CN114055597A - 一种纤维编织网增强ecc夹芯保温复合墙板及制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板及制作方法，利用纤维编织网与ECC复合制成TRE面板作为内、外叶墙，再将其与保温材料有机结合起来，通过连接件FRP筋把内叶墙、保温板、外叶墙三者连接形成整体，制备成轻质、防火、保温隔热效果好、耐久性好的新型夹芯保温复合墙板。通过采用TRE薄面板对夹芯墙板进行了轻量化设计，在满足结构承载力的情况下，避免了传统夹芯外墙板由于自重大而导致的运输和吊装难度大等问题，也使得安装更加便利。同时，由于TRE面板具有优异的力学性能、耐久性能和裂缝控制能力，解决了传统外墙板的抗裂能力差而导致的脱落等问题，减少了后期的外墙维修成本保温效果好，适用于装配式结构的外挂墙板，符合建筑工业化的发展趋势。

Description

一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板及制作方法
技术领域
本发明涉及一种预制新型建筑节能墙体，属装配式建筑工程应用技术领域，具体涉及一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板及制作方法。
背景技术
随着经济的不断发展，城市化进度的进一步扩张，建筑行业的能量损耗在整个社会发展能量损耗的比重中也占据着越来越重大的地位，所以关于建筑行业的节能减排工作显得尤为重要。
在建筑围护结构中，外墙是与室外环境接触最多的外围护结构，也是占建筑能耗比重较大的部分。因此，有必要对建筑的外围护墙体采用节能技术措施，改善外墙保温形式，以实现建筑节能。
外墙夹芯保温复合墙板，外观上类似“三明治”结构，是把保温材料置于内、外叶墙体之间，通过连接件将三者连接在一起，是集承重、保温隔热、防火、围护或装饰一体化的新型墙体。与内保温和外保温墙板体系相比，该墙体具有良好的防火和耐久性能，适合工业化生产，是未来建筑围护墙体的发展趋势。
目前，传统夹芯墙板所用的材料依旧以普通混凝土为主，导热系数大、保温效果差、墙板厚度较厚、自重大，而且在使用过程中外墙板容易产生开裂，脱落，造成墙板耐久性差、后期维修成本高等问题。同时，常用的金属连接件易产生热桥现象，导致热量损失。因此，有必要采用新型的墙体材料和连接件研制出一种新型的夹芯保温复合墙板使之在建筑物的自重、强度、热工性能等方面均具有明显的优势，以解决目前存在的问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服目前预制夹芯保温墙板存在的墙板自重大、易开裂、保温效果差、耐久性差、无法实现轻质化等问题，提供一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板及制作方法，通过简化施工工艺，充分利用新型水泥基复合材料和FRP筋各自的特点，进而优化夹芯保温墙板各组成部分之间的受力关系，制备出具有轻质、保温隔热效果好、防火性能好、耐久性好、整体性强特点的墙板。
技术方案：本发明的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，包括由外叶墙、保温板和内叶墙顺序排列构成的外挂式非承重墙板，所述的外叶墙与内叶墙等厚，所述保温板的厚度大于内外叶墙的厚度，保温板中设有多个倾斜设置的孔洞，多个倾斜设置的孔洞中插装有穿入外叶墙和内叶墙中的连接件，连接件将外叶墙、保温板和内叶墙三者连接成一体，三者连接成一体的墙板总厚度为130～160mm；所述多个倾斜设置的连接件成行两两相对，呈八字间隔布置。
所述的保温板选用XPS保温板，保温板的厚度为70～100mm。
所述的连接件选用直径为8mm、导热系数为0.69(W/(m·K))、耐腐蚀的玄武岩纤维筋(BFRP)制做而成。
所述外叶墙与内叶墙的厚度均为30mm，外叶墙与内叶墙的面密度为1.65～1.7g/cm3。
所述的外挂式非承重墙板的板面与连接件轴心的夹角为60°，连接件两端插入内叶墙和外叶墙的预埋深度都为18～20mm。
所述多个倾斜设置的连接件成行两两相对呈八字布置的头部间隔距离L2为110mm，尾部间隔距离L3为190mm，两端头的间隔距离L1为150mm,行间距H的间隔距离为100mm。
所述的外叶墙和所述内叶墙均为由纤维编织网与ECC基体两者复合组成的纤维编织网增强ECC面板。
上述一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作方法，包括如下步骤：
