CN111424838A - 一字形截面内藏bfrp网格的生土墙及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一字形截面内藏BFRP网格的生土墙及其制作方法，包括墙体和居中竖直设置于墙体内部的BFRP网格，所述墙体呈一字形，由掺入生物质纤维的生土砌筑而成；所述BFRP网格呈正交网格状。本发明墙适用于低、多层乡镇建筑结构体系；内部设置了BFRP网格，BFRP竖向型材和生土协同承重，提高了竖向承载力和抗剪能力，进一步提高了生土墙的抗震性能；并在生土中掺入生物质纤维，相比于传统生土墙变形性能和抗裂能力得到了提高。

Description

一字形截面内藏BFRP网格的生土墙及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种生土墙及其制作方法，特别是涉及一种一字形截面内藏BFRP网格的生土墙及其制作方法。

背景技术

生土墙体材料具有取材方便、造价低廉、热工作性能好、污染少、可循环利用等优势，是生态化的建筑材料，可创造舒适的居住环境。生土结构是村镇建筑大量使用的结构形式之一，生土是具有发展前景的绿色建筑材料。传统生土材料无需经过焙烧简单进行加工后即可用于房屋建造，按建造方法可以分为夯土建筑和土砖墙建筑，虽然造价低廉、施工简便，但是由于传统生土材料强度较低，耐水性能差，砌筑成的墙体整体性差、抗震性能和承载能力都较低。生土建筑的震害较为严重，因此传统的生土建筑难以满足现实的抗震规范和居住要求，且目前制备的生土墙体承载能力低，抗裂和变形性能较差。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中传统生土墙整体性差，抗震性能薄弱，承载能力低等的不足，本发明的目的之一是提供一种一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其具有构造简单、绿色环保、施工方便等优点；本发明的目的之二是提供一种一字形截面内藏BFRP网格的生土墙的制作方法。

技术方案：本发明的一字形截面内藏BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)网格的生土墙，包括墙体和居中竖直设置于墙体内部的BFRP网格，所述墙体呈一字形，由掺入生物质纤维的生土砌筑而成；所述BFRP网格呈正交网格状，并沿墙体的高度方向设置。

其中，BFRP为玄武岩纤维增强复合材料，BFRP网格是由BFRP材料相互连接制成，其横向和竖向的连接节点处固接；生土为简单加工的原状土，通过把自然形成的原生土壤进行简单的筛分处理，得到具有颜色均匀、结构细密，质地紧凑、纯净的生土材料；BFRP网格架立后，掺入生物质纤维的生土可采用一次性砌筑而成。

优选地，所述BFRP网格采用BFRP竖向型材和BFRP横向型材固定连接制成，或采用BFRP竖向型材和BFRP横向筋材固定连接制成；BFRP网格采用BFRP横向筋材更能有效发挥筋材的高抗拉能力。BFRP竖向型材和BFRP横向型材的截面形式不限，截面尺寸根据生土墙实际要求选取；其中，若采用BFRP竖向型材和BFRP横向型材制成，BFRP网格的横向型材和竖向型材在连接节点处固接，竖向型材和生土部分协同承载，横向型材起到连接竖向型材和侧向支撑的作用，减少竖向型材的有效计算长度；若采用BFRP竖向型材和BFRP横向筋材制成，类似地，BFRP网格的竖向型材和横向筋材在连接节点处固接BFRP竖向型材与生土部分协同承载，BFRP横向筋材起拉结竖向型材的作用，可为竖向型材提供侧向支撑，减少其计算长度；从而提高生土墙的整体性能。

进一步地，考虑到竖向型材起承重作用，而横向型材或横向筋材起侧向连接、支撑作用，且BFRP型材的强度较高，价格较贵，故相邻BFRP竖向型材之间的间距均为500～700mm。竖向型材沿纵向等距排列，横向型材或横向筋材沿横向等距排列。相邻横向型材或筋材之间的间距取竖向的2倍左右，既满足使用要求，也能控制成本，即相邻BFRP横向型材或相邻BFRP横向筋材之间的间距均为1000～1400mm。

