CN1147283A - 高隔热连接棒及其制造和在高隔热复合墙上使用的方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于制作高隔热复合墙结构的高隔热连接棒。所述高R值连接件由某种适当树脂材料或可模塑塑料经注塑方法一步得到。不连续纤维可被浸渍在树脂材料或其他塑料中。连接棒10具有一尖梢22，以便利穿过隔热层和第一结构层；以及一加大头28，用于接受来自榔头或木槌的敲击。加大头28也提供在第二结构层内的固定效果。一脊或凸缘26有助于在连接棒10被插入隔热材料中时将其定位，同时也有助于防止第二结构层向第一结构层的倒塌。

Description

高隔热连接棒及其制造和在高隔热复合墙上使用的方法
本发明涉及用于在复合墙结构中将多层材料固定在一起的高隔热连接棒。具体地说，这些高抗剪强度连接棒具有高R值，用于连接一高隔热层，该隔热层在两侧被混凝土层夹住。
随著新材料和复合材料的不断开发，将表面上无关的材料配合起来形成有用的复合材料之新方法亦被发展出来。这一点对于建筑业来说是确实的；在此高强度结构墙被制作出来，然后涂布或覆盖强度相对较低的高隔热材料，以构成同时具有高强度和高隔热性的结构。一般说来，首先制作该结构性部件，然后将一隔热垫固定在该结构性部件上。更具体地说，先树立起外墙结构，然后将隔热材料放置于外墙的内侧上，再用一道内墙盖住隔热材料，以起到保护和隐蔽作用。该隔热层的作用是防止或至少减缓内墙与外墙间的热量传递。外墙通常提供整个建筑的主要结构支撑，用高强度材料制作。
例如，混凝土就是一种成本最低、强度最高的建筑材料，在建筑业得到广泛的应用。混凝土是由水硬水泥粘合剂、水及相对低成本和高抗压强度混凝料的混合物构成的，该混凝料比如是岩石、卵石或沙子。将这些成份结合在一起，可形成一种相对高强度、低成本建筑材料。令人遗憾的是，与玻璃纤维或多聚物泡沫材料等高隔热材料相比，混凝土的缺点是隔热性能不良。8英寸厚混凝土板的R值(或称热阻)只有0.64，而1英寸厚聚苯乙烯板的R值却高达5.0。然而，后者尽管具有高隔热性，却也有无法提供结构强度或整体性的缺点。尽管水泥或砖石结构墙可配合以多种隔热材料，甚至是补加，包括采用隔热垫或喷注在内墙与外墙之间的泡沫，但由于外结构墙与内结构墙之间所需的结构性跨接，这些隔热材料无法达到最高效率的隔热作用。
为了使两层墙结构具有高强度和整体性，并防止该两层墙在建设过程中及在建筑的后续使用中倒在一起或分开，这些结构性跨接是必要的。这种跨接过去通常由金属板墙筋、螺栓或横梁来实现。然而，由于金属是一种非常好的导热材料(因而隔热能力很低)，这些板墙筋、螺栓、横梁或实现两墙之结构性跨接的其他装置，尽管它们被足够数量的隔热材料所包围，依然形成了热量易于流动的导热通道或桥梁。其结果是，例如在寒冷天气中，热量就可以快速地从相对温暖的内墙流向较冷的外墙。因此，尽管某种隔热材料具有相对高的R值，两层墙的净R值通常要低得多，这就削弱或大大降低了添加隔热层的效果。当然了，也可以建设一幢在内外墙之间没有结构性跨接的建筑，其结果将是强度不足的墙壁，无法适应绝大多数建筑的要求。
为了克服这些不足，有人曾经试图浇注两道分立的混凝土板墙，将一高度绝缘层，例如聚苯乙烯泡沫，夹在两层混凝土墙之间。例如，下列美国专利公开了用金属拉杆或板墙筋连在一起的复合墙结构：Long的4,393,635号美国专利、Long等人的4,329,821号美国专利、McLaughlin的2,775,018号美国专利、Jones的2,645,929号美国专利及Nelson的2,412,744号美国专利。令人遗憾的是，一旦使用金属筋或连接件将两混凝土墙结构性地连接在一起时，由于高导热性金属筋或连接件的热桥效应，会使聚苯乙烯泡沫的高隔热效果受到显著损失。因此，由于这些导热桥，聚苯乙烯泡沫或其他高R值隔热材料无法实现最高的隔热效果。
为了在很大程度上克服热桥问题，有人曾经开始采用由金属部分和隔热部分构成的拉杆，其金属部分穿过混凝土层，而隔热部分则穿过隔热层(例如，Asselin的美国专利第4,545,163号)。其他一些人则开发出完全由高R值材料制作的连接棒，以连接两混凝土结构层，同时最大限度地降低外混凝土层之间的热桥效应。例如，Long的美国专利第4,829,733号(以下简称“Long′733专利”)，公开了一种塑料剪切连接件，以形成一种隔热墙，该墙有内外两个混凝土结构层，中间夹有高隔热层。尽管Long′733专利中描述的塑料剪切连接件已在建筑业发现了一些应用，由于Long′733专利中所提出的相对困难的连接件成型方法，以及该连接件的使用方式，其中所描述之连接件的设计及这种连接件的制作方法将会增加材料、制造与人工成本。
例如，Long′733专利连接件的制造需要至少五个基本制造步骤，甚至可能更多，这是由于该连接件所用的材料及该连接件的设计。首先，Long′733专利连接件包括两个分立的部分，这两个部分由不同材料利用不同制造方法形成，然后需要固定在一起，方能形成Long′733专利连接件。