(1)按设计尺寸裁剪纤维编织网，然后将连接件按照设定间距插装在保温板上预留的多个孔洞中；
(2)制备ECC基体，先按照重量比称好各种原材料；接着把之前称好的Sika聚羧酸高性能减水剂倒入水中，搅拌均匀备用；然后将称好的水泥、石英砂、粉煤灰和增稠剂倒入搅拌桶，搅拌2-4min使各种粉状材料均匀混合；再将溶有减水剂的水缓慢倒入搅拌桶内，搅拌6～8min，搅拌至机内拌合物呈现良好的流动性；在搅拌过程中均匀地撒入PVA短切纤维，将PVA短切纤维全部撒入搅拌桶后继续搅拌2～3min至短切纤维无结团现象；
(3)浇筑内叶墙
a.清洁木模具表面并在其四周涂刷脱模剂，然后将搅拌好的ECC基体缓慢倒入木模具内，将其表面抹平，完成第一层ECC基体的铺设；
b.将第一层纤维编织网按纬向受力原则用薄木条固定于模具上，再浇筑第二层ECC基体(6)，将其表面抹平，然后铺入第二层纤维编织网，用薄木条固定于模具上，最后再浇筑第三层ECC基体，将其抹平；
(4)将制备好的内叶墙放置振动台上振动，待其振动均匀后立即把带有连接件的保温板一面平铺在内叶墙的上面，无需涂抹界面粘结剂，轻轻用力按压保温板，使保温板与内叶墙紧密粘结；
(5)接着在保温板另一面上直接倒入ECC基体，在原来木模板的基础上开始浇筑外叶墙(1)，其浇筑步骤与浇筑内叶墙的步骤相同，重复浇筑内叶墙的步骤a和b，完成外挂式非承重墙板的浇筑；
(6)将浇筑完成后的外挂非承重墙板在标准环境下养护28天后拆模，完成纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作。
所述的纤维编织网的材料选用碳纤维编织网、玻璃纤维编织网、玄武岩纤维编织网、芳纶纤维编织网、或混杂纤维编织网的一种。
所述ECC基体的材料为42.5硅酸盐水泥、I级粉煤灰、水、石英砂、增稠剂、PVA短切纤维和Sika聚羧酸高性能减水剂混合而成，各材料用量的重量比：42.5硅酸盐水泥为379kg/m3，I级粉煤灰为885kg/m3，石英砂为455kg/m3，水为379kg/m3，增稠剂为1.26kg/m3，Sika聚羧酸高性能减水剂为17.4kg/m3，PVA短切纤维掺量为26kg/m3。
有益效果：本发明选用新型的墙体材料纤维编织网增强ECC(简称TRE)和玄武岩纤维复合(简称BFRP)筋连接件，结合优质的保温材料，将三者有机的组合起来，形成三明治结构。克服了目前预制夹芯保温墙板存在的墙板自重大、易开裂、保温效果差、耐久性差、无法实现轻质化等问题，具有集多种功能于一体，具有轻质、抗裂、抗震、防火、保温隔声、耐久性好等优势。通过简化施工工艺，充分利用新型水泥基复合材料和FRP筋各自的特点，进而优化夹芯保温墙板各组成部分之间的受力关系，制备出具有轻质、保温隔热效果好、防火性能好、耐久性好、整体性强特点的墙板，适用于大多数工程环境，具有广阔的应用前景。与现有技术相比的主要优点有：
(1)将具有应变硬化和多缝开裂特征的ECC与具有高强度、良好的韧性和耐久性的纤维编织网复合形成TRE。该TRE面板具有优异的力学性能、耐久性能和裂缝控制能力。将其作为墙板材料，可减少后期外墙维修成本。
(2)用纤维编织网取代了钢筋，其保护层厚度仅需满足粘结锚固的要求，且耐腐蚀能力强，不用考虑传统墙板因放入钢筋而产生的锈蚀问题。整个墙板无配筋，这极大降低了夹芯保温墙板的自重和成本，真正做到了节能高效环保。
(3)具有导热系数低、密度小、强度高、耐腐蚀、造价低的BFRP筋连接件将保温板、内外叶墙三者连成整体，呈斜向八字型插入，保温板的板面与BFRP筋轴心的夹角为60°，可有效地传递面内剪切荷载，还避免了垂直插入导致其刚度的浪费，克服了传统连接件所产生的热桥效应、应力集中现象。同时，连接件的两端部分埋入但并不穿透外叶墙和内叶墙，这样不会产生过多的冷桥。
(4)该墙板可在工厂预制成型，根据实际尺寸需要进行设计生产，工程质量有保证。通过墙体材料本身的性能及连接件来保证墙板的强度、稳定性和安全性，无需再依托轻钢龙骨或铺设钢筋网，使用时可直接运至现场吊装，安装步骤简单，施工速度快、周期短，造价低，建筑能耗少，产生的建筑垃圾少，有利于环境的保护，具有广阔的应用前景和实用价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是连接件的布置分布以及间距示意图。
图中：外叶墙-1，保温层-2，内叶墙-3，连接件-4，纤维编织网-5，ECC基体-6。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明：
