CN111576723A - 一种模块化复合建筑材料及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化复合建筑材料，包括金属护套层、填充层及复合材料装饰层，其中金属护套层为横断面呈矩形的板状框架结构，填充层位于金属护套层内，且填充层内设至少一条与金属护套层轴线平行分布的烧制孔，且各烧制孔并联，金属护套层外表面复合材料装饰层。其使用方法包括设计预制，模块化复合建筑材料生产，烧制加工，对接成型及建筑物施工等五个步骤。本发明一方面极大的提高了建筑材料的集成化、模块化程度，实现建筑主体及装饰同步建设；另一方面可有效的提高建筑材料的整体结构强度和耐候性，在提高建筑物整体承载能力、抗形变能力及抗震能力的同时，另有效的达到提高建筑材料耐候性和使用寿命的目的。

Description

一种模块化复合建筑材料及方法

技术领域

本发明涉及一种模块化复合建筑材料及方法，属建筑材料技术。

背景技术

目前在进行建筑物建设中，为了提高施工效率，降低施工成本，钢结构建筑、基于混凝土砌块、蒸汽砌块为主要建筑材料，虽然可以一定程度满足建筑施工的需要，但一方面当前的建筑材料生产制备难度大且生产成本相对较高；另一方面在施工建设中，需要频繁进行焊接、垒砌等作业，施工效率低下且劳动强度高，并需要对建筑外表面进行独立的装饰装潢施工，进一步影响了施工效率和施工成本。

此外，当前的建筑材料由于存在大量的接缝，因此导致建筑结构整体性和结构稳定性均相对较差，基于因震动、地质结构形变等造成建筑物整体结构受损情况发生。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的建筑材料及生产方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种模块化复合建筑材料及方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种模块化复合建筑材料，包括金属护套层、填充层及复合材料装饰层，其中金属护套层为横断面呈矩形的板状框架结构，填充层位于金属护套层内，且填充层内设至少一条与金属护套层轴线平行分布的烧制孔，烧制孔轴线与金属护套层轴线均布在同一平面内并与金属护套层轴线平行分布，且各烧制孔并联，金属护套层外表面设厚度不小于10毫米的复合材料装饰层。

进一步的，所述烧制孔横端面总面积为金属承载龙骨横端面面积的30%—90%。

进一步的，所述填充层及复合材料装饰层均为基于高岭土的复合材料。

一种模块化复合建筑材料的使用方法，包括如下步骤：

S1，设计预制，首先根据待加工建筑结构特征，将建筑物的墙壁、底板、天花板结构设计为若干建筑单元，然后以建筑单元结构为基础，设定各建筑单元中包含的模块化复合建筑材料的具体数量、结构及连接关系，最后根据设计后的模块化复合建筑材料参数生成加工工艺表，并将加工工艺表发送至生产线对各模块化复合建筑材料进行生产制备；

S2，模块化复合建筑材料生产，首先根据S1步骤的加工工艺表，首先通过钢材原料加工制备金属护套层，然后在金属护套层内装填填充层，并在填充层内设置烧制孔，最后在金属护套层外表面设置复合材料装饰层，即可得到成品模块化复合建筑材料；

S3，烧制加工，根据S1步骤设计的定各建筑单元中包含的模块化复合建筑材料的具体数量、结构及连接关系，对S2步骤中制备的各模块化复合建筑材料在烧制炉中进行烧制作业，在进行烧制作业时，首先对需要待连接的各模块化复合建筑材料在负压环境下分别摆放在对称分布的两个承载架上，且两承载架上的模块化复合建筑材料间相互同轴分布，且各模块化复合建筑材料轴线均与水平面平行分布，且两承载架上的各模块化复合建筑材料间间相互同轴分布，且同轴分布的两个承载架上的两模块化复合建筑材料间间距为0—10毫米；然后分别为各模块化复合建筑材料间的烧制孔内设一个喷火嘴，且所述喷火嘴沿烧制孔滑相互滑动连接，然后一方面驱动喷火嘴喷火加热运行；另一方面驱动喷火嘴沿烧制孔轴线往复滑动运行，实现对各模块化复合建筑材料加热烧制，且加热烧制温度为1300℃，烧制时间不小于30分钟；

