CN107417211B - 一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板及其制备方法 - Google Patents

一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板及其制备方法，墙板包括轻钢立柱和承重保温混凝土，轻钢立柱竖向设置于承重保温混凝土内；轻钢立柱的两侧分别设置有钢丝网片，钢丝网片与立柱的两侧边缘焊接，在两侧钢丝网片的内侧采用斜插拉结筋焊接连接；在墙板端部的轻钢立柱上、沿立柱高度方向以300‑500mm的间距设置有多个套索，套索的圆环向外伸出板端。制作方法包括EPP铁尾矿混凝土的配制、轻钢立柱安装、套索安装、钢丝网片的安装以及混凝土的浇筑等步骤。本发明所公开的墙板结构完全工厂预制，在现场直接安装，方便快捷，并且混凝土与轻钢结构协同受力，在提高了承载力的同时实现了结构保温一体化，同时本发明墙板的制备利用了铁尾矿，保护了环境。

Description

一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑墙体结构技术领域，具体涉及一种采用承重保温混凝土填充轻钢结构的一种混合结构墙板及其制作方法。
背景技术
轻钢结构以自重轻、组装快捷方便成为低层装配式建筑的主要结构形式，轻钢结构的大力推广对于缓解钢产量过剩有着不可估量的作用。但是现阶段，轻钢结构仍然存在以下问题：
(1)隔音保温效果差。轻钢结构现场组装时，一般在骨架中间或者外侧安装有机保温材料，限于墙体的厚度以及填塞的方法，使得有机保温材料与轻钢骨架不能有效地融合，存在空隙，造成隔音保温效果不佳。
(2)轻钢耐久性不足。钢结构不耐腐蚀，并且温差较大的环境下，钢结构热胀冷缩明显，导致轻钢骨架与结构板材之间容易发生相对错动，导致结构不能协同受力。
(3)防火性能差。轻钢结构火灾下韧性下降较快导致结构承载力不足而发生失稳。
(4)轻钢结构之间的连接为干式连接，干式连接方便快捷，但是连接强度以及耐久性能有待提高。
鉴于此，有必要改进轻钢结构，发挥其抗震性能好，快速施工安装等优势，同时对其适用性上的不足进行改进，从而保证低层住宅全面推广轻钢结构的目标。
我国矿产资源丰富，但是尾矿综合利用率低，铁尾矿堆积占用大量的土地资源，而且我国尾矿库的数量在不断增加。尾矿中含有较多的重金属离子，其渗入地下，将严重污染河流及地下水资源。
提高尾矿综合利用率，将其变废为宝，提升其附加价值，改善我们赖以生存的环境质量是当务之急。
因此利用EPP颗粒与铁尾矿制备EPP铁尾矿承重保温混凝土，并与轻钢结构形成承重保温混凝土轻钢混合结构，利用混凝土包裹轻钢骨架，从而提高结构的耐久性以及保温隔音等性能。
发明内容
本发明在于提出一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板及其制备方法，包括EPP承重保温混凝土的配制、轻钢混合结构墙板构造及墙板之间的连接形式，其目的一是克服现有技术轻钢结构中存在的不足，二是减少铁尾矿对环境的污染。该轻钢混合结构墙板完全工厂预制，在现场直接安装，方便快捷，并且混凝土与轻钢结构协同受力，提高了承载力的同时，实现了结构保温一体化，并且保证了建筑要求的各项性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其包括轻钢立柱和承重保温混凝土，所述轻钢立柱竖向设置于承重保温混凝土内；所述承重保温混凝土为EPP铁尾矿混凝土，其组分包括EPP颗粒(聚丙烯塑料发泡材料)及铁尾矿砂。
所述EPP铁尾矿混凝土有C10、C15两种强度。
优选地C10EPP铁尾矿混凝土，其各组分的配比为水泥：粉煤灰：河沙：铁尾矿砂：EPP颗粒：水：减水剂＝1：0.334：1：1：0.068：0.467：1.06％。
优选的，水泥为普通硅酸盐P·O42.5水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，用量占胶凝材料的0.8％；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为25％，其中高效减水剂的主要指标如下：
高效减水剂的主要指标(％)
氯离子 硫酸钠 碱含量 甲醛 含气量 泌水率
0.025 2.30 1.4 0.007 2.9 0
其中，铁尾矿砂为张家口某矿场排放的废弃物，经过简单过筛后直接使用，不再通过机器磨细，减少二次能源消耗，铁尾矿砂粒径约为0.08～2.5mm。
其中铁尾矿粉和铁尾矿砂的成分如下。
铁尾矿砂的化学成分(％)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO 烧失量
42.3 11.6 19.3 8.6 9.4 1.1
优选地，所述EPP颗粒采用15倍发泡倍数。
