CN109072608A - 用于建筑材料和构造的系统、方法、设备和合成物 - Google Patents

Abstract

提供一种用于构建建筑物的结构化隔离建筑单元。所述结构化隔离建筑单元包括：隔离芯部，第一水泥面板和第二水泥面板和连接部分。所述隔离芯部由隔离芯部的多个侧面和相对的第一面和第二面限定。所述第一水泥面板和第二水泥面板联接到所述隔离芯部的第一面和第二面。所述连接部分设置在所述隔离芯部的所述多个侧面中的一个上，并且当构建建筑物时，将所述结构化隔离建筑单元与具有互补连接部分的相邻结构化隔离建筑单元对齐。

Description

用于建筑材料和构造的系统、方法、设备和合成物

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月4日提交的美国临时专利申请No.62/251,022的优先权；于2015年12月28日提交的美国临时专利申请No.62/271,937的优先权；于2016年2月5日提交的美国临时专利申请No.62/292,080的优先权；以及于2016年10月31日提交的美国临时专利申请No.15/339,375的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及建筑材料，部件和构造方法，并且更具体地涉及使用结构化隔离建筑单元(structural insulated building unit，SIBU)的非传统构造，该结构化隔离建筑单元具有固有结构完整性，预装饰表面和/或精确对齐，泡沫混凝土，复合材料和构造，以及自我可持续建筑。

背景技术

世界上几乎一半的人口居住在住房不足的地方，包括贫民窟和寮屋区。目前世界范围内对低成本，经济适用房的需求非常大，而且还在不断增长。现代公共设施分配也效率低下，许多人还没有基本的卫生设施。在公共设施可用的情况下，供应商变得容易接近公共设施，但用户却不能有效地接近公共设施。

不幸的是，传统的住宅建筑和建筑行业并没有改变来应对这些挑战。典型的建筑实践越来越昂贵，效率低下，需要特定的熟练劳动力。

传统的建筑构造依赖于各种类型的熟练工来完成建筑物的分立部件或结构的各个阶段，包括框架，隔离材料，公共设施，内部和外部建筑装饰；每一步都与另一步分开，并需要不同的技能。模块化的建筑构造允许一些组装在非现场的制造工厂中进行，并且一旦到达现场，预制部分可以使用传统的建筑方法组装到建筑物中；然而，这种预制方法在设计上受到限制，仍然需要相同的熟练工人和工艺。例如，模块化构造中使用的一种预制组件是结构化隔离面板(SIP，structural insulated panel)。结构化隔离建筑单元允许隔离材料包含在面板中，并且在现成之外建造。在现场时，结构化隔离建筑单元采用传统建筑方法组装成建筑物，该方法包括使用带柱和梁的独立结构框架，以及使用螺钉，钉子等附件。需要进一步的步骤才能完成建筑物，这些步骤包括提供内部和外部装饰，以及连接公共设施等。这些传统的建筑技术，包括传统的结构化隔离建筑单元，没有解决或考虑总体住宅建筑解决方案。因此，在速度，质量，成本和公共设施方面仍存在效率低下的问题，目前还没有用于建筑构造的高质量，低成本，灵活、高效的系统。

需要的是一种可持续，安全，高质量，高效，快速且容易构造且经济的总体住宅建筑解决方案。根据本发明的原理的房屋和建筑物构造基于高科技，高效率和高质量的原则。根据本发明的原理，建筑物可以在现场用现场劳动力建造，并且不需要特殊技能和/或设备。本发明的技术可以具有在工厂装饰的内部和外部表面，以最高效率和最低成本确保高公差和高质量。除了装饰之外，诸如管道和电气系统等公共设施可以集成到建筑解决方案中，以减少对额外时间，专业知识和材料的需求。事实上，可以不需要公共设施安装部件(hook-ups)。本发明的解决方案可以包括用于任何和所有气候的最低能量分布以及高抗震和耐火性。

这种更好的建筑构造可以通过使用本发明的各种实施例来实现。本发明的技术包括使用本发明的建筑材料，建筑单元和构造方法。本发明的构造方法在建造时间，复杂度和分立组件需求以及所需技能方面既高效又经济。本发明的一些建筑单元在这里被称为结构化隔离建筑单元(结构化隔离建筑单元)。结构化隔离建筑单元可以为建筑物提供固有的结构完整性，并且可以包括隔离芯部。结构化隔离建筑单元的内部和外部表面可以在工厂中被装饰，以简化和缩短构造过程。电力可以通过具有12伏电气系统的当地太阳能，风能或机械动力提供。水和废物管理系统也可在当地获得，以实现自给自足的结构。本发明的新型水泥材料和复合物可以包括挤出水泥材料，纤维强化混凝土和泡沫混凝土。面板单元包含优选的结构强度，细菌和/或真菌抵抗力，表面特征和装饰以及抗冻和/或抗融解性，以实现创造性的总体住宅建筑解决方案。

发明内容

本发明的实施例利用结构化隔离建筑单元(具有创新的接合和组装特征)解决了传统建筑构造中的上述问题和需求。例如，结构化隔离建筑单元适合用作建筑物的地板，墙壁或天花板的一部分。结构化隔离建筑单元可以具有层状合成物，并且与传统建筑元件和合成物相比具有高刚度，隔音和隔热性以及强度。可以通过从层状元件创建箱式梁来进一步开发这些特征。例如箱式梁具有将载荷分布到整个墙壁或地板的能力，而不是将载荷集中在传统构造中使用的柱和梁上。在本发明的实施例中，这些单元不是连续的，而是可以采用连接系统将多个单元对齐并固定在一起，而不需要传统结构中使用的单独的柱或梁。本发明的改进的用于建筑构造和材料的系统，方法，设备和合成物使得能够在不需要熟练的劳动力要求的情况下，以优化的低成本和最高质量的装饰来大大缩短高质量结构的构造时间。通过这种改进的构造系统和材料，减少了构造步骤，同时保持了建筑元件的精确和改进的对齐，从而增强了所得结构的结构完整性。

本发明的实施例包括用于构建建筑物或结构的结构化隔离建筑单元。所述结构化隔离建筑单元可以包括：隔离芯部，第一和第二水泥面板和联接部分。所述隔离芯部由隔离芯部的多个侧面和相对的第一和第二面限定。所述第一和第二水泥面板联接到所述隔离芯部的第一和第二面，以及所述连接部分设置在所述隔离芯部的所述多个侧面中的一个上。当构建建筑物或结构时，所述连接部能够将所述结构化隔离建筑单元与具有互补连接部分的相邻结构化隔离建筑单元对齐。

在该实施例的一个方面，所述连接部分能够为沿所述隔离芯部的所述侧面延伸的键槽。所述连接部分包括从所述结构化隔离建筑单元面朝外的三维表面，所述三维表面被构造为与所述互补连接部分上的三维表面配合接合。所述三维表面的配合接合被构造为使得所述结构化隔离建筑单元与所述相邻结构化隔离建筑单元在与x、y和z轴平行的三个正交方向上对齐。所述连接部分还可以包括安装侧面和联接侧面，其中所述安装侧面被构造为联接至所述隔离芯部的侧面，以及所述联接侧面在所述连接部分的相对于所述安装侧面的相对侧上。所述联接侧面包括三维表面。根据该实施例的多个方面，所述三维表面能够使所述结构化隔离建筑单元与所述相邻结构化隔离建筑单元精确对齐，使得所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元的第一和第二水泥面板在相邻的第一和第二水泥面板的边缘之间形成连续的平坦表面。三维表面可以包括以下中的至少一个：至少一个凸起部分和至少一个凹陷部分。

在三维表面包括至少一个凸起部分的情况下，该至少一个凸起部分被构造用于与互补连接部分上的三维表面的至少一个凹陷部分配合接合。随着凸起部分延伸远离隔离芯部，至少一个凸起部分可以逐渐变细，使得凸起部分在平行于x轴，y轴和z轴的至少一个方向上逐渐变细。此外，所述至少一个凸起部分可以具有端表面，当与相邻结构化隔离建筑单元配合接合时，所述端表面平行于相邻结构化隔离建筑单元的三维表面的至少一个凹陷部分的配合表面。

在三维表面包括至少一个凹陷部分的情况下，所述至少一个凹陷部分被构造为与相邻结构化隔离建筑单元上的三维表面的至少一个凸起部分配合接合。当凹部朝向隔离芯部延伸时，所述至少一个凹陷部可渐缩，使得凹陷部在至少一个方向上渐缩，所述至少一个方向平行于x轴，y轴和z-轴。另外，所述至少一个凹陷部分可以具有端表面，当与相邻结构化隔离建筑单元配合接合时，所述端表面与相邻结构化隔离建筑单元上的三维表面的至少一个凸起部分的配合表面平行。

在该实施例的另一方面，当与相邻结构化隔离建筑单元配合接合时，所述结构化隔离建筑单元可以在所述三维表面的至少一部分上容纳粘合剂、密封件和垫圈中的至少一种。在该实施例的一些方面，所述键槽进一步包括相对的纵向侧面，所述纵向侧面各自包括对齐特征，所述对齐特征被构造为将所述第一和第二水泥面板与所述隔离芯部和所述键槽对齐。对齐特征可以是凸缘。键槽可以包括：凸轮通道，所述凸轮通道构造成允许凸轮在所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元之间延伸。所述键槽还可以包括通路孔，能够通过所述通路孔致动所述凸轮，以便与所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元中的一个接合或脱离。

在该实施例的一些方面，第一或第二水泥面板中的至少一个可以具有从结构化隔离建筑单元面向外的预装饰表面。预装饰表面在连接结构化隔离建筑单元和相邻结构化隔离建筑单元以建立建筑物或结构之后不需要额外的装饰或修改。预装饰表面可以包括水泥材料，陶瓷，混凝土，壁板或木材中的至少一种，并且第一或第二水泥面板中的至少一个可以包括一个或多个层。第一或第二水泥面板可以包括纤维强化混凝土层。

在该实施例的一些方面中，结构化隔离建筑单元可以在不需要螺钉或钉子的情况下与相邻结构化隔离建筑单元对齐和接合。结构化隔离建筑单元还可以包括具有钩部的凸轮。至少在粘合剂凝固时，凸轮能够经由钩部保持连接部分与互补连接部分的配合接合。结构化隔离建筑单元和相邻结构化隔离建筑单元可以包括集成的对齐系统，由此可以使结构化隔离建筑单元和相邻结构化隔离建筑单元在不需要额外的对齐部件的情况下对齐。结构化隔离建筑单元还可以包括通路孔，能够通过所述通路孔致动所述凸轮，以便与所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元中的一个接合或脱离。

