CN108756119A - 一种应用于建筑墙体的frp外挂体系、制备方法及其应用 - Google Patents

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秦珩
刘磊
杨德兴
吴磊
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Nanjing Sibel Composite Material Yizheng Co Ltd
NANJING SPARE COMPOSITES CO Ltd
Shenyang Sinsi New Material Composite Material Co Ltd
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Nanjing Sibel Composite Material Yizheng Co Ltd
NANJING SPARE COMPOSITES CO Ltd
Shenyang Sinsi New Material Composite Material Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系、制备方法及其应用，属于建筑材料技术领域，该FRP外挂体系由若干个FRP组件组装而成，FRP纤维增强复合材料组件由FRP纤维增强复合材料组成，各FRP组件之间连接组成半成品，半成品的再固定于建筑墙体上，FRP纤维增强复合材料以纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种为增强材料，以热固性树脂为基体，添加无机阻燃剂。本发明利用FRP轻质高强的特性，制作FRP外挂拼装式构件，用标准化的构件现场干法施工，降低了预制混凝土外墙的加工难度和建造成本，具有良好的耐候性，可以很好的保持外立面效果。

Description

一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种FRP外挂体系、制备方法及其应用，特别是涉及一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系、制备方法及其应用，属于建筑材料技术领域。
背景技术
装配式建筑是将工厂预制好的部品部件运输到工地，现场装配而成，目前，市场上最为常见的是预制混凝土装配式住宅建筑，在该类装配式住宅中，预制楼梯、预制混凝土叠合楼板等平面构件制作简单，安装快捷，推广的很快，但是装配式混凝土外墙在实际应用中，往往因为技术复杂、立面平整、样式单一，难以满足设计师对建筑立面的个性化要求，推广缓慢，同时，装配式混凝土外墙也存在单方制造、运输与安装成本偏高的现实情况，其相对平面预制构件成本增加的主要原因如下：
1、三维构件制作和拆模困难；
2、自重大，吊装设备要求高；
3、外挂预制构件需多次拼装，制约安装速度；
4、运输效率很低。
为解决上述问题，采用复合材料进行了针对性的有益尝试，取得了较好的效果。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系、制备方法及其应用，利用FRP轻质高强的特性，制作FRP外挂拼装式构件，用标准化的构件现场干法施工，大大降低了预制混凝土外墙的加工难度和建造成本。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系，由若干个FRP纤维增强复合材料组件组装而成，FRP纤维增强复合材料组件由FRP纤维增强复合材料组成，各FRP纤维增强复合材料组件之间的连接采用铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接，连接组成半成品，半成品的再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP纤维增强复合材料包括基体、增强材料和无机阻燃剂，所述增强材料由纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种组成，所述基体为热固性树脂。
优选的，所述纤维纱、纤维毡及布均为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或者多种组合而成。
优选的，所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂中的一种。
优选的，所述无机阻燃剂为平均粒径为10-20μm的氢氧化铝。