EPP颗粒的基本信息如下：
Figure BDA0001394119500000021
Figure BDA0001394119500000031
优选地C15EPP铁尾矿承重保温混凝土，其各组分的配比为水泥：粉煤灰：河沙：尾矿砂：EPP颗粒：水：减水剂＝1：0.427：1.07：1.07：0.051：0.542：1.14％。
优选的，水泥为普通硅酸盐P·O42.5水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，用量占胶凝材料的0.8％；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为25％，其中高效减水剂的主要指标如下：
高效减水剂的主要指标(％)
氯离子 硫酸钠 碱含量 甲醛 含气量 泌水率
0.025 2.30 1.4 0.007 2.9 0
其中，铁尾矿砂为张家口某矿场排放的废弃物，经过简单过筛后直接使用，不再通过机器磨细，减少二次能源消耗，铁尾矿砂粒径约为0.08～2.5mm。
其中铁尾矿粉和铁尾矿砂的成分如下：
铁尾矿砂的化学成分(％)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO 烧失量
42.3 11.6 19.3 8.6 9.4 1.1
优选地，所述EPP颗粒采用15倍发泡倍数。
EPP颗粒的基本信息如下：
Figure BDA0001394119500000032
一种EPP铁尾矿承重保温混凝土制备方法如下：
步骤一，水泥、粉煤灰、河沙、尾矿砂按配合比称量，倒入搅拌机内进行搅拌60s，使其均匀混合。
步骤二，将称量好的减水剂与水混合均匀。
步骤三，将步骤二制作好的混合液加入搅拌机，搅拌120s-150s。
步骤四，将EPP颗粒倒入搅拌机中，搅拌120s。直到搅拌均匀，所述EPP铁尾矿承重保温混凝土制备完成。
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009中试验规定，进行了EPP铁尾矿承重保温混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度试验、抗冻性、抗渗试验、及混凝土中钢筋锈蚀试验，并测EPP铁尾矿承重保温混凝土导热系数，试验结果分别如下：
Figure BDA0001394119500000041
或
Figure BDA0001394119500000042
所述竖向的轻钢立柱为“弓”型截面，或者为向外卷边的“C”型钢或者槽钢。轻钢立柱以400mm-600mm间距沿横向排列。所述设置在端部的立柱开口向外设置。立柱的截面尺寸，应根据设计要求进行调整。
所述沿立柱高度方向以300-500mm的位置设置套索，优选地，套索的可以由钢绞线折叠而成，套索两端连接立柱的内侧，向外伸出圆环。墙板安装时，相邻墙板的套索相互搭接，并在其中设置竖向钢筋并浇注混凝土，施工方便、连接效果好。
所述轻钢骨架的两侧分别设置有内外侧钢丝网片，内外侧的钢丝网片与立柱的两侧伸出的边缘进行焊接。钢丝的内侧采用斜插拉结筋焊接连接。斜插拉结筋的单位面积上的用量可根据设计要求进行调整。
本发明一种装配式EPP铁尾矿承重保温混凝土轻钢混合结构墙板的制作方法为：
(1)按照设计要求，将同一侧的立柱按照相应的横向水平间隔进行排列。
(2)根据设计要求，在端部立柱的腹板位置开洞，将套索以相应地间距安装到立柱内部。
(4)分别在两侧将钢丝网片焊接到立柱的外边缘卷边位置，并分别在两侧的钢丝网片之间焊接斜插拉结筋。
(5)在斜插拉结筋或者轻钢骨架的位置安装垫块，并浇筑EPP铁尾矿承重保温混凝土。浇筑完毕，磨平墙板表面，进行养护。
本发明与现有的技术相比有以下优势：
(1)本发明是一种装配式EPP铁尾矿承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，全部都在工厂预制，现场只进行节点处的连接，该墙板实现了结构保温一体化，符合当前建筑产业化的发展要求，促进了建筑产业化的发展。
(2)本发明所涉及的墙板，与现有的轻钢墙体而言，大大提高了结构的承载力，并且具有较好的保温隔音效果，以及良好的耐久性。对于提高住宅环境以及舒适度，具有较好的帮助。
(3)墙体之间采用现浇混凝土柱连接，这一构造措施，增强了墙体之间的稳定性，对于增强建筑的抗震性能具有较好的效果。
(4)在混凝土中加入了EPP颗粒及铁尾矿砂，提高了混凝土的保温效果及强度。
(5)EPP铁尾矿承重保温混凝土的制备，大量利用了废弃物，有利于节能减排，实现废弃物的回收再利用，充分发挥了其附加价值，有利于实现我国可持续发展战略。
附图说明
图1是EPP铁尾矿承重保温混凝土制备流程示意图。
图2是装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板结构立体示意图。
