CN1348523A - 保温的墙壁结构和模板及其制作方法 - Google Patents

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维亚切斯拉夫·D·格林什普
斯科特·W·扬
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Abstract

公开了一种用于制作混凝土和其他建筑墙壁的模板总装体。该模板总装体包括联锁的内壁面板和外壁面板(1a～c,2a～c),它们用面板连接件(7a,7b)以预定的间距连接在一起,其中面板连接件与内壁面板(2a～c)和外壁面板(1a～c)分别联锁。面板连接件(7a,7b)具有装置(303a～d)用以将保温泡沫塑料板(12a～c)固定在内壁面板和外壁面板(1a～c,2a～c)的中间之位置。保温泡沫塑料板(12a～c)与外壁面板和/或内壁面板(1a～c,2a～c)之间的各内腔可以填满混凝土或其他的承载材料。在某些方面,该模板总装体可用作不采用承载材料的墙壁结构。

Description

保温的墙壁结构和模板及其制作方法
关于受联邦政府支助的研究或开发的声明
导致所述的本发明及其权利要求的研究和开发没得到联邦政府支助。
发明背景
本发明涉及制作建筑物墙壁的方法，特别涉及采用模板成形墙壁制成的混凝土或类似材料的墙壁。
一种用于房屋和其他建筑物建造墙壁的常用方法是预制符合墙壁外形的模板，在该模板中灌入混凝土或其他可凝固的材料，然后使材料能够凝固以制成墙壁。模板经常是胶合板、粒子模板或其他木制品、钢或铝并且通常在制成墙壁后被拆掉。经常，该模板不可能再次使用并且必须安排或消耗于某种其他的价值不大的用途。此外，装拆模板既费工又费时。
由上述方法制成的墙壁经常必须保温。这在地上层的墙壁时尤其是如此，但在地下层结构的许多区域也是如此。后者的实例是可以用作可居住的房间的住宅地下室，或在其中绝热不仅提供舒适的环境而且有助于减小因热循环造成的结构损坏之住宅或办公楼的地下室。在上述方法中，保温是作为单独的建造步骤添加的。此外，保温只能设置在墙壁的外表面上。其施工的常用方法是在墙壁的内侧面构筑一系列的壁骨，将保温材料置于诸壁骨之间形成的空间内，然后用诸如清水墙或灰浆等材料覆盖诸壁骨以形成内侧墙壁表面。
为美观和舒适之故，经常要求覆盖暴露的墙壁表面。当墙壁以上述的方式制成时，这是在后续的施工中完成的。像上段中所述的清水墙或涂灰浆是其实例。在外部墙壁的情况下，经常附加上诸如砖、披叠板和灰墁等门面。
业已建议采用塑料模板建造混凝土墙壁。在这些建议当中，描述于美国专利No.5706620、No.5729944和Wo公告No.97/32092、No.97/32095、NO.94/18405、No.94/21867和No.95/33106中的都是属于De Zen的。DeZen描述了以联锁的和预制的大致矩形横截面的塑料分段模板为基础的一种墙壁结构。一系列这样的模板连接起来构成墙壁用的模板，然后填满混凝土以制成墙壁。可以将诸模板配置成使它们在内表面或外表面上包含一层保温泡沫塑料，如例如在Wo公告No.97/32092和97/32095中所示的。由于模板的结构，保温泡沫塑料一般限于就地浇筑的类型，其在时效时易于产生尺寸变化。由于这些尺寸变化，往往损失了保温层的完整性。甚至更为重要的是，该保温层经常使塑料模板本身变形。这种变形可能影响邻接的各模板容易联锁的能力。另一问题是，由于模板具有矩形横截面，其常常是笨重的。
理应要求提供一种便宜的、易于组装的模板用以制作混凝土和其他承载材料的墙壁。优选地，这样的模板可易于适合于各种墙壁尺寸和形状并且便于设置各种设施和开口。并且还理应要求提供一种制作墙壁的方法，其中墙壁可以在单一步骤中构筑和予以保温，并且优选其中也可提供美学上和功能上都合意的内表面和/或外表面。
附图简述
图1为本发明的一个方面的等轴局部剖视图。
图2A为本发明的墙壁面板的顶平面图。
图2B和2C为本发明的墙壁面板的顶透视图。
图3A为用于本发明的面板连接件的顶平面图。
图3B为用于本发明的面板连接件的正视图。
图3C为从用于本发明的面板连接件的顶部的透视图。
图4为本发明的模板总装体的一部分的顶平面图。
图5为本发明的模板总装体的一墙角部分的顶平面图。
发明概述
在第一方面，本发明是包括具有内腔的模板总装体的墙壁结构，所述内腔内填满承载材料。该模板总装体包括：
(1)一包括多个联锁的内壁面板的内壁表面，各面板在至少一个面板边缘上具有第一联锁装置并在至少一个面板边缘上具有第二联锁装置，第一和第二联锁装置位于相反的面板边缘，一内壁面板的第一联锁装置与一邻接的内壁面板的第二联锁装置联锁，该内壁面板具有至少一个第一面板连接件的联锁装置位于其内表面上；
(2)一同所述内壁表面间隔开的外壁表面，该外壁表面包括多个联锁的外壁面板，各面板在至少一个面板边缘上具有第三联锁装置并在至少一个面板边缘上具有第四联锁装置，第三和第四联锁装置位于相反的面板边缘，一外壁面板的第一联锁装置与一邻接的外壁面板的第二联锁装置联锁，该两外壁面板具有至少一个第二面板连接件的联锁装置位于其内表面上；
(3)多个面板连接件，各面板连接件具有一主体，该主体在一端以其内壁面板联锁装置与一内壁面板的第一面板连接件的联锁装置联锁，并在另一端以其外壁面板联锁装置与一外壁面板的第二面板连接件联锁装置联锁，其中所述各面板连接件还包括至少一个保温泡沫塑料板的固定装置，该固定装置在所述主体上位于所述内壁面板联锁装置与外壁面板联锁装置之间；以及