在一方面，延伸型Long′733专利连接件全长度的扁平细长部分是由某种连续纤维，例如玻璃、石墨或硼，浸渍于聚酯环氧乙烯基酯或其他适用的聚合物粘合剂中形成。尽管Long′733专利中并未公开形成该扁平细长部分的制造工艺，形成具有适当尺寸之扁平细长杆的最经济可靠的方法是利用拉挤成型。由于拉挤成型(与挤出成型相似)生成具有均匀截面的物件，该扁平细长部分必须被进一步裁切至所需长度，然后利用机械加工形成将连接件固定于硬化混凝土板内所必需的锥形部分。因此，仅为制作该扁平细长部分就需要三个分立的制造步骤。
此外，中间套筒必须被单独模塑，例如采用注塑成型，然后被分别固定在扁平细长部分的中间部分(第3栏，第2-4行)。中间套筒的用途之一是提供一个凸缘，该凸缘可以抵住隔热层的侧壁，以避免Long′733专利连接件在复合墙结构的各层中贯穿得过深或过浅(第3栏，第4-8行)。由于该扁平细长部分是由拉挤成型而得的，中间套筒的凸缘无法被一步成型。因此，尽管Long′733专利提供了一种具有优良隔热与强度特性的连接件，却只公开了一种具有极为专门设计和制造方法的剪切连接件。
Long′733专利所公开连接件的设计限制，使其在复合墙结构制作中的应用进一步复杂化。例如，需要穿过隔热层和第一混凝土板的连接件一端相对较宽而扁平，因而会产生相当大的贯穿阻力；除非该连接件是被小心地穿过在隔热层上预先钻好的孔，并且该孔的直径要比Long′733专利连接件之扁平端的最大宽度大许多。
并且，Long′733专利连接件距凸缘较近端的另一端，具有与插入隔热层和第一混凝土层的远端相同的扁平、狭窄尺寸。该扁平狭窄近端不仅较难由试图将Long′733专利连接件穿过该两层的技师抓握，并且不具备一个使连接件能够接受强力打击或敲击的可靠平面，例如为了协助将该连接件穿过隔热层和第一混凝土层，用榔头或木槌进行的敲击。
由此可以明显地看出，人们需要的是高隔热复合墙连接件的改良设计与制造方法。
此外，人们需要的是改良的设计与生产可经一步模塑得到的改良连接棒的方法，同时提供将连接棒固定于混凝土层内的方法，并提供在形成复合墙结构过程中将连接件在隔热层内定位的方法。
具体地说，它将是在现有技术上的一项很大改进，以提供可以进行一步整体模塑的连接棒，而无需分别模塑细长连接件杆，并可以将该杆固定在外部结构层之间，并有一具有凸缘和加大中点直径的中点套，以在隔热层内将连接件定位。
此外，所需要的是改良连接棒的改良设计与制造方法，该连接棒具有便于在复合墙结构的形成中穿过一隔热层和两结构层之第一层的方法。
此外，如果该技术能够提供可以接受来自榔头或木槌之敲击或可以协助对该连接件之抓握的方法，以协助该连接棒穿过隔热层和第一结构层，则将是一项重大的改进。
具有前述特征的此类改良设计和连接棒制造方法在此加以陈述和提出权利要求。
本发明涉及某种墙壁连接件之改良设计和制造方法，该连接件用于制作复合墙结构。具体地说，这些连接件可以一步制得，并可用于制作具有两混凝土层中间夹有高隔热材料的高隔热墙结构。此种墙连接件可以防止或大幅度减少该隔热材料两侧混凝土墙之间热量的流动，并在该复合结构的制作过程中有助于在各混凝土和隔热材料层中的定位。此隔热墙连接件可经一步模塑而得，例如采用注塑、树脂压铸或反应注塑成型，因此消除Long′733专利所需的连接件多步形成方式。
在一优先实施例中，该连接棒是由聚碳酸酯树脂或其他高强度树脂或其他可模塑塑料材料制得。另一种优先材料是一种由聚碳酸脂和太邻苯二甲酸聚丁烯所构成的聚碳酸酯“合金”。在某些情况下，当需要较大的抗拉强度与弯曲强度时，玻璃纤维、碳纤维、矿物纤维、硼纤维、陶瓷纤维及类似不连续纤维可被浸渍于树脂内，以形成具有更高强度和刚度的连接棒。使用更为柔韧的纤维，例如纤维素、尼龙或其他聚合物纤维，预期会增加连接棒的韧度及降低其刚度。尽管如此，如果纤维非属必要，由于其成本较高，则最好不用。尽管在Long′733专利中，所公开的连续纤维是主要结构性成份，而树脂仅仅起到粘合这些纤维的作用；在本发明中，连接件的主要结构成份就是可模塑树脂或其他塑料材料，而不连续纤维可以被浸渍在其中，这就使本发明的连接件可模塑成多种理想的设计，具备任意数量的附件或其他变化。
在以往，人们认为适用的连接件，应当具有与所替代之钢连接件不相上下的抗拉强度。因此诸如Long′733专利连接件之类的连接件，采用了具有高抗拉强度的连续纤维，以获得具有被错误地认为是将两混凝土层固定在一起所必需之最低抗拉强度的连接件。