一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系的制备方法，该FRP外挂体系由若干个FRP纤维增强复合材料组件组装而成，FRP纤维增强复合材料组件以纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种为增强材料，以热固性树脂为基体，添加无机阻燃剂，各FRP纤维增强复合材料组件之间采用铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接形成半成品，半成品再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，最终形成该FRP外挂体系。
一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，该FRP外挂体系的应用包括FRP飘窗，所述FRP飘窗由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP飘窗包括FRP空腹板，所述FRP空腹板包括多个并列设置的空腹板中间板、及设置在多个空腹板中间板侧边的空腹板边板，及连接多个空腹板中间板的多个空腹板竖板。
一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，该FRP外挂体系的应用包括FRP空调支架，所述FRP空调支架由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP空调支架包括多个槽材及设置在多个槽材两侧的角钢，所述角钢与所述槽材之间通过铆钉连接。
一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，该FRP外挂体系的应用包括FRP百叶，所述FRP百叶由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP百叶包括槽材及设置在所述槽材内的若干个百叶叶片，所述百叶叶片与所述槽材之间通过螺栓及铆钉连接。
本发明的有益技术效果：按照本发明的应用于建筑墙体的FRP外挂体系，本发明提供的应用于建筑墙体的FRP外挂体系，利用FRP轻质高强的特性，制作FRP外挂拼装式构件，用标准化的构件现场干法施工，大大降低了预制混凝土外墙的加工难度和建造成本，FRP材料以纤维和树脂为基材的复合材料，在航空航天、铁道铁路、建筑行业、市政工程等行业中广泛应用，FRP材料应用于建筑墙体建筑中，不仅具有轻质高强的优良特性，而且，由于FRP材料的导热系数为0.3-0.4W/(m·k)，只有钢筋混凝土的1/4左右，也会大大的改善传统空调搁板、飘窗等构件热工性能差的问题，FRP外挂体系更是具有良好的耐候性，无需特殊维护，其正常使用寿命高于传统塑钢窗和外墙外保温体系，无需定期保养，可以很好的保持外立面效果。
附图说明
图1为本发明的一优选实施例的侧面与飘窗板连接剖面图；
图2为本发明的一优选实施例的上板FRP骨架图；
图3为本发明的一优选实施例的侧面与飘窗板连接立面图；
图4为本发明的一优选实施例的空腹板中间板示意图；
图5为本发明的一优选实施例的另一空腹板中间板示意图；
图6为本发明的一优选实施例的另一空腹板中间板示意图；
图7为本发明的一优选实施例的空腹板竖板示意图；
图8为本发明的一优选实施例的另一空腹板竖板示意图；
图9为本发明的一优选实施例的空腹板端盖示意图；
图10为本发明的一优选实施例的另一空腹板端盖示意图；
图11为本发明的一优选实施例的空腹板边板示意图；
图12为本发明的一优选实施例的空调搁板平面图；
图13为本发明的一优选实施例的空调支架剖面图；
图14为本发明的一优选实施例的空调支架平面图；
图15为本发明的一优选实施例的百叶窗立面图；
图16为本发明的一优选实施例的空调支架与预埋件连接示意图；
图17为本发明的一优选实施例的空调支架与空调搁板连接示意图；
图18为本发明的一优选实施例的空调支架与百叶连接示意图；
图19为本发明的一优选实施例的空调支架与百叶连接示意图。
图中：1-化学螺栓，2-热镀锌连接件，3-热镀锌连接件，4-防水胶带，5-挤塑板，6-自攻钉，7-第一飘窗空腹板竖板，8-第二飘窗空腹板竖板，9-BMC塞块，10-木芯填充物，11-飘窗空腹板上板，12-SMC封盖，13-耐候胶，14-找平层，15-窗户，16-FRP空腹板，17-大理石铺装，18-空调搁板，19-支架，20-百叶，21-装饰层，22-保温层，23-混凝土墙，24-预埋件，25-弹簧垫片，26-镀锌螺栓，27-弹簧销。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本实施例提供的一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系，由若干个FRP纤维增强复合材料组件组装而成，FRP纤维增强复合材料组件由FRP纤维增强复合材料组成，各FRP纤维增强复合材料组件之间的连接采用铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接，连接组成半成品，半成品的再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP纤维增强复合材料包括基体、增强材料和无机阻燃剂，所述增强材料由纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种组成，所述基体为热固性树脂。
