CN114000653A - 高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构及其施工方法,该结构中砌体结构的墙体外部由高延性U形保温复合板包裹,高延性U形保温复合板外面设置有饰面涂层,建筑结构纵向由钢筋混凝土框架柱进行支撑,钢筋混凝土框架柱外周套有高延性立方体复合套筒,在高延性立方体复合套筒指定位置设置若干孔洞,横向穿入拉结筋。解决了建筑外墙结构抗拉性能差、延性差、抗剪切性能差以及整体性和抗震性能弱,保温材料施工过程复杂,保温层易脱落,钢筋混凝土框架柱的成型过程复杂,以及考虑到组成混凝土原材料的水泥生产过程会释放大量的CO2等问题,本发明在施工质量、施工成本、施工进度和房屋建筑的美观性方面较现有技术均具有显著优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构及其施工方法,属于建筑外围护结构工程技术领域。
背景技术
随着建筑行业的快速发展,由于框架结构的整体性好及抗震能力强而适用于各类工程中。框架柱作为框架结构的主要承重构件,在现有技术中,柱的成型过程较为复杂,需进行模板的安装与拆卸施工。这一过程不仅延长了施工周期,而且损耗了大量的建筑模板。此外,混凝土作为脆性材料,在抗拉性能、抗渗性能及抗冻性能方面均表现出了明显的不足。这将导致建筑结构的整体抗震性能和耐久性方面均表现不佳。而且通常混凝土内部掺有大量的水泥,而水泥的生产过程会释放大量的CO2,从而加剧温室效应。
在现有的技术中,框架结构的填充墙通常采用烧结砖和砂浆砌筑而成,因此填充墙通常具有抗拉强度性能差、延性差、抗剪切性能差以及整体抗震性能弱等缺点。一旦受到外力或内部应力的影响,墙体就很容易出现裂缝,不仅会影响建筑的美观性,还会降低其使用寿命。
随着社会经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,能源紧缺问题变得日益严重。为了实现可持续发展,在建筑外墙安装保温材料被认为是减少能源消耗的最有力的措施。目前,框架结构外墙保温做法的大致流程为:1)基层处理;2)挂基准线;3)粘贴保温材料;4)安装塑料锚固件;5)抹底层抹面砂浆;6)压入耐碱玻纤网格布;7)抹抗裂砂浆;8)外饰面施工。这些施工过程不仅复杂,而且容易出现外保温层脱落现象,从而导致建筑物室内能量耗散。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中提出的建筑外墙结构抗拉性能差、延性差、抗剪切性能差以及整体性和抗震性能弱,保温材料施工过程复杂,保温层易脱落,钢筋混凝土框架柱的成型过程复杂,以及考虑到组成混凝土原材料的水泥生产过程会释放大量的CO2等问题,提出了一种高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构及其施工方法,通过采用预制的高延性U形保温复合板代替原有的保温层、锚固件、底层抹面砂浆、耐碱玻纤网格布以及抗裂砂浆,可有效提高施工进度,同时增加砌体墙体的延性、抗弯性能、抗冻性能、抗渗性能以及抗震性能,解决保温材料的脱落问题,而且采用预制的方式成型可使复合板平整度更好。采用高延性立方体复合套筒代替原有的模板及保温层,可有效降低模板的损耗率,提高保护层的抗裂性能,同时在保证保温材料不发生脱落的情况下提高施工进度。本发明提出的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构在施工质量、施工成本、施工进度和房屋建筑的美观性方面较目前的技术均具有显著优势。
本发明提出的一种高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,包括钢筋混凝土框架柱、高延性U形保温复合板、高延性立方体复合套筒、若干砌块、饰面涂层和若干拉结筋;若干砌块砌筑成墙体结构,所述砌体结构的墙体外部由高延性U形保温复合板包裹,所述高延性U形保温复合板外面设置有饰面涂层,所述建筑结构纵向由钢筋混凝土框架柱进行支撑,所述钢筋混凝土框架柱柱外周套有高延性立方体复合套筒,在高延性立方体复合套筒指定位置设置若干孔洞,横向穿入拉结筋,所述高延性立方体复合套筒外面设置有饰面涂层。
优选地,所述砌块为烧结空心砖、烧结多孔砖或烧结普通砖,砖块之间采用高强度砌筑砂浆粘结,砌筑方法参见砌体结构工程施工规范(GB50924-2014)。
优选地,所述拉结筋沿高延性立方体复合套筒高度方向每隔500~600mm布置2根。
优选地,所述高延性U形保温复合板采用一次成型,所述高延性立方体复合套筒也采用一次成型。