图3装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板连接示意图一。
图4装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板连接示意图二。
图5装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板连接示意图三。
图中，1-装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板、2-承重保温混凝土、3-轻钢立柱、4-钢丝网片、5-斜插拉结筋、6-套索、7-竖向钢筋。
具体实施方式
一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其特征在于：包括轻钢立柱3和承重保温混凝土2，所述轻钢立柱3竖向设置于承重保温混凝土2内；所述承重保温混凝土为EPP铁尾矿混凝土，其组分包括EPP颗粒及铁尾矿砂；
所述EPP铁尾矿承重保温混凝土2有C10、C15两种强度。
优选地C10EPP铁尾矿承重保温混凝土2，其各组分的配比为水泥：粉煤灰：河沙：
尾矿砂：EPP颗粒：水：减水剂＝1：0.334：1：1：0.068：0.467：1.06％。
优选的，水泥为普通硅酸盐P·O42.5水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，用量占胶凝材料的0.8％；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为25％，其中高效减水剂的主要指标如下：
高效减水剂的主要指标(％)
Figure BDA0001394119500000061
其中，铁尾矿砂为张家口某矿场排放的废弃物，经过简单过筛后直接使用，不再通过机器磨细，减少二次能源消耗，铁尾矿砂粒径约为0.08～2.5mm。
其中铁尾矿粉和铁尾矿砂的成分如下。
铁尾矿砂的化学成分(％)
Figure BDA0001394119500000062
优选地，所述EPP颗粒采用15倍发泡倍数。
EPP颗粒的基本信息如下：
Figure BDA0001394119500000071
优选地C15EPP铁尾矿承重保温混凝土2，其各组分的配比为水泥：粉煤灰：河沙：
尾矿砂：EPP颗粒：水：减水剂＝1：0.427：1.07：1.07：0.051：0.542：1.14％。
优选的，水泥为普通硅酸盐P·O42.5水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，用量占胶凝材料的0.8％；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为25％，其中高效减水剂的主要指标如下：
高效减水剂的主要指标(％)
Figure BDA0001394119500000072
其中，铁尾矿砂为张家口某矿场排放的废弃物，经过简单过筛后直接使用，不再通过机器磨细，减少二次能源消耗，铁尾矿砂粒径约为0.08～2.5mm。
其中铁尾矿粉和铁尾矿砂的成分如下：
铁尾矿砂的化学成分(％)
Figure BDA0001394119500000073
优选地，所述EPP颗粒采用15倍发泡倍数。
EPP颗粒的基本信息如下：
Figure BDA0001394119500000074
一种EPP铁尾矿承重保温混凝土2制备方法如下：
步骤一，水泥、粉煤灰、河沙、尾矿砂按配合比称量，倒入搅拌机内进行搅拌60s，使其均匀混合。
步骤二，将称量好的减水剂与水混合均匀。
步骤三，将步骤二制作好的混合液加入搅拌机，搅拌120s-150s。
步骤四，将EPP颗粒倒入搅拌机中，搅拌120s。直到搅拌均匀，所述EPP铁尾矿承重保温混凝土2制备完成。
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009中试验规定，进行了EPP铁尾矿承重保温混凝土2抗压强度与劈裂抗拉强度试验、抗冻性、抗渗试验、抗、混凝土中钢筋锈蚀试验。并测定EPP铁尾矿承重保温混凝土导热系数，试验结果分别如下：
Figure BDA0001394119500000081
或
Figure BDA0001394119500000082
如图2-5所示，优选地，竖向的轻钢立柱3“弓”型截面，或者为向外卷边的“C”型钢或者槽钢。轻钢立柱以400mm-600mm间距沿横向排列。所述装配式EPP承重保温混凝土轻钢混合结构墙板1内轻钢立柱3的截面尺寸，应根据设计要求进行调整。
所述沿立柱3高度方向以300-500mm的位置设置套索6。优选地，套索6的可以由钢绞线折叠而成，套索6两端连接立柱3的内侧，向外伸出圆环。墙板安装时，相邻墙板的套索相互搭接，并在其中设置竖向钢筋并浇注混凝土，施工方便、连接效果好。