(4)多个保温泡沫塑料板位于所述内壁表面与外壁表面之间并基本上平行于该两表面并且位于各相邻的两个面板连接件之间，该保温泡沫塑料板通过在各相邻的面板连接件上的所述泡沫塑料保温板的固定装置固定就位。
泡沫塑料总装体包括多个内腔，其由一保温泡沫塑料板、各将该保温泡沫塑料板固定就位的相邻的面板连接件和所述内壁表面或外壁表面中的至少一个所界定。该内腔填满承载材料。
本发明的这方面的墙壁结构提供简化了的墙壁结构和结构上的优点。由于内壁面板、外壁面板和面板连接件联锁，用于建造墙壁的模板可以迅速而简便地组装。通过改变墙壁面板的宽度和形状，可容易地将墙壁构筑成最希望的外形。同样，通过选择较宽的或较窄的面板连接件易于按要求控制墙壁的厚度。易于设置诸如水管、电气、电话等设施。易于设置像门和窗那样的开口。
此外，构筑墙壁并使其保温可以在单一建造步骤中来完成。由于保温泡沫塑料板嵌入墙壁结构内，通常在墙壁制成以后不必要单独设置另外的绝热材料。保温泡沫塑料板在墙壁内的位置通过适当地改变面板连接件可以容易地加以调整。这使建筑师可以将保温泡沫塑料板设置在墙壁内这样的位置，在该位置它们对于构筑墙壁结构处存在的特殊气候、土质和其他的条件具有最大的好处。并且，内壁面板和外壁面板通常将变成永久地附属于墙壁结构，并且如有必要将形成制成的墙壁的内、外暴露的表面。在优选的实施方案中，这些壁面板可以设计成能提供美观的部分以致于不必要为了具有在美学上合意的表面用一门面或其他的抹面覆盖这些壁面板。在特别优选的实施方案中，内壁面板成为建筑物的最终的暴露的内墙壁，并且可以避免像例如添加的清水墙等的另外的内部抹面。
在第二方面，本发明是用于制作墙壁结构的方法。在该方法中，模板总装体按在第一方面中所描述的来制作。然后，在模板总装体内的内腔内填满就位浇筑的承载材料。
本发明的第三方面是在第一方面中所描述的模板总装体。
第三方面的模板总装体可以采用或不采用承载材料来形成建筑物的一座独立的墙壁或一座墙壁。当不采用承载材料时，该模板总装体本身适用于制作轻型结构例如车库、工具库和轻型的仓房等的墙壁和顶盖。当然，这方面的模板总装体也可以填满承载材料，如关于第一方面所讨论过的。
本发明的第四方面是壁面板，其包括一具有两相反的边缘的一块热塑性的或热固性的结构泡沫塑料板，其一个边缘具有一联锁装置用以与一第二壁面板的一互补的联锁装置联锁，而另一边缘具有一互补的联锁装置用以与一第三壁面板的一联锁装置联锁，该壁面板在一个侧面具有至少一个面板连接件的联锁装置。
本发明的第五方面是面板连接件，其包括一具有两相反的边缘的伸长的主体，沿该边缘的壁面板联锁装置用于与一壁面板联锁，并且保温泡沫塑料板的固定装置在所述主体的每一侧面上位于所述两相反边缘之间。
发明详述
图1示出本发明的墙壁结构的一部分。该墙壁结构包括多个外壁面板1a、1b和1c以及内壁面板2a、2b和2c。邻接的外壁面板1a和1b在图中用3表示的连接点处通过联锁连接。同样，外壁面板1b和1c在连接点4连接。邻接的内壁面板2a、2b和2c连续地在接缝5和6处连接。注意本文中术语“外”和“内”用作为墙壁结构的相反侧面的简化表达。墙壁结构并不一定是建筑物的外部的墙壁。该墙壁结构可以是一座独立的墙壁，例如一边界墙或护墙。另一方面，它可以是建筑物内的内部的墙壁，例如用来形成各独立的房间。该墙壁结构并不必须是垂直的。例如本发明的墙壁结构可以用作地板、顶盖、天花板或其他水平的或倾斜的结构部件。
面板连接件7a和7b连接内、外壁面板。在所示的实施方案中，面板连接件7a分别在连接点8和9处通过联连锁接于壁面板1a和2a。同样，面板连接件7b分别在连接点10和11处通过联锁连接于壁面板1b和2b。
面板连接件7a和7b具有保温泡沫塑料板的固定装置303a、303b、303c和303d，用于将保温泡沫塑料板12a、12b和12c保持在由外壁面板1a、1b和1c确定的外壁表面与由内壁面板2a、2b和2c确定的内壁表面之间的一固定的位置。如图中所示，保温泡沫塑料板12a、12b和12c以优选的方式定位在外壁表面与内壁表面之间并同它们分开。然而，在本发明的范围内，泡沫塑料板可以固定在外壁外面和内壁表面的中间的任何位置，包括邻接于外壁表面或内壁表面。
图2A-2C进一步示出用于本发明的壁面板。用在本发明的外、内墙壁结构上的诸壁面板可以并优选具有同样的总体横截面结构，尽管它们在以下所述的几个方面可以是不同的。图2A-2C中所示的壁面板2具有一外侧面201和一内侧面202。如本文中所采用的，“内”表示向着墙壁结构的中心的侧面，而“外”表示背离墙壁结构的中心的侧面。沿着壁面板2的一个垂直的边缘是联锁装置203。而沿着其另一垂直的边缘是互补的联锁装置204。联锁装置203和204设计成能配合在一起以便在组装两邻接的壁面板时形成本发明的墙壁结构，一个壁面板的联锁装置203与邻接的壁面板的互补的联锁装置204联锁。如图中所示。联锁装置203的形状如同一箭头，而互补的联锁装置204的形状如同一插座用以安装和固定箭头形联锁装置203。然而，联锁装置203和204的形状不是关键的，只要它们在结构中适合于使邻接的壁面板可以卡扣成或滑进成联锁的关系并且得到的相互连接在结构或承载材料以后插装入墙壁时强到足以将两者固定在一起即可。因此，联锁装置203和204可以分别采取一凸条和凹槽的形式，或者可以具有任何其他的联锁形状。同样在本发明的范围内的是，将联锁装置203和互补的联锁装置204设计成使一单独件可以在它们上面卡扣或滑过以便将邻接的壁面板锁定在一起。
