CN108018990A - 一种封闭发泡管芯式复合板及建筑用承重材料 - Google Patents

Abstract

一种封闭发泡管芯式复合板及建筑用承重材料，所述封闭发泡管芯式复合板包括上面板、下面板和设于它们之间的管芯层，所述管芯层由若干个管体相互排列挤紧后与上面板、下面板连接形成一整体；所述管体为内部中空的封闭式结构，管体内填充有发泡层。本发明还包括一种建筑用承重材料。本发明一方面在同等强度下，用料最少；在同等重量下，强度最大；另一方面，能够缩短发泡时间，减少管体内的对流，提高隔音效果，且使管体不受弯，使用寿命长。

Description

一种封闭发泡管芯式复合板及建筑用承重材料

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是一种封闭发泡管芯式复合板及建筑用承重材料。

背景技术

在建筑行业，建筑材料特别重要，建筑材料通过组合，制成建筑物中的梁、板或立柱。

随着工业化和现代化的推进，因水泥板具有更好的支撑强度，现代社会大多使用水泥板作为梁、立柱等基材，从而使房子更加牢固。然而，采用水泥板作为建筑基材，会存在如自重大、施工周期长、施工期间易受扰动和不环保等缺点。为了解决这些问题，建筑行业开始采用金属材料作为建筑基材。

现有技术中，通常采用实心钢板作为建筑基材，利用钢的高强度性能，对房屋进行构架建设。然而这种方式通常用料较多，在用于高层建筑时虽然可以保证建筑的强度，但是会带来自重大、材料浪费多等问题；在进行建筑板材的安装和起吊过程中，由于体积大，重量重，会大大增加建筑人员的劳动强度，且存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种用料省、自重轻、结构强度高，防腐性能好，保温效果好，使用寿命长的封闭发泡管芯式复合板及建筑用承重材料。

本发明的技术方案是：

本发明之一种封闭发泡管芯式复合板，包括上面板、下面板和设于它们之间的管芯层，所述管芯层由若干个管体相互排列挤紧后与上面板、下面板连接形成一整体；所述管体为内部中空的封闭式结构，管体内填充有发泡层。

本发明将管芯层与上面板和下面板连接成一体，一方面在节省材料的同时，还能保证上面板和下面板受到应力后能够通过管芯层疏散到各个管体上，从而减少复合板的整体应力，进而增大结构的整体强度；另一方面，大大实现了轻量化，且由于重量轻，便于安装和起吊，大大降低了操作人员的劳动强度，提高安全性。总之，本发明的复合板与现有的各种板材相比存在以下优点：（1）在同等强度下，用料最少；（2）在同等重量下，强度最大。

通过在管体内填充发泡层，一方面能够减少管体内的对流，提高隔音效果；另一方面，填充的发泡层可作为支撑结构，使管体不受弯，增加管体的支撑力；并且泡沫的使用寿命长，由于里面没有空气，不会发生裂缝和各种反应等。

另外，通过将管体设计成内部中空的封闭式结构，使得上下面板便于与管体的上下两端焊接，降低与焊料连接的难度，使焊接可一次性完成，且大大降低废品率；另一方面，能够提高管体与焊料之间的连接界面强度，进而提高整个焊接面的抗拉强度和冲击热应力。

进一步，所述发泡层是通过在管体内流入树脂材料的原液，在管体内发泡成泡沫树脂而形成的。之所以选用树脂材料，是因为其易发泡，且保温性能较好。

进一步，所述树脂材料可以是但不限于聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂。本发明优选为聚氨酯，因为聚氨酯主要具有以下优点：（1）保温性能好。导热系数在0.025左右；（2）防水性能好。泡沫孔是封闭的，封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去；（3）粘结性能好，耐老化。

进一步，所述管体上开设有与其它管体相互连通的孔，管芯层与上面板、下面板连接形成一整体后，通过连通的孔灌入发泡原液。

其中，当管体之间紧密排列时，管体上开设有与其它管体相互连通的孔；所述的其它管体是指与该管体同一横排、或同一列排又或同一斜排的管体，又或是除该管体的所有其它管体。由于填充发泡层是在复合板连接成型后进行的，成型后每个管体与其它管体之间的孔是相互连通的，通过不断灌入发泡原液，发泡原液会从第一个管体开始依次经孔流入至最后一个管体。

