CN209163127U - 一种在体外配设btrc增强层的复合砌体结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种在体外配设BTRC增强层的复合砌体结构。该复合砌体结构由内到外依次包括内侧装饰层、砂浆找平层、BTRC增强层、基础砌体结构、BTRC增强层、砂浆找平层、粘结材料层、EPS保温板、抗裂砂浆层、外侧饰面层;保温锚固件分布在EPS保温板上,穿过EPS保温板、粘结材料层、砂浆找平层、BTRC增强层直至基础砌体结构内部。本实用新型即可针对新建的砌体结构进行砌体体外增强,亦可针对既有砌体结构,尤其是既有受损砌体结构进行体外增强。
Description
技术领域
本实用新型涉及砌体结构以及建筑加固技术领域,具体涉及一种在体外配设玄武岩织物增强混凝土(Basalt Textile Reinforced Concrete,简称BTRC)增强层的复合砌体结构。
背景技术
砌体结构是指由砖砌体、石砌体或砌块砌体砌筑而成的结构。千百年来,因砌体结构具有材料来源广泛、造价低、易生产施工等优点,砌体结构得到了广泛的应用且建造工艺也在不断完善和发展。由于砌体结构材料自身的特性,使其抗拉、抗弯、抗剪强度较低,具有较大的脆性和较差的整体性,再加上砌体结构自身的刚度和自重也比较大,受地震荷载的影响更为严重,从而使得砌体结构在地震作用下极易发生开裂甚至倒塌。近几年地震频发,给人民的生命财产带来巨大损失,震害也表明砌体结构,尤其是无筋砌体结构在地震荷载作用下破坏较为严重。但作为一种较好的承重结构,并考虑到我国部分地区的经济发展水平及人口环境等的现实情况,砌体结构房屋仍将是多数城镇民用建筑的主要结构形式之一。我国《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)中详细介绍了配筋砌体结构,即在砌体结构中合理的配置钢筋或钢筋混凝土,用以增强砌体结构的整体稳定性、承载能力及延性,但钢筋的成本较高、施工工艺较为繁琐且为防止钢筋的锈蚀需要设置较厚的保护层厚度,使得砌体结构的自重和体积进一步增大。此外,钢筋的生产消耗大量的能源和资源,产生大量的副产品,会对环境产生一定影响。
目前,国家各省市都加快了推广绿色节能型建筑的步伐,相继颁布了较多关于绿色建筑和节能建筑的政策。为响应国家“十三五”计划中关于建筑结构革新的号召,建筑结构的发展趋势逐渐转变为由单一材料到复合材料。同时经济新常态也提出了加快推动低碳化、循环化、集约化,提高建筑材料的资源利用率,构建建筑材料绿色制造体系等一系列要求。新型建筑结构的应用,推广节能、绿色、复合型建筑材料新产品、新工艺及应用技术的研发和推广等已经被提到了科学研究的最前沿。
BTRC是指由是以高性能细骨料混凝土为基体,配设玄武岩纤维编织网所构成的一种新型复合材料,具有高强、轻质、造价低、良耐久和耐火性、良增强和控裂性等特性。将BTRC作为砌体结构增强层时可与结构形成良好的黏结,加固后结构的抗剪切能力、平面抗弯能力、整体抗震能力、抗变形能力以及控制裂缝开展的能力等都有显著的提升。BTRC中的玄武岩编织网具有延性好、化学性能稳定、温度使用范围广、耐久性能优良、绝缘性能优异、成本低廉等优点,是一种新型的环境友好型无机纤维复合材料。
实用新型内容
为解决传统无配筋和配筋砌体结构存在的问题,响应国家推广节约资源、经济、高效的复合建筑结构的政策,本实用新型提供一种在体外配设BTRC增强层的复合砌体结构。
本实用新型通过以下技术方案得以实现:
一种在体外配设玄武岩织物增强混凝土的复合砌体结构,该复合砌体由内到外依次包括内侧装饰层、砂浆找平层、BTRC增强层、基础砌体结构、BTRC增强层、砂浆找平层、粘结材料层、EPS保温板、抗裂砂浆层、外侧饰面层;保温锚固件分布在EPS保温板上,穿过EPS保温板、粘结材料层、砂浆找平层、BTRC增强层直至基础砌体结构内部。
所述内侧装饰层厚度按照结构使用功能及室内装修要求进行设计;
所述砂浆找平层为厚度为2~3mm的砂浆,所述的砂浆的组分为水泥和砂子,或者水泥、粉煤灰和砂子;质量配比为水泥:砂子=1:3或水泥:粉煤灰:砂=2:1:3;
