CN110239157A - 一种高性能装配式组合外挂墙板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式高性能组合外挂墙板,本发明墙板主体部分分为三层：装饰层采用彩色高延性水泥基复合材料，保温层采用发泡混凝土，结构层采用轻质陶粒或者免烧轻骨料混凝土，墙板自重轻。墙板与主体结构之间采用限位滑移节点连接，可减少地震下主体结构对外挂墙板的影响。装饰保护层的高延性水泥基复合材料抗拉强度高，延性好并具有优越的控裂性能，其颜色可以个性化定制。墙板不同层的交界面设有燕尾槽，且墙体各层通过设有分叉和翼角的连接键相连，提高了墙体的整体性。连接件外层包裹FRP，可有效降低墙板的热桥效应。本发明所涉及的组合墙板保温节能、轻质高强、耐久性好，可以实现墙板的装饰‑保温‑结构一体化，具有广阔的应用前景。

Description

一种高性能装配式组合外挂墙板

技术领域：

本发明属于建筑工程技术，尤其涉及一种高性能装配式组合外挂墙板及其与结构连接方法。

背景技术：

传统建筑外墙通常分为轻质砌块外墙、混凝土三明治组合墙板以及幕墙(材料常为玻璃、大理石和高性能混凝土等)等几种形式。轻质砌块外墙多采用外保温或内保温进行处理，采用外保温处理的建筑对保温材料的耐久性要求较高，且防火性能较差；采用内保温处理则会由于因室内外温差过大易产生结露泛潮进而侵蚀墙体本身，且砌体结构本身施工复杂、工序多，带来的人力劳动成本也较大，难以适应时代发展需要。混凝土三明治组合墙板一般采用混凝土+保温层+混凝土的结构形式，由于混凝土本身具有韧性差、抗拉强度低、抗冲击性能弱、易开裂及开裂后裂缝难于控制等先天的脆性特征，若对裂缝宽度控制不力，不仅影响外墙美观，而且会引起结构的耐久性问题，成为安全隐患。采用玻璃、大理石、高性能混凝土等材料的幕墙往往保温性能较差，且玻璃和大理石等材料为易破碎的脆性材料，在施工安装以及使用阶段较传统材料更易损坏。

随着社会的进步，建筑业对构件模块化预制加工的需求越来越迫切，要求能对结构部件进行标准化分类，在工厂进行预制加工，在施工现场进行拼装，从而使得工程建设的工期能够大大缩短，工程质量及精细化程度得到相应的提高。发展装配式建筑是为了促进建筑产业的规范化和工业化，提高工程质量、改善工程环境、减少污染、减少施工质量的不稳定性，减少人力负担，是社会经济发展的必然趋势。

所以在这种背景下，我们迫切需要一种制作安装方便，装饰-保温-结构一体化程度高，能够实现工厂精准预制、现场安装方便的装配式高性能建筑外墙。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，提供了一种高性能装配式组合外挂墙板。

技术方案：一种高性能装配式组合外挂墙板，包括依次重叠设置的内部结构层、保温层和装饰保护层，其中，内部结构层为轻质混凝土，保温层为发泡混凝土，装饰保护层为彩色高延性水泥基复合材料；所述内部结构层、保温层和装饰保护层通过连接件连接在一起。

其中，作为内部结构层的轻质混凝土强度大于25MPa、厚度80mm，作为保温层的发泡混凝土厚度50mm-100mm，根据墙体的保温需求进行设计，作为装饰保护层的彩色高延性水泥基复合材料厚度50mm。

进一步的，所述连接件由Q235钢板压制而成，压制钢板一端分叉，各个端部均设有凸出的翼角，所述压制钢板分叉一端设有FRP材料包裹层，埋置于装饰保护层中。其中，所述FRP包裹层的做法为：纤维采用碳纤维或玄武岩纤维，将钢板表面缠绕后浸入到树脂中制作而成。通过凸出的翼角，增强连接件的抗拉拔力，提高墙板的整体性和安全性。

