空心建筑用砖及其构成的防护墙的制作方法

专利名称：空心建筑用砖及其构成的防护墙的制作方法
技术领域：
本发明涉及空心的建筑用砖，特别是涉及用于防护炸弹冲击波的建筑结构和防止气体穿透的墙壁。
背景技术：
通常，炸弹防护物是钢制的加强的混凝土结构，通常将这种炸弹防护物构筑在地面上或地面下方，其具有相当大的厚度和加强的混凝土墙壁。但是，常规的炸弹防护物的缺点是它们位于地面上或地面下方，它们对于化学武器的攻击特别敏感，通常使用的化学物品具有比空气高的密度，因此，化学物品聚集在紧靠地面高度的较低位置。在1990-1991年的海湾战争期间，本发明人在以色列就面临过这种问题，由于人们对于导弹携带的化学弹头非常敏感，当时需要向所有居民宣传任何以最好的方式躲避导弹的袭击。
因此，人们希望建筑的较高楼层的建筑物，例如，住宅或办公楼也能够抵抗冲击波。但是，这种愿望脱离实际，由于构制的混凝土加强的墙壁相当厚，通常其具有相当重的结构，如果将多个这种墙壁构筑在建筑物上，由于附加重量，需要花费巨大的投资来制造结构元件。
此外，对于现有建筑物的重要问题是没有炸弹防护物，人们需要对这些建筑物进行翻新，以便建筑物中的房屋，最好是每层楼或者是每一个房间都能够抵抗冲击波。
人们已经提出了多种关于建筑的方法、技术和材料，以便使墙壁具有特殊性能。因此，复合结构包括设置具有多个连通的空间的空心砖，将加强的混凝土结构填充在空心砖内，这是已公知的。这种结构使用炉渣或混凝土砖，已经在授予Smith的美国专利US-1884319和授予Frantz的美国专利US-2994162中公开。在Smith的专利中描述，使用他提供的结构具有绝热、防冻和防潮的性能。在Frantz的专利中描述，他的结构比其他砖墙结构简单、容易建造。授予Doran的美国专利US-4577447中公开了与上述专利相同的结构，但是，其使用了膨胀的聚苯乙烯砖。
在授予Ivany的美国专利US-4167840中公开了一种改进的空心混凝土砖的墙壁的加强结构，其中具有垂直和水平的加强杆，同时向空心砖的空间灌装混凝土。因此，这种墙壁变为实心的加强墙壁，其具有混凝土的砖石墙壁表面。
法国专利FR-2612971描述了一种公开的DURISOL建筑用砖，其由“木材混凝土”制成，其基本上是经过处理的木刨花和混凝土的混合物。在Ralph Ironman的文章题目为《Wood Concrete BranchesOut》,1988年8月出版于CONCRETE PRODUCTS，该文章中指出，已知这些木材混凝土建筑用砖的重量轻，具有绝热、隔音、延迟燃烧、防冻和防腐性能，采用这种砖构成的结构件具有一种或多种上述特殊性能。
本发明人的早期的专利WO 93/14281公开的墙壁，采用已知的DURISOL建筑用砖，具有相当高的能量吸收性能和抵抗炸弹冲击波的性能。但是，这些砖不能防止气体穿透，原因在于构成这种砖的矿化木刨花的自然性质能够使气体穿透。
授予Obino的美国专利US-4371968公开了一种用于成型混凝土结构件的壳板元件，所述壳板元件包括平行的硬质泡沫塑料板，例如聚苯乙烯和聚氨酯通过垂直的刚性金属横向元件连接，所述元件嵌入塑料板中。此专利的壳板没有提供任何能量吸收性能，因此不适用于抵抗冲击波的墙壁结构中。另外，将这种壳板制造成为一个完整的部件，而且，在储存和输送期间，各壳板部件占据相当大的空间。
发明概述本发明的目的是提供一种抵抗冲击波和防止气体穿透的建筑用砖，以便构成隔断墙，其可以在一个地点建造建筑物或者附加到建筑物的选定的墙壁部分，由此提供抵抗炸弹冲击波性能和防止气体穿透到墙壁部分的内侧。
本发明的另一个目的是提供一种重量轻的、容易建造的墙壁结构，其具有抵抗炸弹冲击波性能和防止气体穿透的性能，遇到炸弹冲击波的时候，这种墙壁结构基本上保持完整的构造。
