CN112549672A - 防护保温一体化的复合墙板及其制作方法 - Google Patents

防护保温一体化的复合墙板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防护保温一体化的复合墙板及其制作方法，墙板包括内面板、外面板、置于内面板和外面板间的保温板、用于连接两面板和保温板的连接件，所述内面板和外面板均包括混凝土和埋设于该混凝土中的纤维编织网，在面板与保温板间通过粘接剂粘接有由超高分子量聚乙烯板制成的防护板。本发明通过织物增强混凝土制成的面板减轻了墙板的重量，提高了承载能力和耐久性；通过设置超高分子量聚乙烯的防护板可以提高复合墙板的耐冲击性能和吸收冲击能量能力；通过“三明治式”结构形式，充分利用保温板中脆性材料的塑性变形以及织物增强混凝土的高韧性共同抵抗冲击波，提高了复合墙板的承载能力和抗冲击性能。

Description

防护保温一体化的复合墙板及其制作方法
技术领域
本发明涉及军用建筑复合墙板领域，尤其涉及一种防护保温一体化的复合墙板及其制作方法。
背景技术
我国严寒及寒冷地区的节能改造工作已经开展了近二十年，但是主要还是针对民用建筑，军队营房建筑的节能改造工作近些年才刚刚起步，特别是对于寒区偏远基层营房建筑的节能改造工作还处于相对空白的阶段。在各种房屋建设中，用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求，通过多种材料复合的墙体很难达到节能的要求，传统的墙体外保温方式不能与建筑同寿命，使用期间不但翻修成本高，火灾危险性也很大。因此，具有坚固、轻质、环保、保温、隔热、隔音、防火等综合优点的结构和保温一体化的复合墙板将成为节能墙体的主流。
虽然和平与发展是当今时代的主题，但是局部地区的战争、冲突等事件也时有发生。随着国民经济的不断发展，人民生活的不断改善，人们的个体防护意识也得到了增强。因此，在我国基础设施建设中，尤其是边境地区的基础设施建设中，提高建筑的防弹防爆性能，保障人民的生命财产安全是十分必要的。然而，如公开号为CN204001406U的中国专利所示，现有建筑物使用的保温复合墙板一般为两层混凝土中间夹设保温板的三层结构，三层间通过金属连接件连接在一起。此类保温复合墙板保温性能毋庸置疑，但紧靠两层混凝土就要达到较高的防护能力基本不可实现。
为此，在军队营房及边境地区的基础设施建设中本，这种保温复合墙板的使用受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种轻质高强、节能环保和防护性能良好的防护保温一体化的复合墙板及其制作方法。
本发明提供的这种防护保温一体化的复合墙板，包括内面板、外面板、置于内面板和外面板间的保温板、用于连接两面板和保温板的连接件，所述内面板和外面板均包括混凝土和埋设于该混凝土中的纤维编织网，在面板与保温板间通过粘接剂粘接有由超高分子量聚乙烯板制成的防护板。
所述连接件两端分别锚固于两面板中，在保温板与连接件间的接缝处、防护板与连接件间的接缝处均填充聚氨酯泡沫发泡密封胶。
所述连接件为菱形栅格状。
所述连接件垂直连接于两面板间。
所述纤维编织网平行于保温板布置。
所述纤维编织网沿面板厚度方向等距布置有2～4层。
所述连接件在面板内的锚固深度为面板厚度的1/4～1/3，所述保温板的厚度为面板厚度的3～5倍。
所述粘接剂的厚度为2～6mm，所述防护板的厚度为3～9mm。
本发明提供的这种复合墙板的制作方法，包括以下步骤：
S1、制作由保温板和防护板复合而成的芯板
S11、根据耐火、隔音、隔热的要求，确定好保温板和防护板的厚度；
S12、通过涂胶机在两防护板的内表面均匀涂抹粘接剂；
S13、将准备好的保温板贴合在两防护板的内表面间；
S14、通过冷压机将保温板和两防护板压合固定成一体化的芯板；
S2、制作由内面板和连接件复合而成的骨架