在图2A～2C中，联锁装置203向着壁面板2的内侧面203偏置，从而在壁面板2与邻接的壁面板联锁时形成一只有一垂直接缝的平坦的外表面，如图1中所示。为了美观，总体上优选的是，将联锁装置203和204设计成可提供一平坦的外表面，在墙壁结构的内侧面尤其如此。尤其有利的是，邻接的壁面板之间的连接点从墙壁的外面可看到的只如同一细的接缝，除该接缝外。各壁面板的外表面一起形成一连续的平坦表面。
壁面板2还具有至少一个内面板连接件联锁装置205用于壁面板200与一面板连接件(例如，图1中所示的连接件7a和7b)的连接。虽然对本发明不是关键的，但面板连接件联锁装置205优选具有大致如联锁装置203或互补的联锁装置204的同样的结构和尺寸。这使面板连接件联锁装置205可以用来将壁面板2成垂直的关系连接于另一壁面板，借此可以形成一墙角。这示于图5中。如同联锁装置203和互补的联锁装置204的情况，面板连接件联锁装置205可以是任何方便的形状，只要它与一面板连接件联锁而形成一连接强到足以在承载材料以后插装入墙壁时将两者固定在一起即可。
不同联锁装置203、204和205优选沿壁面板2的全高延伸，如图2B～2C中所示。这考虑到壁面板2对邻接的壁面板和对面板连接件的连接之最大强度和稳定性。此外，具有全长的联锁装置可以使壁面板2在挤塑工艺中容易制作，如在下文更充分地讨论的。然而，在本发明的范围内也采用并不沿壁面板2的全高延伸的联锁装置203、204和205。例如，联锁装置203或204可以沿壁面板2的边缘间断地延伸，或可以只部分地沿壁面板2的垂直边缘延伸。
该壁面板还可以包括附加的结构，例如，诸如信息、电话、电缆、电气、水管、取暖、通风和空调等设施用的管路系统。一垂直定向的这样的管路206示于图1和4中。优选，管路206在构筑墙壁结构时不充填承载材料，从而可容易地接近穿过管路206的设施以便检修、维护或更换。虽然管路206示于垂直的方向，但管路系统可以水平定向或如有必要甚至倾斜定向。
面板连接件是本发明的墙壁结构的第二个主要部件。图3A、3B和3C示出本发明采用的面板连接件7。面板连接件7具有一主体301，其在各相反的垂直边缘具有各壁面板联锁装置302。面板连接件7具有宽度Wc。壁面板联锁装置302适合于与在内壁面板和外壁面板上的相应的面板连接件联锁装置205(图2A～2C中所示)联锁。在主体301的每一侧面，在各壁面板联锁装置302之间是保温泡沫塑料板的固定装置303。如图中所示，保温泡沫塑料板的固定装置303大致定位在面板连接件7的宽度Wc的中间。然而，保温泡沫塑料板的固定装置303的位置可以沿面板连接件的宽度改变到任何地方，这取决于在哪里要求将保温泡沫塑料设置在墙壁结构的内部。例如，可以将保温泡沫塑料板的固定装置303设置成使保温泡沫塑料几乎接近最后结构中的内壁面板或外壁面板。
保温泡沫塑料板的固定装置303沿面板连接件7的宽度Wc的优选的位置将取决于若干因素。这些因素包括结构上的原因、当地的气候和建筑标准，以及墙壁必须满足的任何特殊的要求。绝热考虑支持将保温泡沫塑料板的固定装置303靠近面板连接件7的外边缘设置。然而，为了保护保温泡沫塑料板12免受环境的侵蚀例如大气侵蚀、冲击或生物介质如白蚁或其他的昆虫的破坏，要求的是将保温板的固定装置303设置在面板连接件7的外边缘靠内一些，以便在保温泡沫塑料板12与外壁面板1之间形成内腔(如图1中的内腔401b和401c)，内腔中可填满承载材料。然而，在某些情况下可以要求将保温板的固定装置303靠近面板连接件7的内边缘设置。
在本发明范围内的还有，面板连接件7在其主体301的每一侧面包括两个或更多个保温板的固定装置303。这使得可以构筑包括两个或更多个保温泡沫层的墙壁结构。例如，一墙壁结构可以制成具有邻接于由内壁面板2确定的内壁表面的保温泡沫层，和具有同由外壁面板1确定的内壁表面间隔开的第二保温泡沫层(见图1)。
如由壁面板可看出的，联锁装置302优选沿基本上面板连接件7的全垂直长度延伸以提供最大的强度。具有全长的保温泡沫塑料板的固定联锁装置303使其更容易通过挤塑工艺制作面板连接件7。
如图中所示，用于固定泡沫保温板的保温泡沫塑料板固定装置303与面板连接件7成一整体地形成。然而，这不是最重要的。保温泡沫塑料板的固定装置303可与面板连接件7分开制造并固定于面板连接件7上，例如，在组装墙壁结构时在建造工地进行。例如，保温泡沫塑料板的固定装置303可以设计成带有装配到主体301的顶部和/或底部的钩子或夹子并将保温泡沫塑料板的固定装置303固定就位。另一方面，虽然是不怎么优选的，保温泡沫塑料板的固定装置303可以通过粘结、钉接、螺纹连接、层压或任何其他适用的技术固定于面板连接件7上。
图3A、3B和3C中还示出各附加的支架304。支架304可用来，例如，在三维空间内固定加强装置例如钢筋等直到结构材料被就地浇筑并凝固为止。如图3A中所示，支架304可以定位成使加强装置垂直定向。在图3C中，支架304便于加强装置的水平定向。注意支架304除支承一加强装置外还可以具有其他的用途。例如，支架304还可支承管路系统用于水管、排水管、排气、电气、电缆、信息和电话线、取暖、通风、空调部件等。