优选地，所述BFRP竖向型材和BFRP横向型材的横截面形状为工字形、槽形、矩形中的任一种。

优选地，BFRP横向筋材的直径为6～8mm，起拉结竖向型材的作用。

优选地，BFRP竖向型材和BFRP横向型材的横截面形状为空心的正方形，其壁厚为2.5～3mm，外边长为10～40mm。

优选地，所述生物质纤维为竹纤维、秸秆纤维、亚麻纤维中任一种或几种混合。

进一步地，所述生物质纤维为竹纤维时，竹纤维由140～180℃的高温饱和蒸汽处理过的原竹加工而得。即竹纤维为采用高温饱和蒸汽处理过的原竹加工而得，处理的温度为140～180℃。高温饱和蒸汽处理工艺使得竹材内的半纤维素和木质素含量减少，制得的竹纤维束力学性能较之其他处理方式的竹纤维有一定优越性。

本发明还提供了所述一字形截面内藏BFRP网格的生土墙的制作方法，包括如下步骤：

(1)定位弹出墙体轮廓线，架立BFRP网格，使BFRP网格的底部埋至基础内部；其中网格底部埋置基础内部50mm以上，以保证竖向型材插入基础插实。

(2)将生物质纤维掺入生土中搅拌均匀；

其中生物质纤维的前处理过程包括将处理后的竹子或秸秆用纤维疏解装置疏解成纤维状，加入筛分好的生土材料中，在掺入生物质纤维时可以采用机器搅拌，使得竹纤维、秸秆纤维、亚麻纤维等生物质纤维在生土中分布得更为均匀，使得生土之间的连接更为有效；

(3)在弹出的轮廓中砌筑经步骤(2)处理后的生土。

本发明的生土墙采用掺入生物质纤维的生土中用于砌筑，将BFRP网格设置在墙体中间，BFRP型材的截面形式不限，可以是工字型、槽型、方形空心等；截面尺寸根据生土墙实际要求选取，竖直居中安置于墙体内部，整个BFRP网格呈正交网格状，节点处的横向型材/筋材和竖向型材固定连接，竖向型材和生土部分协同承载，横向型材/筋材起到连接竖向型材和侧向支撑的作用，减少竖向型材的有效计算长度；考虑到生土墙大用于乡镇低、多层建筑，故生物质材料如秸秆和亚麻在农村地区分布广泛，故本发明中竹纤维可以替代为秸秆、亚麻纤维等常见纤维，可以进一步就地取材，利用农村地区的资源，促进可持续发展。本发明适用于低、多层乡镇建筑结构体系；内部设置了BFRP网格，BFRP竖向型材和生土协同承重，提高了竖向承载力和抗剪能力，进一步提高了生土墙的抗震性能。并在生土中掺入秸秆或竹纤维等生物质纤维，相比于传统生土墙变形性能和抗裂能力得到了提高。

有益效果：与现有技术相比，

(1)本发明的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，在生土墙内部设置了BFRP网格，BFRP型材力学强度较高，而竖向型材参与了承重，故相对于传统生土墙，由于生土和BFRP型材的协同承重，竖向承载能力得到了提高；

(2)本发明生土墙中BFRP网格节点固接，外围砌筑生土，生土和BFRP网格粘接可靠，整体性得到提高；横向型材/筋材为竖向型材提供了可靠的侧向支撑，减少了竖向型材的计算长度，避免出现失稳现象，在水平地震作用下BFRP网格型材承担一部分水平剪力作用，使得整个墙体的受剪能力得到提高，故抗震性能得到改善；

(3)生物质纤维如竹纤维和秸秆纤维的掺入，起到生土土体之间的连接作用，而BFRP型材本身具有高弹性模量，高耐久性的优点，使得整个土体抗裂性能和变形性能以及耐久性都有所改善。

附图说明

图1是实施例1和2的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙的横截面示意图；

图2是实施例1和2的BFRP网格示意图；

图3是实施例1和2的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙的立面图；

图4是实施例3和4的BFRP网格示意图；

图5是实施例3和4的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙的立面图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细描述。

实施例1：

本实施例的BFRP网格采用BFRP竖向型材和BFRP横向型材固定连接制成，生土中掺入的生物质纤维3以竹纤维为例。如图1～3所示，本实施例的生土墙包括墙体6，墙体6呈一字形，墙体6由掺入竹纤维的生土2一次性砌筑而成；墙体6中设有BFRP网格1，BFRP网格1沿墙体高度方向、竖直居中设置在墙体内部。