根据该实施例的一个方面，结构化隔离建筑单元可以形成气密和水密结构或建筑物。结构化隔离建筑单元可以形成气密和水密结构或建筑物，而不需要塑料包装来密封结构化隔离建筑单元。结构化隔离建筑单元本身可以是气密封和水密封的。在本实施例的一个方面，结构化隔离建筑单元还可以包括隔离芯部其他侧面的连接部分，连接部分为键槽。键槽和第一和第二水泥面板可以在隔离芯部周围形成气密和水密的盒子。

在该实施例的一些方面，键槽沿着隔离芯部的侧面延伸，在隔离芯部的四侧上共有四个键槽，其中四个键槽中的至少一个是连接部分。当组装结构化隔离建筑单元的部件时，结构化隔离建筑单元的部件之间的位置精度至少为±1mm的十分之一，±1mm的一半，和±1毫米。参照这种位置精度，这些部件可以包括隔离芯部，第一和第二水泥面板以及连接部分。键槽相对于彼此可以具有1mm的十分之一的位置精度。在该实施例的一些方面，位于结构化隔离建筑单元的相邻侧面上的键槽中的至少两个可以包括在两个键槽的配合表面上的对齐孔，其中对齐孔的尺寸和形状设置成接收从两个键槽中的一个跨接到两个键槽中的另一个键槽的销钉或销，以对齐两个键槽。结构化隔离建筑单元可以进一步包括构造成插入对齐孔中的销钉或销。

根据上述实施例，本发明的另一实施例包括一种建筑物或结构，该建筑物或结构包含多个结构化隔离建筑单元。在该实施例的建筑物或结构中，隔离芯部可以包括泡沫绝热层和泡沫混凝土。连接部分可以使结构化隔离建筑单元与相邻结构化隔离建筑单元对齐，使得结构化隔离建筑单元以及相邻结构化隔离建筑单元的第一和第二水泥面板在相邻第一和第二水泥面板的边缘之间形成连续的平坦表面。连接部分可以对齐结构化隔离建筑单元而无需额外的对齐工具。

根据本发明的另一实施例，提供了包括多个结构化隔离建筑单元的建筑物或结构，其中至少一些结构化隔离建筑单元利用上述讨论的实施例的连接部分。

根据本发明的一个实施例，提供了一种结构化隔离建筑单元系统，其能够在将结构化隔离建筑单元彼此接合的单个步骤中构建建筑物或结构。在该实施例的一个方面，结构化隔离建筑单元包括隔离芯部和第一和第二水泥面板。隔离芯部由隔离芯部的多个侧面和相对的第一和第二面限定。第一和第二水泥面板联接到隔离芯部的第一和第二面。结构化隔离建筑单元可以进一步包括连接部分以对齐具有互补连接部分的相邻结构化隔离建筑单元。在本实施例的一些方面中，第一和第二水泥面板具有预装饰表面，其从结构化隔离建筑单元面向外。预装饰表面可以构造为在接合结构化隔离建筑单元后不需要额外的装饰或修改。

在该实施例的多个方面中，接合结构化隔离建筑单元的单个步骤包括对齐并连接结构化隔离建筑单元，而不需要将结构化隔离建筑单元连接到单独的结构框架。连接结构化隔离建筑单元的单一步骤可进一步包括将粘合剂施加到相邻结构化隔离建筑单元的一个或多个连接部分。另外，接合结构化隔离建筑单元的单一步骤可以包括对齐和连接结构化隔离建筑单元而不使用螺钉或钉子。结构化隔离建筑单元可以被构造为当接合时实现等于或小于以下位置精度之一的位置精度：2米跨度上的正负0.5毫米，正负1毫米，正负3毫米，正负6毫米。结构化隔离建筑单元可以在建筑物或结构的建造中无需熟练劳动力就能达到精度。至少某些结构化隔离建筑单元可以结合公共设施部件，使得建筑物或结构的连接公共设施的步骤被集成到接合结构化隔离建筑单元的单一步骤中。公共设施部件可以包括电气系统部件，管道系统部件和/或卫生系统部件。

本发明的实施例提供了用于构建建筑物或结构的改进的结构化隔离板。改进的结构化隔离板包括由隔离芯部的多个侧面和相对的第一和第二面限定的隔离芯部，以及连接至的隔离芯部第一和第二面的第一和第二水泥面板。第一和第二水泥面板可以包括纤维强化混凝土。在该实施例的一个方面，隔离芯部可以包括纤维强化泡沫混凝土，发泡聚苯乙烯泡沫或两者。在该实施例的一些方面中，隔离芯部可以包括三层，该三层包括作为中心层的隔离层以及在隔离层的相对面上的第一和第二泡沫混凝土层，其中隔离层可以包括聚苯乙烯泡沫，并且第一和第二泡沫混凝土层可以包括纤维强化泡沫混凝土。隔离层可以通过粘合剂固定到第一和第二泡沫混凝土层上。

本发明的另一个实施例是用在建筑物或结构中的泡沫混凝土材料。泡沫混凝土材料可以包括水泥混合物和发泡剂。水泥混合物是纤维强化的，并且泡沫混凝土材料被布置成多孔泡沫结构，其具有水泥混合物的纤维强化基质和分散在整个纤维强化基质中的空气孔。在该实施例的多个方面中，泡沫混凝土材料的空气体积为约60％至75％。在另一方面，泡沫混凝土材料的空气体积是大约75％。发泡剂可以是基于聚合物的发泡剂或基于表面活性剂的发泡剂。该水泥混合物可以包括：按质量计约25-40％的水泥；按质量计约10至20％的飞灰；按质量计约1至5％的聚乙烯醇纤维；按质量计约10至20％的耐火粘土；按质量计约10至20％的石膏；和按质量计约10至20％的丙烯酸粘合剂。在一些方面，该水泥混合物可以进一步包含按质量计约1至5％的二氧化硅。另一方面，水泥混合物可以进一步包含按质量计约0至5％的丙烯酸类纤维。该水泥混合物可以进一步包含水。

在该实施例的多个方面中，水泥混合物包括用于纤维强化的玻璃纤维。该水泥混合物可以包括直径大于10μm的纤维。纤维的直径可以是约30μm，并且可以是约6至12mm的长度。水泥混合物可以包括用于纤维强化的纤维，纤维可以是水泥混合物体积的约10％至20％。

从以下详细描述，附图和权利要求，本发明的附加特征，优点和实施例将被阐述或明显看出。此外，应该理解的是，本发明的前述概述和以下详细描述都是示例性的并且旨在提供进一步的解释而不限制所要求保护的本发明的范围。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的由结构化隔离建筑单元构成的建筑物的透视图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的改进的结构化隔离建筑单元(SIBU)的透视图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的图2的结构化隔离建筑单元的分解透视图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的图2的结构化隔离建筑单元的正视图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的图2的结构化隔离建筑单元的左视图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的具有突出部的键槽的透视图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的图6的键槽的正视图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的图6的键槽的平面图。

图9示出了根据本发明的一个实施例的图6的键槽的仰视图。

图10示出了根据本发明的一个实施例的图6的键槽的侧视图。

图11示出了根据本发明的一个实施例的图6的键槽的一端的放大正视图。

图12示出了根据本发明的一个实施例的图2的结构化隔离建筑单元的俯视图。

图13示出了根据本发明的一个实施例的具有凹部的键槽的透视图。

图14示出了根据本发明的一个实施例的图13的键槽的正视图。

图15示出了根据本发明的一个实施例的图13的键槽的平面图。

图16示出了根据本发明的一个实施例的图13的键槽的仰视图。

图17示出了根据本发明的一个实施例的图13的键槽的侧视图。

图18示出了根据本发明的一个实施例的图13的键槽的一端的放大正视图。

图19示出了根据本发明的一个实施例的沿着图4的线19-19的结构化隔离建筑单元的局部剖视图。

图20示出了根据本发明的一个实施例的沿着图4的线20-20的结构化隔离建筑单元的局部剖视图。

图21示出了根据本发明的一个实施例的沿着图4的线21-21的结构化隔离建筑单元的剖视图。

图22示出了示出了根据本发明的一个实施例的正被接合的步骤中的图4的结构化隔离建筑单元和另一个结构化隔离建筑单元。

图23示出了根据本发明的一个实施例的被接合之后的图22的结构化隔离建筑单元。

图24示出了根据本发明的一个实施例的由具有不同尺寸的六个结构化隔离建筑单元构成的结构的正视图。

图25示出了根据本发明的一个实施例的沿图24的线25-25的结构的局部剖视图。

图26示出了根据本发明的一个实施例的沿图24的线26-26的结构的局部剖视图。

图27示出了根据本发明的一个实施例的图25的剖视图的一部分的放大视图。

图28示出了根据本发明的一个实施例的图26的剖视图的一部分的放大视图。

图29示出了根据本发明的一个实施例的沿图24的线29-29的结构的局部剖视图。

图30示出了根据本发明的一个实施例的沿图24的线30-30的结构的局部剖视图。

图31示出了根据本发明的一个实施例的待结合到建筑物的结构或一部分中的若干结构化隔离建筑单元的透视图。

图32示出了根据本发明的一个实施例的图31的结构化隔离建筑单元之一的分解透视图。

图33示出了根据本发明的一个实施例的垂直接合的结构化隔离建筑单元的剖视图。

图34示出了根据本发明的一个实施例的键槽的透视图。

图35示出了根据本发明的一个实施例的图34的键槽的正视图。

图36示出了根据本发明的一个实施例的图34的键槽的俯视图。

图37示出了根据本发明的一个实施例的图34的键槽的仰视图。

图38示出了根据本发明的一个实施例的图34的键槽的侧视图。

图39示出了根据本发明的一个实施例的图34的键槽的一端的放大正视图。

图40示出了根据本发明的一个实施例的待结合到结构中的若干结构化隔离建筑单元的透视图。

图41示出了根据本发明的一个实施例的正使用结构化隔离建筑单元建造的房屋的等距视图。

图42示出了根据本发明的一个实施例的图41的房屋，其中结构化隔离建筑单元正被安装就位。

图43示出了结构化隔离建筑单元已经被接合之后并且凸轮正被用户致动的图41的房屋。

具体实施方式

本发明的实施例包括结构化建筑部件，材料和方法，其通过简化和加速构造过程来革新建筑业，同时减少构造的成本和时间，减少或消除对熟练工的需要，并且增加构造过程中的效率以及增加由此产生的建筑物的效率。本发明的一些实施例包括在此称为结构化隔离建筑单元(预制建筑单元)的预制建筑部件。每个结构化隔离建筑单元是一个分立部件或建筑模块，当与其他结构化隔离建筑单元结合使用时，可以形成建筑物或结构。结构化隔离建筑单元被设计成按照特定的安排进行组合，以实现有计划的设计。但是，结构化隔离建筑单元不仅是预制结构组件，而且是建筑物所有子系统的综合解决方案。例如，结构化隔离建筑单元可以为建筑物提供固有的结构支撑，从而不需要单独的结构框架。结构化隔离建筑单元也可以结合公共设施系统的元件，例如管道和电线以及电气部件。电气部件可以包括可能不需要变压器的12V布线系统，以及通过诸如太阳能、风能或机械发电等可再生能源的本地发电，从而产生高效且环境友好的建筑物。此外，结构化隔离建筑单元可以在工厂被装饰，以便在结构化隔离建筑单元上提供所有所需的装饰，并且不需要在现场安装单独的装饰。在一些实施例中，整个建筑物(有所有饰面，公共设施和结构支撑)可以仅用结构化隔离建筑单元来完成。此外，由于结构化隔离建筑单元中集成了简单的对齐和接合机构，因此可以在现场组装基于结构化隔离建筑单元的系统，而无需熟练人员。因此，本发明的结构化隔离建筑单元是传统构造中许多挑战的综合解决方案。

