预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件及制备方法与流程

[0001]
本发明涉及装配式构件领域，具体涉及一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件及制备方法。


背景技术：

[0002]
部分包覆钢-混凝土组合构件是在h型钢翼缘和腹板间填充混凝土形成的新型组合构件，不仅具有承载力高、抗震性能好等优点，而且混凝土浇筑时不需要支设模板，同时该构件钢材外露，可采用钢结构的连接方法，非常适合装配式钢结构建筑，符合我国建筑产业化的发展方向。然而，钢结构材料防火性能较差，通常在600℃左右时即会失去承载作用，而一般火场温度会高达800～1000℃，在这种情况下，翼缘裸露的部分包覆钢-混凝土组合构件会很快达到耐火极限，对整体结构的安全性能造成极大的影响。
[0003]
目前部分包覆钢-混凝土组合构件主要采用防火涂料喷涂等方式提高耐火极限。然而，防火涂料的施工质量可控性差，对基材的除锈、防火涂料的涂层厚度、施工环境湿度等不易控制，防火性能不易保证。同时由于混凝土的存在使得部分包覆钢-混凝土组合构件自重较大，装配式施工时吊装难度大。为解决装配式钢结构建筑中部分包覆钢-混凝土组合构件自重大且防火涂料施工复杂、质量难以保证、耐火极限不高等问题，提出了一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件。