S21、确定内面板厚度及内面板内部纤维编织网的层数；
S22、将待埋设的第一层纤维编织网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维编织网，对纤维编织网施加大小等于纤维编织网极限抗拉承载力10％水平的预拉力，采用基体等质量分层铺设的方式，浇筑第一层混凝土；
S23、重复步骤S12，完成所有的纤维编织网和混凝土的铺设及浇筑工作；
S24、在浇筑完最后一层混凝土后，将连接件垂直插入内面板中锚固组成骨架；
S3、拼接芯板与骨架
S31、将预制好的芯板放置在步骤24中的内面板上；
S32、在连接件和芯板的接缝处填充聚氨酯泡沫填充剂；
S33、通过冷压机将芯板和骨架压合固定成一体；
S4、制作外面板
S41、确定外面板厚度及外面板内部纤维编织网的层数，根据外面板的厚度确定连接件预留在芯板上表面的高度，该预留高度即为连接件在外面板内的锚固深度；
S42、调整拉伸台座工作台面的高度，将步骤S33中芯板的上表面作为外面板中混凝土浇筑的基础面；
S43、将待埋设的第一层纤维编织网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维编织网，对纤维编织网施加大小等于纤维编织网极限抗拉承载力10％水平的预拉力，采用基体等质量分层铺设的方式，在芯板上表面上浇筑第一层混凝土；以保证在织物层数浇筑完毕以后织物在厚度方向上等间距分布。
S44、重复步骤S43，完成所有的纤维编织网和混凝土的铺设及浇筑工作；
S5、在标准养护室内静置28d，凝结硬化后拆模，完成防护保温一体化的复合墙板的制作。
为进一步保证面板与防护板间的连接力度，在步骤S31中，先在制好的内面板上均匀涂抹粘接剂，再将预制好的芯板放置在内面板上；在步骤S43中，先在芯板上表面均匀涂抹粘接剂，再将待埋设的第一层纤维编织网的端部固定于拉伸台座上。
本发明通过织物增强混凝土制成的面板减轻了墙板的重量，提高了承载能力和耐久性；通过设置超高分子量聚乙烯的防护板可以提高复合墙板的耐冲击性能和吸收冲击能量能力；通过设置两个面板、两层防护板和保温板五道防线，采用“三明治式”结构形式，充分利用保温板中脆性材料的塑性变形以及织物增强混凝土的高韧性共同抵抗冲击波，提高了复合墙板的承载能力和抗冲击性能；通过设置保温板可以减少建筑能耗，提高墙体保温隔热性能。
相对于传统混凝土制备的保温复合墙板，本发明具有轻质、高强、耐久性好、保温、抗冲击能力强、绿色环保的优点，解决了现有墙板不能将质轻、保温、防护和承重不能集成一体的问题。
附图说明
图1为本发明的轴侧结构示意图。
图2为图1中A-A处剖视结构示意图。
图3为图2中B-B处剖视结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、内面板；11、混凝土；12、纤维编织网；2、保温板；3、连接件；4、粘接剂；5、防护板；6、；聚氨酯泡沫发泡密封胶7、外面板。
具体实施方式
从图1至图3可以看出，本发明这种防护保温一体化的复合墙板，包括内面板1、保温板2、连接件3、两防护板5和外面板7，两防护板5通过粘接剂4粘接在保温板2内表面及外表面上，内面板1通过粘接剂4粘接在位于内侧的防护板5上，外面板7通过粘接剂4粘接在位于外侧的防护板5上，连接件3的两端贯穿保温板2及防护板5后分别与内面板1和外面板7锚固连接，在保温板2与连接件3间的接缝处、防护板5与连接件3间的接缝处均填充聚氨酯泡沫发泡密封胶6。
从图1至图3可以看出，本发明中的内面板1和外面板7均包括混凝土11和纤维编织网12，纤维编织网12埋设于混凝土11中形成织物增强混凝土，内面板1和外面板7的厚度在10～35mm之间，纤维编织网12沿各面板的厚度方向等距布置有2～4层，各纤维编织网12均平行于保温板2布置，