图1所示，本发明的纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，主要由外叶墙1、保温板2和内叶墙3顺序排列构成的外挂式非承重墙板，所述的外叶墙1与内叶墙3等厚，所述保温板2的厚度大于内外叶墙的厚度，所述的外叶墙1和所述内叶墙3均为由纤维编织网5与ECC基体6两者复合组成的纤维编织网增强ECC面板(简称TRE面板)。所述的保温板2选用XPS保温板，保温板2的厚度为70～100mm，夹在外叶墙1和内叶墙3之间，起到保温隔热作用，且保温板2上贯穿多个连接件4；保温板2中设有多个倾斜设置的孔洞，多个倾斜设置的孔洞中插装有穿入外叶墙1和内叶墙3中的连接件4，所述的连接件4选用直径为8mm、导热系数为0.69(W/(m·K))、耐腐蚀的玄武岩纤维筋(BFRP)制做而成。连接件4将外叶墙1、保温板2和内叶墙3三者连接成一体，三者连接成一体的墙板总厚度为130～160mm；所述多个倾斜设置的连接件4成行两两相对，呈八字间隔布置。多个倾斜设置的连接件4成行两两相对呈八字布置的头部间隔距离L2为110mm，尾部间隔距离L3为190mm，两端头的间隔距离L1为150mm,行间距H的间隔距离为100mm。所述的外挂式非承重墙板的板面与连接件4轴心的夹角为60°，连接件4两端插入内叶墙3和外叶墙1的预埋深度都为18～20mm。所述外叶墙1与内叶墙3的厚度均为30mm，外叶墙1与内叶墙3的面密度为1.65～1.7g/cm3，作为该夹芯墙板的结构层。
本发明的纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作方法，包括如下步骤：
(1)按设计尺寸裁剪纤维编织网5，然后将连接件4按照设定间距插装在保温板2上预留的多个孔洞中；
(2)制备ECC基体6，先按照重量比称好各种原材料；接着把之前称好的Sika聚羧酸高性能减水剂倒入水中，搅拌均匀备用；然后将称好的水泥、石英砂、粉煤灰和增稠剂倒入搅拌桶，搅拌2-4min使各种粉状材料均匀混合；再将溶有减水剂的水缓慢倒入搅拌桶内，搅拌6～8min，搅拌至机内拌合物呈现良好的流动性；在搅拌过程中均匀地撒入PVA短切纤维，将PVA短切纤维全部撒入搅拌桶后继续搅拌2～3min至短切纤维无结团现象；
(3)浇筑内叶墙3
a.清洁木模具表面并在其四周涂刷脱模剂，然后将搅拌好的ECC基体6缓慢倒入木模具内，将其表面抹平，完成第一层ECC基体6的铺设；
b.将第一层纤维编织网5按纬向受力原则用薄木条固定于模具上，再浇筑第二层ECC基体6，将其表面抹平，然后铺入第二层纤维编织网5，用薄木条固定于模具上，最后再浇筑第三层ECC基体6，将其抹平；所述的纤维编织网5的材料选用碳纤维编织网、玻璃纤维编织网、玄武岩纤维编织网、芳纶纤维编织网、或混杂纤维编织网的一种。所述ECC基体6的材料为42.5硅酸盐水泥、I级粉煤灰、水、石英砂、增稠剂、PVA短切纤维和Sika聚羧酸高性能减水剂混合而成，各材料用量的重量比：42.5硅酸盐水泥为379kg/m3，I级粉煤灰为885kg/m3，石英砂为455kg/m3，水为379kg/m3，增稠剂为1.26kg/m3，Sika聚羧酸高性能减水剂为17.4kg/m3，PVA短切纤维掺量为26kg/m3。
(4)将制备好的内叶墙3放置振动台上振动，待其振动均匀后立即把带有连接件4的保温板2一面平铺在内叶墙3的上面，无需涂抹界面粘结剂，轻轻用力按压保温板2，使保温板2与内叶墙3紧密粘结；
(5)接着在保温板2另一面上直接倒入ECC基体6，在原来木模板的基础上开始浇筑外叶墙1，其浇筑步骤与浇筑内叶墙3的步骤相同，重复浇筑内叶墙3的步骤a和b，完成外挂式非承重墙板的浇筑；
(6)将浇筑完成后的外挂非承重墙板在标准环境下养护28天后拆模，完成纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作。

Claims (10)

1.一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：它包括由外叶墙(1)、保温板(2)和内叶墙(3)顺序排列构成的外挂式非承重墙板，所述的外叶墙(1)与内叶墙(3)等厚，所述保温板(2)的厚度大于内外叶墙的厚度，保温板(2)中设有多个倾斜设置的孔洞，多个倾斜设置的孔洞中插装有穿入外叶墙(1)和内叶墙(3)中的连接件(4)，连接件(4)将外叶墙(1)、保温板(2)和内叶墙(3)三者连接成一体，三者连接成一体的墙板总厚度为130～160mm；所述多个倾斜设置的连接件(4)成行两两相对，呈八字间隔布置。