支架304可以与面板连接件300分开制作并在以后连接于面板连接件上，但由于面板连接件300的制造成本和简易性它们优选成一整体形成在面板连接件300上。当支架304与面板连接件300分开制作时，其连接的装置不是关键的。同样，支架304的位置可以按照特殊施工的参数的需要加以改变。支架304也可以是从面板连接件7的主体301上切出的适当的尺寸和位置的开口的形式。
图4示出如何将壁面板、面板连接件和保温泡沫塑料板组装成用于墙壁结构的一小部分之模板。外壁面板1a和1b在连接点3处联锁，外壁面板1b的联锁装置203a与外壁面板1a的互补的联锁装置204a联锁。按同样的方式，壁面板2a和2b通过内壁面板2b的联锁装置203b和内壁面板2a的互补的联锁装置204b在连接点5处联锁。虽然图中未示出，外壁面板1a和1b及内壁面板2a和2b都可以按同样的方式连续地与其他的壁面板连接以便将墙壁的外表面和内表面延伸到任何要求的长度。
图4中，面板连接件7a与外壁面板1a和内壁面板2a定位成联锁关系，将各个壁面板固定在相互间的预定距离处，该距离相当于墙壁结构要求的总厚度。面板连接件7a具有联锁装置302a，其与外壁面板1a上的互补的联锁装置205a联锁式嵌接，并且具有第二联锁装置302c，其同样嵌接内壁面板2a上的互补的联锁装置205c。面板连接件7b以类似的方式定位在外壁面板1b与内壁面板2b之间，联锁装置302b和302d分别嵌接互补的联锁装置205b和205d而成联锁关系。保温泡沫塑料板12a、12b和12c大致平行于外壁面板和内壁面板定位并位于它们之间，并且通过固定于面板连接件7a和7b上的保温板固定装置303a、303b、303c和303d固定在该位置。
图4中，各个外壁面板、内壁面板、面板连接件和保温泡沫塑料板限定一系列的内腔401a、401b、401c、401d、401e和401f。在本发明完成的墙壁结构中，这些内腔都填满承载材料。这样，在图1中示出内腔401c和401f分别填满了承载材料13a和13b。同样，图1中所示的内腔401b和401e部分地填满了承载材料，正如在将可浇筑的承载材料注入可使其凝固的内腔的过程中它们会部分地显露出来的那样。
如图3B和3C中所示，主体301可以包括各孔305。孔305是一优选的特征，其可以使承载材料从一个内腔横过和穿过面板连接件7流入相邻的内腔以形成一连续的承载材料体。这种情况示于图1中，其中内腔401e中的承载材料13c已穿过面板连接件7a上的一孔流到与在左方的相邻内腔中承载材料相结合。因此各孔305有利的是大到足以使注入在面板连接件7一个侧面的内腔中的就地浇筑的承载材料可容易地通过各孔填充入在面板连接件的另一侧面的相邻内腔中并与其中的承载材料相结合。如图中所示，主件301只包括两个大孔305。然而，各孔305可以小于图3B和3C中所示的，并且可以具有更多数目的孔305。
在图1和4中所示的实施方案中，在保温泡沫塑料板12a～c的外部的各内腔(即内腔401a～c)在厚度上(从外向内)大致等于在保温泡沫塑料板的内部的各内腔(即内腔401d～f的厚度。外部内腔401a～c和内部内腔401d～f的相对厚度取决于保温泡沫塑料板12a～c的位置，其又取决于保温泡沫塑料板的固定装置303a～d在面板连接件7a和7b的主体上的位置。在本发明的范围内，可以将保温泡沫塑料板定位在内壁面板与外壁面板之间的任何地方，包括邻接于内壁面板或外壁面板。例如，当保温泡沫塑料板邻接于外壁面板时，相应的内腔401a～c的厚度将减至零或接近零，并且内腔401d～f的厚度将相应地增加。在这种情况下，在保温泡沫塑料板外部的各内腔中填满承载材料可能在结构上获益很小，而可以将全部的承载材料注入在保温泡沫塑料板内部的各内腔中。然而，优选的是，保温泡沫塑料板定位在外壁面板与内壁面板之间并远离它们，在保温泡沫塑料板的每一侧形成的各内腔之厚度足以通过在内腔中填满承载材料获得结构上的益处。优选，在保温泡沫塑料板外部的和内部的各内腔都为至少1英寸(2.5cm)厚。在保温泡沫塑料板外部的各内腔更优选为从1至6英寸(2.5至15.2cm)厚。在保温泡沫塑料板内部的各内腔更优选为从2至10英寸(5.1至25.4cm)厚，并且还更优选为从3至8英寸(7.6至20.3cm)厚。
本发明的墙壁结构是通过将外壁面板、内壁面板、壁连接件和保温泡沫塑料板连接在一起以形成一要求的尺寸、形状和厚度的模板总装体建成的。该模板总装体总体上建在某些下层结构上，例如一基础或一下层墙壁或地板。加强装置如加强钢筋有利地从下层结构向上插入由模板总装体封闭的各内腔中。
当要求加强装置时，那些装置一般也插装在内壁面板与外壁面板之间的地方。例如，图1和4示出附加的加强钢筋32a、32b、33a、33b和33c，钢筋32a～b定向于水平方向而钢筋33a～c定向于垂直方向。在所示的实施方案中，示出钢筋32b通过支架304e固定于面板连接件7a。钢筋33a通过支架304a固定于面板连接件7a。钢筋33b和33c分别通过支架304b和304c固定于面板连接件7b。此外，图4中示出另一未用的支架304d固定于面板连接件7a。虽然图1中示出各钢筋，但其他的加强装置可以代替钢筋或在其适当的位置使用。这些替代的加强装置包括搭板条、辐板、罗网等。在所有情况下，这样的加强装置的使用是可选择性的。在大多情况下，当地的建筑标准将决定是否需要这样的加强装置。
墙角可用几个方式制作。一不怎么优选的方式是按需要切断外壁面板和/或内壁面板以形成墙角。采用优选的结构泡沫塑料壁面板时，各个面板可以粘结或胶泥粘结在一起以形成任何的要求的形状。另一不怎么优选的方法是将各个内壁面板和/或内壁面板弯成要求的形状。采用优选的结构泡沫塑料壁面板时，这可以容易地实现，即将壁面板加热到制作壁面板的聚合物之软化温度，并将壁面板弯成要求的形状，然后可使面板冷到聚合物的软化温度以下。