优选地,所述高延性U形保温复合板高度为1.2-1.5m,沿水平方向的宽度为1-1.2m,沿墙体厚度方向的宽度由实际工程中墙体设计宽度而定。
优选地,所述保温复合板包括纤维水泥基材料层、粘结层、保温层和抹面砂浆层,所述纤维水泥基材料层、粘结层、保温层和抹面砂浆层从外围向内侧依次设置。
优选地,所述高延性立方体套筒纤维水泥基材料层厚度为2~3cm。
优选地,所述高延性U形纤维水泥基材料层厚度包括两种,顶部凹槽处的厚度为0.8-1.2cm,其余部位厚度均为2-2.5cm。
优选地,所述高延性U形保温复合板上均设置有注浆孔10。
优选地,所述纤维水泥基材料的配合比为:水泥250kg/m3、粉煤灰1011kg/m3、膨胀剂126kg/m3、石英砂455kg/m3、减水剂9kg/m3、PVA纤维体积掺量为2%。
优选地,所述水泥为普通硅酸盐水泥,所用粉煤灰为I级粉煤灰,所用膨胀剂为氧化钙-氧化镁复合膨胀剂,所用石英砂为75-135目优质石英砂,所用减水剂的减水率为33%,纤维长径比为353。
优选地,所述PVA纤维采用国产未涂油低成本纤维,成本约为目前市场上应用最广泛的日本可乐纶纤维的1/10。
优选地,所述纤维水泥基材料性能拉应变可高达4%以上,为普通混凝土的400余倍,为超高韧性材料。
优选地,所述纤维水泥基材料28天的收缩值较未掺膨胀剂的纤维水泥基材料收缩值降低了19%,较现有的水泥基材料的抗收缩性能有显著的提高。
优选地,所述保温材料为聚苯板、聚氨酯发泡板、酚醛泡沫板或岩棉板。
优选地,所述高延性U形保温复合板在建筑墙体内外侧保温材料的厚度为现有外保温技术中保温材料厚度的1/2,即本发明并没有在现有技术的基础上增加保温材料的厚度。同样,框架柱在室内和室外的保温材料厚度之和也和现有技术中框架柱外保温厚度相同。
优选地,所述高延性U形保温复合板和高延性立方体套筒具有双保险作用,即当墙体及柱外侧保温材料发生破坏时,其内侧保温材料还可以正常发挥其功能。
一种所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构的施工方法,具体包括以下步骤:
(1)分别预制高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层;待高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层预制成型,在保温层一侧均匀涂抹一层界面剂,待干燥后,在界面剂基础上均匀抹一层粘结剂,然后将保温层轻柔滑动到高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层内部,静置24小时,随后在保温层内侧涂抹一层抹面砂浆层,主要目的是避免保温材料在施工过程中发生破坏,影响其功能;
(2)按照实际工程设计要求,绑扎钢筋混凝土框架柱钢筋网;
(3)将预制好的高延性立方体套筒套在钢筋混凝土框架柱钢筋网外侧,充当保护层;
(4)在高延性立方体套筒指定位置处开孔,穿入横向拉结筋;
(5)浇筑钢筋混凝土框架柱;
(6)框架柱成型后,开始砌筑墙体结构,待墙体结构砌筑到一定高度时,在墙体结构内外侧抹一层高强度砌筑砂浆,随后将高延性U形保温复合板套在墙体结构上面,轻柔滑动到位,将墙体结构包裹住;
(7)为了避免存在空鼓现象,同时为了进一步增强高延性U形保温复合板与墙体之间的粘结性,在安放高延性U形保温复合板时,需在其顶部内侧与墙体顶部之间预留0.5-1.0cm的距离,此后采用注浆泵从高延性U形保温复合板顶部注浆孔注入浆体,此时封堵高延性U形保温复合板四周,避免出现外漏浆现象,直到注浆口的浆体高度与高延性U形保温复合板顶部外侧齐平,停止注浆;
(8)待完成框架柱及建筑墙体的施工后,进行饰面涂层的施工。
本发明所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构及其施工方法的有益效果为:
1、本发明采用高延性U形保温复合板和高延性立方体复合套筒对保温层材料有一定的保护作用,可有效防止保温材料脱落;同时可节省大量的原材料,如模板、耐碱网格布、抗裂砂浆、以及锚固件;而且采用双层保温方式可以起到双保险作用。
2、本发明通过在浇筑混凝土之前预埋拉结筋,不仅可以增强拉结筋与混凝土之间的粘结性能,还会省去后期的植筋工作。
3、本发明采用的纤维水泥基材料因具有较高的延性,可使框架结构的整体抗拉性能、抗弯性能、抗震性能以及耐久性均有所增强,而且纤维水泥基材料由于掺入了大量的粉煤灰固体废弃物,因此更符合绿色可持续发展。
4、本发明的施工方法较以前的施工方法相比,该施工过程更简单,可实现同步施工,施工效率更高,成型效果更好,材料的环保性能更好,成本更低,整体性能更好,使用寿命更长。