此外，根据本发明的一些实施例，如本文所讨论的，结构化隔离建筑单元在强度和其他特性方面也提供改进的性能。例如，结构化隔离建筑单元和使用结构化隔离建筑单元建造的结构体现的改善的性能包括例如增加强度，刚度，耐久性和寿命。在某些方面，结构化隔离建筑单元和所得到的结构展现出改善的水分处理、气密和水密密封。

在一些实施例中，结构化隔离建筑单元可以包括两个结构面板，其中在结构面板之间具有隔离芯部。两个结构面板中的每个都可以具有根据建筑物内该面板的所需美学和/或功能而预装饰的暴露表面。另外，结构面板可以由具有足够强度的材料形成，以便为结构化隔离建筑单元和所得到的建筑物提供结构支撑。除隔热和隔音外，隔离芯部还可以提供强度和载荷分布。例如，结构面板可以由水泥材料制成，例如纤维强化混凝土。隔离芯部可以包括发泡聚苯乙烯(EPS)或泡沫混凝土，或两者。隔离芯部的泡沫混凝土可以是纤维强化泡沫混凝土。下面讨论这些部件和材料的其他细节。

纤维强化泡沫混凝土在一些实施例中的一个优点是提高了对结构化隔离建筑单元内的冷凝的耐受性。例如，由于结构化隔离面板(SIP)侧面之间的温度差异，通常会在SIP内部形成冷凝物。这种冷凝物会对SIP中使用的隔离材料产生破坏性影响，特别是当冷凝物局部化或在一个区域内积聚时。冷凝物的冻结和融化循环会进一步损坏建筑物。然而，根据本发明的实施例，隔离芯部的泡沫混凝土提供了使得冷凝物消散和防止冷凝物积聚的途径。在一些实施例中，可设置通道和端口以允许水分从一个结构化隔离建筑单元排放到另一个结构化隔离建筑单元，或例如通过单向阀或膜排放到结构化隔离建筑单元的外部。

结构化隔离建筑单元还可以包括在结构化隔离建筑单元的一个或多个侧面上的接合机构。这种接合机构在这里可以被称为键槽。在一些实施例中，键槽由纤维强化混凝土形成，包括例如挤压纤维强化混凝土。如下所述，键槽可以具有用于将对应的键槽对齐并连接在一起的集成对齐和连接系统。通过这种方式，结构化隔离建筑单元可以彼此对齐和连接。根据本发明的实施例，这种对齐和连接系统被设计成将结构化隔离建筑单元在设计公差内对齐，使得不需要额外对齐工具或手动对齐来对齐结构化隔离建筑单元和可以高精度地控制结构化隔离建筑单元的对齐度。因此，结构化隔离建筑单元可以自对齐，并且由于平整的对齐表面，所得到的建筑物具有令人愉悦的外观，这减少了对建造建筑物的熟练劳动力的需要，并且减少了采取额外步骤来纠正或隐藏不完全对齐的表面的需求-这是传统建筑技术(包括传统SIP)中的常见问题。

键楷的精确对齐可以在三维中完成。根据一些实施例，这种三维对齐(或x-y-z对齐)可以通过与对应的键槽配合的键槽的面上的三维表面来实现。如本文所使用的，“x-y-z对齐”是指在具有平行于三个正交轴(诸如x-轴，y-轴和z-轴)的分量方向的多个方向上对齐。如下所述，三维表面可以用于在三个方向上对齐键槽。另外，键槽为结构化隔离建筑单元和所得到的建筑物提供结构完整性，如下面进一步详细讨论的。

由于自对齐系统以及将所有需要的建筑系统集成到结构化隔离建筑单元中，所以构造过程可以简化为接合结构化隔离建筑单元的一步处理。一旦结构化隔离建筑单元结合在一起，建筑物的公共设施、隔离材料、结构支撑和装饰都是通过将所有这些元件集成到结构化隔离建筑单元中来提供的。在一些实施例中，组合结构化隔离建筑单元的这个一步处理在不需要螺钉，钉子和/或紧固件或支撑结构(例如梁和柱)的情况下完成。因此，与包括传统SIP和其他预制建筑材料的传统建筑构造相反，例如，不需要建造结构框架并且不需要用钉子或螺钉将结构化隔离建筑单元附接到框架。接合结构化隔离建筑单元的单个步骤可以包括将粘合剂施加到一个或多个键槽。

从以下对附图的详细描述中可以理解本发明的更多细节和实施例。

图1示出了根据一个实施例的由结构化隔离建筑单元102构成的建筑物100的透视图。结构化隔离建筑单元102可以被设计为包含用于结构特征的切口，诸如门116、窗口114和其他入口/出口，其他入口/出口包括用于管道、加热/通风/空气调节和布线的那些入口/出口。建筑物的整个结构(包括基部，地板，天花板和墙壁)都可以由结构化隔离建筑单元构成。例如，如图1所示，结构化隔离建筑单元102用于形成基部或基座106，基部或基座106支撑也由结构化隔离建筑单元102形成的地板108。墙壁104形成在地板108的顶部上，接着是天花板110和可选的护栏112。图1的建筑物100被示出为可以使用结构化隔离建筑单元102构造的结构类型的示例。然而，本发明的实施例不限于如图1所示的结构化隔离建筑单元102的建筑物100或构造。根据实施例，结构化隔离建筑单元可以以各种形状和尺寸提供，并且可以以多种构造接合在一起以形成简单或复杂的结构。如下面所讨论的，本发明的实施例的多个方面可以提供以精确对准将多个结构化隔离建筑单元联接的系统、方法和设备，使得结构化隔离建筑单元的外表面形成连续表面118。

“连续表面”旨在表示由高度精确对齐的结构化隔离建筑单元的组合产生的外表面，使得外表面产生令人满意的足够光滑且不间断的表面作为完成的结构的暴露的装饰表面。因此，连续表面118可以由结构化隔离建筑单元形成，该结构化隔离建筑单元被装饰以提供所建造结构的期望外观。这样就没有必要为结构化隔离建筑单元添加额外的结构，或者使用额外的对齐工具来获得适合于装饰结构的暴露表面的表面。在一些实施例中，结构化隔离建筑单元的对齐具有小于或等于0.25英寸/结构化隔离建筑单元的位置精度，或小于或等于0.25英寸/8英尺的位置精度。在一些实施例中，结构化隔离建筑单元被构造成当组装时的位置精度等于或小于如下位置精度中的一个：2米跨度上的正负0.5毫米，正负1毫米，正负3毫米，正负6毫米。“位置精度”旨在表示从绝对设计和/或精度到设计尺寸的偏差。

图2示出了根据一个实施例的结构化隔离建筑单元202的透视图。结构化隔离建筑单元202包括芯部(图2中未示出)，该芯部可包括隔离层和/或结构层。第一和第二外层204a、204b设置在芯部的任一侧上，并且可以对应于完成的建筑物或结构的内部和外部表面。然而，取决于结构的设计和给定结构化隔离建筑单元在结构内的位置，第一外层204a和第二外层204b可以是内表面，外表面或者内表面和外表面的一些组合。第一和第二外层204a、204b可以被预装饰，使得在构造结构期间或之后不需要额外的装饰。面板的这种“预装饰”可以在制造或组装结构化隔离建筑单元时完成，因此可以在建筑物或结构的实际位置的场外执行。键槽208a、208b设置在结构化隔离建筑单元202的芯部附近以及第一和第二外层204a、204b之间。额外的键槽可以位于结构化隔离建筑单元202的另一侧边，但在图2中不可见。键槽208a、208b用于将结构化隔离建筑单元202对齐并连接到与结构化隔离建筑单元202的一个键槽相邻放置的另外的结构化隔离建筑单元。这些键槽208a、208b可以具有与其他键槽上的相应三维表面接合的三维表面，以提供结构化隔离建筑单元相对于彼此的精确对齐。根据实施例，这种精确对齐可以在三维中实现。如图2所示，结构化隔离建筑单元202的左侧上的键槽208b具有三维表面，该三维表面包括从结构化隔离建筑单元202的中心向外突出的突出部212。根据图2的实施例，每个突出部具有两个端部侧壁220，两个纵向侧壁222和顶表面224。根据一些实施例，端部侧壁220和纵向侧壁222相对于键槽208b的底表面倾斜。其他键槽(包括位于图2中的结构化隔离建筑单元202的顶侧的键槽208a)包括凹部210。凹部210可以基本上对应于相邻结构化隔离建筑单元的互补键槽上的突出部的形状和尺寸，以使得当突出部插入相应的凹部中时，相邻结构化隔离建筑单元可以配合在一起。例如，键槽208a包括凹部210，该凹部210具有两个端部侧壁214，两个纵向侧壁216以及底表面218。端部侧壁214和纵向侧壁216相对于键槽208a的底部表面倾斜。键槽208a、208b还可以包括密封凹槽226，密封凹槽226是键槽中的密封材料可以放置在其中的凹槽。例如，密封材料可以是橡胶条或其他柔顺材料。在一些实施例中，密封件和精确对齐可以实现联接的结构化隔离建筑单元的气密和/或水密密封的结构。键槽208a、208b以及第一和第二外层204a、204b可以由纤维强化混凝土形成，并且可以为由结构化隔离建筑单元构成的结构提供结构完整性。键槽可由多种材料制成，包括木材、金属、材料、预制混凝土、塑料和其他材料。