一种形成墙角的更优选的方式包括采用一个或更多个专门设计的联锁壁面板。图5示出利用这样的专门设计的联锁壁面板制作的一墙角的实例。图5中，外壁面板1d的结构同图2a中的外壁面板2的一样。壁面板1d具有互补的联锁装置204c，可用于与邻接的壁面板(未示出)联锁并且具有联锁装置203c，其与外壁面板501上联锁装置205e联锁。壁面板1d还具有内部的联锁装置205f，其与面板连接件507联锁。
外壁面板501还具有联锁装置203d，其与邻接的外壁面板1e的互补的联锁装置204d相连接。如图中所示，外壁面板501在将面板连接件7上的联锁装置302(见图3)用来配合壁面板2的互补的联锁装置204(见图2)时显示出其具有优点。在那种情况下，外壁面板501可由壁面板2简便地预制，即将壁面板2沿联锁装置205e的边缘切断并去掉不需要的部分。图5中。该去掉的壁面板2的部分以在保留的外壁面板501的左方的虚线部分示出。
内壁面板502具有主体202a、联锁装置203e和互补的联锁装置204f。联锁装置203e嵌接面板连接件507的互补的联锁装置504。互补的联锁装置204f可用于与邻接的壁面板(未示出)联锁。内壁面板502的长度与外壁面板1d的长度一起有利地选择成使联锁装置204c和204f对齐。
图5中，面板连接件507具有主体301a。在主体301a的各端是联锁装置302e和302f用以嵌接外壁面板1d的互补的联锁装置205f和外壁面板1f的204e。泡沫保温板的固定装置303e和303f位于主体301a的每一侧面，并且在主体301a上位于联锁装置302e与302f之间。关于适才描述的特征，面板连接件507可以很类似于或相同于图3中所示的面板连接件7。然而，面板连接件507包括另一接近于主体301a的一端的互补的联锁装置504并近似与联锁装置302f成直角定向。互补的联锁装置504适合于嵌接内壁面板502的联锁装置203e。
此外图5中，保温泡沫塑料板12d和12e分别通过面板连接件507的保温泡沫塑料板的固定装置303e和303f固定就位。保温泡沫塑料板12f通过一未示出的面板连接件上相应的保温泡沫塑料板的固定装置固定就位。保温泡沫塑料板12f可以在与保温泡沫塑料板12e的交点处切断，或可以如图中所示一直延伸到外壁面板1d。如有必要，可以采用附加的支架12g来帮助将保温泡沫塑料板12f固定就位。附加的支架12g可以是例如一块板或一块保温泡沫塑料。保温泡沫塑料板12e和12f可以相互固定在一起以形成进一步的结构完整性。
用于制作墙角的上述系统的其他一些变化对于本领域的那些技术人员来说将是明显的。
各面板连接件的间距的选择主要考虑可提供具有足够强度的组装的和联锁的壁面板和面板连接件系统以便耐得住后续的承载材料的插装而不使各面板和连接件相互分离并且没有不合格的变形。当采用本发明的墙壁结构制作轻型结构时，其中不使用承载材料，各面板连接件的间距选择成可提供具有必要的结构强度的空腔的泡沫塑料总装体。以间距6至36英寸(15.2至91.4cm)将各面板连接件间隔开大体上是适用的，其中优选采用间距8至24英寸(20.3至61.0cm)，并且优选间距10至24英寸(25.4至61.0cm)。采用图2A～2C中所示的壁面板时，其只包括用于连接一面板连接件的单个联锁装置205，壁面板的宽度将相当于各面板连接件之间的间距。然而，壁面板易于制成具有两个或更多个联锁装置205用以连接相应数目的面板连接件。在那种情况下，可以增大壁面板的总宽度。这具有减少接缝数目的效果，这些接缝在制成的墙壁结构的外表面和内表面上各邻接的壁面板的接合处是可见的。
墙壁结构的横截面厚度取决于面板连接件的宽度Wc(图3A)。因此，宽度Wc选择成使墙壁结构的厚度足以提供必需的结构强度。同样，由各壁面板、面板连接件和保温泡沫塑料板(图4中所示401a～f)形成的各内腔的横截面厚度取决于面板连接件的宽度Wc和保温板固定装置303a～d沿面板连接件7a和7b的主体301的长度的相对位置。为了构筑一层或双层单家庭住宅的地下室墙壁，墙壁结构的总厚度有利地是从8至16英寸(20.3至40.6cm)，优选从8至12英寸(20.3至30.5cm)。对于单层结构的地上层墙壁，或多层结构的顶层墙壁，墙壁结构的总厚度有利地是从4至12英寸(10.2至30.5cm)。
墙壁结构的高度主要是一个建筑师选择的问题。本发明的墙壁结构打算专门用于建筑物的地下室墙壁和地上层墙壁的大致一层的高度增量。因此，高度从约4英尺(1.2米)或更高、优选从7英尺(2.1米)、更优选从8英尺(2.4米)，至15英寸(4.6米)、优选至12英尺(3.6米)、更优选至10英尺(3.0米)是特别适用的。通常，壁面板的高度将同墙壁结构的高度一样。如果要求更大的高度，则可以通过将第二个模板总装体架置在已制成的墙壁结构的顶上并重复该建造过程直到达到要求的高度来实现。
各种设施可以穿过模板总装体按要求或需要确定其布线路线。如上所述，图1和4中所示的管路206可以连接于内壁面板或外壁面板以便提供各种设施可通过其布线的通路。当采用这样的管路时，可以在承载材料注入由各壁面板、保温泡沫塑料板和面板连接件限定的各内腔中以前或以后进行大多数设施的实际布线。然而，通常优选的是对某些设施诸如水管、排水管和取暖、通风和/或空调管道在承载材料装进去以前敷设。这些设施可以采用通常的技术安装，并且可以按要求采用例如支架(如304a～d)或其他合适的装置固定于壁面板和/或面板连接件上。当然，可以在内壁面板、外壁面板或两者上开孔，各种设施按需要穿过各孔引到墙壁结构的内部或外部。