如图2所示为采用BFRP竖向型材和BFRP横向型材制成的BFRP网格示意图，如图3所示为生土墙的立面图，为了显示清楚，图3中去除了土生墙上部分的墙体，使网格外露出来。BFRP网格1呈正交网格状，包括BFRP竖向型材5和BFRP横向型材4，即BFRP竖向型材5和BFRP横向型材4之间相互垂直，横向型材4沿水平方向，BFRP竖向型材5和BFRP横向型材4的连接节点处采用固定连接；BFRP竖向型材5承重，BFRP横向型材4主要起侧向支撑作用；相邻BFRP竖向型材5的间距均为600mm，相邻BFRP横向型材4的间距均为1100mm。BFRP竖向型材5和BFRP横向型材4的横截面均为内部空心的正方形，正方形的外边长为12mm，型材的壁厚均为3mm。

其中，生土2为简单加工的原状土，它是通过把自然形成的原生土壤进行简单的筛分处理后得到的具有颜色均匀、结构细密，质地紧凑、纯净的生土材料；掺入的竹纤维取常见竹纤维，为原竹经过140～180℃高温饱和蒸汽等方式处理后，通过纤维疏解装置疏解成，后加入筛分好的生土材料中，机器搅拌均匀，形成最终的混合生土2。

该一字形截面内藏BFRP网格的竹纤维生土墙的制作步骤如下：

(1)定位弹出墙体轮廓线，并架立BFRP网格1，其中BFRP网格1的底部埋至基础内部50mm以上，保证BFRP竖向型材5插入基础中插实；

(2)将经过高温饱和蒸汽处理后的竹子用纤维疏解装置疏解成长条状的竹纤维，并将竹纤维掺入生土2中，采用机器搅拌均匀后形成混合生土备用；

(3)在弹出的轮廓中砌筑经步骤(2)处理后的混合生土，就形成了一字形截面内藏BFRP网格的竹纤维生土墙。

实施例2：

本实施例的BFRP网格与实施例1相同，同样采用BFRP竖向型材和BFRP横向型材固定连接制成，不同的是本实施例中加入的生物质纤维以秸秆纤维为例。

本实施例的生土墙包括墙体，墙体呈一字形，墙体由掺入秸秆纤维的生土2一次性砌筑而成；墙体中设有BFRP网格，BFRP网格沿墙体高度方向、竖直居中设置在墙体内部。

BFRP网格呈正交网格状，包括BFRP竖向型材和BFRP横向型材，相邻BFRP竖向型材的间距为500mm，相邻BFRP横向型材的间距为1000mm。BFRP竖向型材5和BFRP横向型材4的横截面均为工字形。掺入的秸秆纤维为日晒后干燥的秸秆通过纤维疏解装置疏解而成；再加入筛分好的生土材料中，机器搅拌均匀，形成最终的混合生土备用。

该一字形截面内藏BFRP网格型材的秸秆纤维生土墙的制作步骤如下：

(1)定位弹出墙体轮廓线，并架立BFRP网格，其中网格型材的底部埋至基础内部50mm以上，保证竖向型材插入基础中插实；

(2)将提前预制好的秸秆纤维掺入生土中，采用机器搅拌均匀后形成混合生土备用；

(3)在弹出的轮廓中砌筑经步骤(2)处理后的混合生土，就形成了一字形截面内藏BFRP网格型材的秸秆纤维生土墙。

实施例3：

本实施例的BFRP网格采用BFRP竖向型材和BFRP横向筋材固定连接制成，生土中掺入的生物质纤维3以竹纤维为例。

本实施例的生土墙包括墙体6，墙体6呈一字形，墙体6由掺入竹纤维的生土2一次性砌筑而成；墙体6中设有BFRP网格1，BFRP网格1沿墙体高度方向、竖直居中设置在墙体内部。

如图4所示为采用BFRP竖向型材和BFRP横向筋材制成的BFRP网格示意图，BFRP网格1呈正交网格状，包括BFRP竖向型材5和BFRP横向筋材7，即BFRP竖向型材5和BFRP横向筋材7之间相互垂直，横向筋材7沿水平方向，BFRP竖向型材5和BFRP横向筋材7的连接节点处采用固定连接；BFRP竖向型材5与生土部分协同承载，BFRP横向筋材7起拉结竖向型材的作用，可为BFRP竖向型材提高侧向支撑作用；相邻BFRP竖向型材5的间距均为700mm，相邻BFRP横向筋材7的间距均为1400mm。BFRP竖向型材5横截面为内部空心的正方形，壁厚为3mm，外边长为12mm；BFRP横向筋材7的横截面为圆形，直径为6mm。