然而，本发明者的研究显示，利用连续纤维拉挤而成的连接件，抗拉强度远远超过形成复合隔热墙所需要的最大强度。事实上，更重要的强度变量是剪切强度与弯曲强度，这些变量也影响到连接棒的韧度。本发明者发现，通过使用适当的树脂材料，例如聚碳酸酯、聚碳酸脂-太邻苯二甲酸聚丁烯合金、环氧或其他高强度树脂，具有超过足够抗拉强度的连接件可通过一步注塑得到。由于连续纤维对连接棒的剪切强度及弯曲强度影响很小或完全没有，它们通常是不必要的。事实上，当使用不连续纤维时，与连续纤维相比，不连续纤维的随机取向预期会更大程度地增加连接件的剪切强度、弯曲强度及韧度。
同样重要或更为重要的一点是，使用树脂或其他可模塑塑料(无论是否有不连续纤维浸渍在内)，将允许一步模塑几乎无限多种不同的外形。与此相反，以往的拉挤方法只允许最简单、最均匀的形状，例如圆柱、长方形或六边形杆，其共同特征是在拉挤物件的全长度上，沿纵轴的直径始终相同。拉挤杆的任何形状变化都需要经由机械加工步骤和/或分别的模塑和连接步骤，方能提供必要的结构特征。
简而言之，由于本申请人发现剪切强度与弯曲强度是比抗拉强度更为重要的强度变量，本申请人利用了优越的模塑树脂制造工艺一步生产连接棒，该棒同时具有大幅度降低的成本和改良的设计等特色。取决于复合墙的性能指标，其上所用连接件的密度，以及所采用的树脂或其他可模塑塑料材料的类型，将会需要或多些或少些的纤维，以能提供足够的强度特性。在某些情况下，也许可以完全取消纤维的使用。
在一种优先设计中，连接棒具有一带尖梢的中心杆，该尖梢在复合墙结构的制作过程中有助于连接棒穿过隔热材料并进入第一层未硬化混凝土。在该连接棒的另一端是一加大头，用以接受榔头或木槌的敲击或技工的抓握，以协助连接棒穿过隔热层和第一未硬化混凝土层。一端之尖梢与另一端之大尺寸延长头的结合，极大方便了在复合墙的制造中连接杆的使用。尖梢利于穿入材料中，在该尖梢后尺寸不断地增大，有助将连接杆的杆导过材料的不同层。
对于建筑者来说，将本发明之连接棒插入复合层不仅要快速、容易得多；由于此连接棒的尖锐表面，它可被插入只钻了直径小得多的孔或根本未钻孔的隔热材料。此外，当连接棒需要穿过较小的孔，或在隔热材料上没有孔的情况下，加大头提供了敲击或锤击的更大便利。
此连接件在任一端包括一个或多个缩入部位，使未硬化混凝土可以流入其中然后硬化，从而可以将连接件牢靠地固定在复合墙结构的混凝土层中。例如，一种优先连接件在中心杆上距尖梢较近的地方有至少一个缩入部位。利用榔头或木槌的敲击(或由人工扭动)所造成的振动力将有助于尚未凝固之混凝土在中心杆上的缩入部位处分散或流动。如此一来，随着第一混凝土板的硬化，该连接棒将被牢靠地固定住。
靠近连接棒的另一端，是凸缘和横向偏离中心杆表面的其他凸起物，例如一道脊，该凸缘将紧靠在隔热层上，防止连接棒过深地插入隔热层和第一混凝土层中。由于使用一步注塑工艺，此凸缘和其他凸起物可在同一步骤中被模塑在连接棒上。
在第一结构层已被浇注但尚未充分硬化时，将一隔热层放置于其上，该隔热层最好钻有孔洞，使连接棒可通过这些孔洞插入。连接棒的尖梢有助于连接棒穿过隔热层和进入第一结构层。尽管如此，由于尖梢的穿刺效果，以及本发明所考虑的绝大多数隔热材料的软度，是有可能将连接棒直接穿过未经预先钻孔之隔热层的。中心杆上的凸缘使连接棒透过隔热层和进入第一结构层的插入至理想深度。在此之后，第二结构层被浇注到隔热层的裸露面。
最后，当第二混凝土层被浇注到隔热材料上连接棒探出端具有加大头的表面上时，该加大头与凸缘或其他凸起物相结合，形成第二个缩入部位，使第二层的新鲜混凝土可以流入。硬化后，该端头部分和缩入部位可以将剪切连接棒的第二端固定于硬化的水泥层中。合在一起，它们可以抵御第二结构层相对第一结构层的分离或倒塌。第一结构层内中心杆上的第一缩入部位可以同时起到这两项功能。
下面结合附图详细描述本发明，其中，
图1是一具有基本为圆形截面之隔热连接棒的透视图
图2是带一倾斜脊之图1隔热连接棒的透视图
图3是一具有稍呈椭圆形截面之隔热连接棒的透视图
图4是一具有基本为椭圆形截面之隔热连接棒的透视图
图5是一具有十字形截面之隔热连接棒的透视图
图6A是一部分完工之复合墙的正面剖面图
图6B是一复合墙的正面剖面图
本发明涉及用于制作复合墙结构之具有改良设计的高隔热连接件或连接棒，以及此类连接棒的制造与使用方法。此类连接棒可以一步制造，生成具有多种不同结构特征与附件的连接件。此类连接棒用于将两结构层固定在一起，其中夹有一层高隔热材料。由于此连接棒具有高R值(即高热阻)，与以往使用的金属连接件相比，它们可以防止或大幅度降低在两混凝土墙之间热量的流动。此连接棒的设计方便了建筑者在制作复合墙结构中的使用。
本发明之连接棒最好采用注塑法，利用任何适当的树脂或其他高强度塑料材料制造，尽管它们也可以采用树脂压铸、反应注塑或目前已知的任何其他一步或相对简单的模塑工艺进行模塑制造。一个重要的条件是，该模塑工艺的制造成本应与将采用的连接棒总体成本数据相称。
一种优先的树脂材料是聚碳酸酯树脂，这是因为该材料的注塑容易性。另一种类似树脂材料是聚碳酸脂-太邻苯二甲酸聚丁烯合金，该材料的成本比聚碳酸酯树脂为低。其他树脂材料，例如环氧树脂、热固塑料及其他高强度、高R值材料也可被采用。一个重要的标准是根据将制作的复合墙结构的性能标准，选择具有理想强度与隔热特性的树脂材料或其他塑料。