在本发明中，混凝土11采用由粒径为1.2mm以下的砂、硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、减水剂与水为主要原料配制而成的细骨料混凝土，需要具备高强、微膨胀、大流动性、高粘结强度的特点，其中28d抗压强度需大于50Mpa；纤维编织网12由克重在80～300g/m2、网孔在5～25mm的玻璃纤维束、玄武岩纤维束、碳纤维束中的一种，采用平织的方式编织而成，在纤维编织网12上涂覆有丁苯胶液固化层和二氧化锆防护层。
在本发明中，还可在细骨料混凝土中加入与细骨料混凝土体积比为0.5～1.5％的短切纤维，从而可以一定程度提高面板的韧性以及承载能力，短切纤维的种类包括钢纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维或聚丙烯纤维。
在本发明中，内面板1和外面板7选用织物增强混凝土(TRC)，TRC材料有着高韧性、较高强度、不易产生裂缝的优点，此外TRC构件用纤维编织网取代了钢筋，面板可以做的很薄，还避免了钢筋的锈蚀问题。
在本发明中，保温板2采用无机保温材料或有机保温材料中的一种，根据耐火、隔音和隔热的要求，保温板2的厚度在内面板1或外面板7厚度的3～5倍间进行选择。
在本发明中，连接件3由克重在200g/m2以上的高性能耐碱玻璃纤维束的无捻直接粗纱，采用经纬纤维束按照菱形平织编织成菱形栅格状，并做浸胶固化处理，菱形为正菱形，边长为10-30mm，连接件3垂直连接于内面板1和外面板7间，连接件3两端在内面板1和外面板7内的锚固深度为各面板厚度的1/4～1/3。本发明，通过设置菱形栅格状的连接件3，增大了连接件3的剪切面积，从而提高了连接件3的极限抗剪承载能力，大大地增加了连接件3的整体性，同时采用菱形的网格可以使连接件3在混凝土11中的锚固强度得到有效的提高。
连接件是混凝土和保温材料的衔接构件，使两种性质迥异的材料协同受力，实现两种材料界面间的剪力传递，因此剪力连接件在复合墙板的施工过程中如何安装就显得非常重要。目前工程实际中应用的连接件主要有不锈钢和GFRP(纤维增强复合材料)两种材质制造，己有参考文献。研究表明，GFRP(纤维增强复合材料)连接件的的导热系数要低于不锈钢连接件，因此，本发明的保温效果可以做到更好。
在本发明中，粘接剂4采用聚合物粘结砂浆或集成板材拼板胶，粘接剂4的厚度为2～6mm。
在本发明中，防护板5由超高分子量聚乙烯板制成，该超高分子量聚乙烯板由环氧树脂胶和超高分子量聚乙烯布采用热压工艺制成，防护板5的厚度为3～9mm。
本发明这种防护保温一体化的复合墙板的制作方法，包括以下步骤：
S1、制作由保温板2和防护板5复合而成的芯板
S11、根据耐火、隔音、隔热的要求，确定好保温板2和防护板5的厚度；
S12、通过涂胶机在两防护板5的内表面均匀涂抹由聚合物粘接砂浆制成的粘接剂4；
S13、将准备好的保温板2贴合在两防护板5的内表面间；
S14、通过冷压机将保温板2和两防护板5压合固定成一体化的芯板；
S2、制作由内面板1和连接件3复合而成的骨架
S21、确定内面板1厚度及内面板内部纤维编织网12的层数；
S22、将待埋设的第一层纤维编织网12的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维编织网12，对纤维编织网12施加大小等于纤维编织网12极限抗拉承载力10％水平的预拉力，采用基体等质量分层铺设的方式，浇筑第一层混凝土11，以保证在编织网层数浇筑完毕以后编织网在厚度方向上等间距分布；
S23、重复步骤S12，完成所有的纤维编织网12和混凝土11的铺设及浇筑工作；
S24、在浇筑完最后一层混凝土11后，将连接件3垂直插入内面板1中锚固组成骨架；
S3、拼接芯板与骨架
S31、将预制好的芯板放置在步骤24中的内面板1上；
S32、在连接件3和芯板的接缝处填充聚氨酯泡沫填充剂6；
S33、通过冷压机将芯板和骨架压合固定成一体；