例如，管体上开设有与其在同一横排的其它管体相互连通的孔，即每排上的管体的孔相通，发泡原液从该排的第一个管体开始依次经孔流入至该行的最后一个管体即可，然后再进行下一排管体的操作。又如让所有管体的孔相连通，这样，可一次性灌入发泡原液至每个管体中，大大缩短发泡时间，省时省力。

当管体之间间隔排列时，因为填充发泡层是在复合板连接成型后进行的，位于中间部分的管体上的孔会被周边的管体阻挡，以致无法充入发泡原液，这样，在管体的上端和/或下端开设孔，可以沿着管体的上边沿或下边沿使流动的发泡原液流入上部或下部的小孔内即可。

进一步，所述管芯层与上面板和下面板之间设有连接层，所述连接层由钎焊、电阻焊、激光焊或胶接方式形成。将管芯层与上面板和下面板焊接或胶接形成一体，当上面板和下面板受到应力时，能够通过管芯层疏散到各个管体上，横向和竖向受力小，不易变形，从而减少复合板的整体应力，进而增大结构的整体强度和稳定性。当管芯层与上面板和下面板采用焊接方式时，对环境变化的敏感度非常低，持久性长。本发明优选采用钎焊方式，能够使整个结构的受力更加均匀。

进一步，所述连接层的厚度为0.5~2mm。该厚度范围能够确保将管芯层与上面板、下面板之间紧固成型，即使受到较大应力，也不会产生松动。若小于0.5mm，则牢固性差；若大于2mm，尤其是在焊接过程中，既浪费焊料，又使得焊接时间长，且容易损伤管体。

进一步，所述管体为槽型管、工字型管、角型管、T型管、弧形管或一字型管。这些管体与上下面板的连接面均封闭，大大提高焊接质量，降低废品率。其中，若上述管体均间隔分布在上面板和下面板之间时，槽型管的连接强度最大，一字型管的连接强度最小。因此在间隔排布时，一字型管的排布间隔要小于其他管体，以增大整体的结构应力。另外，弧形管弧形结构可以是半圆形，也可以是大于半圆形。

进一步，所述管体的材质为低导热系数的不锈钢材质。采用低导热系数的不锈钢材质，一方面导热系数低能够大大提高保温效果，用作建筑材料时冬暖夏凉，大大提高居住的舒适感；另一方面，不锈钢材质具有遇水不生锈的特性，由于房屋需要经受雨水的洗刷，在经受长期的雨水洗刷后，房屋的钢架结构容易受到雨水的侵蚀，采用不锈钢，则可以防止钢架受潮生锈，从而延长整个房屋的使用寿命，理论上可以保证整个房屋永久不坏。

管体可以是但不限于654SMO不锈钢管、254SMO不锈钢管、镍基合金625不锈钢管，只要是导热系数低、防腐性能好、强度高的不锈钢都可以。本发明优选为654SMO不锈钢，654SMO不锈钢为超级奥氏体不锈钢，具有较高的屈服强度、抗拉强度和延伸率，且防腐性能好，能够大大提高整体结构的强度，提高使用寿命，且具有低导热系数，保温效果好。

进一步，所述上面板和/或下面板为金属板或碳板。碳板具有耐高温、散热快、线膨胀系数低、强度高、耐腐蚀和质量轻等优点，且碳板容易成型，易于加工，成本低。而金属板具有强度大，耐腐蚀的优点。

进一步，所述上面板和/或下面板的材质为不锈钢、玻璃钢、碳钢、钛钢或铝合金中的一种。

进一步，所述上面板和/或下面板的厚度δ为：0.5≤δ≤6mm。将复合板用在不同的场合下，其面板的厚度是不同的，总体而言，设置在上述范围内最佳，若小于0.5mm，则会降低整体结构的强度，且不易加工，若高于6mm，则会增加重量，不易安装和起吊，且增加材料成本。