5、本发明的纤维水泥基材料性能拉应变可高达4%以上,为普通混凝土的400余倍,为超高韧性材料,再应用固废的情况下,拉应力还大大提高,取得了意料不到的技术效果,具有重要的应用意义。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
在附图中:
图1为高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构的示意图;
图2为高延性立方体复合套筒的结构示意图;
图3为高延性U形保温复合板的结构示意图;
图4为拉结筋连接部位示意图;
附图标记说明:1-钢筋混凝土框架柱;2-高延性U形保温复合板;3-砌块;4-高强砌筑砂浆;5-饰面涂层;6-纤维水泥基材料层;7-粘结层;8-保温材料;9-抹面砂浆层;10-注浆孔;11-拉结筋。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明:
具体实施方式一:参见图1-4说明本实施方式。本实施方式所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,包括钢筋混凝土框架柱1、高延性U形保温复合板2、高延性立方体复合套筒、若干砌块3、饰面涂层5和若干拉结筋11;若干砌块3砌筑成墙体结构,所述砌体结构的墙体外部由高延性U形保温复合板3包裹,所述高延性U形保温复合板外面设置有饰面涂层5,所述建筑结构纵向由钢筋混凝土框架柱1进行支撑,所述钢筋混凝土框架柱柱1外周套有高延性立方体复合套筒,在高延性立方体复合套筒指定位置设置若干孔洞,横向穿入拉结筋11,所述高延性立方体复合套筒外面设置有饰面涂层5。
所述砌块3为烧结空心砖、烧结多孔砖或烧结普通砖,砖块之间采用高强度砌筑砂浆4粘结,砌筑方法参见砌体结构工程施工规范(GB50924-2014)。
所述拉结筋11沿高延性立方体复合套筒高度方向每隔500~600mm布置2根。预埋拉结筋不仅可以增强拉结筋与混凝土之间的粘结性能,还会省去后期的植筋工作。
所述高延性U形保温复合板2采用一次成型,所述高延性立方体复合套筒也采用一次成型。
所述高延性U形保温复合板高度为1.2-1.5m,沿水平方向的宽度为1-1.2m,沿墙体厚度方向的宽度由实际工程中墙体设计宽度而定。
所述保温复合板包括纤维水泥基材料层6、粘结层7、保温层8和抹面砂浆层9,所述纤维水泥基材料层6、粘结层7、保温层8和抹面砂浆层9从外围向内侧依次设置。所述高延性立方体套筒纤维水泥基材料层厚度为2~3cm。所述粘结层包括界面剂和粘结剂,用于粘结保温材料。
所述高延性U形纤维水泥基材料层厚度包括两种,顶部凹槽处的厚度为0.8-1.2cm,其余部位厚度均为2-2.5cm。
所述高延性U形保温复合板2上均设置有注浆孔10。
所述纤维水泥基材料的配合比为:水泥250kg/m3、粉煤灰1011kg/m3、膨胀剂126kg/m3、石英砂455kg/m3、减水剂9kg/m3、PVA纤维体积掺量为2%。
所述水泥为普通硅酸盐水泥,所用粉煤灰为I级粉煤灰,所用膨胀剂为氧化钙-氧化镁复合膨胀剂,所用石英砂为75-135目优质石英砂,所用减水剂的减水率为33%,纤维长径比为353。
所述PVA纤维采用国产未涂油低成本纤维,成本约为目前市场上应用最广泛的日本可乐纶纤维的1/10。
所述纤维水泥基材料性能拉应变可高达4%以上,为普通混凝土的400余倍(混凝土的拉应变为0.01%),为超高韧性材料。现有技术中有一些文献记载了利用高掺量水泥,例如PVA纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能[J].武汉大学学报(工学版)(吕林女,陈垚俊,肖静,何永佳,胡曙光.2017,50(01):97-101+160.)公开了采用高掺量水泥和日本Kuraray公司生产的纤维开发的纤维增强水泥复合材料的单轴拉伸应变绝大多数均低于3%。工程纤维增强水泥基复合材料PVA-ECC单轴受拉性能研究(李艳,温丛格.[J].混凝土,2015(09):31-35.)公开了采用高掺量水泥和日本Kuraray公司生产的纤维配制了12组纤维增强水泥复合材料,其单轴拉伸应变最大可达3.34%。高韧性纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能[J](公成旭,张君.水利学报,2008(03):361-366.)公开了采用高掺量水泥和日本Kuraray公司生产的纤维配制了6组纤维增强水泥复合材料,其单轴拉伸应变最大不到2%。虽然上述文献中采用了高掺量水泥,而且PVA纤维成本昂贵,但是上述文献中开发的材料其拉应变也没有本发明的拉应变好,可见本发明的配方得到的高延性U形保温复合板2和高延性立方体套筒具有意料不到的技术效果,配方获得的材料拉应力显著提高。