在一些实施例中，结构化隔离建筑单元还可以包括附加的附接元件。例如，如图2所示，凸轮230可以内置在结构化隔离建筑单元202中，并且可以延伸穿过键槽208a、208b中的凸轮通道(cam chase)238，从而凸轮230的钩部232可以与另一种结构化隔离建筑单元的钩挂部分接合。凸轮230可以通过形成在结构化隔离建筑单元202的一侧上的通路孔234来致动。例如，可以将小工具插入通路孔234中，并且通过将凸轮230旋转到接合位置可以使得凸轮230与另一结构化隔离建筑单元的钩挂部分接合。当例如等待相邻键槽之间的粘合剂干燥时，这可以帮助将结构化隔离建筑单元保持在一起。

第一和第二外层204a、204b中的至少一个可以具有预装饰表面228。预装饰表面228可以是建筑物或结构的内部和/或外部表面，使得在面板被联接在一起之后不需要进一步的装饰。

图3示出了结构化隔离建筑单元202的分解透视图，其展示了芯部206和键槽208a-208d的附加侧。芯部206可以由隔离材料形成，例如聚苯乙烯，隔离泡沫或本领域公知的各种隔离材料中的任何一种。在一些实施例中，芯部206是复合或多层结构，如下面进一步详细讨论的。除了绝热之外，芯部206还可以提供结构支撑以及许多其他优点，包括隔音，防恶劣天气以及改善结构内水分的处理。在一些实施例中，隔离芯部具有足够的刚性以在结构化的第一和第二外层204a、204b之间传递载荷，使得它们在负载下用作单个结构。

在键槽208c和208d的背面上可以看到凸轮盘236。凸轮盘236将凸轮固定到键槽。每个键槽208a-208d包括一对端部侧壁240和一对纵向侧壁242。在一些实施例中，端部侧壁240和纵向侧壁242成角度或倾斜，如图3所示。端部侧壁240可以成角度，使得当安装在结构化隔离建筑单元中时，相邻的彼此垂直的键槽的端部侧壁240齐平。可以规定端部侧壁240的角度以确保键槽彼此之间的正确对齐，这影响建筑物中联接的结构化隔离建筑单元的对齐。相邻结构化隔离建筑单元之间的齐平接触和对齐也可以为结构化隔离建筑单元和由多个结构化隔离建筑单元建造的结构提供结构强度和稳定性。如果相邻键槽的端部侧壁240没有正确对齐，则结构化隔离建筑单元和建筑物的结构完整性可能受到损害。因此，确保相邻键槽的配合端部侧壁240的对齐精度很重要。根据本发明的实施例，键槽可以以0.1mm的位置精度对齐。在其他实施例中，位置精度可以是0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm或1mm。在一些实施例中，键槽可以设计成具有帮助这种对齐的特征。在一个实施例的一个方面，这些特征可以包括在相邻的键槽中形成的孔，其中这些孔至少在端部侧壁240上开口并且当相邻的键槽正确对齐时彼此对齐。可以将销钉或销插入或穿过孔以确保端部侧壁240不会相对于彼此移位。在将粘合剂施加到结构化隔离建筑单元的时候可以执行销钉或销的插入。键槽的每个端部侧壁的销钉或销的数量可以从零到四。根据各种实施例，键槽可由纤维强化混凝土形成，其向键槽提供有利的结构特性，包括强度和韧性。倾斜的纵向侧壁242可以帮助将键槽208a-208d对齐在芯部206旁边以及在第一外层204a和第二外层204b之间。下面将讨论这种对齐的其他方面。

图4示出了根据本发明的一个实施例的图2的结构化隔离建筑单元202的正视图。结构化隔离建筑单元的顶部和右侧的虚线用于显示结构化隔离建筑单元202的这两侧的凹部210的位置，而突出部212位于结构化隔离建筑单元202的左侧和底侧。然而，实施例不限于仅具有三维键槽表面的这种结构的结构化隔离建筑单元。在一些实施例中，可能优选的是布置结构化隔离建筑单元，使得结构化隔离建筑单元的顶部边缘具有带凹部210的键槽。以这种方式，可以更容易地通过将突出部212降低到凹部210中，将底部边缘上具有突出部212的另一结构化隔离建筑单元定位在下部的结构化隔离建筑单元的顶部上。在图4中，示出具有凸轮钩部232的凸轮230从结构化隔离建筑单元202的每个侧面向外延伸。然而，实施例不限于这种凸轮的配置。例如，根据一些实施例，凸轮可以仅设置在结构化隔离建筑单元的一些侧边缘上，或者不设置任何侧面上。通路孔234位于每个凸轮230附近。使用结构化隔离建筑单元构建结构的人可以通过通路孔234插入更小的工具以致动凸轮230并且使凸轮钩部232与相邻结构化隔离建筑单元的凸轮钩挂部分接合。此外，当工具至少部分地插入通路孔234中时，该工具可以被人用作提升或移动结构化隔离建筑单元的把手，并且用于使得结构化隔离建筑单元滑动以与建筑物或结构的另一结构化隔离建筑单元接合。

图5示出了图2的结构化隔离建筑单元的左视图，包括具有三维突出部212的键槽208b。端部侧壁220和纵向侧壁222的倾斜度可在图5中看出。并且导致突出部212的截头的矩形金字塔形状。键槽208b的凸轮230位于突出部212之间并从凸轮通道238延伸。突出部的外部是密封凹槽226。在一些实施例中，密封件可以预先安装到密封凹槽226中以便于组装。然而，在构建由多个结构化隔离建筑单元构成的建筑物时，密封件也可以放置在密封凹槽226中。

键槽可以以各种尺寸形成。在一些实施例中，键槽由挤压混凝土或挤压纤维强化混凝土形成。键槽可以被挤压成长的部分，并切成所需的尺寸。键槽也可以通过将纤维强化混凝土灌注成形来形成。图6示出了具有突出部212和多个凸轮通道238的键楷209a的示例的透视图。密封凹槽226可以容纳密封件以帮助使得到的结构空气密封和/或防水密封。可以与图6中的键槽接合的一个对应的键楷也可以包括这样的密封凹槽，使得两个凹槽一起围绕密封件。所述键槽209a还包括位于每个密封凹槽226的外侧的凸缘246。如下面所讨论的，凸缘246可被用于将第一和第二外层对准到结构化隔离建筑单元的键槽209a所连接到的侧面。根据一些实施例，电气通道(electrical chase)244也可以形成在键槽209a中。电线，电缆或其他设施或导管可以穿过电气通道244。类似地，电气通道可以形成在结构化隔离建筑单元的其他部分中，以允许电线和电缆在由结构化隔离建筑单元构造的整个建筑物中延伸。

图7-11示出了图5的键槽的替代视图。具体而言，图7示出了正视图，图8示出了平面图，图9示出了仰视图，图10示出了侧视图，图11示出了根据本发明的一个实施例的放大正视图。图7中的通路孔234b被提供以使得用户可以接近并致动位于通路孔234b和凸轮通道238附近的凸轮。图10示出了用于与其他结构化隔离建筑单元、密封凹槽226和凸缘246连接的突出部212。待被放置在键槽209a的相对两侧上的第一和第二外层在它们的背面中可以具有允许第一外层和第二外层与键槽209a对齐的对齐特征部，从而与结构化隔离建筑单元和相邻结构化隔离建筑单元和外层对齐。因此，多个结构化隔离建筑单元上的第一外层和/或第二外层可以分别与相邻的第一和/或第二外层对齐，以在由多个结构化隔离建筑单元构成的建筑物上形成连续的外表面。键槽209a具有用于将键槽209a连接到结构化隔离建筑单元的芯部的安装侧面250和用于将键槽209a连接到另一结构化隔离建筑单元的互补键槽的联接侧面252。在键槽的意义中，“互补”意在表示键槽具有旨在联接在一起的表面。例如，第一键槽可以具有三维表面并且第二键槽可以具有与第一键槽的三维表面大致相反的三维表面，至少针对某些三维特征，例如以上和下面进一步讨论的突出部和凹部。换句话说，互补键槽的三维表面以一种有助于将键槽对齐和/或联接在一起的方式组装在一起。

图12示出了根据一个实施例的图2的结构化隔离建筑单元202的俯视图。在图12中，键槽208a的三维表面具有凹部210，而不是突出部。类似于键槽208b，密封凹槽226位于键槽208a的外边缘附近。而且，端部侧壁214和纵向侧壁216的倾斜导致凹部210的倒置的、截头的、矩形的金字塔形状，其补充了上面参考图5讨论的突出部212的截头的、矩形金字塔形状。

图13示出了根据本发明的一个实施例的具有凹部210的键槽209b的透视图。图14-18示出了图13的键槽209b的各种视图。具体而言，图14示出了正视图，图15示出了平面图，图16示出了仰视图，图17示出了侧视图，图18示出了键槽的一端的放大正视图。密封凹槽226可容纳密封件以帮助使得到的结构空气密封和/或防水密封。可以与图13中的键槽接合的一个对应的键槽也可以包括这样的密封凹槽，使得两个凹槽一起围绕密封件。所述键槽209b还包括位于每个密封凹槽226的外侧的凸缘246。如下面所讨论的，凸缘246可被用于将第一和第二外层对准到结构化隔离建筑单元的键槽209b所连接到的侧面。根据一些实施例，电气通道244也可以形成在键槽209b中。电线，电缆或其他设施或导管可以穿过电气通道244。类似地，电气通道可以形成在结构化隔离建筑单元的其他部分中，以允许电线和电缆在由结构化隔离建筑单元构造的整个建筑物中延伸。图14中的通路孔234被提供以使得用户可以接近并致动位于通路孔234和凸轮通道238附近的凸轮。