其中，生土2为简单加工的原状土，它是通过把自然形成的原生土壤进行简单的筛分处理后得到的具有颜色均匀、结构细密，质地紧凑、纯净的生土材料；掺入的竹纤维取常见竹纤维，为原竹经过140～180℃高温饱和蒸汽等方式处理后，通过纤维疏解装置疏解成，后加入筛分好的生土材料中，机器搅拌均匀，形成最终的混合生土2。

该一字形截面内藏BFRP网格的竹纤维生土墙的制作步骤如下：

(1)定位弹出墙体轮廓线，并架立BFRP网格1，其中BFRP网格1的底部埋至基础内部50mm以上，保证BFRP竖向型材5插入基础中插实；

(2)将经过高温饱和蒸汽处理后的竹子用纤维疏解装置疏解成长条状的竹纤维，并将竹纤维掺入生土2中，采用机器搅拌均匀后形成混合生土备用；

(3)在弹出的轮廓中砌筑经步骤(2)处理后的混合生土，就形成了一字形截面内藏BFRP网格的竹纤维生土墙。

实施例4：

本实施例的BFRP网格与实施例3相同，同样采用BFRP竖向型材和BFRP横向筋材固定连接制成，不同的是本实施例中加入的生物质纤维以亚麻纤维为例。

本实施例的生土墙包括墙体，墙体呈一字形，墙体由掺入亚麻纤维的生土2一次性砌筑而成；墙体中设有BFRP网格，BFRP网格沿墙体高度方向、竖直居中设置在墙体内部。

BFRP网格呈正交网格状，包括BFRP竖向型材和BFRP横向筋材，相邻BFRP竖向型材的间距为550mm，相邻BFRP横向型材的间距为1100mm。BFRP竖向型材5的横截面为槽形，BFRP横向筋材7的横截面为圆形，直径为7mm。掺入的亚麻纤维是亚麻经简单日晒干燥后疏解而成；再加入筛分好的生土材料中，机器搅拌均匀，形成最终的混合生土备用。

本实施例的一字形截面内藏BFRP网格的亚麻纤维生土墙的制作步骤如下：

(1)定位弹出墙体轮廓线，并架立BFRP网格，其中BFRP网格的底部埋至基础内部50mm以上，保证竖向型材插入基础中插实；

(2)将提前预制好的亚麻纤维掺入生土中，采用机器搅拌均匀后形成混合生土备用；

(3)在弹出的轮廓中砌筑经步骤(2)处理后的混合生土，就形成了一字形截面内藏BFRP网格型材的亚麻纤维生土墙。

Claims (9)

1.一种一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：包括墙体和居中竖直设置于墙体内部的BFRP网格，所述墙体呈一字形，由掺入生物质纤维的生土砌筑而成；所述BFRP网格呈正交网格状。

2.根据权利要求1所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：所述BFRP网格采用BFRP竖向型材和BFRP横向型材固定连接制成，或采用BFRP竖向型材和BFRP横向筋材固定连接制成。

3.根据权利要求2所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：相邻BFRP竖向型材之间的间距为500～700mm，相邻BFRP横向型材或相邻BFRP横向筋材之间的间距为1000～1400mm。

4.根据权利要求2所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：所述BFRP竖向型材和BFRP横向型材的横截面形状为工字形、槽形、矩形中的任一种。

5.根据权利要求2所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：BFRP横向筋材的直径为6～8mm。

6.根据权利要求2所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：BFRP竖向型材和BFRP横向型材的横截面形状为空心的正方形，壁厚为2.5～3mm，外边长为10～40mm。

7.根据权利要求1所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：所述生物质纤维为竹纤维、秸秆纤维、亚麻纤维中任一种或几种混合。

8.根据权利要求1所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙，其特征在于：所述生物质纤维为竹纤维时，竹纤维由140～180℃的高温饱和蒸汽处理过的原竹加工而得。

9.一种权利要求1～8中任一项所述的一字形截面内藏BFRP网格的生土墙的制作方法，其特征在于包括如下步骤：定位弹出墙体轮廓线，架立BFRP网格，使BFRP网格的底部埋至基础内部；将生物质纤维掺入生土中搅拌均匀后备用；在弹出的轮廓中砌筑掺入生物质纤维的生土，形成一字形截面内藏BFRP网格的生土墙。

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