此外，任何要求的窗、门等开口可以在添加承载材料以前在适当的位置以适当的尺寸切出穿过组装的面板系统的孔来制作。如有必要，这些开口可以在现场制作，或可以在它们的制造地点预先在壁面板上切出。然后在浇注承载材料之前用框架将开口的周边框起来。预制的窗或门的座架可以并优选用作这样的用途。有利地是，该框架粘结于承载材料。在制成墙壁结构以后，可以将门或窗的面板连接于框架并按要求修饰好。
如有必要，可以在模板总装体上添加其他的结构的或功能的部件，例如一潮气或蒸汽隔板或薄膜。为方便计，潮气或蒸汽隔膜可以在组装模板总装体以前连接于内壁面板和外壁面板之一个或两者的内侧表面上或连接于保温泡沫塑料板的一个或两个侧面上。其他的结构的或功能的部件包括例如为固定顶盖、屋檐、天花板和构架等用的伸出的螺栓或其他紧固件、用于托梁和椽子等的开口和伸出的加强杆或钢筋等。
一旦完成了模板总装体，就可用框架将需要的开口框起来并为必需的各设施布线，装进承载材料。在优选的实施方案中，就地浇注承载材料并接着使之凝固。如果墙壁是厚的或高的，或者采用特别稠的承载材料，可以合乎要求的是将承载材料在一般深度为6至36英寸(15.2至91.4cm)的分散的部分注入框架中，并且使那些部分的每一部分在浇注后续部分以前可以凝固。这可以使内外壁面板由于结构材料的重量引起的变形减至最小。
如有必要，在浇注承载材料时可以采用外部支架来支撑外壁面板、内壁面板或两者。
外壁面板和内壁面板可用任何具有足够刚度的材料制作以便耐得住在建造墙壁的过程中施加其上的压力而不被破坏或产生显著的变形。这样，壁面板可以由各种具有足够刚性的材料制成。这些包括，例如，石膏墙板(清水墙)、胶合板和未发泡塑料诸如聚氯乙烯(PVC)、聚炳烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯-丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物(PC-ABS)共混料、高密度聚乙烯、聚丙烯酸酯诸如聚甲基丙烯酸甲酯、硬质聚氨酯、硬质聚三聚异氰酸酯和纤维玻璃或其他的复合塑料。然而，外壁面板和特别是内壁面板有利地是由通称为“结构泡沫塑料”的微孔热塑性或热固性材料制作。
结构泡沫塑料是由具有以下所述的密度的硬质有机聚合物制成的微孔材料。采用结构泡沫塑料具有几个优点。首先，它可容易地挤塑或模塑成各种形状。其次，一给定重量的结构泡沫塑料板比同样总重的非发泡的聚合板较厚。该增大的厚度提高其单位重量的刚度。在将最终形成墙壁结构的暴露的外表面的内壁面板的情况下，结构泡沫塑料相对于非发泡的聚合板具有相当改善的保温能力。因此，当用结构泡沫塑料制作内壁面板时接触时往往会感到更热一些。
结构泡沫塑料之密度及其构造的材料选择成使其在建造墙壁的过程中在受到压力作用下能基本上保持其形状和尺寸不变。可以制造结构泡沫塑料的适用的聚合物包括以上确定的如未发泡的塑料的那些材料。如有必要，可在结构泡沫塑料中混入加强材料诸如玻璃纤维、聚合纤维或碳纤维、玻璃薄片或陶瓷薄片或无机填料。结构泡沫塑料的密度有利的是从15磅/立方英尺(pcf)(240kg/m3)、优选从20pcf(320kg/m3)、更优选从25pcf(400kg/m3)直到50pcf(801kg/m3)、优选到45pcf(721kg/m3)、更优选到40pcf(641kg/m3)。结构泡沫塑料壁面板的厚度有利的是从约1mm、优选从约2mm直到25mm、优选到约15mm、更优选到约10mm。
由于外壁面板和内壁面板往往将成为墙壁结构的永久性固定物，优选的是该壁面板的外表面适合于形成美观的或功能的特征。例如，外壁面板的外表面可以给以花纹粉饰以形成更传统的外部建筑材料的外观，例如具有砖砌的式样、披叠板式样和灰墁式样等。内壁面板的外表面同样可以给以花纹粉饰，例如具有模拟的木粒面式样、几何图形式样、砖砌的式样或任何其他的在美学上合意的表面式样。此外，内壁面板或外壁面板可以着色或者说粉饰到任何预定的彩色。如有必要，可以将一饰面或其他装饰的外部展示表面叠合或者说粘结到内壁面板上。
同样，面板连接件可以由各种材料制造，采用热塑性或热固性树脂是优选的结构材料。特别优选的是，面板连接件由以上关于壁面板所述的热塑性或热固性结构泡沫塑料制成。
优选的结构泡沫塑料壁面板和面板连接件可以通过任何合适的方法制造，例如通过注塑法或挤塑法。挤塑法倾向于低成本，并由此观点看是有利的。然而，某些形状和结构难以在挤塑过程中生产，并且必须在后续操作中添加到壁面板上。
可以采用能提供足够强度和刚度的任何承载材料。在较简单的或费用不怎么高的墙壁结构中，承载材料可以是，例如木材料、石料、泥土、砂和金属等。这些都以颗粒状有利地使用以便可以容易地将它们作为松散的填料注入模板总装体中。然而，本发明特别适合于采用在各壁面板、保温泡沫塑料板和面板连接件组装后浇注的承载材料，并然后使之凝固。因此，许多水泥形式诸如普通水泥、矾土水泥和水凝水泥的一种都是适用的，因为它们是可凝固的粘土如灰质粘土、灰泥和可凝固的粘土与水泥的混合物。由于成本和性能之故通常优选的是采用混凝土，它是诸如砾石、卵石、砂、碎石、炉渣或矿渣等材料在通常为灰泥或一种如普通水泥、矾土水泥或水凝水泥的水泥之可凝固的基体中的组合体。总之，可用于预制承载的建筑物墙壁的任何混凝土或组合体都适合于供本发明之用。