在本实施例中，所述纤维纱、纤维毡及布均为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或者多种组合而成，所述无碱纤维纱为1200TEX-4800TEX无捻粗纱，1200TEX-4800TEX无捻粗纱的质量含量为35-45％，所述无碱纤维毡为规格为300-900g/m2的无碱纤维毡，所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂中的一种，所述无机阻燃剂为平均粒径为10-20μm的氢氧化铝。
在本实施例中，本实施例提供的一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系的制备方法，该FRP外挂体系由若干个FRP纤维增强复合材料组件组装而成，FRP纤维增强复合材料组件以纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种为增强材料，以热固性树脂为基体，添加无机阻燃剂，各FRP纤维增强复合材料组件之间采用铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接形成半成品，半成品再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，最终形成该FRP外挂体系。
在本实施例中，所述FRP纤维增强复合材料组件以质量含量为35-45％的1200TEX-4800TEX无捻粗纱和规格为300-900g/m2无碱纤维毡为增强材料，以粘度为350-750mPa·s的热固性树脂为基体，添加平均粒径为10-20μm的氢氧化铝为无机阻燃剂。
在本实施例中，本实施例提供的一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，该FRP外挂体系的应用包括FRP飘窗，所述FRP飘窗由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP飘窗包括FRP空腹板，所述FRP空腹板包括多个并列设置的空腹板中间板、及设置在多个空腹板中间板侧边的空腹板边板，及连接多个空腹板中间板的多个空腹板竖板。
在本实施例中，支架与百叶可以合并称为空调支架及百叶外挂体系，这是由于百叶需要连接在支架上，在使用时，百叶是挂在支架上的。
因此，在本实施例中，本实施例提供的一种应用于装配式外墙的FRP外挂体系的应用，该FRP外挂体系的应用包括FRP空调支架&百叶，所述FRP空调支架&百叶由FRP玻璃纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于装配式外墙上，所述FRP空调支架&百叶包括多个槽材或者方管及设置在多个槽材或方管两侧的角钢，槽材及设置在所述槽材内的若干个百叶叶片，所述角钢与所述槽材之间、所述百叶叶片与所述槽材之间通过铆钉连接。
在本实施例中，如图12-图19所示，FRP空调支架19和百叶20，由FRP组件经过铆接、栓接、结构胶粘接、公母榫接及多种组合等组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓、金属连接件及多种组合形式固定于建筑墙体上。
在本实施例中，FRP组件包括：1)空调支架19：120*60*5/5.5槽材或88.5*3.1方管(两者选其一)、80*30*3槽材、50*35*5角钢；2)百叶20：75*34*1.8百叶20叶片、38*25*2槽材、38*38*2方管。
在本实施例中，各FRP组件均采用拉挤工艺成型，以质量含量为35-45％的1200TEX-4800TEX无捻粗纱和规格为200-900g/m2无碱纤维毡为增强材料；以粘度为350-750mPa·s热固性树脂为基体、添加平均粒径为10-20μm的氢氧化铝为无机阻燃剂。
在本实施例中，其安装方式包括：
现浇式的：在建筑墙体上打孔装上化学螺栓固定金属连接件，固定的金属件再与120槽材使用金属螺栓连接；支架19及百叶20的连接采用金属角钢连接及金属螺杆连接成整体。
预制式的：在建筑墙体上事先预制一个稍大于88.5*88.5方孔，在空调支架19的方管内腔装上一个弹簧销27，将组装好的空调支架19方管插入此方孔中，直到伸缩的弹簧弹出固定卡住。
在本实施例中，如图1-图4所示，FRP飘窗，由FRP组件经过铆接、栓接、结构胶粘接、公母榫接及多种组合等形式组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓、金属连接件及多种组合形式固定于建筑墙体上。