更进一步的，所述压制钢板中部还套设有用于定位的塑料套环。所述塑料套环宽度应大于等于端部宽度，安装在连接件中部起到定位作用。

所述外挂墙板与主体结构的连接节点采用限位滑移节点连接，具体做法为：在外挂墙板的下部设置外凸牛腿，通过预埋在牛腿中的牛腿预埋件与高度可以自由调节的竖向调节螺栓连接，然后将竖向调节螺栓支承在主体结构上即可；所述外挂墙板承受的水平荷载通过预埋在墙板中的预埋螺栓与主体结构相连，具体通过开设竖向长圆孔的角钢连接，使得墙板可以在竖向限位滑动，预埋螺栓表面套上一道橡胶圈，可以通过挤压橡胶圈产生一定的水平位移。所述主体结构如附图示意中的框架梁。

本申请外挂墙板安装时，上下两块墙板之间、墙板与主体结构之间预留缝隙，并填充防水材料；左右两块墙板之间通过防水密封胶、泡沫PE棒、耐火接缝材料和竖向排水槽浇注连接在一起。所述防水材料和防水密封胶均看可采用硅酮类、聚硫类、聚氨酯类、丙烯酸中的一种或多种建筑密封胶。

所述内部结构层、保温层和装饰保护层之间的交界界面设有齿状燕尾槽以增强界面咬合力。

所述内部结构层和保温层之间，所述保温层和装饰保护层之间均设有钢筋网。

综合而言，本发明墙板主体部分装饰保护层采用彩色高延性水泥基复合材料，保温层材料采用发泡混凝土，内部结构层采用轻质陶粒混凝土或者免烧轻骨料混凝土；三个部分通过包裹FRP材料的保温连接件及其相互之间的机械咬合力连接成一整体。外挂墙板与主体结构的连接节点采用限位滑移节点连接；安装时，上下两块墙板之间、墙板与主体结构之间预留缝隙，并填充防水材料；左右两块墙板之间采用防水密封胶+泡沫PE棒+耐火接缝材料+竖向排水槽进行连接。

有益效果：本申请装配式组合外挂墙板具有以下优势：

1、采用彩色高延性水泥基复合材料作为装饰保护层，外挂墙板具有出色的变形能力(单轴拉伸应变达到2％-10％)和裂缝控制能力，具有优越抗裂性能和抗拉强度(3-12MPa)，从而提升组合墙板的防渗防水性能。高延性水泥基复合材料的色彩可以通过氧化铁等无机颜料进行个性化定制，不会随着时间发生褪色，使其墙板具有良好的装饰性。

2、本发明采用发泡混凝土作为保温层，可以有效防止室外室内之间热量的传递。有覆盖FRP包裹层的的连接件的件有良好的隔热性能、防腐蚀能力和抗剪强度，连接件的两端设有两个凸出的翼角，增强了与混凝土的机械咬合力。本发明各部分采用所述连接件进行连接，可以有效防止墙板的热桥效应，同时确保了组合墙体不同层之间的可靠连接，使得墙体具有良好的整体性和安全性。

3、预制外挂墙板与主体结构的连接节点采用限位滑移节点连接，在中小地震作用下组合外挂墙板可自由滑动，不参与结构受力，起到保护墙板、避免墙板的开裂并提升其耐久性的作用；在大震作用下墙板达到可滑动位移极限，可为结构抗震提供一定的抗侧强度和刚度。

4、发泡混凝土和陶粒或免烧轻骨料混凝土的轻质特性可以显著降低外挂墙板的自重，从而减少对基础和主结构的荷载要求，同时减少地震作用，有益于主结构的抗震能力的提升，且运输、施工安装更加快捷和高效。

5、本发明组合外挂墙板采用自动化流水线生产，尺寸精度高。可以实现工厂预制、现场安装，符合建筑工业化的趋势，可以有效节约材料、减少施工带来的污染、减少劳动力成本。

附图说明

图1是本专利的墙板预埋件和连接件布置图；

图2是本专利的墙板截面组成示意图；

图3是本专利的墙连接件构造示意图；

图4是本专利的墙板与主体结构预埋螺栓连接节点示意图；

图5是本专利的墙板与主体结构牛腿处连接节点示意图；

图6是本专利的墙板之间水平连接构造示意图。

附图标记：1-连接件，1-1-FRP包裹层，1-2-塑料环套，1-3-压制钢板，2-预埋螺栓，3-牛腿，4-装饰保护层，5-保温层，6-内部结构层，7-连接角钢，8-带钩预埋件，9-框架梁，10-水平螺栓，11-竖向调节螺栓，12-牛腿预埋件，13-聚氨酯防水材料，14-橡胶圈，15-钢筋网，16-密封胶，17-PE泡沫棒，18-竖向排水槽，19-耐火接缝材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本申请作出详细阐述。