在采用可凝固的承载材料制成的优选的墙壁结构中，外壁面板和内壁面板有利地是通过面板连接件和通过粘结于凝固的承载材料永久性连结于墙壁结构。优选，承载材料也粘结于保温泡沫塑料板以便整个墙壁结构从外至内横过其厚度具有物理的完整性。面板连接件在某些情况下有助于这样的物理完整性，尽管预期墙壁结构的主横截面(从外至内)的强度由承载材料与外壁面板、内壁面板和保温泡沫塑料板的粘结形成。当然，如有必要这可以采用任何合适的装置予以补足。例如保温泡沫塑料板和壁面板的内表面可以包括突起部或其他的凹凸不平的部分使它们嵌入凝固的承载材料内，从而提供补足粘结的机械式结合。
保温泡沫塑料板可由任何的微孔保温材料制造，其刚度是足够基本上保持其形状在构造墙壁的过程中不变。优选，保温泡沫塑料板为微孔聚合泡沫塑料。它可以由热固性或热塑性聚合物制成。适用的聚合物包括聚乙烯(包括低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和基本上线性乙烯共聚合物)、聚丙烯、聚氨酯、聚三聚异氰酸酯、乙烯/醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、苯酚一甲醛树脂、乙烯一苯乙烯共聚合物和聚乙烯芳族树脂，特别是聚苯乙烯。任何一种或更多种上述的聚合物的混合料或任何上述聚合物与别的聚合物或树脂的混合料都是适用的。聚苯乙烯、硬质聚氨酯、聚三聚异氰酸酯和酚醛树脂是优选的，其中聚苯乙烯和聚三聚异氰酸酯是特别优选的。
保温泡沫塑料板优选为闭孔泡沫塑料，其具有至少60％、优选至少80％、更优选至少90％的闭孔。保温泡沫塑料板的密度有利的是从0.8pcf(12.8kg/m3)、优选从1pcf(16.0kg/m3)、更优选从1.2pcf(19.2kg/m3)直到6pcf(96.1kg/m3)、优选直到3.0pcf(48.0kg/m3)、更优选直到2.0pcf(32.0kg/m3)。它可以在其主表面上具有一表皮，其可以起潮气隔层的作用。
保温泡沫塑料板的厚度可以根据要求保温作用的价值来改变。一般，保温泡沫塑料板的厚度将为从0.5英寸(1.3cm)、优选从1英寸(2.5cm)至6英寸(15.2cm)、优选至2英寸(5.1cm)。保温泡沫塑料层的厚度将往往取决于当地的保温要求和当地的建筑标准。在大多数情况下，采用较厚的保温泡沫塑料层将改善墙壁结构的绝热性能。
许多保温泡沫塑料板采用挥发的发泡剂来制造，其随着时间而逃逸并代之以空气。在该时效过程中，泡沫塑料往往产生尺寸上的变化这是由于在发泡剂逃逸和空气渗入孔内时内孔中气压变化引起的。在这个过程基本上完结以后，泡沫塑料的尺寸便稳定了。本发明的一个优点是其可以采用以前制造的和时效过的保温泡沫塑料板，并因此在尺寸上是稳定的。
如上所述，本发明特别适合于采用一种承载材料，其可以填满在模板总装体中内壁面板、外壁面板、保温泡沫塑料板和面板连接件之间形成的内腔。然而，本发明的模板总装体也可以适合于其他的用途。
本发明的一种可供选择的模块总装体包括如上所述的联锁的内外壁面板，它们相互联锁或分别由面板连接件联锁。在该可供选择的模板总装体中，上述的保温泡沫塑料板的固定装置可从面板连接件中省去。该型式的模板总装体适合于用于轻型用途诸如汽车库、工具库和仓房。其内壁表面与外壁表面之间的空间可以保持空腔，或填满如上所述的承载材料。另一方面，绝热泡沫塑料可以装进内、外壁表面之间的空间内。
第二个可供选择的模板总装体保留保温泡沫塑料板的固定装置，但面板连接件的宽度Wc是使保温泡沫塑料板基本上填满内壁表面与外壁表面之间的空间。并且，该可供选择的泡沫塑料总装体特别适用于如上所述的轻型用途。
本发明的模板总装体容易适于制造预制的壁面板，其可以输送至建造工地并连接在一起以构筑完整的墙壁。这具有减少在建造工地所需要的劳动量的优点。
采用结构泡沫塑料内壁面板的一个优点是结构泡沫塑料可以形成最终的内墙壁的暴露的“展示”表面。因此，其没有必要构造一附加的内部展示表面。如上所述，邻接的内壁面板和邻接的外壁面板的结合处通常将出现接缝。如有必要，接缝可以填进各种填料诸如腻子、木填料、塑料填料等。对于优选的结构泡沫塑料壁面板，增塑溶胶配方可特别用于填充接缝以形成光滑的饰面，该增塑溶胶配方一般是合成树脂在一合适的溶剂中的溶液。如有必要，内壁面板和外壁面板可以涂漆、着色、贴纸或者说装饰以形成任何要求的最终外观。

Claims (18)

1.一种墙壁结构包括：
(A)一模板总装体具有
(1)一内壁表面，其包括多个联锁的内壁面板，各面板在至少一个面板边缘上具有第一联锁装置和在至少一个面板边缘上具有第二联锁装置，第一和第二联锁装置位于相反的面板边缘，一内壁面板的第一联锁装置与邻接的内壁面板的第二联锁装置联锁，该内壁面板具有至少一个第一面板连接件的联锁装置位于其内表面上；
(2)一同所述内壁表面间隔开的外壁表面，该外壁表面包括多个联锁的外壁面板，各面板在至少一个面板边缘上具有第三联锁装置和在至少一个面板边缘上具有第四联锁装置，第三和第四联锁装置位于相反的面板边缘，一外壁面板的第一联锁装置与邻接的外壁面板的第二联锁装置联锁，该外壁面板具有至少一个第二面板连接件的联锁装置位于其内表面上；