例如，当将复合板用于制作建筑材料能承重用的柱和梁时，其承受的作用力较大，因此选择相对较厚的面板，上面板和下面板的厚度可以相同，也可以不同。上面板和下面板的厚度根据楼层层数而定：当楼层较高时，受压力较小，则应选择较薄的面板，且δ值随着楼层高度的增加而减小；当楼层较低时，受压力较大，则应选择较厚的面板，且δ值随着楼层高度的减小而增加。

当将复合板用于制作楼板时，相对于立柱和大梁而言承受的作用力较小，因此整体的厚度相对较小，在保证整体强度的基础上，还减少了自重。

进一步，所述上面板和下面板做成四周翻边的形状，包住管芯层；或者焊接所用焊料的边缘翻边，包住管芯层。这样，一是能够防止管芯层受到磨损，二是能够防止最边上的管体产生松动，通过四周翻边，能够与最边上的管体之间产生相互的作用力，不会使管体单独受力而产生松动等现象。

进一步，所述管体之间间隔排列，或者相邻所述管体的侧面相互挤紧压缩，压缩量为2%~5%。

通过间隔排列，可以减少管体的数量和整体的重量，降低成本。管体的排列可以是顺序排列，也可以是对称排列，还可以是背对式排列，又或者是这几种排列结构之间的交互式排列等。

通过相互挤紧压缩，能够防止相邻管体的侧面之间留有缝隙，当上面板和下面板受到应力后，若相邻管体的侧面之间留有缝隙，容易使管体产生弯折、移位或松动，大大降低使用寿命。通过将压缩量设置在2%~5%的范围内，是因为该范围能够使得管体受到应力后不弯折，管体之间所受到的作用力相互抵消，从而提高整体的结构强度；另一方面，使得管体低端的孔能够相互连通，不会产生错位现象，确保发泡原液能够顺畅灌入每个管体内。

进一步，所述管体之间的间隔为10~50mm，这样，能够提高整体强度。若管体间隔太大，会降低整体的结构应力，若管体间隔太小，则整体重量及成本降低不显著。

进一步，所述管体内还设有保温层。在填充发泡层的基础之上，进一步提高保温效果。

进一步，所述管体的管壁厚度为0.1~3mm。将管壁厚度设置于该区间范围内，既实现了轻量化，又降低了导热系数，若低于0.1mm，则会降低整体结构的强度，若高于3mm，则会增大导热系数，且增加材料成本。

本发明之一种建筑用承重材料，采用前述的封闭发泡管芯式复合板制成。

建筑用承重材料包括梁、柱或板。其中板可以是楼板、内墙板、外墙板、屋顶板等。管芯式复合板能够在节省材料的同时，保证整个梁、柱或板自重轻，而重量轻时，对地震的反应能力就小，间接地提高了整个楼层的结构强度，抗震能力强。且由于重量轻，便于安装和起吊，大大降低了建筑工人的劳动强度，提高安全性。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1所示实施例1的A部结构放大示意图；

图3是图1所示实施例1槽型管的排列结构示意图；

图4是本发明实施例2槽型管的排列结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1~图3所示：一种封闭发泡管芯式复合板，包括上面板1、下面板2和设于它们之间的管芯层3，管芯层3由若干个槽型管31相互排列挤紧后与上面板1、下面板2通过钎焊形式连接形成一整体，槽型管31的上下两端封闭，内部为一空腔；槽型管31内填充有发泡层4。

其中，发泡层4是通过在槽型管31内流入聚氨酯原液，在槽型管31内发泡成泡沫聚氨酯而形成的。每个槽型管31的侧面底端均开设有与其在同一竖排的其它槽型管相互连通的孔5，即每排上的槽型管31的孔5相通，聚氨酯原液从该排的第一个槽型管开始依次经孔5流入至该排的最后一个槽型管即可，然后再进行下一竖排槽型管的操作，从而缩短发泡时间。