特别是，寻求在复合结构中使用特殊结构的矿化空心木材-混凝土砖结构，其具有加强的混凝土芯材，发明人已经发现这种结构能够达到上述本发明的目的。发明人发现，矿化木刨花和混凝土构成的复合砖的柔性比标准的石质建筑用砖大得多。而且，这些砖的能量吸收性能导致其抵抗冲击波的性能大大改善。此外，这种木材-混凝土砖可以防止气体穿透，因为，在砖的内部具有防止气体穿透的分隔物。本发明的木材-混凝土砖比普通的石质砖的弹片穿透率小25％。因此，15厘米厚的木材-混凝土砖可以代替20厘米厚的普通石质砖。
按照本发明的优选实施例，提供一种复合的砖和加强的混凝土墙壁结构件，其具有吸收冲击波能量和防止气体穿透的性能。采用重量轻的、空心建筑用砖构成具有抗冲击性能和防止气体穿透能力的隔断墙，所述的建筑用砖包括相对置的、隔开的壁板，所述壁板由桥接元件连接，由桥接元件构成相互连接的水平和垂直的空间，其特征是壁板由矿化木刨花和混凝土的混合物形成，其密度不大于1吨/立方米，桥接元件是防止气体穿透的元件。
防止气体穿透的桥接元件可以包括金属或其他刚性防止气体穿透的板或杆件，其永久性地嵌入平行对置的壁板中，或者使杆件的轴颈穿过壁板中的孔，并且在壁板外侧的杆件端部设置帽状物。这种帽状物可以是螺帽，其通过螺纹与金属杆分隔件的终端部连接。
按照本发明的另一个实施例，提供一种采用上述砖构成具有抵抗炸弹冲击波和防止气体穿透的隔断墙，以及构成这种隔断墙的方法，从而提供一种可以抵抗冲击波和防止气体穿透的墙壁。这种隔断墙包括由重量轻的空心建筑用砖构成的结构件，所述建筑用砖相互直接接触，一个位于另一个上面或者旁边，所述砖具有的内部形成相互连接的垂直和水平空间；由垂直和水平的钢制加强混凝土梁构成的相互连接的芯材位于所述空间内，其特征是所述空心砖具有相对置的壁板，所述壁板由矿化木刨花和混凝土的混合物形成，其密度不大于1吨/立方米，所述相对置的壁板由防止气体穿透的桥接元件连接；所述结构件能够吸收能量，抵抗由爆破的冲击波产生的作用力，并且防止气体穿透该结构件。
构成这种墙壁的方法包括以下步骤将多个上述砖组装成墙壁，以便使所述的砖相互直接接触，一个位于另一个上面或者旁边，使相邻的砖的垂直和水平空间相互连接；在相连的垂直和水平空间内形成混凝土和钢制加强物的整体腹板，由此形成由空心砖和加强的混凝土构成的复合墙结构，其中，使复合墙的结构基本上能够在产生冲击力的情况下保持其完整的结构。所述冲击力足以使砖和现有技术中使用的石质砖构成的加强的混凝土墙壁毁坏。而且，所述复合墙的结构防止气体穿透。
另外，按照本发明的一个实施例，所述方法包括的步骤是，在加强的混凝土结构件中，嵌入钢制加强物，使其超过壁板延伸。由此，使得复合墙壁结构件与加强的混凝土结构件相互固定，从而保护加强的混凝土结构件中的选定部分，防止其受冲击波的作用。
附图的简要描述通过下面结合附图的详细描述可以更加清楚地了解本发明，其中

图1是本发明的防护墙的主视图；图2a、2b和2c分别是本发明的木材-混凝土砖的一个实施例的立体图、俯视图和侧视图；图3a、3b和3c分别是本发明的木材-混凝土砖的另一个实施例的立体图、俯视图和侧视图；图4是图1所示防护墙的正剖视图；图5是图1所示防护墙的俯视的剖视图。
对发明的详细描述下面参照图1，其表示了复合墙壁结构1，其由建筑用砖2组成，所述砖2由矿化的木刨花和混凝土的混合物制成，如图2a-2c和3a-3c所示，并且有整体的强化混凝土的腹板在砖的组件中延伸。后面将结合图4和5详细描述。
在图2a-2c和3a-3c中描绘了空心的建筑用砖，其由矿化的木刨花和混凝土组成，下面将予以描述。这些砖的重量轻，其密度大约为0.9吨/立方米，而常规的石砖的密度大约为2.4吨/立方米。本发明的建筑用砖具有需要的防火性能、吸声性能、隔热性能、防止气体和辐射渗透的性能。
复合墙由砖和具有内部加强混凝土的梁组成，这是公知的现有技术。但是，将木材-混凝土砖与整体的加强混凝土的腹板相结合，如本文中所述，其提供了具有抗冲击和防止气体渗透的防护墙是未公知的。此外，尽管在现有技术中已知多种性能归因与木材-混凝土材料，本发明人不知道有关单独的砖本身或上述复合砖和加强的混凝土结构的组合具有抗冲击和防止气体渗透的任何公开指示。因此，本发明人通过比较、测试不同结构的墙壁，惊奇地发现，本发明的、采用木材-混凝土砖组成的复合结构具有实实在在地抗冲击性能和防止气体渗透的性能。这些比较测试将在下面予以讨论。