2.根据权利要求1所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：所述的保温板(2)选用XPS保温板，保温板(2)的厚度为70～100mm。
3.根据权利要求1所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：所述的连接件(4)选用直径为8mm、导热系数为0.69(W/(m·K))、耐腐蚀的玄武岩纤维筋(BFRP)制做而成。
4.根据权利要求1所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：所述外叶墙(1)与内叶墙(3)的厚度均为30mm，外叶墙(1)与内叶墙(3)的面密度为1.65～1.7g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：所述的外挂式非承重墙板的板面与连接件(4)轴心的夹角为60°，连接件(4)两端插入内叶墙(3)和外叶墙(1)的预埋深度都为18～20mm。
6.根据权利要求1所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：所述多个倾斜设置的连接件(4)成行两两相对呈八字布置的头部间隔距离L2为110mm，尾部间隔距离L3为190mm，两端头的间隔距离L1为150mm,行间距H的间隔距离为100mm。
7.根据权利要求1所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板，其特征在于：所述的外叶墙(1)和所述内叶墙(3)均为由纤维编织网(5)与ECC基体(6)两者复合组成的纤维编织网增强ECC面板。
8.权利要求1-7所述任意项的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)按设计尺寸裁剪纤维编织网(5)，然后将连接件(4)按照设定间距插装在保温板(2)上预留的多个孔洞中；
(2)制备ECC基体(6)，先按照重量比称好各种原材料；接着把之前称好的Sika聚羧酸高性能减水剂倒入水中，搅拌均匀备用；然后将称好的水泥、石英砂、粉煤灰和增稠剂倒入搅拌桶，搅拌2-4min使各种粉状材料均匀混合；再将溶有减水剂的水缓慢倒入搅拌桶内，搅拌6～8min，搅拌至机内拌合物呈现良好的流动性；在搅拌过程中均匀地撒入PVA短切纤维，将PVA短切纤维全部撒入搅拌桶后继续搅拌2～3min至短切纤维无结团现象；
(3)浇筑内叶墙(3)
a.清洁木模具表面并在其四周涂刷脱模剂，然后将搅拌好的ECC基体(6)缓慢倒入木模具内，将其表面抹平，完成第一层ECC基体(6)的铺设；
b.将第一层纤维编织网(5)按纬向受力原则用薄木条固定于模具上，再浇筑第二层ECC基体(6)，将其表面抹平，然后铺入第二层纤维编织网(5)，用薄木条固定于模具上，最后再浇筑第三层ECC基体(6)，将其抹平；
(4)将制备好的内叶墙(3)放置振动台上振动，待其振动均匀后立即把带有连接件(4)的保温板(2)一面平铺在内叶墙(3)的上面，无需涂抹界面粘结剂，轻轻用力按压保温板(2)，使保温板(2)与内叶墙(3)紧密粘结；
(5)接着在保温板(2)另一面上直接倒入ECC基体(6)，在原来木模板的基础上开始浇筑外叶墙(1)，其浇筑步骤与浇筑内叶墙(3)的步骤相同，重复浇筑内叶墙(3)的步骤a和b，完成外挂式非承重墙板的浇筑；
(6)将浇筑完成后的外挂非承重墙板在标准环境下养护28天后拆模，完成纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作。
9.根据权利要求8所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作方法，其特征在于：所述的纤维编织网(5)的材料选用碳纤维编织网、玻璃纤维编织网、玄武岩纤维编织网、芳纶纤维编织网、或混杂纤维编织网的一种。
10.根据权利要求8所述的一种纤维编织网增强ECC夹芯保温复合墙板的制作方法，其特征在于：所述ECC基体(6)的材料为42.5硅酸盐水泥、I级粉煤灰、水、石英砂、增稠剂、PVA短切纤维和Sika聚羧酸高性能减水剂混合而成，各材料用量的重量比：42.5硅酸盐水泥为379kg/m3，I级粉煤灰为885kg/m3，石英砂为455kg/m3，水为379kg/m3，增稠剂为1.26kg/m3，Sika聚羧酸高性能减水剂为17.4kg/m3，PVA短切纤维掺量为26kg/m3。
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