图19示出了根据本发明的一个实施例的沿图4的线19-19的结构化隔离建筑单元202的局部剖视图。图19示出了键槽208b的突出部212以及密封凹槽226和凸缘246。另外，示出了凸轮230延伸穿过凸轮通道238，并且通路孔234从结构化隔离建筑单元的在第一外层204a处的外部延伸到凸轮230。通路孔234包括形成在第一外层204a中的通路孔234a和形成在键槽208b中的通路孔234b。因此，凸轮230可以通过插入穿过通路孔234的工具转动或致动，使得相邻结构化隔离建筑单元可以通过凸轮230保持在一起以增加安全性。在一些实施例中，在等待结构化隔离建筑单元的键槽之间的粘合剂干燥的同时，凸轮230将结构化隔离建筑单元牢固地保持在一起。图20示出了沿着图4的线20-20的结构化隔离建筑单元202的局部剖视图，其中凸轮和通路孔不位于该线20-20处。在如图19和20所示的实施例中，结构化隔离建筑单元的芯部具有三层结构。在一些实施例中，这些层可以对应于中部隔离层254和外层256、258。例如，中部隔离层254可以是聚苯乙烯，隔离泡沫或其他隔离材料。层256、258可以是外部结构层。例如，对于外部结构层256、258，结构化隔离建筑单元可以提供比传统聚苯乙烯更高的结构强度。外部结构层256、258可以是水泥材料。在一些实施例中，层256、258的水泥材料是泡沫混凝土，或者在一些优选实施例中，是纤维强化的泡沫混凝土。通过使用本文所述类型的创新纤维强化泡沫混凝土，如其他地方更详细描述的那样，外部结构层256、258可以提供各种益处，包括增加的压缩拉伸强度，隔热和隔音，耐烟雾和耐燃烧性，抗细菌和真菌性，以及抗冻损/冻融性，同时提供重量相对较轻的产品。例如，根据本发明的一个实施例的纤维强化泡沫混凝土可以是75％的空气。在其他示例中，空气的百分比可以小于或大于75％。替代地，芯部可以仅仅是隔离材料或泡沫，或者仅仅是纤维强化的泡沫混凝土，或者是隔离泡沫和纤维强化泡沫混凝土的另一种组合。芯部的不同层可以用粘合剂(如聚氨酯粘合剂)粘合在一起。芯部不限于这些部件并且可以包括其他材料，层或增强件。图21示出了沿图4的线21-21的结构化隔离建筑单元202的剖视图。

图22示出了在两个结构化隔离建筑单元对齐并联接在一起之前的结构化隔离建筑单元202和第二结构化隔离建筑单元302的透视图。第二结构化隔离建筑单元302以部分剖视图视图示出，以突出显示键槽308d的凹部310的轮廓，该凹部310将与结构化隔离建筑物单元202上的键槽208b的突出部212配合接合。示出了结构化隔离建筑单元202的凹部和突出部的高度H、宽度W和深度D，以指示这些特征的三维特性，这有助于实现结构化隔离建筑单元的三维精确对齐。因此，结构化隔离建筑单元可以在对应于如图22所示的x，y和z轴的三维中安全且精确地对齐。图23示出了图22的结构化隔离建筑单元202、302在被连接之后的透视图。示出键槽208b的凸轮230沿着两个结构化隔离建筑单元的接合表面延伸到图23中的锁定位置。图21中的左结构化隔离建筑单元的局部剖视图示出了键槽208b和308d的配合表面。

图24示出了根据一个实施例的由多个连接的结构化隔离建筑单元402a-402c和502a-502c构成的结构的侧视图。结构化隔离建筑单元402a-402c的尺寸比结构化隔离建筑单元502a-502c的尺寸大。根据一些实施例，相同尺寸或各种尺寸的结构化隔离建筑单元可以组合在单个结构中。然而，尽管结构化隔离建筑单元的尺寸或数量不同，但是它们可以组合以形成具有良好对齐的装饰外观并且根据简单的构造方法的结构。由于由根据本发明的实施例的结构化隔离建筑单元提供的精确对齐，由多个结构化隔离建筑单元组合而产生的表面，无论结构化隔离建筑单元的内表面或外表面都可以具有带接头的平滑表面，这些接头以严格的公差容易地对齐。这一结果在已知系统或其他校准工具中无法实现，现有系统需要专业人员和工作人员的时间来实现良好的对齐。此外，这些内部和外部表面可以进行预装饰，因此不需要额外的装饰步骤，并且由于结构化隔离建筑单元的精确对齐，装饰表面具有良好的外观。

图24中的结构化隔离建筑单元设有用于凸轮的通路孔434a-434c和534a-534c，该凸轮用于接合结构化隔离建筑单元。在一些实施例中，只需要在两个结构化隔离建筑单元的接合处附近设置一个通路孔，以致动该接合点位置处的一个凸轮。

图25示出了沿图24的线25-25的连接的结构化隔离建筑单元的剖视图，该剖视图包括键槽408b和508d的接合处，凸轮位于该接合处。图26示出了根据一个实施例的沿图24的线26-26的连接的结构化隔离建筑单元的剖视图，其中在键槽408b和508d的接合处没有凸轮。结构化隔离建筑单元402a和502a分别具有多层芯部406和506。在一些实施例中，芯部406和506可以具有相同的结构，包括例如隔离芯部454和554，第一泡沫混凝土层456和556以及第二泡沫混凝土层458和558。然而，在一些实施例中，该结构中的结构化隔离建筑单元在第一和第二外层404a、404b、504a和504b，和/或芯部406、506的结构和材料方面具有不同的结构。这种差异可能发生在内墙和在建筑物的外部具有表面的墙壁之间，或在承重墙和非承重墙之间，或在希望在结构化隔离建筑单元之间存在不同的预装饰表面的情况下。

图27和28分别示出了图25和图26中圆圈部分的放大剖视图。密封件460a和460b显示在靠近键槽408b和508d的外边缘的每个密封凹槽中。如上所述，在结构化隔离建筑单元402a和502a的制造或组装期间，密封件460a和460b可以预先附接到键槽408b和508d中的一个或另一个。在此实施例中，键槽408b的突出部填充键槽508d的凹部。当键槽408b和508d彼此配合啮合时，互补的突出部和凹部彼此啮合，使得突出部的倾斜表面422与凹部的倾斜表面516直接接触。键槽形成为使得该直接接触导致键槽在多个方向上精确对齐。这有助于实现结构化隔离建筑单元的紧密密封和结构合理的布置。另外，这有助于第一和第二外层404a、404b实现与第一和第二外层504a、504b以及其他相邻外层的精确对齐，从而可以实现连续的装饰外表面。在一些实施例中，在突出部的顶部424和凹部的底部518之间保留有小间隙464，以及在键槽的每个突出部/凹部的任一侧面上的平坦表面之间保留有间隙466。因此，具有突出部的键槽408b可以容易地插入键槽508d的凹部中，而三维表面的倾斜表面422、516将每个键槽引导到期望的对齐中。留下的间隙可以帮助确保突出部的顶部424在达到期望的对齐之前不撞击凹部的底部518，并且还可以提供用于放置粘合剂的空间以帮助键槽408b，508d的结合。因此，键槽的倾斜接触表面以及间隙可以帮助实现三维精确对齐。

图27示出了在键槽408b中的凸轮430的位置处的详细剖视图。凸轮430由凸轮盘436锚定在键槽408b的后侧，并且通过凸轮通道438朝键槽508d行进。当凸轮430被置于如图27所示的锁定位置时，凸轮钩部432与钩挂部分462接合，钩挂部分462是键槽508d内的杆或某种其他固定或加强构件。当处于该锁定位置时，结构化隔离建筑单元可由凸轮430保持在一起。例如，随着键槽408b和508d之间的粘合剂干燥，凸轮430可以用于将结构化隔离建筑单元保持在一起。用户通过通路孔434a插入工具而可以致动凸轮430，该通路孔434a包括第二外层404b中的通路孔434a'和键槽408b中的通路孔434a”。在一些实施例中，工具可以是专用手持工具，通过将该工具插入通路孔434a中然后旋转该工具以将凸轮置于锁定或解锁位置而致动凸轮430。然而，本发明的实施例不限于此构造，并且用于致动凸轮的各种机构是可能的。在一些实施例中，工具在被至少部分地插入到通路孔434a中时可被用作用于提升、移动和定位结构化隔离建筑单元的手柄。

图29示出了沿图24的线29-29穿过键槽的具有凸轮和凸轮钩挂部分的一部分的连接的结构化隔离建筑单元的剖视图。图30示出了根据本发明的一个实施例的沿图24的线30-30穿过键槽的不包含凸轮的部分的连接的结构化隔离建筑单元的剖视图。

图31示出了根据本发明的一个实施例的多个结构化隔离建筑单元602a-6021的分解透视图，该多个结构化隔离建筑单元602a-6021能够彼此连接或附接以形成四个壁的一部分。类似于上面讨论的实施例，在这种结构中的结构化隔离建筑单元602a-6021可以根据键槽以及凸轮在结构化隔离建筑单元的相邻表面上的特征而对齐和接合。在一些实施例中，可以在没有上述其他键槽的突出部或凹部的情况下提供键槽，从而导致相对平坦的接合表面。这种键槽的一个例子可以在图31中分解壁的每个拐角附近的结构化隔离建筑单元602a，602c，602f和602j的侧面上看到。此外，结构化隔离建筑单元602a-6021顶侧上的键槽668a-6681具有相对平坦的表面，而没有上述的三维突出部和凹部。仍然可以使用凸轮、粘合剂和密封件来将这种键槽与相对平坦的表面接合，例如图31中的结构化隔离建筑单元602f上的凸轮630f。根据实施例的各个方面，当结构化隔离建筑单元602a-6021联接在一起时，诸如第一外层604e，604f和605g的外层，可形成该结构的连续外表面。

图32示出了在图31中的分解结构的拐角之一附近的结构化隔离建筑单元602c的分解透视图。结构化隔离建筑单元602c具有键槽668c和670c，它们具有相对平坦的表面。结构化隔离建筑单元602c具有复合芯部结构，该复合芯部结构包括隔离芯部654c以及第一和第二泡沫混凝土层656c和658c。如上所述，键槽668c、670c可设置有用于密封的凹部626c和用于将相邻结构化隔离建筑单元保持在一起的凸轮630c或凸轮通道638c。然而，在一些实施例中，这些键槽不具有上述突出部或凹部的三维表面。这种键槽例如可以用在彼此垂直的结构化隔离建筑单元的接合处，如图31中结构的拐角所示，或者在结构化隔离建筑单元的顶部表面上，也如图31中所示。然而，本发明的各方面不限于该实施例，并且结构化隔离建筑单元和键槽可以以任何数量的构造组合来提供。例如，具有三维表面的键槽可用于结构化隔离建筑单元的侧面的所有组合或任意组合，因为三维特征可用于精确对齐和更大的结构完整性。