尽管在许多情况下并非必须，也许希望在树脂材料或其他塑料材料中加入不连续纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等，以提高连接棒的抗拉强度、弯曲强度和韧度。不连续纤维如能充分地在树脂或其他塑料材料中随机分散，也可以增加连接棒的剪切强度。尽管如此，如果纤维非属提高连接棒强度和刚度所必需的，由于其成本较高，则最好不用。
由于树脂或其他可模塑塑料材料(无论是否有不连续纤维浸渍在内)的采用，允许一步模塑而成的连接棒具有几乎无限多种不同的外形，并可具备多种不同的结构特征或附件，而且不会增加制造成本。
参见图1，本发明之连接棒10的一种优先设计包括一根通常为圆形或椭圆形的细长杆12。连接棒10在一端有一刺入段16，在另一端有一敲击段18，并在刺入段16与敲击段18之间有一中间段20。该中间段20基本上包括细长杆12的中段，不过适当的附件或其他设计特征可被包括在此处，以提供进一步的功能。
在刺入段16远离中间段20的一端上是尖梢22。尽管尖梢22通常具有如图1所示的锥形，但它也可以是任何其他形状，只要它一般结束于一个直径比细长杆12之直径小得多的梢。如下面所更为全面地阐述的那样，尖梢22便利了连接棒10穿过一隔热层和第一层新浇注、未硬化结构材料。
此外，刺入段16进一步包括一个或多个缩入部位24，位于中间段20和刺入段16之区域接近尖梢22处。如下面所更为全面地阐述的那样，刺入段16预期能大幅度刺入并被固定在第一结构层内。缩入部位24极大地协助了刺入段16在第一结构层内的固定。
沿着细长杆12向上的是基本上具有均匀形状的中间段20，该段有可能是圆柱形，也可以具有诸如椭圆或十字形的截面。远离刺入段16，靠近或位于中间段20一端处是凸缘26或其他脊，用于作为将连接棒10在与第一结构层放置在一起的隔热层中定位的装置。中间段20被设计为以紧密配合的形式占据隔热层上的一个孔洞，该孔可以是钻出来的，也可以是当连接棒10穿过隔热层和进入尚未硬化材料的第一结构层时由刺入段16之尖梢22的穿刺作用形成的。因此根据限定，中间段的长度通常等于隔热层的厚度。
凸缘26或其他脊有助于将连接棒10放置于穿过隔热层与第一结构层的正确深度。当然了，凸缘26应与细长杆12成一角度，该角度相应于连接棒10穿过复合墙结构的希望取向角度。例如，倘若该连接件的取向被设计为与隔热层表面垂直(图6A)，则凸缘26的取向最好与细长杆12的表面相互垂直。然而，该凸缘可以任何适当的角度倾斜安置。
沿着细长杆向上，远离刺入段16的是敲击段18。(图1)敲击段从凸缘26或其他脊处或附近开始沿着细长杆12，终止于加大头28，该加大头位于敲击段18离中间段20较远的一端。该脊或凸缘26一般说处于或接近(或靠近)中间段20与敲击段18的交接处，这是由于此三个连接棒分段之限定的相互作用，和这些分段所埋入的复合墙结构层，以及连接棒在墙层中放置的准确度和该脊或凸缘26厚度的准确度。加大头28的用途之一是接受敲击力，例如来自榔头和木槌的敲击，或是在插入隔热层和第一结构层的过程中便利对连接棒10的抓握。此外，加大头28的另一作用，是防止在敲击段18周围形成的第二结构层从第一结构层和隔热层上脱开。
与之配合，凸缘26或其他脊可以防止第二结构层倒塌到第一结构层上。从本质上说，尽管细长杆12上加大头28与凸缘26之间的部分与细长杆12上其他部分具有相同直径(缩入部位24除外)，加大头28与凸缘26或其他脊一起，在细长杆12的之间部分构成了一假缩入部位30。由于本发明之连接棒的注塑形成容易程度，尖梢22、缩入部位24、凸缘26、及加大头28可在单一模塑步骤中迅速、轻易地在连接棒10上形成。(尽管如此，人们也可以利用一个或多个分立的模塑或成型步骤，在连接棒上加入一个或多个结构特征或附件。此外，如有需要，当刚出模的连接棒尚处于未硬化状态时，也可进行结构上的改变，例如使连接棒成曲线或被弯曲。)
除图1中所示连接棒10的结构特征之外，图2显示，在靠近刺入段16与中间段20之接点附近细长杆12上，可以添加一凸起脊32。该凸起脊32的用途是当连接棒完全穿过隔热层至凸缘26后，提供将连接棒锁定的方法。
图3显示了另一替代实施例，所示连接棒与图1中所示连接棒10具有大体相同的结构特征，只是细长杆40和连接棒42上的其他特征具有略成椭圆而非圆形的截面。然而，在绝大多数情况下，连接棒40与图1的连接棒10具有基本相同的功能。尽管此实施例中缩入部位的形状有所不同，它们与图1和图2中展示的缩入部位具有基本相同的固定功能。事实上，只要这些缩入部位能够为在第一结构层内固定刺入段提供足够的能力，其形状和深度是相对不重要的。