本实施例的上面板1和下面板2均为不锈钢板，槽型管31为654SMO不锈钢管。槽型管31的管壁厚度为3mm，上面板1和下面板2的厚度δ为1mm。

相邻槽型管31的侧面相互挤紧压缩，压缩量为2%，以防止产生缝隙，可通过压板将挤紧后的若干个槽型管压住，防止在复合板成型过程中产生缝隙。

上面板1和下面板2夹设管芯层3后，通过钎焊进行加热，使钎料加热熔化，熔化后的钎料使得槽型管31的顶部渗入上面板1、下面板2的机体孔隙中，待冷却后形成复合板结构。其中钎料采用铜基。钎焊后所形成的钎焊层6厚度为0.5mm。钎焊后的复合板即可进行槽型管发泡操作。

该管芯式复合板适用于制成建筑材料能承重用的楼板、内墙板、外墙板、屋顶板。

实施例2

如图4所示：与实施例1的区别在于，相邻槽型管31的侧面相互挤紧压缩，但排列结构为对称式排列。

其它同实施例1。

实施例3

与实施例1的区别在于，槽型管31的排列结构为间隔式排列，间隔距离为40cm。槽型管31的上端和下端均设有用于充入聚氨酯原液的孔。

其它同实施例1。

实施例4

与实施例1的区别在于，钎焊料冲孔翻边，使得槽型管31套在钎焊层4的翻边上定位，即钎焊料渗入槽型管31的凹形孔中，将槽型管31套住，从而实现槽型管31的稳固连接。

其它同实施例1。

实施例5

一种封闭发泡管芯式复合板，包括上面板、下面板和设于它们之间的管芯层，管芯层由若干个槽型管相互排列挤紧后与上面板、下面板通过钎焊形式连接形成一整体，槽型管31的上下两端封闭，内部为一空腔；槽型管内填充有发泡层。

其中，发泡层是通过在槽型管内流入环氧树脂原液，在槽型管内发泡成泡沫环氧树脂而形成的。 每个槽型管的底端均开设有与其它槽型管相互连通的孔，管芯层与上面板、下面板连接形成一整体后，通过连通的孔灌入环氧树脂原液。在对槽型管进行排列时，使得每个槽型管的孔与相邻槽型管之间的孔相连通，这样，可一次性灌入环氧树脂原液至每个槽型管中，大大缩短发泡时间。

槽型管内还设有保温层，本实施例的保温层为气凝胶。

其中，上面板和下面板均为碳板，槽型管为654SMO不锈钢管。槽型管的管壁厚度为1mm，上面板厚度δ₁为3mm，下面板厚度δ₂为1mm。

相邻槽型管的侧面相互挤紧压缩，压缩量为4%，以防止产生缝隙。

上面板和下面板与管芯层之间通过胶接方式成型，如采用环氧胶、聚氨酯胶等。胶接后所形成的胶接层厚度为1mm。

该管芯式复合板适用于制成建筑材料能承重用的柱或梁，且更适用于低楼层。

实施例6

与实施例1的区别在于，槽型管的管壁厚度为1.5mm，上面板厚度δ₁为5mm，下面板厚度δ₂为2mm；发泡原液为酚醛树脂原液；相邻槽型管的侧面相互挤紧压缩，压缩量为3%。