S4，对接成型，完成S3步骤后，在保持负压环境不变条件下，首先停止喷火嘴运行，并使喷火嘴从烧制孔中排出，然后将两承载架上的各同轴分布的模块化复合建筑材料前端面进行对接，使对接后同轴分布的两个模块化复合建筑材料的烧制孔间同轴分布并相互连通，最后由机械臂对各模块化复合建筑材料外侧位置烧制孔通过密封堵头密封，并在完成密封后随炉冷却200℃—300℃后将后的各模块化复合建筑材料随承载架从烧制炉中排出，然后继续自然冷却至常温；

S5，建筑物施工，完成S4步骤后，将S4步骤制备的各建筑单元运送至建筑施工场地，然后根据S1步骤的待加工建筑结构特征对各建筑单元进行组装，即可得到成品建筑物。

进一步的，所述S3步骤的烧制炉包括负压泵、主炉体、烧制炉膛、操作机械臂、承载架、燃烧管、主驱动滑轨、辐驱动滑轨、储物架及驱动电路，所述主炉体和烧制炉膛均为横断面为矩形的密闭腔体结构，其左端面、右端面间均炉门，且主炉体、烧制炉膛间及主炉体、烧制炉膛上的炉门间均同轴分布，所述负压泵与主炉体外侧面连接，并分与主炉体连通，所述主驱动滑轨与主炉体、烧制炉膛底部，位于主炉体、烧制炉膛轴线正下方并与主炉体、烧制炉膛轴线平行分布，所述辐驱动滑轨至少一条，位于主驱动滑轨一侧，并与主驱动滑轨平行分布，所述承载架及操作机械臂共两个，承载架与主驱动滑轨连接并同轴分布，所述操作机械臂共两个，与辐驱动滑轨滑动连接并位于承载架外侧，且所述承载架及操作机械臂对称分布在烧制炉膛两侧，所述承载架与主炉体、烧制炉膛同轴分布，所述辐驱动滑轨至少一条，位于主驱动滑轨一侧，并与主驱动滑轨平行分布，所述承载架为轴向截面呈矩形的框架结构，且每个承载架上均通过滑轨与至少两个燃烧管滑动连接，所述燃烧管轴线与主驱动滑轨平行分布，所述储物架数量与操作机械臂数量一致，且每个操作机械臂处均设一个储物架，所述储物架与操作机械臂间通过连接扣相互连接，所述驱动电路嵌于主炉体外表面，并分别与操作机械臂、主驱动滑轨、辐驱动滑轨电气连接。

进一步的，所述烧制炉另设水冷循环降温系统及蒸汽发电机组，其中所述水冷循环降温系统包括制冷机组、供水驱动泵、回流泵、换热管路及导流管，所述换热管路环绕烧制炉膛轴线均布在烧制炉膛内表面，其一端通过导流管与供水驱动泵连通，另一端通过导流管与回流泵连通，所述制冷机组、供水驱动泵、回流泵均位于主炉体外，且制冷机组通过导流管分别与供水驱动泵及蒸汽发电机组连通，所述蒸汽发电机组另通过导流管与回流泵连通。

本发明一方面极大的提高了建筑材料的集成化、模块化程度，实现建筑主体及装饰同步建设，可有效的提高建筑材料生产制备的加工作业效率，并有效的提高建筑物建设施工效率和质量，同时另有助于降低劳动强度及施工成本；另一方面可有效的提高建筑材料的整体结构强度和耐候性，在提高建筑物整体承载能力、抗形变能力及抗震能力的同时，另有效的达到提高建筑材料耐候性和使用寿命的目的。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

图3为烧制炉局部结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种模块化复合建筑材料，包括金属护套层1、填充层2及复合材料装饰层3，其中金属护套层1为横断面呈矩形的板状框架结构，填充层2位于金属护套层1内，且填充层2内设至少一条与金属护套层1轴线平行分布的烧制孔4，烧制孔4轴线与金属护套层1轴线均布在同一平面内并与金属护套层1轴线平行分布，且各烧制孔4并联，金属护套层1外表面设厚度不小于10毫米的复合材料装饰层3。