所述纤维水泥基材料28天的收缩值较未掺膨胀剂的纤维水泥基材料收缩值降低了19%,较现有的水泥基材料的抗收缩性能有显著的提高。
所述保温材料为聚苯板、聚氨酯发泡板、酚醛泡沫板或岩棉板。
所述高延性U形保温复合板2在建筑墙体内外侧保温材料的厚度为现有外保温技术中保温材料厚度的1/2,即本发明并没有在现有技术的基础上增加保温材料的厚度。同样,框架柱在室内和室外的保温材料厚度之和也和现有技术中框架柱外保温厚度相同。
本发明通过采用高延性U形保温复合板2代替原有的保温层、锚固件、底层抹面砂浆、耐碱玻纤网格布以及抗裂砂浆,可有效提高施工进度,同时增加砌体墙体的延性、抗弯性能、抗冻性能、抗渗性能以及抗震性能,解决保温材料的脱落问题。
本发明采用高延性立方体复合套筒代替原有的模板,可有效降低模板的损耗率,同时在保证保温材料不发生脱落的情况下提高施工进度。
所述高延性U形保温复合板2和高延性立方体套筒具有双保险作用,即当墙体及柱外侧保温材料发生破坏时,其内侧保温材料还可以正常发挥其功能。
所述高延性U形保温复合板2在墙体内侧和外侧的保温层8厚度分别为现有墙体外保温材料厚度的一半,即墙体内侧和外侧的保温层8厚度之和同现有技术中墙体外保温材料厚度一致。这种高延性U形保温复合板2在墙体内侧和外侧的保温层8结构即为双层保温建筑结构。
所述的绿色节能防脱落双层保温建筑结构的施工方法,具体包括以下步骤:
(1)分别预制高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层6和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层6;待高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层6和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层6预制成型,在保温层8一侧均匀涂抹一层界面剂,待干燥后,在界面剂基础上均匀一抹一层粘结剂,然后将保温层8轻柔滑动到高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层6和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层6内部,静置24小时,随后在保温层8内侧涂抹一层抹面砂浆层9,主要目的是避免保温材料在施工过程中发生破坏,影响其功能;
(2)按照实际工程设计要求,绑扎钢筋混凝土框架柱1钢筋网;
(3)将预制好的高延性立方体套筒套在钢筋混凝土框架柱1钢筋网外侧,充当保护层;
(4)在高延性立方体套筒指定位置处开孔,穿入横向拉结筋11;
(5)浇筑钢筋混凝土框架柱1;
(6)框架柱成型后,开始砌筑墙体结构,待墙体结构砌筑到一定高度时,在墙体结构内外侧抹一层高强度砌筑砂浆4,随后将高延性U形保温复合板2套在墙体结构上面,轻柔滑动到位,将墙体结构包裹住;
(7)为了避免存在空鼓现象,同时为了进一步增强高延性U形保温复合板2与墙体之间的粘结性,在安放高延性U形保温复合板2时,需在其顶部内侧与墙体顶部之间预留0.5-1.0cm的距离,此后采用注浆泵从高延性U形保温复合板2顶部注浆孔10注入浆体,此时封堵高延性U形保温复合板2四周,避免出现外漏浆现象,直到注浆孔10的浆体高度与高延性U形保温复合板2顶部外侧齐平,停止注浆;
(8)待完成框架柱及建筑墙体的施工后,进行饰面涂层5的施工。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合,凡在本发明精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,包括钢筋混凝土框架柱(1)、高延性U形保温复合板(2)、高延性立方体复合套筒、若干砌块(3)、饰面涂层(5)和若干拉结筋(11);
若干砌块(3)砌筑成墙体结构,所述砌体结构的墙体外部由高延性U形保温复合板(2)包裹,所述高延性U形保温复合板外面设置有饰面涂层(5),所述砌体结构纵向由钢筋混凝土框架柱(1)进行支撑,所述钢筋混凝土框架柱(1)外周套有高延性立方体复合套筒,在高延性立方体复合套筒指定位置设置若干孔洞,横向穿入拉结筋(11),所述高延性立方体复合套筒外面设置有饰面涂层。
2.根据权利要求1所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述砌块(3)为烧结空心砖、烧结多孔砖或烧结普通砖,砖块之间采用高强度砌筑砂浆(4)粘结。