所述BTRC增强层为指由玄武岩纤维编织网与高性能细骨料混凝土混合而成的一种纤维编织网增强水泥基复合材料增强层,增强层厚度6~12mm;
所述基础砌体结构为由砖砌体、石砌体或砌块砌体与砌筑砂浆砌筑而成的结构;
所述粘结材料层为粘结砂浆或保温板专用粘结剂,厚度为3~5mm;
所述EPS保温板厚度根据结构使用地区建筑节能标准要求进行设计;
所述保温锚固件为EPS专用锚固螺栓或螺钉,位于每块EPS保温板的四个角部,每平方米锚固件数量为4个;所述保温锚固件钉入砌体结构的有效厚度为40~60mm;
所述抗裂砂浆层采用抗裂砂浆网格布,厚度5~8mm;
所述外侧饰面层为瓷砖或涂料。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果:
本实用新型提供一种在体外配设BTRC增强层的复合砌体结构,将BTRC中的玄武岩编织网通过高性能细骨料混凝土粘贴到砌体结构两侧,使两者形成一个整体,砌体主要受压,BTRC主要受拉,不同材性的两种材料能各尽其能,受力合理,符合组合结构和复合材料的基本原理,可极大的提高BTRC中纤维编织网的利用率,发挥纤维编织网的强度。经BTRC增强后,可大幅度提高砌体结构的抗剪、抗弯以及抗震性能,提高砌体结构的延性和控制裂缝开展的能力,进而有效的解决普通砌体结构存在的“散体性”、承载能力低、易脆性破坏等问题。
本实用新型提供一种在体外配设BTRC增强层的复合砌体结构,将砌体、高性能混凝土以及玄武岩纤维编织网合理的结合起来形成一种复合砌体结构,并在结构外部设置保温层及装饰层,使得砌体结构具有很好的承载力的同时,具有多种使用功能以及可适用于不同的使用环境。
本实用新型中的BTRC采用玄武岩编织网和高性能细骨料混凝土作为增强材料,BTRC价格较钢筋、钢筋网等材料等具有很大的优势。两种基材均为无机材性材料,具有很好的耐火和耐腐蚀性能,进而墙体无需设置额外的防火层和保护层,并且BTRC生产方式环保,原材料来源广泛,能有效减少钢材的使用,节约大量的能源和资源,不对生态环境产生负担,符合国家推广节约资源、经济、高效的新型建筑材料的要求。
本实用新型中的BTRC即可针对新建的砌体结构进行砌体体外增强,亦可针对既有砌体结构,尤其是既有受损砌体结构进行体外增强。
经试验研究结果表明,用BTRC增强砌体结构,可有效地提高其抗剪强度,经单侧2层玄武岩编织网增强后的砌体结构的抗剪强度提高幅度可达56.5%,且经TRC增强后,砌体的抗裂能力、变形能力,以及脆性破坏形式得到了大幅度的改善。试验结果亦表明,通过适当的增加纤维编织网层数、TRC基体混凝土中掺入短切纤维改性、采取双侧增强等方式,经BTRC增强后的砌体结构的承载能力将进一步得到提升。
附图说明
图1是本实用新型复合砌体结构立体结构示意图;
图2是本实用新型复合砌体结构A-A纵剖面结构示意图;
图3是本实用新型复合砌体结构横截面结构示意图。
图中:1-内侧装饰层,2-砂浆找平层,3-BTRC增强层,4-基础砌体结构,5-粘结材料层,6-EPS保温板、7-保温锚固件,8-抗裂砂浆层,9-外侧饰面层。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步解释本实用新型,但并不以此作为对本申请保护范围的限定。
本实用新型提供一种在体外配设玄武岩织物增强混凝土的复合砌体结构,如图1-3所示,该复合砌体由内到外依次为包括内侧装饰层1、砂浆找平层2、BTRC增强层3、基础砌体结构4、BTRC增强层3、砂浆找平层2、粘结材料层5、EPS保温板6、抗裂砂浆层8、外侧饰面层9;保温锚固件7分布在EPS保温板6,穿过EPS保温板6、粘结材料层5、砂浆找平层2、BTRC增强层3直至基础砌体结构4内部。