进一步优化的，所述烧制孔4横端面总面积为金属承载龙骨横端面面积的30%—90%。

进一步优化的，所述填充层2及复合材料装饰层3均为基于高岭土的复合材料。

如图2所示，一种模块化复合建筑材料的使用方法，包括如下步骤：

S1，设计预制，首先根据待加工建筑结构特征，将建筑物的墙壁、底板、天花板结构设计为若干建筑单元，然后以建筑单元结构为基础，设定各建筑单元中包含的模块化复合建筑材料的具体数量、结构及连接关系，最后根据设计后的模块化复合建筑材料参数生成加工工艺表，并将加工工艺表发送至生产线对各模块化复合建筑材料进行生产制备；

S2，模块化复合建筑材料生产，首先根据S1步骤的加工工艺表，首先通过钢材原料加工制备金属护套层，然后在金属护套层内装填填充层，并在填充层内设置烧制孔，最后在金属护套层外表面设置复合材料装饰层，即可得到成品模块化复合建筑材料；

S3，烧制加工，根据S1步骤设计的定各建筑单元中包含的模块化复合建筑材料的具体数量、结构及连接关系，对S2步骤中制备的各模块化复合建筑材料在烧制炉10中进行烧制作业，在进行烧制作业时，首先对需要待连接的各模块化复合建筑材料在负压环境下分别摆放在对称分布的两个承载架上，且两承载架上的模块化复合建筑材料间相互同轴分布，且各模块化复合建筑材料轴线均与水平面平行分布，且两承载架上的各模块化复合建筑材料间间相互同轴分布，且同轴分布的两个承载架上的两模块化复合建筑材料间间距为0—10毫米；然后分别为各模块化复合建筑材料间的烧制孔内设一个喷火嘴，且所述喷火嘴沿烧制孔滑相互滑动连接，然后一方面驱动喷火嘴喷火加热运行；另一方面驱动喷火嘴沿烧制孔轴线往复滑动运行，实现对各模块化复合建筑材料加热烧制，且加热烧制温度为1300℃，烧制时间不小于30分钟；

S4，对接成型，完成S3步骤后，在保持负压环境不变条件下，首先停止喷火嘴运行，并使喷火嘴从烧制孔中排出，然后将两承载架上的各同轴分布的模块化复合建筑材料前端面进行对接，使对接后同轴分布的两个模块化复合建筑材料的烧制孔间同轴分布并相互连通，最后由机械臂对各模块化复合建筑材料外侧位置烧制孔通过密封堵头密封，并在完成密封后随炉冷却200℃—300℃后将后的各模块化复合建筑材料随承载架从烧制炉中排出，然后继续自然冷却至常温；