在一些实施例中，基于结构化隔离建筑单元在结构内的期望用途或位置，尽可能地对结构化隔离建筑单元的键槽或外层进行额外的修改。例如，图32中的结构化隔离建筑单元602c位于图31中的壁部的拐角处。因此，结构化隔离建筑单元602c具有三个外层：第一外层604c，第二外层604c’和第三外层605c。第二外层604c’横跨结构化隔离建筑单元602c的整个宽度。然而，第一外层604c仅跨越结构化隔离建筑单元602c的宽度的一部分，因为键槽670c放置在同一面上，使得结构化隔离建筑单元602c可联接到结构化隔离建筑单元602d，如图31所示。第三外层605c设置在结构化隔离建筑单元602c的边缘上，使得拐角表面可以由第二和第三外层604c’和605c的组合形成。因为第一外层604c和键槽670c共享结构化隔离建筑单元602的侧面，所以键槽668c和669c具有纵向侧表面，该纵向侧表面具有不同的区段。具体而言，键槽668c和669c具有用于与键槽670c的倾斜端面接合的倾斜表面640c。另外，键槽668c和669c具有与第一外层604c相邻设置的侧表面642c。类似于上面讨论的实施例，侧表面642c可以具有当组装结构化隔离建筑单元602c时与第一外层604c的通路孔634c对齐的通路孔635c。由此产生的通路孔可用于致动凸轮630c。

图33示出了根据本发明的一个实施例的形成图31所示结构的拐角的两个结构化隔离建筑单元之间的接头的剖视图。如图所示，即使在没有三维表面的情况下也可以使用密封件和凸轮。因此，在没有三维对齐(该三维对齐可以设置在相同结构的其他结构化隔离建筑单元上)的情况下，可以实现这两个结构化隔离建筑单元之间的良好对齐和紧密密封。根据一些实施例，具有相对平坦的联接表面的键槽可以根据多个结构化隔离建筑单元的构造和组装顺序来更容易地组装结构。然而，在一些优选实施例中，也可以在这些拐角接合处的键槽上提供三维表面，例如本文讨论的突出部和凹部，以进一步改善对齐和结构完整性。类似于上面讨论的设置，通路孔634d和635d提供进入凸轮630d的通道。凸轮通路孔可以设置在结构的内部或外部。在某些情况下，在组装结构后，通道孔可用水泥、石膏、腻子或其他建筑材料修补以封闭孔。然而，根据一些实施例，通路孔也可以保持打开而不牺牲所得结构的气密性或水密性。

图34示出了根据其中键槽709具有相对平坦表面的实施例的键槽709的透视图。这与以上例如关于图31至图33讨论的相对平坦的键槽相似，但是以更长的形式示出，并且具有多个凸轮通道738和电气通道744。电气通道744可以用于使电线或电缆或其他设施延伸通过该结构。在一些实施例中，键槽可以通过形成长键槽(例如键槽709)而形成，该键槽709然后被切割成多个较小键槽的区段。替代地，键槽709可以代表用于较大结构化隔离建筑单元的边缘上的长键槽，因为本发明的实施例可以缩放成不同的尺寸和形状。图35示出了键槽709的正视图，图34示出了键槽709的平面图，图35示出了键槽709的仰视图，图36示出了键槽709的侧视图，图37示出了图32的键槽709的一端的放大视图。键槽709包括联接表面752上的密封凹槽726，该联接表面752与用于将键槽709安装到结构化隔离建筑单元的芯部的安装表面750相对。凸缘746设置在倾斜纵向壁742的顶部，以使外层与键槽709对齐。此外，倾斜端壁740设置为用于使键槽709与结构化隔离建筑单元的其他键槽对齐。

图40示出了根据本发明的一个实施例的共同形成结构的地板部分的多个结构化隔离建筑单元802a-802i的分解透视图。类似的布置也可以用于形成结构的天花板部分。根据一些实施例，形成地板外周边的结构化隔离建筑单元802a-802h具有顶表面，该顶表面包括外层和一个或多个键槽。外层将是地板表面，并且可以在多个饰面中提供预装饰表面。对于位于拐角处的结构化隔离建筑单元802a，802c，802e和802g，在顶表面上提供两个键槽，并且可以将壁放置到那些键槽上。

图41-43示出了根据本发明的一个实施例的使用结构化隔离建筑单元建造建筑物的方法和所得到的建筑物。图41示出了与图1所示相似的几乎完整的结构900。建造者准备结构化隔离建筑单元902作为结构900的墙壁的最终面板。结构化隔离建筑单元902具有侧表面，该侧表面具有带三维表面的键槽。在将结构化隔离建筑单元902放置到结构900中之前，建造者将粘合剂974施加到结构化隔离建筑单元902的键槽中。一旦就位，结构化隔离建筑单元902至少在粘合剂干燥时就可以由凸轮930接合。在图42中，建造者将结构化隔离建筑单元902放入结构中，此时结构化隔离建筑单元902可沿方向S滑动，直至结构化隔离建筑单元902的侧面键槽与相邻结构化隔离建筑单元上的键槽(未示出)配合接合。在该实施例中，在图41的键槽970上具有平坦的联接表面有助于容易地使得结构化隔离建筑单元902在S方向上滑动。但是，根据一些实施例，键槽970可以设置有三维对齐特征，其与结构化隔离建筑单元902的键楷上的互补特征匹配。

根据本发明的实施例的多个方面，所述方法可以包括提供多个结构化隔离建筑单元，所述多个结构化隔离建筑单元中的每一个包括第一面板，第二面板以及在第一面板和第二面板之间的芯部。第一和第二面板可以分别具有预装饰的第一和第二面。该方法可以进一步包括将多个结构化隔离建筑单元设置成彼此相邻的布置，使得多个结构化隔离建筑单元的第一面板彼此相邻以形成第一连续表面，并且多个结构化隔离建筑单元的第二面板彼此相邻以形成第二连续表面。第一和第二面可以是装饰表面，并且在将多个结构化隔离建筑单元放置在布置中以形成建筑物或结构之后，不需要对第一和第二面进行装饰。根据一些实施例，放置步骤可以进一步包括放置结构化隔离板，使得第一和第二面板中的至少一个位于建筑物或结构的内部或外部中的至少一个上。在图43中，，结构化隔离建筑单元902就位，并且通过沿方向R旋转插入到结构化隔离建筑单元902中的工具972而致动结构化隔离建筑单元902内的凸轮(未示出)。结构900可以用根据本发明的实施例的由一个或多个结构化隔离建筑单元制成的屋顶来完成，或者可以用本领域中已知的其他类型的屋顶来完成。

根据另一实施例，一种建筑构造的方法包括提供多个结构化隔离建筑单元，所述多个结构化隔离建筑单元中的每一个包括第一面板，第二面板和在第一和第二面板之间的芯部。该方法包括将多个结构化隔离建筑单元放置在彼此相邻的布置中使得结构化隔离建筑单元的接合部分紧密接触，并且当互补键槽沿着接合部分彼此接合时，通过使用互补键槽的新颖特征而使得结构化隔离建筑单元彼此自对齐而在最终布置中定位结构化隔离建筑单元。在一些实施例中，放置步骤还包括放置结构化隔离板，使得第一和第二面板中的至少一个位于建筑物或结构的内部或外部中的至少一个上。

根据本发明的实施例，几乎任何尺寸和形状的结构化隔离建筑单元可被生产并用于构造建筑物或结构。根据本发明的实施例的结构化隔离建筑单元能够提供固有的结构完整性和支撑，而不需要额外的框架。相比之下，原有的结构化隔离建筑单元系统需要额外的结构框架。在本发明的实施例中，结构性能可以由纤维强化面板和键槽来提供。为了提供这种结构性能，键槽和面板可以具有至少20MPa的弯曲强度。在一些实施例中，弯曲强度大于20MPa。面板可以具有至少6mm的厚度。此外，面板和键槽可以具有纤维强化混凝土典型的高杨氏模量。根据各种实施例，结构化隔离建筑单元可以承受横向张力和垂直负载的重量。

在根据本发明的实施例的示例中，根据ASTM D790和CI 185的标准，使用根据ASTM，CI 186和AC90的测试方法测试板的弯曲强度为至少20MPa，并且测试结果是22MPa的弯曲强度。根据ASTM D695使用测试方法ASTM CI 70和CI 79，针对65MPa(+/-5MPa)的测试规格的比较前度测试提供用于面板的65MPa的测试结果。额外的测试显示在细菌和真菌抵抗力、表面燃烧特性、耐污染性和抗抗冻损/冻融方面具有有利结果。例如，根据使用测试方法ASTM G21和G22的标准ASTM G21，面板通过没有细菌/真菌的生长的测试；根据标准ASTME84和测试方法ASTM EG227，面板通过0-25火焰蔓延和0-15烟雾发展的测试；根据ANSIZ1246和测试方法ASTMC650，面板通过了16小时的耐污染性测试；根据使用测试方法ASTM CI186的标准CI 185，通过了没有缺陷和R＞0.80的测试。根据本文讨论的实施例的结构化隔离建筑单元和由结构化隔离建筑单元构成的结构另外具有高抗震性。

“预装饰”或“预装饰表面”可以表示预装饰的类型的表面。例如，预装饰可以是结构化隔离建筑单元在使用、销售和/或配送以用于最终用途之前的其外层的装饰。预装饰可以是用于建筑过程之前面板的装饰。预装饰可以是这样的类型，即当面板准备好用于建造以构建结构时，不需要额外的装饰。根据一些实施例，结构化隔离建筑单元的外层可以包括一个或多个层、复合物、聚集物等以实现预装饰表面。预装饰可以是根据正在建造的结构的原理预装饰的内部预装饰和/或外部预装饰。例如，预装饰表面的类型可以在结构的设计阶段或者在订购结构化隔离建筑单元时从多个可能的预装饰类型中选择。因此，可以根据结构的美学或其他设计原理来选择内饰和/或外饰。预装饰可以不需要对面板应用额外的材料。根据本发明的原理设想用于构造结构的预装饰面板。预装饰的内部可以是面板的朝内侧。预装饰的内部可以用陶瓷、油漆、瓷砖、木材、纹理或装饰混凝土等装饰。预装饰外部可以用建筑物外部的类型的外部装饰来装饰。在建造房屋时，预装饰面板可以为预装饰用于厨房、浴室、生活区域、卧室等的内部装饰。预装饰面板也可以包括用于外部的外部装饰，如陶瓷、混凝土、壁板、木材等。预装饰面板可以还包括硬件、家具和电器，包括集成到预装饰面板中的必要公共设施安装部件。因此，在完成各种结构化隔离建筑单元的定位和连接之后，建筑物可以在不需要额外的步骤的情况下完成，这些额外步骤包括安装饰面，器具或其他家具。然而，用于预装饰内部表面和外部表面的饰面类型不限于此处列出的饰面类型，并且可以包括任何常规建筑材料。一旦预装饰面板组装完成，不需要额外的装饰。预装饰面板可用于建造任何类型的结构，包括住宅、医院、办公室、住宅结构、商业结构等。