S4、制作外面板7
S41、确定外面板7厚度及外面板内部纤维编织网12的层数，根据外面板7的厚度确定连接件3预留在芯板上表面的高度，该预留高度即为连接件在外面板7内的锚固深度；
S42、调整拉伸台座工作台面的高度，将步骤S33中芯板的上表面作为外面板中混凝土浇筑的基础面；
S43、将待埋设的第一层纤维编织网12的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维编织网12，对纤维编织网12施加大小等于纤维编织网12极限抗拉承载力10％水平的预拉力，采用基体等质量分层铺设的方式，在芯板上表面上浇筑第一层混凝土11，以保证在编织网层数浇筑完毕以后编织网在厚度方向上等间距分布；
S44、重复步骤S43，完成所有的纤维编织网12和混凝土11的铺设及浇筑工作；
S5、在标准养护室内静置28d，凝结硬化后拆模，完成防护保温一体化的复合墙板的制作。
实施例一
在本实施例中，内面板1和外面板7厚度均为15mm，纤维编织网12有2层并由克重为210g/m2、网孔大小为10mm的耐碱玻璃纤维网格布制成，保温板2厚度为45mm并选用无机保温材料——泡沫混凝土，连接件3的网孔边长为15mm、锚固深度为10mm，粘接剂4的涂抹厚度为3mm并选用聚合物粘结砂浆，防护板5厚度为6mm，其具体制作步骤为：
S1、制作由保温板2和防护板5复合而成的芯板
S11、根据耐火、隔音、隔热的要求，确定好泡沫混凝土板和超高分子量聚乙烯板的厚度，泡沫混凝土板可以现场浇筑，也可以直接购买成品板；
S12、通过涂胶机在两超高分子量聚乙烯板的内表面均匀涂抹由聚合物粘接砂浆制成的粘接剂4；
S13、将准备好的泡沫混凝土板贴合在超高分子聚乙烯板的内表面间；
S14、通过冷压机将泡沫混凝土板和两超高分子聚乙烯板压合固定成一体化的芯板；
S2、制作由内面板1和连接件3复合而成的骨架
S21、确定内面板1厚度及内面板内部纤维编织网12的层数；
S22、在底层模板上浇注5mm细骨料混凝土，将裁剪好的已涂胶固化后的耐碱玻璃纤维网置于细骨料混凝土表面，将耐碱玻璃纤维网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸耐碱玻璃纤维网，保持拉伸状态不放松，张拉控制应力为1.2-2MPa，轻微震荡多次除去气泡；再浇筑5mm细骨料混凝土，并轻微震荡多次除去气泡；
S23、重复步骤S12，完成第二层耐碱玻璃纤维网的铺设，最后再浇筑5mm细骨料混凝土，轻微震荡多次除去气泡；
S24、在浇筑完最后一层混凝土11后，插入菱形栅格状的连接件3，锚固深度为10mm，组成骨架；
S3、拼接芯板与骨架
S31、在预制好的内面板1上均匀涂抹3mm聚合物粘结砂浆，然后将预制好的芯板放置在内面板1上；
S32、在连接件3和芯板的接缝处填充聚氨酯泡沫填充剂6；
S33、通过冷压机将芯板和骨架压合固定成一体；
S4、制作外面板7
S41、确定外面板7厚度及外面板内部纤维编织网12的层数，在芯板上表面预留10mm连接件3；
S42、调整拉伸台座工作台面的高度，将步骤S33中芯板的上表面作为外面板中混凝土浇筑的基础面；
S43、先在芯板上表面均匀涂抹3mm聚合物粘结砂浆，再在底层模板上浇注5mm细骨料混凝土，将裁剪好的已涂胶固化后的耐碱玻璃纤维网置于细骨料混凝土表面，将耐碱玻璃纤维网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸耐碱玻璃纤维网，保持拉伸状态不放松，张拉控制应力为1.2-2MPa，轻微震荡多次除去气泡；再浇筑5mm细骨料混凝土，并轻微震荡多次除去气泡；
S44、重复步骤S43，完成第二层耐碱玻璃纤维网的铺设，最后再浇筑5mm细骨料混凝土，轻微震荡多次除去气泡；
S5、在标准养护室内静置28d，凝结硬化后拆模，完成防护保温一体化的复合墙板的制作。