图4是本发明之连接棒的另一实施例，与图3所示的相似，只是与图3中的连接棒40相比，连接棒52的细长杆50具有更为夸大的椭圆形截面。细长杆和其他设计特征的截面形状与其功能性特征相比是较为不重要的。实际截面形状可根据将要制作的复合墙结构之特定设计和性能标准来加以选取。由于图4中连接棒的截面成椭圆形，其尖梢更象扇形而非锥形。
图5展示了本发明的又一实施例，此连接棒62的细长杆60具有一般为十字形的截面。在该十字形结构之鳍片所划定的空间内设有脊64，可协助在第一结构层内固定连接棒62。如前所述，凸缘66与加大头68有助于将连接棒62固定在第二结构层内。
下面涉及的是图6A，此图显示了一根整体连接棒10，被放置在第一结构层70和隔热层80之正立面截面上。在一种制作复合墙结构的优先方法中，第一层结构材料被浇注成一合适形状。通常，第一结构层70将为一长方形板，尽管它也可能包括其他设计、装饰或结构特征。唯一的限制是该板要有一足够的厚度或深度，使该结构层具有足够强度，并可将放置在内的连接棒10之刺入段16牢固地固定。
第一结构层70可由任何在最初浇注时能够流动，然后硬化形成一通常为刚性结构层的合适材料构成。在一优先实施例中，第一结构层70由一种包括水硬水泥粘合剂、水、混凝料及其他适当混合物构成的混凝土材料。混凝土由于其低成本、高强度，以及与其他材料相比易于浇注，而成为首选材料。尽管如此，任何在浇注时可以流动且在之后可以硬化的材料，例如高强度聚合物、树脂或其他材料，均可被加以采用。
在第一结构层70达到如此刚度，以至于连接棒10在其中的放入将会损害该结构层最终结构整体性和强度之前，一隔热层80被放置于第一结构层70的裸露侧附近。该隔热层可包括任何适当的隔热材料，例如聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维、气凝胶、干凝胶、硬硅钙石、海凝胶、异氰酸酯泡沫、聚氨基甲酸乙酯泡沫、尿素甲醛塑料及低密度高隔热性渗碳材料。这些隔热材料只是作为例子而给出，并非受其限制。
在隔热层80上最好能有许多钻穿或刺穿的孔洞，本发明的连接棒10可以通过这些孔洞插入。连接棒10穿过隔热层80上的每个孔洞，也插入第一结构层70，直到凸缘26阻止其进一步插入。一旦被正确放好后，刺入段16(图1)将会大体上停留在第结构层70内，而中间段20将会大体上占据隔热层80(图6A)内的孔洞或空间。由于连接棒10上尖梢22的穿刺作用，有可能可以钻比连接棒10之细长杆12的直径要小得多的孔洞。在某些情况下，根本无需钻孔。
在第一结构层70达到适当硬度和强度水平之后，第二层的结构材料被浇注在隔热层80的表面上，形成第二结构层90。如图6B所示。第二结构层90也可由任何在最初浇注时能够流动，然后硬化形成一相当刚性结构墙的合适材料构成。尽管如此，混凝土由于其低成本、高强度及易于成型，而成为首选材料。尽管第二结构层90通常为一长方形板，它也可以包括其他设计、结构或装饰特征。第二结构层90的厚度或深度应使它能完全或至少在大体上将连接棒10的加大头28包住，从而在第二结构层90内取得足够的连接棒10固定效果。凸缘26也有助于防止硬化的第二结构层90倒塌到第一结构层70上。
在某些情况下，也许希望在尚未硬化的第二结构层上铺设第二隔热层，然后透过第二隔热层和第二结构层插入更多的连接棒。在此之后，第三结构层将被如前所述浇注在第二结构层的表面上。由于本发明之连接棒模塑的简易性，可以模塑一种将全部三个结构层联结在一起的改型连接棒。
此处描述的各种连接棒曾被用于实验性复合墙结构中，结论是它们具有高于将所测试的三层复合墙结构联结在一起所需要的足够剪切强度。事实上，在所有实例中，当施加足以造成该复合墙结构失效的应力时，每次都是混凝土结构层出现问题，而连接棒则毫无损伤。
综上所述，可以得知本发明提供了高隔热复合墙连接件的改良设计与制造方法。
本发明还提供了改良连接棒的改良设计与利用一步模塑成型的制造方法，，同时提供在结构层内固定该连接棒的方法，并且也提供了在形成复合墙结构过程中将连接件在隔热层内定位的方法。
此外，本发明提供了能够一步整体模塑的连接棒，无需分别模塑一细长连接件杆，其上具有在外结构层内固定该杆的方法，以及一具有凸缘和加大中心直径的中心套，用于在隔热层内将连接件定位。
更进一步，本发明提供了改良的连接棒，该棒具有在复合墙结构的形成中便利其刺入隔热层和两结构层之第一层的方法。
最后，本发明提供改良连接件，该件可以接受来自榔头或木槌的敲击，或协助对连接件的抓握，因此有利于该连接棒刺入隔热层和第一结构层。
本发明可以其他特定形式加以实施，而并不偏离其精神或基本特征。从各方面来说，所描述的实施例应被认为是用做解释目的，而非限制。因此，本发明的范围由后续权利要求加以表示，而非前面的描述。任何在权利要求之等同意义与范围内的改变应被认为在权利范围之内。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1.一种用于制作隔热复合墙结构的连接棒，该墙包括由某种可硬化材料构成的第一结构层与第二结构层和一具有高热阻的放置于第一结构层与第二结构层之间的隔热层，所述连接棒由具有高热阻的硬化树脂或塑料材料构成，所述连接棒包括：