其它同实施例1。

该管芯式复合板适用于制成建筑材料能承重用的柱或梁，且更适用于高楼层。

实施例7

与实施例1的区别在于，槽型管的管壁厚度为2.5mm，上面板和下面板的厚度δ均为4mm。相邻槽型管的侧面相互挤紧压缩，压缩量为5%。

其它同实施例1。

该管芯式复合板适用于制成建筑材料能承重用的柱或梁或楼板。

实施例8

与实施例3的区别在于，槽型管由弧形管代替，弧形管为半圆形管。管壁厚度为0.5mm，弧形管的排列结构为间隔式排列，间隔距离为20cm。

其它同实施例3。

实施例9

与实施例3的区别在于，槽型管由一字型管代替，管壁厚度为2mm，弧形管的排列结构为间隔式排列，间隔距离为10cm。

其它同实施例3。

实施例10

与实施例1的区别在于，槽型管由工字型管代替，管壁厚度为0.1mm，工字型管的侧面相互挤紧压缩，压缩量为3%。

其它同实施例1。

实施例11

与实施例1的区别在于，上面板和下面板的材质为碳钢。

其它同实施例1。

实施例12

与实施例1的区别在于，槽型管为254SMO不锈钢管。

其它同实施例1。

实施例13

与实施例1的区别在于，槽型管为镍基合金625不锈钢管。

其它同实施例1。

实施例14

与实施例1的区别在于，上面板和下面板做成四周翻边的形状，包住管芯层，且翻边与最边上的槽型管相接触。

其它同实施例1。

实施例15

与实施例1的区别在于，铜钎焊料的边缘翻边，包住管芯层。

其它同实施例1。

综上所述，本发明具有以下优点：

（1）将管芯层与上面板和下面板连接成一体，使得在同等强度下，用料最少；在同等重量下，强度最大；

（2）将管体设计成内部中空的封闭式结构，使得上下面板便于与管体的上下两端焊接，降低与焊料连接的难度，使焊接可一次性完成，且大大降低废品率；另一方面，能够提高管体与焊料之间的连接界面强度，进而提高整个焊接面的抗拉强度和冲击热应力；

（3）在管体内填充发泡层，一方面能够减少管体内的对流，提高隔音效果；另一方面，填充的发泡层可作为支撑结构，使管体不受弯，增加管体的支撑力；并且泡沫的使用寿命长，由于里面没有空气，不会发生裂缝和各种反应等；

（4）通过在管体上开设孔，可一次性灌入发泡原液至每个管体中，大大缩短发泡时间；

（5）管体的材质为低导热系数的不锈钢材质，能够大大提高保温效果，且不易生锈，使用寿命长；

（6）管体壁薄，既实现轻量化，又进一步降低导热系数；

（7）相邻管体的侧面相互挤紧，能够大大提高整体的结构强度，不易产生松动；

（8）管芯式复合板用于制成建筑材料能承重用的梁、柱或板，在节省材料的同时，保证整个梁、柱或板自重轻，而重量轻时，对地震的反应能力就小，间接地提高了整个楼层的结构强度，抗震能力强。且由于重量轻，便于安装和起吊，大大降低了建筑工人的劳动强度，提高安全性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，包括上面板、下面板和设于它们之间的管芯层，所述管芯层由若干个管体相互排列挤紧后与上面板、下面板连接形成一整体；所述管体为内部中空的封闭式结构，管体内填充有发泡层。

2.根据权利要求1所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述发泡层是通过在管体内流入树脂材料的原液，在管体内发泡成泡沫树脂而形成的；或者所述树脂材料为聚氨酯、环氧树脂或酚醛树脂。

3.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述管体上开设有孔，管芯层与上面板、下面板连接形成一整体后，通过孔灌入发泡原液。

4.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，管芯层与上面板和下面板之间设有连接层，所述连接层由钎焊、电阻焊、激光焊或胶接方式形成；或者所述连接层的厚度为0.5~2mm。

5.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述管体为槽型管、工字型管、角型管、T型管、弧形管或一字型管；或者所述管体的材质为654SMO不锈钢管、254SMO不锈钢管或镍基合金625不锈钢管。

6.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述上面板和/或下面板为金属板或碳板；或者所述上面板和/或下面板的材质为不锈钢、玻璃钢、碳钢、钛钢或铝合金中的一种；或者所述上面板和/或下面板的厚度δ为：0.5≤δ≤6mm；或者所述上面板和下面板做成四周翻边的形状，包住管芯层。

7.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述管体之间间隔排列或者相邻管体的侧面相互挤紧压缩，所述压缩量为2%~5%；或者所述管体之间的间隔为10~50mm。

8.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述管体内还设有保温层。

9.根据权利要求1或2所述的封闭发泡管芯式复合板，其特征在于，所述管体的管壁厚度为0.1~3mm。

10.一种建筑用承重材料，采用根据权利要求1~9任一项所述的封闭发泡管芯式复合板制成。