CN107419841A - 一种混凝土夹芯板及其制备方法 - Google Patents

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周文娟
侯云芬
赵磊
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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种混凝土夹芯板，其包括：上面板、下面板以及支撑在上面板和下面板之间的钢纤维龙形芯材，所述钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，所述钢纤维龙形芯材分别通过过渡层与上面板和下面板固接。本发明所提供的混凝土夹芯板具有较高的抗剪切、抗平压等力学性能，能够作为承重构件材料，并且使得结构重量大大减轻。此外，本发明还公开了一种上述混凝土夹芯板的制备方法。

Description

一种混凝土夹芯板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种混凝土夹芯板及其制备方法。
背景技术
混凝土板材作为建筑结构中常见的构件，被大量应用，混凝土本身重量偏大，导致其在施工过程中和使用过程中都有诸多不便，减轻其重量成为建筑行业乃至各行各业共同的发展目标。夹芯结构是结构材料减轻重量的最有效途径之一。目前的混凝土夹芯结构多为以混凝土为面板、泡沫板材为芯材组合而成。该夹芯板多作为功能型构件使用，如节能保温材料，难以作为结构型材料使用，既该材料不能作为承重构件材料。此外，混凝土-泡沫夹芯板在建筑上应用尚有诸多弊端，诸如泡沫芯材不耐高温，在高温条件下分解，释放出有害气体，其阻燃性也是其在建筑行业应用的极大阻碍因素。相对普通建筑材料而言，泡沫材料价格偏高，也会影响其在建筑行业的应用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一个目的是提供一种混凝土夹芯板，使得其具有较高的抗剪切、抗平压等力学性能，能够作为承重构件材料，并且使结构重量大大减轻。
本发明的另一个目的是提供一种上述混凝土夹芯板的制备方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土夹芯板，其中，包括：上面板、下面板以及支撑在上面板和下面板之间的钢纤维龙形芯材，所述钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，所述钢纤维龙形芯材分别通过过渡层与上面板和下面板固接。
其中，所述四边形螺旋结构包括多个首尾相接的四边形螺旋单体，每个四边形螺旋单体包括顺次相接的第一段、第二段、第三段、第四段，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为四边形，每个所述四边形螺旋单体中的第一段与所述下面板平行并与靠近所述下面板的过渡层连接，第三段与所述上面板平行并与与靠近所述上面板的过渡层连接。
其中，每个所述四边形螺旋单体的第二段与所述上面板之间的夹角呈α，其中45°<α<90°。
其中，每个所述四边形螺旋单体的第四段与所述上面板之间的夹角呈β，其中45°<β<90°。
其中，所述钢纤维龙形芯材的数量为多个，且这多个所述钢纤维龙形芯材均匀分布在所述上面板和所述下面板之间。
其中，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为矩形。
其中，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为梯形。
其中，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为等腰梯形。
其中，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为平行四边形。
本发明还提供了一种混凝土夹芯板的制备方法，其包括以下步骤：
(a)制备钢纤维龙形芯材，所述钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构；
(b)浇筑混凝土上面板和下面板；
(c)过渡层制备；
(d)龙形芯材制备，将预制的钢纤维龙形芯材铺放在所述下面板上；
(e)混凝土夹芯板成型，将未铺放钢纤维龙形芯材的上面板扣向下面板，制成混凝土夹芯板。
(三)有益效果
本发明所提供的混凝土夹芯板通过在上面板和下面板之间斜向支撑的钢纤维龙形芯材，且钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，使得混凝土夹芯板具有足够的抗剪切、抗平压等力学性能，同时减轻了构件的重量。该夹芯板与混凝土泡沫夹芯结构相比具有无法比拟的结构特性。与全混凝土板相比，在等厚度条件下，用钢纤维取代了1/3-1/2的混凝土，减少了相应的混凝土重量，取代的是随机分布的钢纤维，约占相应空间的1/50-1/20，大约重量为所替代的混凝土重量的1/10-1/4，减重25％-30％，而此时的芯材抗剪切能力为所代替混凝土的0.8-2倍，抗平压能力为所代替混凝土的1-2.5倍。此外，该混凝土夹芯板均采用混凝土行业中的常规材料，不增加材料成本。本发明所提供的混凝土夹芯板是针对本申请人于2016年11月7日提交的申请号为201610976084.1的申请的进一步改进，相对申请号为201610976084.1所要求保护的混凝土夹芯板而言，本发明所提供的混凝土夹芯板在芯材整体性、大模块、归一性等方面具有很大的改善，尤其是加工和施工过程更为简单，性能控制等方面也是其无法比拟的。
附图说明
图1为根据本发明的一个优选实施例的混凝土夹芯板的结构示意图；以及
图2为图1中的钢纤维龙形芯材的结构示意图。
图中，1：上面板；2：下面板；3：钢纤维龙形芯材；31：第一段；32：第二段；33：第三段；34：第四段；4：过渡层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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。
图1示出了根据本发明的混凝土夹芯板的一个优选实施例。如图1所示，该实施例中的混凝土夹芯板包括上面板1、下面板2以及支撑在上面板1和下面板2之间的钢纤维龙形芯材，钢纤维龙形芯材分别通过过渡层4与上面板1、下面板2固接。其中，钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，其主要承受剪切和平压力。上面板1和下面板2主要承受弯曲产生的拉压力，其采用混凝土结构，其可为平面，亦可为曲面。过渡层4为钢纤维龙形芯材与上面板1、下面板2之间的连接层，过渡层4可采用混凝土砂浆或其它标号较高的水泥砂浆。