S5，建筑物施工，完成S4步骤后，将S4步骤制备的各建筑单元运送至建筑施工场地，然后根据S1步骤的待加工建筑结构特征对各建筑单元进行组装，即可得到成品建筑物。

如图3所示，所述S3步骤的烧制炉10包括负压泵101、主炉体102、烧制炉膛103、操作机械臂104、承载架105、燃烧管106、主驱动滑轨107、辐驱动滑轨108、储物架109及驱动电路1010，所述主炉体102和烧制炉膛103均为横断面为矩形的密闭腔体结构，其左端面、右端面间均炉门1011，且主炉体102、烧制炉膛103间及主炉体102、烧制炉膛103上的炉门1011间均同轴分布，所述负压泵101与主炉体102外侧面连接，并分与主炉体102连通，所述主驱动滑轨107与主炉体102、烧制炉膛103底部，位于主炉体102、烧制炉膛103轴线正下方并与主炉体102、烧制炉膛103轴线平行分布，所述辐驱动滑轨108至少一条，位于主驱动滑轨107一侧，并与主驱动滑轨107平行分布，所述承载架105及操作机械臂104共两个，承载架1056与主驱动滑轨107连接并同轴分布，所述操作机械臂104共两个，与辐驱动滑轨108滑动连接并位于承载架109外侧，且所述承载架109及操作机械臂104对称分布在烧制炉膛103两侧，所述承载架109与主炉体102、烧制炉膛103同轴分布，所述辐驱动滑轨108至少一条，位于主驱动滑轨107一侧，并与主驱动滑轨107平行分布，所述承载架105为轴向截面呈矩形的框架结构，且每个承载架105上均通过滑轨1012与至少两个燃烧管106滑动连接，所述燃烧管106轴线与主驱动滑轨107平行分布，所述储物架109数量与操作机械臂104数量一致，且每个操作机械臂104处均设一个储物架109，所述储物架109与操作机械臂104间通过连接扣1013相互连接，所述驱动电路1010嵌于主炉体102外表面，并分别与操作机械臂104、主驱动滑轨107、辐驱动滑轨108电气连接。

本实施例中，所述烧制炉10另设水冷循环降温系统11及蒸汽发电机组12，其中所述水冷循环降温系统11包括制冷机组111、供水驱动泵112、回流泵113、换热管路114及导流管115，所述换热管路114环绕烧制炉膛103轴线均布在烧制炉膛103内表面，其一端通过导流管115与供水驱动泵112连通，另一端通过导流管115与回流泵113连通，所述制冷机组111、供水驱动泵112、回流泵113均位于主炉体外，且制冷机组111通过导流管115分别与供水驱动泵113及蒸汽发电机组12连通，所述蒸汽发电机组12另通过导流管115与回流泵113连通。

本发明一方面极大的提高了建筑材料的集成化、模块化程度，实现建筑主体及装饰同步建设，可有效的提高建筑材料生产制备的加工作业效率，并有效的提高建筑物建设施工效率和质量，同时另有助于降低劳动强度及施工成本；另一方面可有效的提高建筑材料的整体结构强度和耐候性，在提高建筑物整体承载能力、抗形变能力及抗震能力的同时，另有效的达到提高建筑材料耐候性和使用寿命的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种模块化复合建筑材料，其特征在于：所述模块化复合建筑材料包括金属护套层、填充层及复合材料装饰层，其中所述金属护套层为横断面呈矩形的板状框架结构，所述填充层位于金属护套层内，且填充层内设至少一条与金属护套层轴线平行分布的烧制孔，所述烧制孔轴线与金属护套层轴线均布在同一平面内并与金属护套层轴线平行分布，且各烧制孔并联，所述金属护套层外表面设厚度不小于10毫米的复合材料装饰层。

2.根据权利要求1述的一种模块化复合建筑材料，其特征在于：所述烧制孔横端面总面积为金属承载龙骨横端面面积的30%—90%。

3.根据权利要求1述的一种模块化复合建筑材料，其特征在于：所述填充层及复合材料装饰层均为基于高岭土的复合材料。

4.一种模块化复合建筑材料的使用方法，其特征在于：所述模块化复合建筑材料的使用方法包括如下步骤：

S1，设计预制，首先根据待加工建筑结构特征，将建筑物的墙壁、底板、天花板结构设计为若干建筑单元，然后以建筑单元结构为基础，设定各建筑单元中包含的模块化复合建筑材料的具体数量、结构及连接关系，最后根据设计后的模块化复合建筑材料参数生成加工工艺表，并将加工工艺表发送至生产线对各模块化复合建筑材料进行生产制备；

S2，模块化复合建筑材料生产，首先根据S1步骤的加工工艺表，首先通过钢材原料加工制备金属护套层，然后在金属护套层内装填填充层，并在填充层内设置烧制孔，最后在金属护套层外表面设置复合材料装饰层，即可得到成品模块化复合建筑材料；