(3)多个面板连接件，各面板连接件具有一主体，该主体在一端以其内壁面板联锁装置与一内壁面板的第一面板连接件联锁装置联锁并在另一端以其外壁面板联锁装置与一外壁面板的第二面板连接件联锁装置联锁，其中该面板连接件还包括至少一个保温泡沫塑料板的固定装置，其在该本体上位于所述内壁面板联锁装置与外壁面板联锁装置之间；以及
(4)多个保温泡沫塑料板位于所述内壁表面与外壁表面之间并基本上平行该两表面并且位于各相邻的两面板连接件之间，该保温泡沫塑料板通过在各相邻的面板连接件上的所述保温泡沫塑料板的固定装置固定就位，
其中，该模板总装体形成多个内腔，其由一保温泡沫塑料板、各将该保温泡沫塑料板固定就位的相邻的面板连接件和所述内壁表面或外壁表面中的至少一个所界定，以及
(B)一种填满所述各内腔的承载材料。
2.权利要求1所述的墙壁结构，其特征在于所述承载材料是可凝固的。
3.权利要求1所述的墙壁结构，其特征在于，(a)所述内壁面板、(b)所述外壁面板和(c)所述面板连接件中的至少一个由结构泡沫塑料制造。
4.权利要求1所述的墙壁结构，其特征在于，所述保温泡沫塑料板设置在接近于所述内壁表面和外壁表面中的至少一个处。
5.权利要求2所述的墙壁结构，其特征在于所述可凝固的承载材料包括混凝土。
6.权利要求3所述的墙壁结构，其特征在于所述内壁面板和外壁面板包括聚氯乙烯结构泡沫塑料。
7.权利要求1所述的墙壁结构，其特征在于所述内壁面板和外壁面板包括纤维加强的结构泡沫塑料。
8.一种制作墙壁结构的方法包括：
(a)联锁多个内壁面板以形成一内壁表面，各面板在至少一个面板边缘上具有第一联锁装置和在至少一个面板边缘上具有第二联锁装置，第一和第二联锁装置位于相反的面板边缘上，一内壁面板的第一联锁装置与邻接的内壁面板的第二联锁装置联锁，该内壁面板具有至少一个第一面板连接件的联联装置位于其内表面上；
(b)联锁多个外壁面板以形成一外壁表面，各面板在至少一个面板边缘上具有第三联锁装置和在至少一个面板边缘上具有第四联锁装置，第三和第四联锁装置位于相反的面板边缘，一外壁面板的第三联锁装置与邻接的外壁面板的第四联锁装置联锁，该外壁面板具有至少一个第二面板连接件的联锁装置位于其内表面上；
(c)借助于多个面板连接件将内壁表面和外壁表面联锁，各面板连接件具有一主体，该主体在一端以其内壁面板联锁装置与一内壁面板的第一面板连接件联锁装置联锁和在另一端以其外壁面板联锁装置与一外壁面板的第二面板联锁装置联锁，其中该面板连接件还包括至少一个保温泡沫塑料板的固定装置，其在该主体上位于所述内壁面板联锁装置与外壁面板联锁装置之间；以及
(d)将多个保温泡沫塑料板固定在所述内壁表面与外壁表面之间并基本上平行于该两表面并且在各相邻的两面板连接件之间借助于所述保温泡沫塑料板的固定装置固定在该相邻的各面板连接件上，从而形成多个内腔，各内腔由一保温泡沫塑料板、各将该保温泡沫塑料板固定就位的相邻的面板连接件和所述内壁表面或外壁表面的至少一个所界定；以及
(e)用一种承载材料填满所述各内腔。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于所述支承材料是可凝固的。
10.权利要求8所述的方法，其特征在于，(a)所述内壁面板、(b)所述外壁面板和(c)所述面板连接件中的至少一个由结构泡沫塑料制造。
11.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述保温泡沫塑料板设置在接近于所述内壁表面和外壁表面中的至少一个处。
12.权利要求9所述的方法，其特征在于所述可凝固的承载材料包括混凝土。
13.权利要求10所述的方法，其特征在于，所述内壁面板和外壁面板包括聚氯乙烯结构泡沫塑料。
14.权利要求8所述的方法，其特征在于所述内壁面板和外壁面板包括纤维加强的结构泡沫塑料。
15.一种模板总装体包括：
(a)一内壁表面，其包括多个联锁的内壁面板，各面板在至少一个面板边缘上具有第一联锁装置和在至少一个面板边缘上具有第二联锁装置，第一和第二联锁装置位于相反的面板边缘，一内壁面板的第一联锁装置与邻接的内壁面板的第二联锁装置联锁，该内壁面板具有至少一个第一面板连接件的联锁装置位于其内表面上；
(b)一同所述内壁表面间隔开的外壁表面，该外壁表面包括多个联锁的外壁面板，各面板在至少一个面板边缘上具有第三联锁装置和在至少一个面板边缘上具有第四联锁装置，第三和第四联锁装置位于相反的面板边缘，一外壁面板的第一联锁装置与邻接的外壁面板的第二联锁装置联锁，该外壁面板具有至少一个第二面板连接件的联锁装置位于其内表面上；以及
(c)多个面板连接件，各面板连接件具有一主体，该主体在一端以其内壁面板联锁装置与一内壁面板的第一面板连接件联锁装置联锁和在另一端以其外壁面板联锁装置与一外壁面板的第二面板连接件联锁装置联锁，其中该面板连接件还包括至少一个保温泡沫塑料板的固定装置，其在该主体上位于所述内壁面板联锁装置与外壁面板联锁装置之间。
16.权利要求1所述的墙壁结构，其特征在于，内壁表面和外壁表面中的至少一个包括一块热塑性或热固性结构泡沫塑料。
17.权利要求16所述的墙壁结构，其特征在于泡沫塑料的密度为从25至45磅/立方英尺(400至721kg/m3)。
18.权利要求16所述的墙壁结构，其特征在于，内壁表面和外壁表面中的至少一个的外部的暴露表面经过压纹、着色或以薄片覆盖以形成美观的展示表面。
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