CN106168058A - 一种预制三明治式夹芯保温墙板及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种预制三明治式夹芯保温墙板，该墙板共三层，分别为装饰保护层、保温层和结构层，并通过剪力键将三层连接成一个整体；结构层主要承担墙板的荷载，装饰保护层决定了墙板的装饰面，保温层保证墙板的保温隔热性能。为了降低墙板的自重并提高墙板的热工性能，采用陶粒混凝土浇筑墙板的装饰保护层；保温层采用EPS泡沫板，在墙板中作为一个热的绝缘体，有效地延缓了热量在墙板内外层的传递；结构层采用C30混凝土，主要承担墙板的荷载。传统预制外挂墙板装饰保护层和结构层均采用普通混凝土。本发明材料来源广泛，加工制作简单、性能可靠，大大改善了传统预制外挂墙板自重大、热工性能差等弊端，可运用到预制外挂墙板中，具有广阔的应用前景。

Description

一种预制三明治式夹芯保温墙板及制作方法
技术领域
本发明涉及一种预制建筑节能墙体，属于建筑工程技术领域，具体为一种预制三明治式夹芯保温墙板。
背景技术
随着全面建设小康社会的逐步推进，房屋建筑面积逐年增加，建筑能耗占全国能耗总量的33％以上，国家和地方的“十二五”建设规划中将建筑节能作为主要节能建设目标之一。预制装配式混凝土结构作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有施工速度快、劳动强度低、噪音污染与湿作业少和产品质量易控制等优势，在发达国家得到了广泛应用。采用预制装配的建筑施工方法可以有效节约资源和能源，提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的利用率，克服施工场地和环境条件对现场施工的限制，减少现场施工劳动力数量，减少建筑垃圾和施工对环境的不良影响，提高建筑功能和结构性能。预制装配式住宅的推广将较大程度的降低建筑过程产生的能耗，而围护结构的保温隔热处理对建筑运行能耗降低有着重大的意义。
装配式建筑的围护体系一般采用外挂式体系，预制外挂墙板与框架结构相结合，便形成了预制外挂墙板框架结构。目前的预制外挂墙板多采用三明治式保温***，外挂墙板从外到内依次为装饰保护层、保温层、结构层，并通过剪力键将三层连接成一个整体。因为混凝土具有热惰性，内层混凝土成为一个恒温的蓄热体，中间的保温板成为一个热的绝缘层，从而可以延缓热量传过建筑墙板在内外层之间的传递。剪力键在预制外挂墙板中的布置，结构层作为墙板的主要受力构件，可将墙板承担的荷载传递到主体结构上，而装饰保护层作为墙板的外立面，可将自重及风荷载通过剪力键传递到结构层中。外挂墙板承担的竖向荷载主要是外挂墙板的自重，本发明致力于三明治式外挂墙板的设计，解决外挂墙板自重大、热工性能差的弊端。
综上，研究一种自重小、热工性能优越的预制三明治式夹芯保温墙板是本领域技术人员研究的内容。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种自重小、热工性能好的预制三明治式夹芯保温墙板和其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明提出一种预制三明治式夹芯保温墙板，其特征在于该墙板包括装饰保护层、保温层、结构层和剪力键；所述预制三明治式夹芯保温墙板的装饰保护层、保温层、结构层由剪力键使之连接牢固。
本发明的装饰保护层采用CL25强度等级的陶粒混凝土，能够降低墙板的自重，同时提高墙板的热工性能。
本发明的保温层采用EPS泡沫板，其导热系数为0.042W/(m·K)，只有混凝土的1/41.4，大大的提高了墙板的热工性能。
本发明的结构层采用C30普通混凝土，能够将外挂墙板的荷载传递到主体结构上。
一种预制三明治式夹芯保温墙板的制作方法，包含下列步骤：
a、搭建模板，清洁表面，涂抹脱模剂并放置好装饰保护层钢筋网后，浇筑陶粒混凝土；
b、将装饰保护层陶粒混凝土震动到均匀厚度后，应立即放置预先钻好孔的EPS板，平铺在陶粒混凝土上。这一动作应该在陶粒混凝土放置后15到20分钟内完成，保证陶粒混凝土未达到初凝状态。