结合图1和图2所示的一种装配式高性能组合外挂墙板，主体结构分为依次重叠设置的内部结构层6、保温层5和装饰保护层4，其中，装饰保护层4采用彩色高延性水泥基复合材料，保温层5采用发泡混凝土，内部结构层6采用轻质陶粒混凝土或免烧轻骨料混凝土，三个部分通过的连接件1相互连接成一整体。结合图3，连接件1由Q235钢板压制而成，钢板1-3两端宽中间窄，并且钢板1-3的两端有两个凸出的翼角，用于增强连接件的抗拉拔力；连接件1分叉一端设有FRP包裹层1-1，中部套设有塑料套环1-2；其中连接件1有FRP包裹层1-1的一端埋于装饰保护层4；FRP包裹层1-1的做法为：纤维采用碳纤维或玄武岩纤维，将钢板表面缠绕后浸入到树脂中。塑料套环1-2宽度应大于等于端部宽度，安装在连接件中部起到定位作用。

结合图1、图4和图5，上述外挂墙板与主体结构的连接节点采用限位滑移节点连接，具体做法为：在外挂墙板的下部设置两个外凸牛腿3，通过预埋在牛腿中的牛腿预埋件12与高度可自由调节的竖向调节螺栓11连接，然后将竖向调节螺栓11支承在主体结构框架梁9上即可；外挂墙板承受的水平荷载通过预埋在墙板中的预埋螺栓2与主体结构框架梁9相连，具体通过开设竖向长圆孔的角钢7和穿过角钢圆孔的水平螺栓10连接，使得墙板可以在竖向限位滑动，预埋螺栓2表面增加一道橡胶圈14，可以通过挤压橡胶圈14产生一定的水平位移。

上述外挂墙板安装时，上下两块墙板之间、墙板与主体结构之间预留缝隙，并填充聚氨酯防水材料13。左右两块墙板之间通过防水密封胶16+泡沫PE棒17+竖向排水槽18+耐火接缝材料19浇注后连接在一起。内部结构层6、保温层5和装饰保护层4之间的交界界面设置为齿状燕尾槽以增强界面咬合力；内部结构层6和保温层5之间，所述保温层5和装饰保护层4之间均设有钢筋网15。

其中，防水材料13和防水密封胶16均选自硅酮类、聚硫类、聚氨酯类、丙烯酸中的一种或多种。高延性水泥基材料的延性和力学性能参数与配合比相关，定型的强度为30MPa的高延性水泥基复合材料的制作方法为：基体中水泥：粉煤灰为1:2，水胶比控制在0.3，砂胶比为0.2，掺入一定量的PVA纤维、硅灰和无机颜料，制备所得的不同颜色的高延性水泥基材料具有2-4％的拉应变，抗拉强度3-6MPa，抗压强度25-35MPa。

上述装配式高性能组合外挂墙板浇筑工艺如下：

1、搭建模板，清洁表面，涂抹脱模剂并放装饰保护层钢筋网15后，浇筑彩色高延性水泥基复合材料4。

2、将彩色高延性水泥基复合材料震动到均匀厚度后，应立即将连接键1***预先设定好的位置，不要预设连接键1的方向，随机地***并旋转90度，并挤密***连接键1周围面积的混凝土。

3、使用铸造平台震动或者模板震动，保证仍彩色高延性水泥基复合材料完全包裹在连接键1端口的周围。

4、浇筑保温层5，待保温层初凝完成后，放置结构层混凝土的钢筋网15、牛腿预埋件12和预埋螺栓2，需精确定位；另外需要注意的是，框架梁浇筑时，需放置带钩预埋件8，加强预埋件的锚固，并使连接节点可以焊接到主体结构上。