S3，烧制加工，根据S1步骤设计的定各建筑单元中包含的模块化复合建筑材料的具体数量、结构及连接关系，对S2步骤中制备的各模块化复合建筑材料在烧制炉中进行烧制作业，在进行烧制作业时，首先对需要待连接的各模块化复合建筑材料在负压环境下分别摆放在对称分布的两个承载架上，且两承载架上的模块化复合建筑材料间相互同轴分布，且各模块化复合建筑材料轴线均与水平面平行分布，且两承载架上的各模块化复合建筑材料间间相互同轴分布，且同轴分布的两个承载架上的两模块化复合建筑材料间间距为0—10毫米；然后分别为各模块化复合建筑材料间的烧制孔内设一个喷火嘴，且所述喷火嘴沿烧制孔滑相互滑动连接，然后一方面驱动喷火嘴喷火加热运行；另一方面驱动喷火嘴沿烧制孔轴线往复滑动运行，实现对各模块化复合建筑材料加热烧制，且加热烧制温度为1300℃，烧制时间不小于30分钟；

S4，对接成型，完成S3步骤后，在保持负压环境不变条件下，首先停止喷火嘴运行，并使喷火嘴从烧制孔中排出，然后将两承载架上的各同轴分布的模块化复合建筑材料前端面进行对接，使对接后同轴分布的两个模块化复合建筑材料的烧制孔间同轴分布并相互连通，最后由机械臂对各模块化复合建筑材料外侧位置烧制孔通过密封堵头密封，并在完成密封后随炉冷却200℃—300℃后将后的各模块化复合建筑材料随承载架从烧制炉中排出，然后继续自然冷却至常温；

S5，建筑物施工，完成S4步骤后，将S4步骤制备的各建筑单元运送至建筑施工场地，然后根据S1步骤的待加工建筑结构特征对各建筑单元进行组装，即可得到成品建筑物。

5.根据权利要求4述的一种模块化复合建筑材料的使用方法，其特征在于：所述S3步骤的烧制炉包括负压泵、主炉体、烧制炉膛、操作机械臂、承载架、燃烧管、主驱动滑轨、辐驱动滑轨、储物架及驱动电路，所述主炉体和烧制炉膛均为横断面为矩形的密闭腔体结构，其左端面、右端面间均炉门，且主炉体、烧制炉膛间及主炉体、烧制炉膛上的炉门间均同轴分布，所述负压泵与主炉体外侧面连接，并分与主炉体连通，所述主驱动滑轨与主炉体、烧制炉膛底部，位于主炉体、烧制炉膛轴线正下方并与主炉体、烧制炉膛轴线平行分布，所述辐驱动滑轨至少一条，位于主驱动滑轨一侧，并与主驱动滑轨平行分布，所述承载架及操作机械臂共两个，承载架与主驱动滑轨连接并同轴分布，所述操作机械臂共两个，与辐驱动滑轨滑动连接并位于承载架外侧，且所述承载架及操作机械臂对称分布在烧制炉膛两侧，所述承载架与主炉体、烧制炉膛同轴分布，所述辐驱动滑轨至少一条，位于主驱动滑轨一侧，并与主驱动滑轨平行分布，所述承载架为轴向截面呈矩形的框架结构，且每个承载架上均通过滑轨与至少两个燃烧管滑动连接，所述燃烧管轴线与主驱动滑轨平行分布，所述储物架数量与操作机械臂数量一致，且每个操作机械臂处均设一个储物架，所述储物架与操作机械臂间通过连接扣相互连接，所述驱动电路嵌于主炉体外表面，并分别与操作机械臂、主驱动滑轨、辐驱动滑轨电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种模块化复合建筑材料，其特征在于，所述烧制炉另设水冷循环降温系统及蒸汽发电机组，其中所述水冷循环降温系统包括制冷机组、供水驱动泵、回流泵、换热管路及导流管，所述换热管路环绕烧制炉膛轴线均布在烧制炉膛内表面，其一端通过导流管与供水驱动泵连通，另一端通过导流管与回流泵连通，所述制冷机组、供水驱动泵、回流泵均位于主炉体外，且制冷机组通过导流管分别与供水驱动泵及蒸汽发电机组连通，所述蒸汽发电机组另通过导流管与回流泵连通。

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