根据本文讨论的本发明的各种实施例，可以提供一种可用于构建任何布局或构造的建筑物的结构化隔离建筑单元系统。例如，这样的系统可以包括一定数量的不同的结构化隔离建筑单元，这些结构化隔离建筑单元在键槽的尺寸、形状和/或布置方面彼此不同。因此，在最少数量或预定数量的不同构造的结构化隔离建筑单元以充足的数量被提供的情况下，仅使用最少数量的不同的结构化隔离建筑单元构造，结构化隔离建筑单元可以以各种排列进行组合以建造任何期望的结构。因此，在一个实施例中，该系统包括多个结构化隔离建筑单元，每个结构化隔离建筑单元可以包括例如平行的两个侧面，在两个侧面之间延伸的四个边缘以及至少一个键槽以将结构化隔离建筑单元连接到多个结构化隔离建筑单元中的另一个的键槽。多个结构化隔离建筑单元包括一个基本组的结构化隔离建筑单元，该基本组的结构化隔离建筑单元通过在该基本组的每一个结构化隔离建筑单元上的至少一个键槽的布置而彼此区分开。另外，该基本组的设计使得可以通过接合该基本组的不同数量的结构化隔离建筑单元和不同组合的结构化隔离建筑单元而构建多种构造的建筑物。

泡沫混凝土合成物

本发明的实施例可以包括或使用新型发泡的水泥合成物。这种合成物凸轮包括具有改进的结构和性能特征的纤维强化的水泥基的产品。这些纤维强化的水泥基产品可以掺入各种不同的材料，例如粘合剂，流变改性剂和纤维，以赋予离散但协同相关的性质。所得合成物是重量轻，隔热的耐火材料，其刚性和结构良好。因此，发泡的水泥合成物能够用于各种建筑产品中。合成物的实施例的各个方面之前在美国No.5,549,859；No.5,618,341；No.5,658,624；No.5,849,155；No.6,379,446；和美国专利申请公开No.2010/0136269；No.2011/0120349；No.2012/0270971；No.2012/0276310；和No.2015/0239781中进行了描述，所有这些通过引用全部纳入本文。

体现本发明的产品可以是具有优异弯曲和抗压强度的轻质坚韧复合物，其不会体现出翘曲或腐烂。此外，该产品还可用作结构化隔离建筑单元中的防潮和冷凝控制的透气膜。本发明环境稳定且无毒。体现本发明的产品是防潮和防霉的，抗白蚁和昆虫的，并且耐热和耐雨。例如，这些特征使本发明成为具有热和声学优点的理想建筑材料。

本发明的一个实施例是用于建筑构造的浇注水泥复合物。该合成物至少可以包括由水泥材料制成的纤维强化蜂窝混凝土。该合成物可以包括例如纤维，流变改性剂，粘合剂和火山灰质材料。除了这些组分之外，水泥合成物还可以与其它添加剂和掺合物混合，以得到发泡水泥复合物，该发泡水泥复合物具有如本文所述的混合物和最终制品所需的性能。

根据标准测试(包括例如ASTM C796-12和ASTM 495-12)对一些实施例进行测试。根据这些ASTM标准，合成物可以形成具有一个或多个以下特征的构件：密度在约0.35至约1.0g/cc的范围内；在约2至12MPa范围内的弯曲强度；在约2500至5500MPa范围内的弯曲模量以及在水浸测试中约75％或更大的水浸入性；约4至10MPa范围内的抗压强度；在加速风化测试中能够通过约2000小时或更长的时间；0火焰和0烟雾表面燃烧特性；和昆虫和白蚁抵抗性。这些性质总结在表1中。

材料特性		测试结果
			密度	g/cc	0.35至1.0
典型弯曲强度	MPa	2至12
			典型弯曲模量	MPa	2500至5500
水浸入性(弯曲强度)		＞75％
			抗压强度	MPa	4至10
加速风化	P/F	通过2000小时
			表面燃烧特性		0火焰/0烟雾
昆虫和白蚁抵抗性	是/否	是

表1纤维强化泡沫混凝土的性能

更具体地说，本发明的一个优选实施例可以以给定的质量比例含有以下组分：水泥25～40％；丙烯酸纤维0～5％；飞灰10～20％；PVA纤维1～5％；煅制氧化硅1～5％；耐火粘土10～20％；石膏10～20％；和丙烯酸粘合剂10～20％。前述总计达到混合物的非水性组分的100％质量。表2总结了这些组分以及各种组分的体积百分比。

材料组分	类型	g/cc	质量％范围	体积％范围
					水3	可饮用	1.00	0.00	0.00
水泥	类型II	3.15	25～40	15～25
					丙烯酸纤维	12mm	1.17	0～5	0～10
飞灰	C类	2.60	10～20	10～20
					PVA	6mm	1.30	1～5	2.5～5
煅制氧化硅	煅制	2.20	1～5	1～5
					耐火粘土	粉碎	2.40	10～20	5～15
石膏	半水合	1.60	10～20	15～25
					丙烯酸粘合剂	水基	1.00	10～20	15～30
共计			100.00	100.00

表2.纤维强化泡沫混凝土的组成

在该实施例中，可以使用II型水泥。然而，可以使用其他的水泥类型来实现所述的所需性能。

约12mm的丙烯酸纤维和约6mm的PVA纤维可以彼此组合或分开使用，并且基本均匀地分散在整个合成物中。纤维起着增强组分的作用，以特定地为最终制品增加拉伸强度，柔韧性和韧性。结果，由纤维强化混凝土形成的结构可能以非灾难性的方式失效。因为纤维基本上均匀分散，所以当暴露于湿气时，最终制品不会分离或分层。也可以使用其他类型的提供所需拉伸强度，柔韧性，韧性和抗分层性的纤维。

飞灰和煅制氧化硅是火山灰质材料。在一些实施例中，使用C类飞灰。然而，可以使用其它类型的飞灰和其他类似的火山灰来提供合成物的所需性质。

飞灰和耐火粘土提供防火保护并通过使混合物均匀分散而充当流变改性剂。也可以使用其他提供这些性质的化合物。

石膏增加额外的防火能力并增加所得泡沫混凝土的形状稳定性。石膏可以是半水合型的。石膏还可作为流变改性剂。具有这些性能的其它水可固化材料也可以使用。

丙烯酸粘合剂在混合过程中分散混合物的粉末颗粒以产生糊状结构并保持足够的可使用性水平。可以使用任何保持这些所需性能的丙烯酸粘合剂。丙烯酸粘合剂可以是水基的。

体现本发明的产品通常通过将水泥混合物与合适的发泡剂混合来制备，从而产生具有良好分散和均匀孔径的固化水泥复合物。发泡剂使水泥合成物充气，使其重量轻，同时保持其强度和刚性。表面活性剂或聚合物发泡剂是合适的，在一些实施例中优选基于表面活性剂的发泡剂。

由于孔内高百分比的空气，充分分散且均匀的孔产生轻质泡沫混凝土基质。根据一个实施例，纤维强化泡沫混凝土的空气是例如75％。然而，实施例不限于该特定空气比率，并且在一些实施例中可以具有更小或更大的百分比。相对较高的空气百分比，加上纤维强化泡沫混凝土的强度，使产品具有许多优点。例如，由于重量轻，当使用由纤维强化泡沫混凝土制成的元件来架设结构时，产品可以更容易运输或由构造人员处理。另外，轻质和高强度的组合意味着由合成物形成的元件可以在结构内以各种各样的方式使用，例如用作墙壁，地板，天花板，屋顶，门或其他建筑特征的一部分。明确且均匀分布的孔隙也导致产品在湿气下具有非常好的性能，例如产品内部的冷凝或泄漏。例如，纤维强化泡沫混凝土内的孔隙网络可以使水消散或扩散，而不是聚集在一个位置，从而减少腐烂的变化，细菌/真菌生长或由于产品中的水的冻结和融化而造成的损害。

本发明另一个实施方案的实例可以包含以下组分，所述比例由所示的相对质量表示：水1.5至2.25kg；水泥1.6至2.40千克；飞灰0.00至1.00千克；100型板状氧化铝0.00至0.50千克；325型板状氧化铝0.00至0.50千克；沙子0.25至0.38千克；二氧化硅0.15至0.23千克；耐火粘土0.40至0.60千克；石膏1.20至1.80千克；玻璃纤维0.08至0.13千克；PVA纤维0.02至0.03千克；和流变剂0.00至0.10千克。表3总结了这些组分以及各种组分的质量(kg)。给出组分的质量以说明相对比例的示例。但是，混合物中使用的实际质量可以根据混合物的体积而变化。

表3-纤维加强泡沫混凝土的组成的示例

本发明的实施方式的方面以在先前的增强泡沫混凝土中尚未完成的方式引入纤维。

在一个实施例中，用在建筑物或结构中的泡沫混凝土材料包括水泥混合物和发泡剂。水泥混合物是纤维强化的，并且泡沫混凝土材料被布置成多孔泡沫结构，其具有水泥混合物的纤维强化基质和分散在整个纤维强化基质中的空气孔。在该实施例的一个方面中，泡沫混凝土材料的空气体积可以是约10％至80％。在一些实施例中，泡沫混凝土材料的空气体积可以是约60％至75％。虽然高空气体积比可能先前产生了较弱的混凝土，但是本发明的实施例可以具有上述的空气体积比，同时保持强度和结构完整性。较小的空气体积比导致较重，较少透气性，并且在材料方面较昂贵的混凝土。

在该实施例的一些方面中，发泡剂可以是基于聚合物的发泡剂或基于表面活性剂的发泡剂。在一些实例中，水泥混合物包含：按质量计约25-40％的水泥；按质量计约10至20％的飞灰；按质量计约1至5％的聚乙烯醇纤维；按质量计约10至20％的耐火粘土；按质量计约10至20％的石膏；和按质量计约10至20％的丙烯酸粘合剂。该水泥混合物可以进一步包含按质量计约1至5％的二氧化硅。在一些实施例中，对于纤维强化，水泥混合物可以进一步包含按质量计约0至5％的丙烯酸类纤维。实施例还可以包括用于纤维强化的玻璃纤维。所用纤维的类型可以根据不同的用途和需要量身定制。水泥混合物也可以包含水。