砌体结构外侧施工和连接方式为:基础砌体结构4按照砌体结构的使用功能和使用要求,并遵循GB50003-2011《砌体结构设计规范》和JGJT98-2010《砌筑砂浆配合比设计规程》的要求进行设计,按照砌体结构施工工艺进行砌筑;待基础砌体达到验收要求后,准备纤维编织网,并按照砌体结构的表面尺寸进行剪裁;对剪好的纤维编织网进行浸胶和黏砂处理,并制备TRC基体,即高性能细骨料混凝土;对基础砌体结构4表面进行润湿,然后在其表面从下到上抹上制备好的高性能细骨料混凝土,厚度2~3mm,将制备好的玄武岩纤维编织网平铺在混凝土表面,铺贴过程中避免纤维编织网发生倾斜、褶皱等现象,最后再在纤维编织网表面抹上一层2~3mm厚的高性能细骨料混凝土,用泥刀将混凝土表面抹平,至此完成具有一层编织网的BTRC增强层3,重复上述加固步骤,即可完成具有多层编织网的BTRC增强层3;待增强层养护28天之后,在其上制作找砂浆平层2;待找平层硬化后涂刷粘结材料层5,然后将EPS保温板6通过粘结材料层5和保温锚固件7固定到砌体结构上;在保温层表面设置抗裂砂浆层8,最后按照结构外观要求对其进行饰面,完成外侧饰面层9;砌体结构内侧按照上述配设方式制成BTRC增强层3,然后依次设置砂浆找平层2和内侧装饰层1即形成整个复合砌体结构。
本实用新型进一步特征在于,所述纤维编织网采用玄武岩纤维编织网,编织网网格尺寸为6~10mm,厚度1~2mm,根据纤维编织网的层数的选择,BTRC增强层3厚度为6~12mm;
所述纤维编织网表面浸胶和黏砂的施工方法为,在剪好的纤维编织网表面浸刷搅拌均匀的环氧树脂胶,用刷子反复抹匀3~5次,直至在编织网上形成一层光亮的薄膜,趁环氧树脂胶未凝固之前,在其上均匀地抛洒一层0.15~0.6mm的细砂,抛洒量为每平方米编织网抛洒1.2~1.6kg细砂,放在空气中固化2~3天;
所述高性能细骨料混凝土按照水泥:Ⅰ级粉煤灰:硅灰:水:细砂:粗砂:减水剂=475:168:35:262:460:920:3.25的配合比来配制,其中水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、粉煤灰等级为Ⅰ级,细砂指粒径为0.15~0.6mm硅砂、粗砂指粒径为0.6~1.2mm硅砂、减水剂为聚羧酸高效减水剂,按照投料顺序为硅砂、水泥、Ⅰ级粉煤灰和硅灰依次搅拌2~3分钟,搅拌均匀后加入水和减水剂,搅拌2~3分钟,减水剂掺量为水泥质量的0.5%~1.0%;
所述砂浆找平层2为厚度为2~3mm的砂浆,所述的砂浆的组分为水泥和砂子,或者水泥、粉煤灰和砂子;质量配比为水泥:砂子=1:3或水泥:粉煤灰:砂=2:1:3;
所述粘结材料层5是指粘结砂浆或保温板专用粘结剂,粘结层厚度3~5mm;
所述保温材料层6采用EPS保温薄板,保温层厚度根据墙体使用地区建筑节能标准要求的外墙传热系数限值进行设计;
所述保温锚固件7为EPS专用锚固螺栓或螺钉,锚固件数量应满足设计要求,每平方米数量取4个,分布在每块EPS保温板6的四个角部,穿过EPS保温板6、粘结材料层5、砂浆找平层2、BTRC增强层3直至基础砌体结构4内部;保温锚固件7钉入砌体结构的有效厚度为40~60mm,其长度为EPS保温板6外表面到基础砌体结构4表面的厚度加上钉入结构的厚度;
所述抗裂砂浆层8用于提高保温材料的开裂性能,由抗裂砂浆和耐碱网格布组成,厚度5~8mm,施工分两次进行,第一次先在保温层表面均匀涂刷2mm抗裂砂浆,然后铺贴耐碱网格布,最后进行第二次抗裂砂浆抹面,砂浆厚度3mm;
所述外侧饰面层9可采用瓷砖或涂料等装饰材料,其厚度按照建筑物外观要求所采用的装饰材料确定;
所述高性能细骨料混凝土中还可以添加短切纤维(如短切碳纤维,玄武岩纤维、PVA纤维、耐碱玻璃纤维等)以提高BTRC增强层的抗开裂能力和韧性,限制裂缝宽度;短切纤维体积分数掺量根据不同的纤维种类取0.2%~1.0%为宜,搅拌顺序为硅砂、水泥、Ⅰ级粉煤灰和硅灰依次搅拌2~3分钟,搅拌均匀后加入水和减水剂,搅拌2~3分钟,最后加入短纤维,搅拌3~5分钟即可。
实施例1
本实用新型提供一种在体外配设玄武岩织物增强混凝土的复合砌体结构,如图1-3所示,包括内侧装饰层1、砂浆找平层2、BTRC增强层3、基础砌体结构4、BTRC增强层3、砂浆找平层2、粘结材料层5、EPS保温板6、抗裂砂浆层8、外侧饰面层9;保温锚固件7分布在EPS保温板6,穿过EPS保温板6、粘结材料层5、砂浆找平层2、BTRC增强层3直至基础砌体结构4内部。