c、放置完EPS板应立即将剪力键***预先钻好的孔，不要预设剪力键的方向，随机地***并旋转90度。
d、挤密***剪力键周围面积的陶粒混凝土，在工厂生产过程中，使用铸造平台震动或者模板震动，保证仍未初凝的陶粒混凝土黏结在剪力键端口的周围。
e、放置结构层混凝土的钢筋网、预埋件和吊钩。预埋件的位置需精确定位。
f、浇筑结构层混凝土，振捣，此时需再次检查预埋件的位置，若在振捣的过程中预埋件的位置发生偏移需及时调整，最后抹平混凝土。
g、待试件养护28天后脱模。
剪力键将穿透保温层，两端分别埋入装饰保护层和结构层，预埋深度≥30mm。
保温层采用长方体形EPS板拼成，EPS板内预设间距一般为300mm～600m的孔槽，供剪力键***固定用。保温层EPS板孔槽的尺寸同剪力键的尺寸匹配。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的预制三明治式夹芯保温墙板，利用陶粒混凝土、普通混凝土以及EPS泡沫板作为墙板的材料。一方面材料来源广泛，另一方面普通混凝土以及陶粒混凝土的浇筑工艺比较简单。
采用陶粒混凝土浇筑外挂墙板的装饰保护层，降低了墙板的自重，同时提高了墙板的热工性能。
采用EPS板作为外挂墙板的保温层，大大的提高了墙板的保温性能。
采用C30混凝土浇筑外挂墙板的结构层，保证了墙板承担荷载的能力。
通过试验得，CL25陶粒混凝土的干表观密度为1773kg/m3，C25普通混凝土的干表观密度为2375kg/m3，因此用陶粒混凝土浇筑外挂墙板的装饰保护层，可以减轻25％装饰保护层自重。
外挂墙板的热工性能通过传热系数K和热惰性指标D来表征。传热系数K是指在稳态条件下，围护结构两侧空气温差为1℃，1h内通过1m2面积传递的热量，K值越小，围护结构传热性能越差，保温性能越好。热惰性指标D是对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，D值越大，温度波在其中衰减越快，围护结构的热稳定越好。根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)计算外挂墙板的传热系数K和热惰性指标D，计算过程如式(1-1)～(1-6)所示。外挂墙板装饰保护层和保温层的厚度均为50mm，结构层的厚度为80mm；普通外挂墙板结构层和装饰保护层均采用普通混凝土，优化设计后的外挂墙板装饰保护层采用陶粒混凝土。普通混凝土、陶粒混凝土和EPS板的导热系数与蓄热系数的取值参照《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)。具体数值如表1所示。
表1材料热工性能参数表
(1)单一材料层的热阻应按下式计算：
R＝δ/λ (1-1)
式中：R—材料层的热阻(m2·K/W)；
δ—材料层的厚度(m)；
λ—材料的导热系数(W/(m·K))。
(2)多层围护结构的热阻应按下式计算：
R＝R1+R2+……Rn (1-2)
式中：R1+R2+……Rn—各层材料的热阻(m2·K/W)。
(3)围护结构的传热阻应按下式计算：
R0＝Ri+R+Re (1-3)
式中：R0—围护结构的传热阻(m2·K/W)；
Ri—内表面换热阻(m2·K/W)，按照规范取0.11；
Re—外表面换热阻(m2·K/W)，按照规范取0.04；
R—围护结构热阻(m2·K/W)。
(4)围护结构的传热系数应按下式计算：
K＝1/R0 (1-4)
式中：K—围护结构的传热系数(W/(m·K))。
(5)单一材料围护结构或单一材料层的D值应按下式计算：
D＝RS (1-5)
式中R—材料层的热阻(m2·K/W)；
S—材料的蓄热系数(W/(m·K))。
(6)多层围护结构的D值应按下式计算：
D＝D1+D2+……Dn＝R1S1+R2S2+……RnSn (1-6)
式中R1、R2……Rn—各层材料的热阻(m2·K/W)；
S1、S2……Sn—各层材料的蓄热系数(W/(m·K))，空气间层的蓄热系数取S＝0。
外挂墙板传热系数与热惰性指标计算结果如表2.2所示。
表2.2外挂墙板热工性能计算