在一些实施例中，纤维的直径可以大于10μm。在一些优选实施例中，纤维直径约30μm。然而，实施例不限于这些特定的直径。根据本发明的实施例，有可能获得高强度，结构良好的纤维强化泡沫混凝土，其纤维直径大于此前考虑到的可能需要强度和结构完整性的用途的直径。在一些实施例中，纤维的长度可以是约6至12mm。纤维可以是水泥混合物按体积计约的约10-20％。本发明的实施例可以包含比以前强化的泡沫混凝土中更高百分比的纤维，同时保持期望的性能。

多层复合建筑元件

本发明的一些实施例涉及用于建筑构造和材料的多层复合建筑元件。这些实施例的各方面可以包括用于构建建筑物和其他结构的集成多层单元。这些单元可以包括SIP，但不限于SIP。一些实施例包括具有如本文所公开的多层布置的建筑物或结构的任何方面或材料。

在一些优选实施例中，多层复合建筑元件包括具有第一和第二面的隔离芯部层和第一和第二面中的每一个上的水泥板。在一些实施例中，隔离芯部层包括泡沫混凝土。在一些优选实施例中，隔离芯部层包括位于隔离芯部的中间的隔离泡沫层以及隔离泡沫层的每一侧上的泡沫混凝土层，使得泡沫混凝土层包括隔离芯部的第一和第二面。隔离泡沫层可以是基于聚合物的泡沫，例如聚苯乙烯泡沫或适用于构建建筑物和其他结构的其它泡沫。根据本文讨论的各种实施例，泡沫混凝土层可以由纤维强化泡沫混凝土制成。水泥板可以是纤维强化混凝土。

纤维强化泡沫混凝土层的添加为多层结构提供额外的强度和刚度，同时还提供增强的隔热和隔音，以及抗冻/融化损伤以及防止与湿气相关的其他问题。纤维强化泡沫混凝土由于其提供的强度和刚度而相对较轻，并且可以在泡沫混凝土的多孔基质中包含高比例的空气。因此，由泡沫混凝土实现的上述优点在重量和材料成本方面成本相对较低。

在本发明的实施例中，用于建筑结构的多层复合元件可以包括隔离芯部以及第一和第二水泥板。隔离芯部具有第一面和在隔离芯部的与第一面相反的一侧的第二面。第一和第二水泥板分别在隔离芯部的第一和第二面上，并且第一和第二水泥板可以包括纤维强化混凝土。隔离芯部还可以包括纤维强化泡沫混凝土。

在该实施例的一些方面中，隔离芯部包括作为隔离芯部的中心层的泡沫隔离层，在泡沫隔离层的第一侧上的第一泡沫混凝土层和在泡沫隔离层的第二侧上的第二泡沫混凝土层。第一泡沫混凝土层包括隔离芯部的第一面，第二泡沫混凝土层包括隔离芯部的第二面。在一些实施例中，第一和第二泡沫混凝土层可以包括纤维强化泡沫混凝土。

泡沫绝热层可以是基于聚合物的泡沫，并且可以包括例如聚苯乙烯泡沫。根据一些实施例，泡沫隔离层可以通过粘合剂附着到第一和第二泡沫混凝土层。

自维持结构

根据本发明的各种实施例，由结构化隔离建筑单元构成的建筑物或结构可以建立在符合环境意识的标准上。例如，所得到的建筑物可以包括放置在建筑物上或建筑物内的太阳能电池板。太阳能电池板可以放置在由结构化隔离建筑单元构建的完整结构的屋顶或外墙上，或者太阳能电池可以并入结构化隔离建筑单元本身。然后可以通过12伏特系统的太阳能为结构提供电力。在一些实施例中，可能不需要用于连接至结构的公共设施安装部件，并且结构可以是自给自足的。因此，可以快速经济地建设强大、可持续、高效的建筑。

可以使用根据本文的各种实施例的方法、系统、材料和装置来构建自维持结构。在一些实施例中，根据本发明的一个实施例的结构化隔离建筑单元，多层复合建筑元件以及材料和相关方法可以生产结构元件，该结构元件的材料或元件的每单位厚度具有高R值(隔热能力的度量)。由于单位厚度的这些高R值，高功率太阳能系统(包括经由地热电流和其他电气系统的HVAC)可通过12伏特直流电以低功耗供电。在一些实施例中，所有电气系统的结构可以通过12伏直流电供电。因为根据本发明的实施例的结构和材料被设计成满足或超过适用的防火等级要求，所以可以在没有额外的导管或线路保护的情况下来构建结构，这减少了结构的时间和成本。

仅在本公开中示出和描述了本发明的示例性实施例以及其多功能性的一些示例。应该理解的是，本发明能够用于各种其他组合和环境，并且能够在本文所表达的本发明构思的范围内进行改变或修改。

尽管前面的描述涉及本发明的优选实施例，但应该注意，其他变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下做出。此外，即使没有在上面明确指出，结合本发明的一个实施例描述的特征也可以与其他实施例结合使用。

Claims (19)

1.一种用于构建建筑物或结构的结构化隔离建筑单元，所述结构化隔离建筑单元包括：

隔离芯部，所述隔离芯部由隔离芯部的多个侧面和相对的第一面和第二面限定；

第一水泥面板和第二水泥面板，所述第一水泥面板和第二水泥面板联接到所述隔离芯部的第一面和第二面；以及

连接部分，所述连接部分位于所述隔离芯部的所述多个侧面中的一个上，所述连接部分被构造成当构建建筑物或结构时，将所述结构化隔离建筑单元与具有互补连接部分的相邻结构化隔离建筑单元对齐。

2.根据权利要求1所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述连接部分为沿所述隔离芯部的所述侧面延伸的键槽，

其中，所述连接部分包括从所述结构化隔离建筑单元面朝外的三维表面，所述三维表面被构造为与所述互补连接部分上的三维表面配合接合，并且

其中，所述三维表面的配合接合被构造为使得所述结构化隔离建筑单元与所述相邻结构化隔离建筑单元在与x、y和z轴平行的三个正交方向上对齐。

3.根据权利要求2所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述连接部分还包括：

安装侧面，所述安装侧面被构造为联接至所述隔离芯部的侧面；以及

联接侧面，所述联接侧面在所述连接部分的相对于所述安装侧面的相对侧上，并且所述联接侧面包括三维表面。

4.根据权利要求3所述的结构化隔离建筑单元，其中所述结构化隔离建筑单元被构造成：当与相邻结构化隔离建筑单元配合接合时，在所述三维表面的至少一部分上容纳粘合剂、密封件和垫圈中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述键槽包括：

凸轮通道，所述凸轮通道构造成允许凸轮在所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元之间延伸；以及

通路孔，能够通过所述通路孔致动所述凸轮，以便与所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元中的一个接合或脱离。

6.根据权利要求2所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述三维表面被构造为使所述结构化隔离建筑单元与所述相邻结构化隔离建筑单元精确对齐，使得所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元的第一水泥面板和第二水泥面板在相邻的第一水泥面板和第二水泥面板的边缘之间形成连续的平坦表面。

7.根据权利要求1所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述第一水泥面板或第二水泥面板中的至少一个具有预装饰表面，所述预装饰表面从所述结构化隔离建筑单元面向外，并且

其中所述预装饰表面在将所述结构化隔离建筑单元与所述相邻结构化隔离建筑单元连接以建立建筑物或结构后，不需要额外的装饰或修改。

8.根据权利要求7所述的结构化隔离建筑单元，其中所述第一水泥面板或第二水泥面板中的所述至少一个包括纤维强化混凝土层。

9.根据权利要求1所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述结构化隔离建筑单元被构造成在不用螺钉或钉子的情况下与所述相邻结构化隔离建筑单元对齐且接合。

10.根据权利要求9所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述结构化隔离建筑单元还包括具有钩部的凸轮，所述凸轮构造成经由所述钩部至少在粘合剂凝固时保持所述连接部分与所述互补连接部分的配合接合。

11.根据权利要求1所述的结构化隔离建筑单元，其中，所述结构化隔离建筑单元是气密封和水密封的。

12.根据权利要求1所述的结构化隔离建筑单元，其中，当组装所述结构化隔离建筑单元的部件时，所述结构化隔离建筑单元的部件之间的位置精度为以下位置精度中的至少一个：±1mm的十分之一，±1mm的一半，以及±1mm，

其中所述结构化隔离建筑单元的部件包括所述隔离芯部、所述第一水泥面板和第二水泥面板、以及所述连接部分。

13.一种包括根据权利要求1所述的结构化隔离建筑单元的多个结构化隔离建筑单元的建筑物。

14.根据权利要求13所述的建筑物，其中所述隔离芯部包括泡沫隔离层和泡沫混凝土。

15.根据权利要求13所述的建筑物，其中，所述连接部分被构造为使所述结构化隔离建筑单元与所述相邻结构化隔离建筑单元精确对齐，使得所述结构化隔离建筑单元和所述相邻结构化隔离建筑单元的所述第一水泥面板和第二水泥面板在相邻的第一水泥面板和第二水泥面板的边缘之间形成连续的平坦表面。

16.一种结构化隔离建筑单元系统，其被构造为使得能够在将结构化隔离建筑单元彼此接合的单个步骤中构建建筑物或结构。

17.根据权利要求16所述的结构化隔离建筑单元系统，其中接合结构化隔离建筑单元的单个步骤包括在不需要使得所述结构化隔离建筑单元附接到一个单独的结构框架的情况下，对齐并连接所述结构化隔离建筑单元。

18.根据权利要求16所述的结构化隔离建筑单元系统，其中所述结构化隔离建筑单元中的至少一些包含公共设施部件，使得所述建筑物或结构的连接公共设施的步骤被集成到接合所述结构化隔离建筑单元的单个步骤中。

19.一种用于构建建筑物的结构化隔离建筑单元的系统，该系统包括：

多个结构化隔离建筑单元，每个结构化隔离建筑单元包括：

平行的两个侧面，

在所述两个侧面之间延伸的四个边缘，以及

至少一个键槽，所述至少一个键槽被构造为将所述结构化隔离建筑单元连接到所述多个结构化隔离建筑单元中的另一个结构化隔离建筑单元的键槽，

其中，所述多个结构化隔离建筑单元包括一个基本组的结构化隔离建筑单元，所述基本组的结构化隔离建筑单元通过在所述基本组的每一个结构化隔离建筑单元上的所述至少一个键槽的布置而彼此区分开；以及

其中，所述基本组被构造为使得能够通过接合所述基本组的不同数量的结构化隔离建筑单元和不同组合的结构化隔离建筑单元而构建多种构造的建筑物。