具体地，四边形螺旋结构包括多个首尾相接的四边形螺旋单体3，每个四边形螺旋单体3包括顺次相接的第一段31、第二段32、第三段33、第四段34，即多个四边形螺旋单体3中位于前侧的四边形螺旋单体中的第四段34的自由端与后侧的四边形螺旋单体中的第一段31的自由端连接，每个四边形螺旋单体3中的第一段31与下面板2平行并与过渡层4连接，第三段33与上面板平行并与过渡层4连接。多个四边形螺旋单体3围成的内孔的截面为四边形。
本发明所提供的混凝土夹芯板通过在上面板和下面板之间斜向支撑的钢纤维龙形芯材，且钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，使得混凝土夹芯板具有足够的抗剪切、抗平压等力学性能，同时减轻了构件的重量。本发明所提供的混凝土夹芯板是在本申请人于2016年11月7日提交的申请号为201610976084.1的一种混凝土夹芯板及其制备方法的基础上的进一步改进，本发明所提供的混凝土夹芯板相对申请号为201610976084.1所要求保护的混凝土夹芯板而言，在芯材整体性、大模块、归一性等方面具有很大的改善，尤其是加工和施工过程更为简单，性能控制等方面也是其无法比拟的。
优选地，每个四边形螺旋单体3的第二段32与上面板1之间的夹角呈α，优选45°<α<90°，每个四边形螺旋单体3的第四段34与上面板1之间的夹角呈β，优选45°<β<90°，以使得每个四边形螺旋单体3的第二段32和第四段34斜向支撑上面板和下面板，以使得其相互构成支撑结构，从而使得该夹芯板具有更高的抗剪切能力和抗平压能力。
需要说明的是，虽然在该实施例中，四边形螺旋单体3的第二段32和第四段34均与上面板1倾斜，然而本领域的技术人员应当理解，四边形螺旋单体3的第二段32和/或第四段34也可与上面板1垂直。
优选地，钢纤维龙形芯材的数量为多个，且这多个钢纤维龙形芯材均匀分布在所述上面板和所述下面板之间。
此外，在该实施例中，四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为矩形(如图2所示的虚线所示)，然而本领域的技术人员应当理解，在本发明的其它一些实施例中，该四边形螺旋结构围成的内孔的横截面也可以为梯形(优选等腰梯形)、平行四边形或其它适合的形状。
本发明还公开了一种混凝土夹芯板的制备方法，其包括以下步骤：
(a)制备钢纤维龙形芯材，所述钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，钢纤维龙形芯材的数量、分布，以及钢纤维龙形芯材的四边形螺旋结构的螺旋钢筋，螺旋角、型号等视使用要求和设计要求而定；
(b)浇筑混凝土上面板和下面板按照混凝土常规浇筑方法浇筑混凝土上面板和下面板；
(c)过渡层制备；过渡层可采用一定厚度的混凝土砂浆或其它标号较高的水泥砂浆；
(d)龙形芯材制备，将预制的钢纤维龙形芯材铺放在所述下面板上按所需数量铺放在下面板上；
(e)混凝土夹芯板成型，将未铺放钢纤维龙形芯材的上面板扣向下面板，制成钢纤维龙形芯材混凝土夹芯板。
本发明所公开的混凝土夹芯板的结构特点是：a.钢纤维龙形芯材混凝土夹芯板受力特点为面板承受拉压力，芯材承受剪切力和平压力，符合结构型夹芯板设计理念；b.芯材高度和芯材中的钢筋数量、密度、角度等因素，可通过调节钢纤维龙形芯材的四边形形状、夹角、螺旋角等来调节，芯材的力学性能可通过钢筋性能、截面尺寸以及钢纤维龙形芯材的数量调节。c.本发明的夹芯板较传统的混凝土板重量减轻20％以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土夹芯板，其特征在于，包括：上面板、下面板以及支撑在上面板和下面板之间的钢纤维龙形芯材，所述钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构，所述钢纤维龙形芯材分别通过过渡层与上面板和下面板固接。
2.根据权利要求1所述的混凝土夹芯板，其特征在于，所述四边形螺旋结构包括多个首尾相接的四边形螺旋单体，每个四边形螺旋单体包括顺次相接的第一段、第二段、第三段、第四段，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为四边形，每个所述四边形螺旋单体中的第一段与所述下面板平行并与靠近所述下面板的过渡层连接，第三段与所述上面板平行并与与靠近所述上面板的过渡层连接。
3.根据权利要求2所述的混凝土夹芯板，其特征在于，每个所述四边形螺旋单体的第二段与所述上面板之间的夹角呈α，其中45°<α<90°。
4.根据权利要求2所述的混凝土夹芯板，其特征在于，每个所述四边形螺旋单体的第四段与所述上面板之间的夹角呈β，其中45°<β<90°。
5.根据权利要求1所述的混凝土夹芯板，其特征在于，所述钢纤维龙形芯材的数量为多个，且这多个所述钢纤维龙形芯材均匀分布在所述上面板和所述下面板之间。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的混凝土夹芯板，其特征在于，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为矩形。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的混凝土夹芯板，其特征在于，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为梯形。
8.根据权利要求7所述的混凝土夹芯板，其特征在于，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为等腰梯形。
9.根据权利要求2-5中任一项所述的混凝土夹芯板，其特征在于，所述四边形螺旋结构围成的内孔的横截面为平行四边形。
10.一种混凝土夹芯板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)制备钢纤维龙形芯材，所述钢纤维龙形芯材采用四边形螺旋结构；
(b)浇筑混凝土上面板和下面板；
(c)过渡层制备；
(d)龙形芯材制备，将预制的钢纤维龙形芯材铺放在所述下面板上；
(e)混凝土夹芯板成型，将未铺放钢纤维龙形芯材的上面板扣向下面板，制成混凝土夹芯板。
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