在本实施例中，FRP组件包括：制备的FRP空腹板16包括：634*60*3.2/3.5空腹板中间板、617*60*3.2/3.5空腹板中间板、317*60*3.2/3.5空腹板中间板、600*60*3.2/3.5空腹板边板、600*60*2.8/3.5空腹板竖板和300*60*2.8/3.5空腹板竖板，产品性能满足GB/T31539-2015<结构用纤维增强复合材料型材>中M23等级。
在本实施例中，如图4所示，634*60*3.2/3.5空腹板中间板为闭合的四腔结构，筋厚3-4mm，面板厚3-3.5mm，两端设计有凸榫头可以用于连接相邻的空腹板。
在本实施例中，如图5所示，617*60*3.2/3.5空腹板中间板为闭合的四腔结构，筋厚3-4mm，面板厚3-3.5mm，一端设计有凸榫头另一端设计有凹槽可以用于连接相邻的空腹板。
在本实施例中，如图6所示，317*60*3.2/3.5空腹板中间板为闭合的两腔结构，筋厚3-4mm，面板厚3-3.5mm，一端设计有凸榫头另一端设计有凹槽可以用于连接相邻的空腹板。
在本实施例中，如图7所示，600*60*2.8/3.5空腹板竖板为闭合的四腔结构，筋厚3-4mm，面板厚2.5-3.5mm，两端均为平面不可拼接用。
在本实施例中，如图8所示，300*60*2.8/3.5空腹板边板为闭合的两腔结构，筋厚3-4mm，面板厚2.5-3.5mm，两端均为平面不可拼接用。
在本实施例中，如图图9和图10所示，分别为SMC工艺制做的端盖，分别为300mm宽和600mm宽，组合使用能适用于300mm倍数的飘窗板做为封端用。
在本实施例中，如图11所示，600*60*3.2/3.5空腹板边板为闭合的四腔结构，筋厚3-4mm，面板厚3-3.5mm，一端设计有凹槽可以用于连接相邻的空腹板，另一端为平面终止拼接更多的空腹板。
在本实施例中，所述FRP空腹板16拼成接以300mm为倍数并适合于窗洞的宽度，用相应的金属连接件、金属螺栓、化学螺栓1、BMC垫块连接固定于混凝土墙23上，再配上SMC端盖、防水胶、保温层22、大理石板组装成飘窗。
在本实施例中，各FRP组件均采用拉挤工艺成型，以质量含量为35-45％的1200TEX-4800TEX无捻粗纱和规格为300-900g/m2无碱纤维毡为增强材料；以粘度为350-750mPa·s热固性树脂为基体、添加平均粒径为10-20μm的氢氧化铝为无机阻燃剂。
在本实施例中，如图5-图11所示，FRP空腹板16：634*60*3.2/3.5空腹板中间板、617*60*3.2/3.5空腹板中间板、317*60*3.2/3.5空腹板中间板、600*60*3.2/3.5空腹板边板、利用凸榫和凹槽设计依次组装成2块2700mm宽的板，拼接处涂上环氧结构胶，环氧结构胶起粘接和填缝防水用，一块称为上板，一块称为下板，其中下板切割边以能放进窗洞。
在本实施例中，上板固定于混凝土墙23的安装如下：
将9个热镀锌金属连接件用化学螺栓1固定于混凝土墙23面上，在这里使用化学螺栓1时先用电锤在混凝土墙23板侧面打孔，清理孔内灰尘再放入玻璃胶管，使用电钻将螺杆钻入孔内同时搅碎玻璃胶管，其中9个热镀锌金属连接件的排布保证634mm、617mm和600mm宽的空腹板各对应上2个，317mm宽的对应1个，调平热镀锌金属连接件拧紧螺母。将拼好的FRP空腹板16上板打好孔，插入FRP空腹板16上板使用热镀锌螺栓26将其固定到金属连接件上，至此FRP空腹板16上板固定于固定于混凝土墙23面上。
在本实施例中，下板固定于混凝土墙23体的安装如下：
在窗洞的墙体23上用电锤错位打孔，清理孔内灰尘再放入化学螺栓的玻璃胶管，使用电钻将螺杆钻入孔内同时搅碎玻璃胶管，在对应打孔的位置放置BMC垫块，其中634*60*3.2/3.5空腹板中间板图4和617*60*3.2/3.5空腹板中间板图5各放5个BMC 9垫块，600*60*3.2/3.5空腹板边板13放4个BMC9垫块，317*60*3.2/3.5空腹板中间板图8放入2个BMC 9垫块。再用螺栓拧紧，至此FRP空腹板下板固定于固定于混凝土墙体上。
在本实施例中，FRP空腹板16竖板的安装如下：
在上板和下板左、右边沿相应位置打入不锈钢铆螺母，分别用不锈钢螺栓固定U型垫镀锌槽钢，此槽钢内槽口尺寸应在60mm-0/+3mm公差，在下板上的槽钢安装时保持一定坡度，侧面留有排水孔。将600*60*2.8/3.5空腹板竖板和300*60*2.8/3.5空腹板竖板装入槽钢中并用垫镀锌螺栓26固定，同时在左、右两侧中段各用2个角型热镀锌和化学螺栓1将空腹板竖板与混凝土墙23面连接并固定。
在本实施例中，其他部件的安装如下：
将300mm和600mmSMC端盖涂上环氧结构胶装入上板的前端和下板的前、后2端用于封端。