(1)一根细长杆，具有刺入段、敲击段、及这两者间的中间段；
(2)在所述刺入段距所述中间段之远端的基本尖锐的梢，用于穿过隔热层和尚未硬化的第一结构层；
(3)在所述敲击段距所述中间段之远端的加大头，当用于制作复合墙结构时，所述加大头埋置于第二结构层之内；
(4)将所述连接棒以预先设定深度在隔热层中定位的装置；
(5)当第一结构层大体硬化后，在所述刺入段内用于在该层内固定所述刺入段的装置；以及
(6)当第二结构层大体硬化后，在所述敲击段内用于在该层内固定所述敲击段的装置，
所述连接棒具有一定的强度与构形，使得当用于以所希望的构形制作隔热层放置于第一结构层与第二结构层之间的复合墙结构时，所述连接棒将始终牢固地埋置于这些结构层内，同时这些结构层及隔热层大体上保持该希望的构形。
2.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述在隔热层中定位所述连接棒的装置包括配置在所述细长杆之表面靠近所述中间段与所述敲击段之接点的脊。
3.如权利要求2中所述的连接棒，其特征在于，所述脊包括一凸缘。
4.如权利要求3中所述的连接棒，其特征在于，所述凸缘与细长杆的表面形成某一角度，所述角度相应于连接棒穿过复合墙结构之取向的所希望的角度。
5.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述在所述刺入段内将所述刺入段固定于第一结构层的装置由所述细长杆上位于所述中间段与所述相当尖锐的梢之间的一缩入部分构成。
6.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，在所述敲击段内将所述敲击段固定于第二结构层的所述装置包括所述加大头与设置在所述细长杆上的脊，所述脊大致限定了所述敲击段与所述中间段的接点。
7.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述连接棒由聚碳酸酯材料构成。
8.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述树脂或塑料材料内浸渍有不连续纤维。
9.如权利要求2中所述的连接棒，其特征在于，进一步包括当连接棒穿过隔热层后将连接棒锁定、从而使所述脊紧靠隔热层之一个表面的装置，所述锁定装置设置在所述细长杆上靠近刺入段与中间段之接点处。
10.一种用于制作隔热复合墙结构的连接棒，该墙包括由某种可硬化材料构成的第一结构层与第二结构层和一具有高热阻的放置于第一结构层与第二结构层之间的隔热层，所述连接棒由具有高热阻的硬化树脂或塑料材料构成，该连接棒由包括下述内容的工艺形成：
(1)提供一种具有高R值的树脂或塑料材料；
(2)将该树脂或塑料材料模塑及硬化，一步形成连接棒的预定形状，从而形成连接棒，被模塑的连接棒包括：
(a)一根细长杆，具有刺入段、敲击段、及这两者间的中间段；
(b)在所述刺入段距所述中间段之远端的基本尖锐的梢，用于穿过隔热层和尚未硬化的第一结构层；
(c)在所述敲击段距所述中间段之远端的加大头，当用于制作复合墙结构时，所述加大头将埋置于第二结构层之内；
(d)将所述连接棒以预先设定深度的隔热层中定位的装置；
(e)当第一结构层大体硬化后，在所述刺入段内用于在该层内固定所述刺入段的装置；以及
(f)当第二结构层大体硬化后，在所述敲击段内用于在该层内固定所述敲击段的装置，所述模塑与硬化而成的连接棒具有一定的强度与构形，使得当用于以所希望的构形制作隔热层放置于第一结构层与第二结构层之间的复合墙结构时，所述连接棒将始终牢固地埋置于这些结构层内，同时这些结构层及隔热层大体上保持该希望的构形。
11.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述塑料材料基本由一种环氧树脂构成。
12.如权利要求10所述的制造物件，其特征在于，所述塑料材料基本由一种聚碳酸脂-太邻苯二甲酸聚丁烯合金构成。
13.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述连接棒的制作无须任何进一步的机械加工或组装步骤。
14.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，进一步包括将模塑连接棒从预定形状改变到具有与预定形状大体相同之功能特征的第二种形状的步骤。
15.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述树脂材料包括不连续纤维。
