、施工成本也随之提高；天然石材中还含放射性物质，可能对人体造成危害。金属幕墙具有良好的延性，色彩多样，可用于异形建筑物的幕墙，如弯曲幕墙、槽状板材等，但其缺点有：金属材料易被腐蚀，面板与支撑结构相连会造成双金属接触腐蚀；受风载时，变形较大；通常需与其它保温材料共同使用以达到保温隔热的效果，复合形成的幕墙厚度较大，经济性较差。另外，幕墙作为一种围护构件，应向节能环保的方向发展，使得幕墙在满足建筑围护和美学的前提下，兼备轻质、薄壁、耐腐蚀、防水等综合性能。以上几点是目前关于作为建筑物外围结构体系的幕墙结构在使用过程中较难解决的问题和难点。

纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete，TRC)作为一种新型水泥基复合材料，采用抗拉强度高、耐腐蚀性强的非金属纤维材料编织成网替代传统增强材料(如钢筋)，具有优良的力学特性、耐久性能，冲击性能和控制裂缝能力；且浇筑简单方便，便于工厂预制生产。此外，用该种材料制成的幕墙具有良好的导电效果，实现融雪化冰功能(已在申请专利号CN200810229274.2的专利中申请公开)。通过在精细混凝土中外掺短切纤维等方式有效改善了幕墙的控裂效果和变形能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集薄壁轻质、承载力高、耐久性好、抗冲击性能佳、韧性高、易于装配式生产等多种优点于一体的高性能建筑物外挂幕墙，旨在克服传统幕墙材料的缺陷，提高幕墙的使用寿命和经济性。

为实现上述目的，本发明公开的技术方案是：纤维编织网混凝土外挂幕墙的制作方法，

步骤一：浇筑前先将一种或多种短切纤维与精细混凝土混合搅拌均匀；

步骤二：所述的纤维编织网在浇筑前经过张拉，并进行环氧树脂浸渍处理，或直接进行张拉浇筑；浇筑过程中逐层固定纤维编织网，并浇筑精细混凝土层；在浇筑过程中预留后期装配所需的预置凹槽，预留的预置凹槽位于纤维编织网孔洞处用于防止幕墙在使用过程中出现界面劈拉破坏；

步骤三：所述幕墙在浇筑结束后，先静置，再进行养护。

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、芳族聚酰胺纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维编织网或由以上纤维混编成的纤维编织网。所述纤维编织网为非金属纤维编织网。

所述短切纤维包括：聚乙烯纤维，碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维及钢纤维中的一种或者几种。

精细混凝土的组成成分包括水、减水剂、石英砂及其他胶凝材料，精细混凝土的坍落度扩展直径范围在60～75cm之间。

所述的短切纤维的长度在5～15mm之间，掺量在0.1～1.5％之间。

所述的精细混凝土中各组分质量比为水泥：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)，其中粗砂和细砂的粒径范围分别为0.6～1.2mm和0～0.6mm。

所述养护是指，外挂幕墙在浇筑结束后，将幕墙面板运送到蒸汽养护室。在通蒸汽之前，先静置5～6小时，温度控制在30度左右，保证其能抵抗由于升温而导致的温度应力，以免造成局部的缺陷。蒸汽养护2天后脱模，脱模后继续洒水养护28天后完成养护工艺。

所述幕墙既可根据构件尺寸制作模具分批浇筑，也可浇筑成大板后切割成相应尺寸的小板构件。

本发明另一个要解决的技术问题是提供纤维编织网混凝土外挂幕墙。包括以下技术方案：

所述外挂幕墙内设置有纤维编织网，所述预置凹槽位于纤维编织网孔洞处，所述预置凹槽用于安装背栓。预置凹槽与外挂幕墙为一体式，直接成孔，与以往凿孔相比，无细微裂缝，安全性高，且孔大小统一，适于批量化生产，安装便捷。

所述预置凹槽横截面为梯形。传统幕墙安装为凿孔放置挂栓，孔的横截面多为菱形，或者内面向里凹的曲面，而本发明预置凹槽的形状为一体式浇筑成型的梯形，底面为平面使得与挂栓之间的接触面积增大，安装更可靠。