技术实现要素：

[0004]
本发明提出的一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件及装备方法，可解决现有装配式钢结构建筑中部分包覆钢-混凝土组合构件防火涂料施工复杂、质量难以保证、耐火极限不高的技术问题。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006]
一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件，包括包覆钢-混凝土组合构件单元，还包括隔热单元，所述包覆钢-混凝土组合构件单元与隔热单元之间固定连接。
[0007]
进一步的，所述隔热单元为气凝胶纳米隔热板或气凝胶纳米绝热毯。
[0008]
进一步的，当隔热单元为气凝胶纳米隔热板时，所述部分包覆钢-混凝土组合构件单元与隔热单元直接通过卡扣式连接方式固定连接；
[0009]
当隔热单元为气凝胶纳米绝热毯时，所述部分包覆钢-混凝土组合构件单元与隔热单元通过连接材料单元进行连接固定。
[0010]
进一步的，所述连接材料单元为使用气凝胶纳米绝热毯材料制作的连接绳。
[0011]
进一步的，所述部分包覆钢-混凝土组合构件单元由h型钢柱单元或十字型钢柱单元与混凝土单元组合而成。
[0012]
进一步的，当隔热单元采用气凝胶纳米隔热板材料时，制作h型钢柱单元或十字型钢柱单元的时候，事先在h型钢柱单元或十字型钢柱单元的腹板处焊接抗剪栓钉单元。
[0013]
进一步的，当隔热单元采用气凝胶纳米绝热毯材料时，制作h型钢柱单元或十字型
钢柱单元的时候，事先在h型钢柱单元或十字型钢柱单元的两翼缘间焊接钢连杆单元。
[0014]
进一步的，当隔热单元采用气凝胶纳米隔热板材料时，在向h型钢柱单元或十字型钢柱单元两翼缘之间浇筑混凝土单元时，事先在混凝土单元内布置纵筋单元与箍筋单元。
[0015]
进一步的，当隔热单元采用气凝胶纳米绝热毯材料时，在向h型钢柱单元或十字型钢柱单元两翼缘之间浇筑混凝土单元时，事先在混凝土单元内布置纵筋单元。
[0016]
另一方面，本发明还公开一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件的制备方法，包括以下步骤，
[0017]
s1、将制作好的h型钢柱单元或十字型钢柱单元与隔热单元进行固定连接；
[0018]
当隔热单元为气凝胶纳米隔热板时，所述部分包覆钢-混凝土组合构件单元与隔热单元直接通过卡扣式连接方式固定连接；
[0019]
当隔热单元为气凝胶纳米绝热毯时，所述部分包覆钢-混凝土组合构件单元与隔热单元通过连接材料单元进行连接固定；
[0020]
s2、在h型钢柱单元或十字型钢柱单元翼缘与腹板之间填充混凝土单元；
[0021]
当隔热单元采用气凝胶纳米隔热板材料时，在向h型钢柱单元或十字型钢柱单元两翼缘之间浇筑混凝土单元时，事先在混凝土单元内布置纵筋单元与箍筋单元；
[0022]
当隔热单元采用气凝胶纳米绝热毯材料时，在向h型钢柱单元或十字型钢柱单元两翼缘之间浇筑混凝土单元时，事先在混凝土单元内布置纵筋单元。
[0023]
由上述技术方案可知，本发明的预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件，在pec柱的翼缘端包覆了气凝胶纳米隔热板，因为传统的pec柱翼缘上是涂刷防火涂料的，涂料的施工技术和质量难以控制，得不到保证，本发明的隔热板是可以直接在工厂预制生产的，可以直接外包，一来解决了防火涂料涂刷的这个问题，二来达到了装配式的目的，降低了施工的难度，三来提高了构件的耐火极限；同时，传统的pec柱用的是普通混凝土，本发明采用超轻气凝胶泡沫混凝土或轻骨料混凝土这两种材料，与普通混凝土相比，它们具有自重轻、保温隔热、减震隔声等优良特性，就非常适合用于装配式建筑。再次pec柱的钢材可以替换为耐火钢，这也能提高构件的耐火极限，提高整体结构的安全性能。
[0024]
总体而言，本发明的优点如下：
[0025]
(1)在使用该预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件时，可以有效地避免受到人员因素、气候、周边环境等众多因素的影响，能够在工厂完成必要的制作，从而可以有效地节省材料、保护环境、保证构件的质量，从而提高施工质量水平。
[0026]
(2)本发明的型钢可采用h型钢或者十字型钢，十字型钢可以有效提高构件的承载能力，增强整体构件的刚度及抗震性能。
[0027]
(2)本发明的型钢柱可采用耐火钢材料，它不仅具有很强的耐火性能，还具有较高的耐腐蚀能力，焊接性能良好，等同或高于普通建筑用钢，大幅度提升了构件的安全与耐久性能；腹板处钢材可采用记忆合金材料，实现自复位功能，有效提高构件的抗震性能。
[0028]
(3)本发明的混凝土可以采用超轻气凝胶泡沫混凝土或轻骨料混凝土，与传统混凝土相比，它具有自重轻、保温隔热、减震隔声等优良特性，非常适合用于装配式建筑。
[0029]
(4)本发明的隔热单元既可采用气凝胶纳米隔热板，也可采用气凝胶纳米隔热毯，它们具有超低的导热系数和热损失，蓄热小，热稳定性好，环保安全性能高，容易切割和加工成型，同时具有较长的使用寿命，并且由于隔热单元可以在工厂加工时直接外包，有效解
决了防火涂料施工质量难以保证的问题，大大提高了构件整体的安全与经济性能。
[0030]
(5)本发明的型钢柱与隔热单元翼缘之间采用卡扣式连接方式连接固定，施工方便，节省了施工时间，大大加快了施工进度，有效降低了经济成本。
[0031]
(6)本发明能够有效提升构件的耐火极限，减少防火涂料现场施工，同时减轻构件自重，降低装配化施工难度，显著提升部分包覆钢-混凝土组合构件在装配式钢结构中的应用前景。
附图说明
[0032]