在各连接位置贴上防水胶带4，在外侧贴上外保温层22(挤塑板5)，在飘窗板内部即上板的下面、下板的上面分别做上找平层14、再贴上大理石板。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的应用于建筑墙体的FRP外挂体系，本实施例提供的应用于建筑墙体的FRP外挂体系，利用FRP轻质高强的特性，制作FRP外挂拼装式构件，用标准化的构件现场干法施工，大大降低了预制混凝土外墙的加工难度和建造成本，FRP材料以纤维和树脂为基材的复合材料，在航空航天、铁道铁路、建筑行业、市政工程等行业中广泛应用，FRP材料应用于建筑墙体建筑中，不仅具有轻质高强的优良特性，而且，由于FRP材料的导热系数为0.3-0.4W/(m·k)，只有钢筋混凝土的1/4左右，也会大大的改善传统空调搁板、飘窗等构件热工性能差的问题，FRP外挂体系更是具有良好的耐候性，无需特殊维护，其正常使用寿命高于传统塑钢窗和外墙外保温体系，无需定期保养，可以很好的保持外立面效果。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系，由若干个FRP纤维增强复合材料组件组装而成，其特征在于，FRP纤维增强复合材料组件由FRP纤维增强复合材料组成，各FRP纤维增强复合材料组件之间的连接采用铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接，连接组成半成品，半成品的再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP纤维增强复合材料包括基体、增强材料和无机阻燃剂，所述增强材料由纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种组成，所述基体为热固性树脂。
2.如权利要求1所述的一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系，其特征在于，所述纤维纱、纤维毡及布均为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或者多种组合而成。
3.如权利要求1所述的一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系，其特征在于，所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂中的一种。
4.如权利要求1所述的一种应用于建筑墙体的FRP外挂体系，其特征在于，所述无机阻燃剂为平均粒径为10-20μm的氢氧化铝。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的应用于建筑墙体的FRP外挂体系的制备方法，其特征在于，该FRP外挂体系由若干个FRP纤维增强复合材料组件组装而成，FRP纤维增强复合材料组件以纤维纱、纤维毡及布的一种或者多种为增强材料，以热固性树脂为基体，添加无机阻燃剂，各FRP纤维增强复合材料组件之间采用铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接形成半成品，半成品再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，最终形成该FRP外挂体系。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，其特征在于，该FRP外挂体系的应用包括FRP飘窗，所述FRP飘窗由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP飘窗包括FRP空腹板，所述FRP空腹板包括多个并列设置的空腹板中间板、及设置在多个空腹板中间板侧边的空腹板边板，及连接多个空腹板中间板的多个空腹板竖板。
7.一种如权利要求1-5任意一项所述的应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，其特征在于，该FRP外挂体系的应用包括FRP空调支架，所述FRP空调支架由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP空调支架包括多个槽材及设置在多个槽材两侧的角钢，所述角钢与所述槽材之间通过铆钉连接。
8.一种如权利要求1-5任意一项所述的应用于建筑墙体的FRP外挂体系的应用，其特征在于，该FRP外挂体系的应用包括FRP百叶，所述FRP百叶由FRP纤维增强复合材料组件经过铆接、栓接、结构胶粘接及公母榫接组装而成，再通过预埋金属螺栓、化学螺栓及金属连接件固定于建筑墙体上，所述FRP百叶包括槽材及设置在所述槽材内的若干个百叶叶片，所述百叶叶片与所述槽材之间通过螺栓及铆钉连接。
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