相邻的纤维编织网之间的间距在3～10mm之间。

纤维编织网布设在外挂幕墙的中间位置，纤维编织网布层数为一层或多层。

所述外挂幕墙面板间的接缝既可采用填缝形式，也可采用接缝形式。

本发明的优异效果是：本发明所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙与传统幕墙相比，将轻质、承载力高、控裂能力强和耐久性好；本发明保证了幕墙结构集承载、抗裂、防水、抗冲击等功能于一体，特别是在高层建筑中，该幕墙可承受较大风荷载。在北方寒冷地区，所述幕墙具备融雪化冰及保温功能。

由于纤维编织网耐久性好，使得幕墙保护层厚度不受限制，在满足薄壁轻质的前提下还兼具抗渗、耐腐蚀等能力，有效保证幕墙的使用寿命和经济性。与此同时，由于该幕墙由外掺短切纤维的精细混凝土浇筑而成，具有裂缝控制能力、能量吸收能力、微裂缝自愈能力强等优势。所用精细混凝土的流动性较好，有效降低了幕墙预制的生产难度，有利于加快预制进度，实现可装配优势，并可根据具体要求灵活设计，并根据造价情况制定最优组合方案，达到效益和使用功能的完美结合。同时，若在表面涂刷有自清洁能力的涂层，所述幕墙的维护费用也将较低。

附图说明：

图1是本发明纤维编织网混凝土外挂幕墙安装后的示意图。

图2(a)是本发明纤维编织网混凝土外挂幕墙内部结构示意图。

图2(b)是本纤维编织网混凝土外挂幕墙侧视图。

图2(c)是本发明纤维编织网混凝土外挂幕墙的异形幕墙的侧视图。

图3(a)～3(f)是本发明的纤维编织网混凝土外挂幕墙浇筑过程示意图。

图4是本发明的纤维编织网混凝土外挂幕墙与横梁的连接件的侧视图。

图5是本发明的纤维编织网混凝土外挂幕墙与横梁、立柱及主体结构的连接方式示意图。

图6是本发明的纤维编织网混凝土外挂幕墙与横梁、立柱及主体结构的连接方式侧视图。

其中：外挂幕墙1，横梁2，立柱3，纤维编织网4，外掺短切纤维的精细混凝土5，预置凹槽6，异形外挂幕墙7，定制模板8，浇筑过程中施加外力的方向9，螺栓10，挂板11，主体结构12，连接件13。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述说明本发明的实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用于解释本发明，并不限定本发明。

附图1给出了本发明所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙1，外挂幕墙1通过横梁2和立柱3与主体结构12相连，如图5和图6所示。所述幕墙的制作过程如图 3(a)～3(f)所示，外挂幕墙1选用纤维编织网4和外掺短切纤维的精细混凝土5复合浇筑而成，非金属纤维编织网位于外挂幕墙1的内部，布设的纤维编织网4的层数需根据实际工程需要确定。

本实例所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙中非金属纤维编织网优选的种类包括：碳纤维、芳族聚酰胺纤维(Aramid)，耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维编织网，或由以上纤维混编成的纤维编织网；优选的短切纤维包括：聚乙烯纤维，碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维及钢纤维中的一种或者几种；优选的精细混凝土的组成成分包括水、减水剂、石英砂和其他胶凝材料。

优选的精细混凝土中各组分质量比为水泥：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)，其中粗砂和细砂的粒径范围分别为0.6～1.2mm和0～0.6mm。

浇筑本实例所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙的步骤如图3(a)～3(f)所示。先根据实际工程需要确定幕墙尺寸，制作满足分层浇筑的模具8。如图2(b)所示，为了使幕墙表面更加光滑，可使用表面光滑的有机玻璃模具或在现有模具表面固定光滑且不透水的薄膜，制得表面光滑的外挂幕墙。见图2(c)，有时为浇筑异型外挂幕墙，可使用所需要形状的模具，制得异型外挂幕墙，表观形成特殊曲线造型。

制备幕墙基体材料时，先按照相应的配比将所有干料搅拌60s，再加入水和减水剂直至搅拌均匀，最后掺入短切纤维，搅拌60s。将所得到的外掺纤维的精细混凝土5浇筑在相应的模具8中，模具8的第一层厚度为外挂幕墙的保护层厚度，如图3(a)所示。随后铺上经过环氧树脂浸渍处理后的纤维编织网4，见图3(b)。通过模具8固定纤维编织网4，并在纤维编织网四周双向张拉，见图3(c)。再浇筑外掺短切纤维的精细混凝土5，此时模具8的第二层厚度为纤维编织网与纤维编织网之间的层间距，见图3(d)。同上步骤再固定相应的纤维编织网4，依次浇筑铺网，直至达到设计所需的纤维编织网的层数，如图3(e)所示。最后通过预埋经过抹油处理的预埋件，预留梯形背栓孔6，如图3(f)所示，预埋件位置宜位于纤维编织网孔洞处，以避免破坏纤维编织网的整体性，经过上述步骤可完成幕墙的浇筑。