3.根据权利要求1所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述拉结筋(11)沿高延性立方体复合套筒高度方向每隔500~600mm布置2根。
4.根据权利要求1所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述高延性U形保温复合板(2)和高延性立方体复合套筒采用一次成型。
5.根据权利要求4所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述高延性U形保温复合板和高延性立方体复合套筒包括纤维水泥基材料层(6)、粘结层(7)、保温层(8)和抹面砂浆层(9),所述纤维水泥基材料层(6)、粘结层(7)、保温层(8)和抹面砂浆层(9)从外围向内侧依次设置。
6.根据权利要求5所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述纤维水泥基材料层(6)的配合比为:水泥250kg/m3、粉煤灰1011kg/m3、膨胀剂126kg/m3、石英砂455kg/m3、减水剂9kg/m3、PVA纤维体积掺量为2%,所述纤维水泥基材料性能拉应变为4%。
7.根据权利要求5所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层(6)厚度为2~3cm,所述高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层(6)厚度包括两种,其中顶部凹槽处的厚度为0.8-1.2cm,其余部位厚度均为2-2.5cm。
8.根据权利要求1所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述高延性U形保温复合板(2)使用时为倒U型,其顶部设置有注浆孔(10)。
9.根据权利要求1所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构,其特征在于,所述高延性U形保温复合板(2)高度为1.2-1.5m,沿水平方向的宽度为1-1.2m,沿墙体厚度方向的宽度由实际工程中墙体设计宽度而定。
10.一种权利要求1-9任一项所述的高延性绿色节能防脱落双层保温建筑结构的施工方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)分别预制高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层(6)和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层(6);待高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层(6)和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层(6)预制成型,在保温层(8)一侧均匀涂抹一层界面剂,待干燥后,在界面剂基础上均匀抹一层粘结剂,然后将保温层(8)轻柔滑动到高延性U形保温复合板的纤维水泥基材料层(6)和高延性立方体套筒的纤维水泥基材料层(6)内部,静置24小时,随后在保温层(8)内侧涂抹一层抹面砂浆层(9),主要目的是避免保温材料在施工过程中发生破坏,影响其功能;
(2)按照实际工程设计要求,绑扎钢筋混凝土框架柱(1)钢筋网;
(3)将预制好的高延性立方体套筒套在钢筋混凝土框架柱(1)钢筋网外侧,充当保护层;
(4)在高延性立方体套筒指定位置处开孔,穿入横向拉结筋(11);
(5)浇筑钢筋混凝土框架柱(1);
(6)框架柱成型后,开始砌筑墙体结构,待墙体结构砌筑到一定高度时,在墙体结构内外侧抹一层高强度砌筑砂浆(4),随后将高延性U形保温复合板(2)套在墙体结构上面,轻柔滑动到位,将墙体结构包裹住;
(7)为了避免存在空鼓现象,同时为了进一步增强高延性U形保温复合板(2)与墙体之间的粘结性,在安放高延性U形保温复合板(2)时,需在其顶部内侧与墙体顶部之间预留0.5-1.0cm的距离,此后采用注浆泵从高延性U形保温复合板(2)顶部注浆孔(10)注入浆体,此时封堵高延性U形保温复合板(2)四周,避免出现外漏浆现象,直到注浆孔(10)的浆体高度与高延性U形保温复合板(2)顶部外侧齐平,停止注浆;
(8)待完成框架柱及建筑墙体的施工后,进行饰面涂层(5)的施工。
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