实施例二
在本实施例中，内面板1和外面板7厚度均为15mm，纤维编织网12有2层并由克重为210g/m2、网孔大小为10mm的耐碱玻璃纤维网格布制成，保温板2厚度为45mm并选用有机保温材料——挤塑板(XPS)，连接件3的网孔边长为15mm、锚固深度为5mm，粘接剂4的涂抹厚度为3mm并选用聚合物粘结砂浆，防护板5厚度为6mm，其具体制作步骤为：
S1、制作由保温板2和防护板5复合而成的芯板
S11、根据耐火、隔音、隔热的要求，确定好挤塑板和超高分子量聚乙烯板的厚度，由于购买的挤塑板为标准尺寸板，故需提前确定好挤塑板的尺寸，通过电加热丝进行精密切割；
S12、通过涂胶机在两超高分子量聚乙烯板的内表面均匀涂抹由聚合物粘接砂浆制成的粘接剂4；
S13、将准备好的挤塑板贴合在超高分子聚乙烯板的内表面间；
S14、通过冷压机将挤塑板和两超高分子聚乙烯板压合固定成一体化的芯板；
S2、制作由内面板1和连接件3复合而成的骨架
S21、确定内面板1厚度及内面板内部纤维编织网12的层数；
S22、在底层模板上浇注5mm细骨料混凝土，将裁剪好的已涂胶固化后的耐耐碱玻璃纤维网或玄武岩纤维网置于细骨料混凝土表面，将纤维网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维网，保持拉伸状态不放松，张拉控制应力为1.2-2MPa，轻微震荡多次除去气泡；再浇筑5mm细骨料混凝土，并轻微震荡多次除去气泡；
S23、重复步骤S12，完成第二层纤维网的铺设，最后再浇筑5mm细骨料混凝土，轻微震荡多次除去气泡；
S24、在浇筑完最后一层混凝土11后，插入菱形栅格状的连接件3，锚固深度为5mm，组成骨架；
S3、拼接芯板与骨架
S31、在预制好的内面板1上均匀涂抹3mm聚合物粘结砂浆，然后将预制好的芯板放置在内面板1上；
S32、在连接件3和芯板的接缝处填充聚氨酯泡沫填充剂6；
S33、通过冷压机将芯板和骨架压合固定成一体；
S4、制作外面板7
S41、确定外面板7厚度及外面板内部纤维编织网12的层数，在芯板上表面预留5mm连接件3；
S42、调整拉伸台座工作台面的高度，将步骤S33中芯板的上表面作为外面板中混凝土浇筑的基础面；
S43、先在芯板上表面均匀涂抹3mm聚合物粘结砂浆，再在底层模板上浇注5mm细骨料混凝土，将裁剪好的已涂胶固化后的耐碱玻璃纤维网置于细骨料混凝土表面，将耐碱玻璃纤维网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸耐碱玻璃纤维网，保持拉伸状态不放松，张拉控制应力为1.2-2MPa，轻微震荡多次除去气泡；再浇筑5mm细骨料混凝土，并轻微震荡多次除去气泡；
S44、重复步骤S43，完成第二层耐碱玻璃纤维网的铺设，最后再浇筑5mm细骨料混凝土，轻微震荡多次除去气泡；
S5、在标准养护室内静置28d，凝结硬化后拆模，完成防护保温一体化的复合墙板的制作。
由上述实施例可以看出，本发明预制程度高，产品质量容易管控工业化，可以有效提高产品的生产效率，并降低了在现场施工过程中可能发生的损耗率和生产周期及建造成本，市场前景广阔，并具有显著的经济和社会效益。

Claims (10)

1.一种防护保温一体化的复合墙板，包括内面板(1)、外面板(7)、置于内面板和外面板间的保温板(2)、用于连接两面板和保温板的连接件(3)，其特征在于：所述内面板和外面板均包括混凝土(11)和埋设于该混凝土中的纤维编织网(12)，在面板与保温板间通过粘接剂(4)粘接有由超高分子量聚乙烯板制成的防护板(5)。
2.根据权利要求1所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述连接件两端分别锚固于两面板中，在保温板与连接件间的接缝处、防护板与连接件间的接缝处均填充聚氨酯泡沫发泡密封胶(6)。