K≤1，D≤2.5是围护结构外墙的热工性能要求，从表2中可以看出，普通外挂墙板和装饰保护层采用陶粒混凝土的外挂墙板热工性能均满足要求，装饰保护层采用陶粒混凝土的外挂墙板的传热系数降低了2.2％，热惰性指标提高7.1％，提高了建筑外墙的保温性能。
故本发明的预制三明治式夹芯保温墙板具有自重小、热工性能好等优点，适用于预制三明治式外挂墙板中，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：装饰保护层1；保温层2；结构层3；剪力键4。
具体实施方式
如图1所示，所述的一种预制三明治式夹芯保温墙板包括三层，分别为装饰保护层1、保温层2和结构层3，并通过剪力键4将三层连接成一个整体。装饰保护层1采用CL25陶粒混凝土，厚度为50mm；保温层2采用EPS板，厚度为50mm；结构层3采用C30混凝土，厚度为80mm。剪力键4选用具有优越的力学性能和热工性能的剪力键，预埋在装饰保护层1中的深度为35mm，预埋在结构层3中的深度为65mm。
墙板制作时，先搭建模板，清洁表面，涂抹脱模剂并放置好装饰保护层1钢筋网后，浇筑陶粒混凝土；然后将装饰保护层1陶粒混凝土震动到均匀厚度后，应立即放置预先钻好孔的EPS板，平铺在陶粒混凝土上，这一动作应该在陶粒混凝土放置后15到20分钟内完成，保证陶粒混凝土未达到初凝状态；随之放置完EPS板应立即将剪力键4***预先钻好的孔，不要预设剪力键4的方向，随机地***并旋转90度；紧接着挤密***剪力键4周围面积的陶粒混凝土，在工厂生产过程中，使用铸造平台震动或者模板震动，保证仍未初凝的陶粒混凝土黏结在剪力键4端口的周围；放置结构层3混凝土的钢筋网、预埋件和吊钩。预埋件的位置需精确定位；浇筑结构层3混凝土，振捣，此时需再次检查预埋件的位置，若在振捣的过程中预埋件的位置发生偏移需及时调整，最后抹平混凝土；最后待试件养护28天后脱模。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种预制三明治式夹芯保温墙板，其特征是，所述夹芯保温墙板包括装饰保护层（1）、保温层（2）、结构层（3）和剪力键（4）；所述装饰保护层（1）、保温层（2）、结构层（3）由剪力键（4）使之连接牢固。
2.根据权利要求1所述的一种预制三明治式夹芯保温墙板，其特征是，所述装饰保护层（1）选用CL25强度等级的陶粒混凝土。
3.根据权利要求1所述的一种预制三明治式夹芯保温墙板，其特征是，所述保温层（2）选用EPS泡沫板。
4.根据权利要求1所述的一种预制三明治式夹芯保温墙板，其特征是，所述结构层（2）选用C30混凝土。
5.一种预制三明治式夹芯保温墙板的制作方法，其特征是，所述施工方法包括以下步骤；
a、搭建模板，清洁表面，涂抹脱模剂并放置好装饰保护层（1）钢筋网后，浇筑陶粒混凝土；
b、将装饰保护层（1）陶粒混凝土震动到均匀厚度后，应立即放置预先钻好孔的EPS板，平铺在陶粒混凝土上；这一动作应该在陶粒混凝土放置后15到20分钟内完成，保证陶粒混凝土未达到初凝状态；
c、放置完EPS板应立即将剪力键（4）***预先钻好的孔，不要预设剪力键（4）的方向，随机地***并旋转90度；
d、挤密***剪力键（4）周围面积的陶粒混凝土，在生产过程中，使用铸造平台震动或者模板震动，保证仍未初凝的陶粒混凝土黏结在剪力键（4）端口的周围；
e、放置结构层（3）混凝土的钢筋网、预埋件和吊钩；预埋件的位置需精确定位；
f、浇筑结构层（3）混凝土，振捣，此时需再次检查预埋件的位置，若在振捣的过程中预埋件的位置发生偏移需及时调整，最后抹平混凝土；
g、待试件养护28天后脱模。
6.根据权利要求5所述的预制三明治式夹芯保温墙板的制作方法，其特征在于：剪力键（4）将穿透保温层（2），两端分别埋入装饰保护层（1）和结构层（3），预埋深度≥30mm。
7.根据权利要求5所述的预制三明治式夹芯保温墙板的制作方法，其特征在于：保温层（2）采用长方体形EPS板拼成，EPS板内预设间距一般为300mm~600m的孔槽，供剪力键（4）***固定用，保温层（2）EPS板孔槽的尺寸同剪力键（4）的尺寸匹配。
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