浇筑结束后，将幕墙面板运送到蒸汽养护室。在通蒸汽之前，先静置5～6 小时，温度控制在30度左右，保证其能抵抗由于升温而导致的温度应力，以免造成局部的缺陷。蒸汽养护2天后脱模，脱模后继续洒水养护28天后完成养护工艺。取出外部抹油的预埋件后，将幕墙统一运输至工地进行装配。

外挂幕墙的装配过程如图4、图5和图6所示。纤维编织增强混凝土外挂幕墙1内侧的预置凹槽6当作背栓孔，将背栓植入预置凹槽6后，用螺栓8固定背栓和挂板11将挂板11上的挂钩挂在立柱3相连的横梁2上，并用不锈钢螺栓8 固定连接两者，而立柱3和主体结构12则通过连接件13固定支撑。

本发明所述的幕墙的浇筑和安装过程易于工厂大规模预制生产，便于运输、施工和安装，经济效益好，此外还可根据实际工程需要灵活设计，外形多变美观。幕墙集薄壁轻质、耐久、高强等多种特征于一身，适用于各种类型的建筑物外立面和复杂环境中的高层建筑。

所述的幕墙的成型工艺和养护工艺均在工厂完成，最后进行统一的运输和装配，实现工业化预制生产。

所述幕墙的规格参数应参考《GB/T21086-2007建筑幕墙》的要求，并结合建筑物自身情况，就纤维编织网布置层数、幕墙厚度、幕墙尺寸等几方面进行综合设计；还可根据具体情况使用彩色混凝土制成外表美观的幕墙，或根据建筑物外立面走向制成弧形或异形幕墙。

Claims (10)

1.纤维编织网混凝土外挂幕墙的制作方法，其特征在于：

步骤一：浇筑前先将一种或多种短切纤维与精细混凝土混合搅拌均匀；

步骤二：所述的纤维编织网在浇筑前经过张拉，并进行环氧树脂浸渍处理，或直接进行张拉浇筑；浇筑过程中逐层固定纤维编织网，并浇筑精细混凝土层；在浇筑过程中预留后期装配所需的预置凹槽，预留的预置凹槽位于纤维编织网孔洞处用于防止幕墙在使用过程中出现界面劈拉破坏；

步骤三：所述幕墙在浇筑结束后，先静置，再进行养护。

2.根据权利要求1所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙的制作方法，其特征在于：所述纤维编织网采用碳纤维、芳族聚酰胺纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维编织网或由以上纤维混编成的纤维编织网。

3.根据权利要求1所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙的制作方法，其特征在于：所述短切纤维包括：聚乙烯纤维，碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维及钢纤维中的一种或者几种。

4.根据权利要求1所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙的制作方法，其特征在于：精细混凝土的组成成分包括水、减水剂、石英砂及其他胶凝材料，精细混凝土的坍落度扩展直径范围在60~75cm之间。

5.根据权利要求1或3所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙的制作方法，其特征在于：所述的短切纤维的长度在5~15mm之间，掺量在0.1~1.5%之间。

6.根据权利要求4所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙，其特征在于：所述的精细混凝土中各组分质量比为水泥：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），其中粗砂和细砂的粒径范围分别为0.6~1.2mm和0~0.6mm。

7.纤维编织网混凝土外挂幕墙，其特征在于，包括预置凹槽，所述外挂幕墙内设置有纤维编织网，所述预置凹槽位于纤维编织网孔洞处，所述预置凹槽用于安装背栓。

8.根据权利要求7所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙，其特征在于：所述预置凹槽横截面为梯形。

9.根据权利要求7所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙，其特征在于：相邻的纤维编织网之间的间距在3~10mm之间。

10.根据权利要求7或9所述的纤维编织网混凝土外挂幕墙，其特征在于：纤维编织网布设在外挂幕墙的中间位置，纤维编织网布层数为一层或多层。