16.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述不连续纤维由选自下列纤维类型的纤维构成：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维及其混合物。
17.一种高隔热复合墙结构，包括：
(1)由可硬化高强度材料构成的第一结构层；
(2)由可硬化高强度材料构成的第二结构层；以及
(3)由一种高热阻材料构成的隔热层，所述隔热层以所希望的构形放置于所述第一结构层与第二结构层之间，所述第一结构层、所述第二结构层、及所述隔热层由用具有高热阻之材料构成的连接棒固定在一起，该连接棒并包括：
(a)一根细长杆，具有
(i)一刺入段，大体埋置于所述第一结构层内；
(ii)一敲击段，大体埋置于所述第二结构层内；以及
(iii)一中间段，大体位于所述隔热层内；
(b)在所述刺入段距所述中间段之远端的基本尖锐的梢，用于穿过隔热层和尚未硬化的第一结构层；
(c)在所述敲击段距所述中间段之远端的加大头，所述加大头将埋置于第二结构层之内；
(d)将所述连接棒以预先设定深度在隔热层中定位的装置；
(e)当第一结构层大体硬化后，在所述刺入段内用于在该层内固定所述刺入段的装置；以及
(f)当第二结构层大体硬化后，在所述敲击段内用于在该层内固定所述敲击段的装置，
所述连接棒具有一定的强度与构形，使得当用于以所希望的构形制作隔热层放置于第一结构层与第二结构层之间的复合墙结构时，所述连接棒将始终牢固地埋置于这些结构层内，同时这些结构层及隔热层大体上保持在该所希望的构形；所述连接棒具有一定构形，因此所述定位装置不会完全穿过所述隔热层。
18.如权利要求17中所述的高隔热复合墙结构，其特征在于，其中至少所述第一结构层与所述第二结构层之一由一种混凝土材料构成。
19.如权利要求17中所述的高隔热复合墙结构，其特征在于，其中所述隔热层由聚苯乙烯泡沫构成。
20.如权利要求17中所述的高隔热复合墙结构，其特征在于，其中所述隔热层由玻璃纤维构成。
21.一种制作高隔热复合墙结构的方法，该墙包括由某种可硬化材料构成的第一结构层与第二结构层和一具有高热阻的放置于第一结构层与第二结构层之间的隔热层，所述方法由下列步骤构成：
(1)提供至少一根由高热阻材料构成的连接棒，该连接棒包括：
(a)一根具有一刺入段、一敲击段、一中间段的细长杆；
(b)在所述刺入段距所述中间段之远端的基本尖锐的梢；
(c)在所述敲击段距所述中间段之远端的加大头；
(d)将所述连接棒以预先设定深度在所述隔热层中定位的装置；
(e)在所述刺入段内用于在所述第一结构层内固定所述刺入段的装置；以及
(f)在所述敲击段内用于在所述第二结构层内固定所述敲击段的装置；
(2)形成由一种未硬化结构材料构成的第一未硬化层；
(3)将由具有高热阻的材料构成的隔热层放置在所述第一层的表面上；
(4)从所述隔热层的裸露面插入至少一根连接棒，且至少部分插入所述第一未硬化层，使得所述刺入段穿过隔热层和第一未硬化层且大体上位于所述第一未硬化层之内，所述中间段大体上位于隔热层内，并且所述敲击段之大部分由隔热层的裸露面上伸出；
(5)在隔热层的裸露面上形成由某种未硬化结构材料构成的第二未硬化层，使得所述敲击段的大部分位于第二未硬化层内；以及
(6)允许第一未硬化层硬化形成第一结构层，并允许第二未硬化层硬化形成第二结构层，从而形成复合墙结构。

Claims (21)

1.一种用于制作隔热复合墙结构的连接棒，所述连接棒包括具有高R值的硬化树脂或塑料材料，所述连接棒包括：
(1)一根具有刺入段、敲击段、及这两者间的中间段之细长杆；
(2)在所述刺入段远离所述中间段的基本上成为点的尖梢；
(3)在所述敲击段远离所述中间段的加大头；
(4)将所述连接棒以某预先设定深度在隔热材料中定位的装置；
(5)位于所述刺入段内用于在第一结构层内固定所述刺入段的装置；以及
(6)在所述敲击段内用于在第二结构层内固定所述敲击段的装置。
2.如权利要求1中述的连接棒，其特征在于，所述在隔热材料中定位所述连接棒的装置包括配置在所述细长杆之表面靠近所述中间段与所述敲击段之接点的脊。
3.如权利要求2中所述的连接棒，其特征在于，所述脊包括一凸缘。
4.如权利要求3中所述的连接棒，其特征在于，所述凸缘与细长杆的表面成某一角度定位，所述角度相应于连接棒穿过复合墙结构之取向的所需角度。
5.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述在所述刺入段内将所述刺入段固定于第一结构层的装置包括所述细长杆上位于所述中间段与所述尖梢之间的一缩入部位。
6.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，在所述敲击段内将所述敲击段固定于第二结构层的所述装置包括所述加大头和设置在所述细长杆上的脊，所述脊大致限定了所述敲击段与所述中间段的相交部。