图1为本发明的结构整体示意图一(h型钢柱)；
[0033]
图2为图1的部分包覆钢-混凝土组合构件单元截面示意图；
[0034]
图3为图1的构件截面示意图(h型钢柱)；
[0035]
图4为h型钢柱单元结构示意图；
[0036]
图5为混凝土单元结构示意图；
[0037]
图6为隔热单元结构示意图；
[0038]
图7为图1的构件截面示意图(h型钢柱)，
[0039]
图8为本发明的结构整体示意图二(十字型钢柱)；
[0040]
图9为图8的构件截面示意图(十字型钢柱)；
[0041]
图10为图8的构件截面示意图(十字型钢柱)。
具体实施方式
[0042]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0043]
如图1-10所示，一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件即一种预制装配化气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件，包括隔热单元1，部分包覆钢-混凝土组合构件单元2，连接材料单元3。
[0044]
其中，所述部分包覆钢-混凝土组合构件单元2由h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9与混凝土单元5组合而成，其中h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9分别采用耐火钢材料。
[0045]
具体的说，所述h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9与隔热单元1之间通过卡扣式方式或连接材料单元3连接固定；使用隔热单元1显著降低了钢材裸露面积，能在工厂完成外包工作，适用于装配式建筑，同时解决了防火涂料施工质量难以保证的问题，有效提高了耐火极限，安全实用；
[0046]
如图3、图9所示，当隔热单元1采用气凝胶纳米隔热板材料时，制作h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9的时候，需事先在h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9的腹板处焊接抗剪栓钉单元6；如图7、图10所示，当隔热单元1采用气凝胶纳米绝热毯材料时，制作h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9的时候，需事先在h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9的两翼缘间焊接钢连杆单元10；
[0047]
其中，所述混凝土单元5直接浇筑在h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9的翼缘与腹板之间连接固定；所述混凝土单元5可采用超轻气凝胶泡沫混凝土或者轻骨料混凝土材料。
[0048]
如图7、图10所示，当隔热单元1采用气凝胶纳米隔热板材料时，在向h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9两翼缘之间浇筑混凝土单元5时，应事先在混凝土单元5内布置纵筋单元7与箍筋单元8；如图10、图7所示，当隔热单元1采用气凝胶纳米绝热毯材料时，在向h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9两翼缘之间浇筑混凝土单元5时，应事先在混凝土单元5内布置纵筋单元7；
[0049]
该预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件的拼装步骤如下：
[0050]
s1、将制作好的h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9与隔热单元1使用卡扣式连接方式或连接材料单元3进行粘结固定；
[0051]
s2、在h型钢柱单元4或十字型钢柱单元9翼缘与腹板之间填充混凝土单元5，且事先在混凝土单元5内布置纵筋单元7和箍筋单元8或只布置纵筋单元7。
[0052]
具体的说，在制作型钢柱时，当采用不带钢连杆的截面形式时，应预先在腹板上焊接抗剪栓钉，然后将隔热单元通过卡扣式连接方式固定在翼缘表面，再在型钢柱翼缘与腹板之间布置纵筋及箍筋并在翼缘与腹板间一侧浇筑混凝土，养护3d后，待混凝土达到一定强度后，翻过来浇筑另一面；当采用带钢连杆的截面形式时，应预先在两翼缘间焊接钢连杆，然后再使用连接单元将隔热单元系在钢连杆上，以固定于翼缘表面，再在型钢柱翼缘与腹板之间布置纵筋并在翼缘与腹板间一侧浇筑混凝土，养护3d后，待混凝土达到一定强度后，翻过来浇筑另一面。
[0053]
由上可知，本发明实施例的一种预制气凝胶隔热部分包覆钢-混凝土组合构件及制备方法，其中，该构件包括部分包覆钢-混凝土组合构件单元以及隔热单元，隔热单元采用气凝胶纳米绝热毯时，隔热单元和型钢之间采用连接绳系杆的方式连接，绝热毯与带钢连杆的截面形式配对使用，隔热板和不带钢连杆的形式配对使用，当隔热单元使用气凝胶纳米隔热板的时候，直接用卡扣式的方式和型钢柱的翼缘相连接，施工方便，混凝土预先填充入型钢翼缘与腹板之间，且在混凝土内布置箍筋与纵筋，有效的增强了构件的整体性，改善了构件的耐火性能。另外，型钢柱、气凝胶纳米隔热板均采用工厂标准化生产和装配式安装，施工难度小，装配效率高，同时也为以后检修、拆卸提供了方便。本发明采用装配化气凝胶隔热pec构件，在施工和维护方便的基础上，有效改善了构件的耐火性能，显著提高了构件的安全性和经济性。
[0054]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。