5、浇筑结构层6，振捣，此时需再次检查预埋螺栓2的位置，若在振捣的过程中预埋螺栓2的位置发生偏移需及时调整。

6、对构件进行蒸汽养护8个小时后脱模。

预制外挂墙板装配工艺如下：

1、吊装外挂墙板，将竖向调节螺栓11拧到牛腿3中，使外挂墙板支承在框架梁9上。

2、调节外挂墙板与框架梁9的间距，保证两者的间距为20mm，将角钢7套入外挂墙板伸出的水平螺栓10中，精确调节牛腿3上竖向螺栓11，使得水平螺栓10正好处于竖向长圆孔的中心，同时保证角钢紧贴着预埋在框架梁中的预埋件。

3、焊接外挂墙板下部角钢7；用手拉葫芦调节墙板的垂直度并焊接外挂墙板上部两块角钢，并拧紧螺帽。

4、按照上述流程装配下一块板，保证两块板在水平向和竖向留有20mm的间隙。在板缝间涂防水材料13，板缝防水材料一般采用硅酮类、聚硫类、聚氨酯类、丙烯酸类等建筑密封胶。

Claims (10)

1.一种高性能装配式组合外挂墙板，其特征在于，包括依次重叠设置的内部结构层(6)、保温层(5)和装饰保护层(4)，其中，内部结构层(6)为轻质陶粒混凝土或者免烧轻骨料混凝土，保温层(5)为发泡混凝土，装饰保护层(4)为彩色高延性水泥基复合材料；所述内部结构层(6)、保温层(5)和装饰保护层(4)通过连接件(1)连接在一起。

2.根据权利要求1所述的外挂墙板，其特征在于，所述作为内部结构层(6)的轻质混凝土强度大于25MPa、厚度80mm，作为保温层(5)的发泡混凝土厚度50mm-100mm，可根据保温需求进行调整，作为装饰保护层(4)的彩色高延性水泥基复合材料厚度50mm。

3.根据权利要求1所述的外挂墙板，其特征在于，所述连接件(1)由Q235钢板压制而成，压制钢板(1-3)一端分叉，各个端部均设有凸出的翼角，所述压制钢板(1-3)分叉一端设有FRP材料包裹层(1-1)，埋置于装饰保护层(4)中。

4.根据权利要求3所述的外挂墙板，其特征在于，所述压制钢板(1-3)上套设有用于定位的塑料套环(1-2)。

5.根据权利要求1所述的外挂墙板，其特征在于，所述外挂墙板与主体结构的连接节点采用限位滑移节点连接。

6.根据权利要求5所述的外挂墙板，其特征在于，所述限位滑移节点连接的具体做法为：在外挂墙板的下部设置外凸牛腿(3)，通过预埋在牛腿中的牛腿预埋件(12)与高度可自由调节的竖向调节螺栓(11)连接，然后将竖向调节螺栓(11)支承在主体结构上即可；所述外挂墙板承受的水平荷载通过预埋在墙板中的预埋螺栓(2)与主体结构相连，具体通过开设竖向长圆孔的角钢(7)连接，使得墙板可以在竖向限位滑动，预埋螺栓(2)表面套上一道橡胶圈(14)，可以通过挤压橡胶圈(14)产生一定的水平位移。

7.根据权利要求1所述的外挂墙板，其特征在于，安装时，上下两块墙板之间、墙板与主体结构之间预留缝隙，并填充防水材料(13)；左右两块墙板之间通过防水密封胶(16)、泡沫PE棒(17)、耐火接缝材料(18)和竖向排水槽(19)浇注连接在一起。

8.根据权利要求7所述的外挂墙板，其特征在于，所述防水材料(13)和防水密封胶(16)均选自硅酮类、聚硫类、聚氨酯类、丙烯酸中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的外挂墙板，其特征在于，所述内部结构层(6)、保温层(5)和装饰保护层(4)之间的交界界面浇筑成齿状燕尾槽以增强界面机械咬合力。

10.根据权利要求1所述的外挂墙板，其特征在于，所述内部结构层(6)设有双层钢筋网，装饰保护层(4)中设有单层钢筋网。