7.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述连接棒由某种聚碳酸酯材料构成。
8.如权利要求1中所述的连接棒，其特征在于，所述树脂或塑料材料内浸渍有不连续纤维。
9.如权利要求2中所述的连接棒，其特征在于，包括当连接棒穿过隔热层后将连接棒锁定在位置上，从而使所述脊紧靠隔热层之某表面的装置，所述锁定装置设置在所述细长杆上靠近刺入段与中间段之相交部处。
10.包括一用于建造隔热复合墙结构的连接棒的制造物件，所述物品由下述工艺步骤制成：
(1)提供一种具有高R值的塑料材料；
(2)将塑料材料模塑成连接棒的预定形状，所述连接棒包括一细长杆，具有：
(a)由第一端伸出的相当尖锐的梢；
(b)与所述第一端相对的第二端并终止于一加大头；
(c)设置在所述第一与第二端之间将所述连接棒以某预先设定深度在隔热材料中定位的装置；
(d)在所述第一端内将所述第一端固定于第一结构层内的装置；以及
(e)在所述第二端内用于将所述第二端固定于第二结构层内的装置；以及
(3)硬化模塑连接棒，从而形成所述制造物件。
11.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述塑料材料基本由一种环氧树脂构成。
12.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述塑料材料基本由一种聚碳酸脂-太邻苯二甲酸聚丁烯合金构成。
13.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述模塑工艺由单一模塑步骤完成。
14.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，进一步包括将模塑连接棒从预定形状改变到具有与预定形状大体相同之功能特征的第二种形状。
15.如权利要求10中所述的制造物件，其特征在于，所述树脂材料包括不连续纤维。
16.如权利要求15中所述的制造物件，其特征在于，所述不连续纤维由选自下列纤维类型的纤维构成：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维及其混合物。
17.高隔热复合墙结构，包括：
(1)由高强度材料构成的第一结构层；
(2)由高强度材料构成的第二结构层；以及
(3)由一种高R值材料构成的隔热层，所述隔热层被放置在所述第一结构层与第二结构层之间，所述第一结构层、所述第二结构层、及所述隔热层由用高R值材料构成的连接棒固定在一起，所述连接棒包括：
(a)一根细长杆，具有
(i)一刺入段，基本处于所述第一结构层内；
(ii)一敲击段，基本处于所述第二结构层内；以及
(iii)一中间段，基本处于所述隔热层内；
(b)位于所述刺入段远离所述中间段之端的尖梢；
(c)位于所述敲击段远离所述中间段之端的加大头；
(d)将所述连接棒以某预先设定深度定位在所述隔热层中的装置；
(e)位于所述刺入段内用于在所述第一结构层内固定所述刺入段的装置；以及
(f)位于所述敲击段内用于在所述第二结构层内固定所述敲击段的装置。
18.如权利要求17中所述的高隔热复合墙结构，其特征在于，其中至少所述第一结构层与所述第二结构层之一包括混凝土材料。
19.如权利要求17中所述的高隔热复合墙结构，其特征在于，其中所述隔热层包括聚苯乙烯泡沫。
20.如权利要求17中所述的高隔热复合墙结构，其特征在于，其中所述隔热层包括玻璃纤维。
21.一种制作高隔热复合墙结构的方法，所述方法包括下列步骤：
(1)提供至少一根由高R值材料构成的连接棒，并包括：
(a)一根具有一刺入段、一敲击段、一中间段的细长杆；
(b)位于所述刺入段的远离所述中间段之端的尖梢；
(c)位于所述敲击段的远离所述中间段之端的加大头；
(d)将所述连接棒以某预先设定深度定位于所述隔热材料中的装置；
(e)位于所述刺入段内用于将所述刺入段在所述第一结构层内固定的装置；以及
(f)位于所述敲击段内用于将所述敲击段在所述第二结构层内固定的装置。
(2)形成由一种未硬化结构材料构成的第一层；
(3)将包括高R值材料的隔热层布置在所述第一层的表面上；
(4)从所述隔热层的裸露面插入至少一根连接棒，且至少部分插入所述第一层，使得所述刺入段大体上位于所述第一层之内，所述中间段大体上位于所述隔热层内，以及所述敲击段的基本上从所述隔热层的裸露面上伸出；
(5)在隔热层的裸露面上形成一由某种未硬化结构材料构成的第二层，使得所述敲击段基本上位于所述第二层内；以及
(6)允许所述第一层硬化形成第一结构层，并允许所述第二层硬化形成第二结构层，从而形成复合墙结构。
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