按照砌体结构的使用功能和使用要求进行基础砌体结构4的设计与砌筑;采用市售的玄武岩纤维编织网,单层网厚度2mm,网格尺寸7mm×7mm,按照砌体结构的表面尺寸进行剪裁,在剪好的纤维编织网表面浸刷搅拌均匀的环氧树脂胶,用刷子反复抹匀3~5次,直至在编织网上形成一层光亮的薄膜,趁环氧树脂胶未凝固之前,在其上均匀地抛洒一层0.15~0.6mm的细砂,抛洒量为每平方米编织网抛洒1.6kg,放在空气中固化2天;按照水泥:粉煤灰:硅灰:水:细砂:粗砂:减水剂=475:168:35:262:460:920:3.25的比例配制高性能细骨料混凝土;对基础砌体结构4表面进行润湿,然后在其表面从下到上均匀的抹上厚度为3mm高性能细骨料混凝土,接着铺贴第一层玄武岩纤维编织网,铺贴完之后在第一层的编织网的表面均匀地抹上一层2mm厚的高性能细骨料混凝土,然后铺贴第二层玄武岩纤维编织网,最后在第二层纤维编织网表面抹上一层3mm厚的高性能细骨料混凝土,用泥刀将混凝土表面抹平,至此完成具有两层玄武岩纤维编织网的BTRC增强层3;待增强层养护28天之后,在其上制作1:3水泥砂浆平层2,厚度3mm;待找平层硬化后涂刷粘结材料,粘结材料应满足GB/T 29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温***材料》中相关要求;将EPS保温板6通过粘结材料层5和保温锚固件7固定到砌体结构上,EPS保温板厚度为30mm;在保温层表面采用抗裂砂浆网格布设置抗裂砂浆层8,面层厚度6mm;最后在结构表面设置外侧饰面层9。
所述BTRC增强层3具有两层玄武岩纤维编织网,增强层厚度为12mm;
所述为保温锚固件7为EPS专用锚栓,长度为EPS保温板6外表面到砌体表面的厚度加40mm,锚栓的安装为,先用电锤在结构表面打孔,孔深40mm,孔径大小与锚栓套筒直径匹配,然后进行锚固,锚栓的数量应满足设计要求;
所述为砌体结构外侧施工和连接方式,结构内侧按照上述配设方式制成具有2层玄武岩纤维编织网的BTRC增强层3,然后用1:3水泥砂浆设置水泥砂浆找平层2,厚度3mm,之后按照室内装修进行装饰即可。
实施例2
其他步骤同实施例1,不同之处为所述的高性能混凝土中掺入了一些短切纤维(如PVA纤维、碳纤维、玄武岩纤维等),以提高BTRC增强层的抗开裂能力和韧性,限制裂缝宽度。短切选择短切PVA纤维,纤维体积掺量为1.0%,制备过程采用机械搅拌,按照投料顺序为硅砂、水泥、Ⅰ级粉煤灰和硅灰依次搅拌2~3分钟,搅拌均匀后加入水和减水剂,搅拌2~3分钟,最后加入短纤维,搅拌3~5分钟即可。
本实用新型中BTRC基体中因短切纤维的掺入,在墙体受外部荷载产生裂缝之后,由于短切纤维的桥接作用,可有效地减缓裂缝的开展,使得整个墙体的抗开裂性能、延性以及承载能力得到进一步提升。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。
Claims (2)
1.一种在体外配设BTRC增强层的复合砌体结构,其特征为该复合砌体结构由内到外依次包括内侧装饰层、砂浆找平层、BTRC增强层、基础砌体结构、BTRC增强层、砂浆找平层、粘结材料层、EPS保温板、抗裂砂浆层、外侧饰面层;保温锚固件分布在EPS保温板上,穿过EPS保温板、粘结材料层、砂浆找平层、BTRC增强层,直至基础砌体结构内部。
2.如权利要求1所述的在体外配设BTRC增强层的复合砌体结构,其特征为
所述砂浆找平层为厚度为2~3mm的砂浆;
所述BTRC增强层厚度为6~12mm;
所述粘结材料层厚度为3~5mm;
所述保温锚固件为EPS专用锚固螺栓或螺钉,位于每块EPS保温板的四个角部;所述保温锚固件钉入砌体结构的有效厚度为40~60mm;
所述抗裂砂浆层厚度5~8mm。
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