所述轻钢立柱3的两侧分别设置有内外侧钢丝网片4，内外侧的钢丝网片4与轻钢立柱3的两侧伸出的边缘进行焊接。钢丝网片4的内侧采用斜插拉结筋5焊接连接。斜插拉结筋5的单位面积上的用量可根据设计要求进行调整。
本发明一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板1的制作方法为：
(1)按照设计要求，将同一侧的轻钢立柱3按照相应的横向水平间隔进行排列。
(2)根据设计要求，在端部轻钢立柱3的腹板位置开洞，将套索6以相应地间距安装到立柱3内部。
(3)安装完毕后，分别在两侧将钢丝网片4焊接到轻钢立柱3的外边缘卷边位置，并分别在两侧的钢丝网片4之间焊接斜插拉结筋5。
(5)在斜插拉结筋5或者轻钢立柱3的外侧的位置安装垫块，并浇筑EPP铁尾矿承重保温混凝土2。浇筑完毕，磨平墙板上表面，进行养护。
以上所述仅为本发明的具体实方式，并不用以限制本发明，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其特征在于：包括轻钢立柱和承重保温混凝土，所述轻钢立柱竖向设置于承重保温混凝土内；所述承重保温混凝土为EPP铁尾矿混凝土，其组分包括EPP颗粒及铁尾矿砂；所述轻钢立柱的两侧分别设置有钢丝网片，钢丝网片与立柱的两侧边缘焊接，在两侧钢丝网片的内侧采用斜插拉结筋焊接连接；
所述轻钢立柱为“弓”型截面，或者为向外卷边的“C”型钢或者槽钢，在墙板端部的轻钢立柱上、沿立柱高度方向设置有多个套索，所述套索由钢绞线折叠而成，钢绞线的两端与轻钢立柱连接，所形成的圆环向外伸出板端。
2.根据权利要求1所述的一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其特征在于，所述EPP铁尾矿混凝土组分包括水泥、粉煤灰、河沙、铁尾矿砂、EPP颗粒、水以及减水剂。
3.根据权利要求2所述的一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐P·O42.5水泥；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率为25%；所述铁尾矿砂粒径为0.08-2.5mm；所述EPP颗粒发泡倍率为15倍，粒径为2.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其特征在于：相邻轻钢立柱之间的间距为400mm-600mm，位于墙板端部的立柱开口向外设置。
5.根据权利要求1所述的一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板，其特征在于：所述套索之间间距为300-500mm。
6.一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板的制作方法，其特征在于包括如下步骤:
步骤一：EPP铁尾矿混凝土的制备，具体如下：
1.1、将水泥、粉煤灰、河沙、铁尾矿砂按配合比称量，倒入搅拌机内搅拌60s，使其均匀混合；
1.2、将称量好的减水剂与水混合均匀；
1.3、将步骤1.2得到的混合液加入搅拌机中，与步骤1.1得到的混合料混合，搅拌均匀；
1.4、将称量好的EPP颗粒倒入搅拌机中，搅拌均匀；
步骤二：按照设计要求，将轻钢立柱按照相应的横向水平间隔进行排列，其中位于端部的轻钢立柱腹板位置在高度方向上按一定间距设置有用于安装套索的孔洞，将套索安装到立柱上；
步骤三：在 轻钢立柱两侧将钢丝网片焊接到立柱的外边缘卷边位置，并在两侧的钢丝网片之间焊接斜插拉结筋；
步骤四：安装模板，在斜插拉结筋和/或轻钢骨架的位置安装垫块，向模板内浇筑步骤一所制备的EPP铁尾矿混凝土；
步骤五：拆模，对墙板表面进行打磨，养护。
7.根据权利要求6所述的一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板的制作方法，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐P·O42.5水泥；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率为25%；所述铁尾矿砂粒径为0.08-2.5mm；所述EPP颗粒发泡倍率为15倍，粒径为2.5mm；所述轻钢立柱为“弓”型截面，或者为向外卷边的“C”型钢或者槽钢，相邻轻钢立柱之间的间距为400mm-600mm，位于墙板端部的立柱开口向外设置。
8.根据权利要求6所述的一种装配式承重保温混凝土轻钢混合结构墙板的制作方法，其特征在于：所述套索沿立柱高度方向以300-500mm的间距设置，所述套索由钢绞线折叠而成，钢绞线的两端与轻钢立柱连接，所形成的圆环向外伸出板端。
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