3.根据权利要求1或2所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述连接件为菱形栅格状。
4.根据权利要求1或2所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述连接件垂直连接于两面板间。
5.根据权利要求1所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述纤维编织网平行于保温板布置。
6.根据权利要求4或5所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述纤维编织网沿面板厚度方向等距布置有2～4层。
7.根据权利要求1所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述连接件在面板内的锚固深度为面板厚度的1/4～1/3，所述保温板的厚度为面板厚度的3～5倍。
8.根据权利要求1所述的防护保温一体化的复合墙板，其特征在于：所述粘接剂的厚度为2～6mm，所述防护板的厚度为3～9mm。
9.一种用于权利要求1至8任一所述防护保温一体化的复合墙板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作由保温板(2)和防护板(5)复合而成的芯板
S11、根据耐火、隔音、隔热的要求，确定好保温板(2)和防护板(5)的厚度；
S12、通过涂胶机在两防护板(5)的内表面均匀涂抹粘接剂(4)；
S13、将准备好的保温板(2)贴合在两防护板(5)的内表面间；
S14、通过冷压机将保温板和两防护板压合固定成一体化的芯板；
S2、制作由内面板(1)和连接件(3)复合而成的骨架
S21、确定内面板(1)厚度及内面板内部纤维编织网(12)的层数；
S22、将待埋设的第一层纤维编织网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维编织网，对纤维编织网施加大小等于纤维编织网极限抗拉承载力10％水平的预拉力，采用基体等质量分层铺设的方式，浇筑第一层混凝土(11)；
S23、重复步骤S12，完成所有的纤维编织网(12)和混凝土(11)的铺设及浇筑工作；
S24、在浇筑完最后一层混凝土后，将连接件(3)垂直插入内面板中锚固组成骨架；
S3、拼接芯板与骨架
S31、将预制好的芯板放置在步骤24中的内面板(1)上；
S32、在连接件和芯板的接缝处填充聚氨酯泡沫填充剂(6)；
S33、通过冷压机将芯板和骨架压合固定成一体；
S4、制作外面板(7)
S41、确定外面板(7)厚度及外面板内部纤维编织网(12)的层数，根据外面板的厚度确定连接件(3)预留在芯板上表面的高度，该预留高度即为连接件在外面板内的锚固深度；
S42、调整拉伸台座工作台面的高度，将步骤S33中芯板的上表面作为外面板中混凝土浇筑的基础面；
S43、将待埋设的第一层纤维编织网的端部固定于拉伸台座上，在拉伸台座上拉伸纤维编织网，对纤维编织网施加大小等于纤维编织网极限抗拉承载力10％水平的预拉力，采用基体等质量分层铺设的方式，在芯板上表面上浇筑第一层混凝土(11)；
S44、重复步骤S43，完成所有的纤维编织网(12)和混凝土(11)的铺设及浇筑工作；
S5、在标准养护室内静置28d，凝结硬化后拆模，完成防护保温一体化的复合墙板的制作。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于：在步骤S31中，先在制好的内面板(1)上均匀涂抹粘接剂(4)，再将预制好的芯板放置在内面板(1)上；在步骤S43中，先在芯板上表面均匀涂抹粘接剂(4)，再将待埋设的第一层纤维编织网的端部固定于拉伸台座上。
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