而且，发明人还惊奇地发现，按照本发明提供的墙壁可以在现有建筑物中构成内部的双层墙壁。因此，这种墙壁通过与任何一间房屋的任何外墙壁相靠，使每一层的每一个房间都具有抗冲击和防止气体渗透的屏障。
本发明人还发现，很容易采用本发明的砖构成隔断墙。因为，将混凝土灌装入砖的空隙中，混凝土流动非常迅速。而且，因为具有桥接元件，例如薄板，特别是杆件，对混凝土流动不产生大的阻力，因此便于灌装混凝土的扩散。然而，在现有技术中的DURISOL砖不是这种情况，其具有相当厚的连接砖的壁板的桥接件，其阻碍混凝土的迅速流动和全面扩散。
另一个优点是，由本发明的砖构成的隔断墙能够防止子弹或弹片穿透墙壁，因为在本发明的砖中没有“软的”、子弹能够穿透的桥接件，而在常规的DURISOL砖中具有“软的”桥接件。
接着参照图1，其描绘了典型的在加强的混凝土支架3中构成的墙壁。在砖2上的表面具有自然装饰性，其不需要进一步的再加工，就足以作为合适的住宅内墙面。
构成墙壁的砖2与另一个砖4上下叠置，并且砖2与砖5相靠，在砖之间没有间隙存在，因此，不需要任何堵缝或灌浆，所述堵缝或灌浆将降低墙壁的吸引人的自然装饰表面。
如上所述，砖2由矿化木刨花和混凝土的混合物构成，其具有非常高的吸收能量的性能。其还有非常好的防火性能、吸声性能、绝热性能和防止气体渗透的性能。
为了更好地理解这种墙壁的构造，下面参照图2a、2b和2c，其描绘了适合于组成墙壁1的基本的建筑用砖。
砖10具有两个平行的壁板12和14，其由矿化的木刨花和混凝土制成，由金属板状桥接元件16连接壁板12和14。桥接元件16在壁板12和14之间形成分隔物。桥接元件16不沿着壁板12和14的全部高度相互连接，而是在桥接元件16的顶部6和底部8(图2C)与壁板12和14的顶部17和底部18之间分别留有空间，以便可以将加强杆(未图示)放入其中。可以选择在砖10的桥接元件16中设置通孔19，以便允许混凝土灌入砖10中，使得混凝土自由流动，完全填充砖10的内部。使用金属桥接元件16比现有技术中使用与壁板12和14相同的木材-混凝土材料的桥接元件有更多的优点，这是因为木材-混凝土具有多孔性的自然属性，因此可以使气体穿透。完全由这种材料形成的砖构成的墙壁结构即使填充了混凝土，具有多孔性的通道从砖的一侧穿过木材-水泥桥接元件达到砖的另一侧。但是，按照本发明提供的砖在砖的壁板之间完全由混凝土和金属分开，一旦将混凝土灌入砖中，气体不能从砖中穿透。
在图3a-3c中，描绘了本发明的木材-混凝土砖10a的另一个实施例。砖10a具有两个平行的壁板32、34，在它们之间留有空间，并通过四个螺栓36相互连接。螺栓36穿过壁板32、34，并且在螺栓36的端部设有螺母38。在螺栓36之间和壁板32、34的边缘42之间留有空间40。这样能够使强杆(未图示)横放在成排的砖10a的内部空间。
在图3a-3c所示的砖结构具有其他常规的砖组成的结构所没有的便于在工地组装的优点。因此，许多未组装成砖的壁板32、34，桥接杆件36和螺母38可以采用容器或卡车各自输送，而现有技术中的砖不能这样。这些未组装的部件可以在建筑工地组装。
在本发明的范围中还涉及其他连接壁板32、34的装置，仅仅要求这些用于制造桥接元件的材料不能使气体穿过。
在本发明的墙壁构造中，例如在独立式墙壁的情况下，首先灌制加强的混凝土支架底部20，如图4所示，其次，将成排的砖2相互相靠地放置在底部20上。然后，将钢制的加强元件21水平放置在砖10的桥接元件16的顶部6(如图2a所示)上，并且，使加强元件21的延伸部分22超过端侧的砖2E和2F延伸。
在第一层砖的顶部堆放第二层砖2，留下垂直腔体。在叠加成排的砖达到需要的墙壁高度。在腔体13内，沿垂直方向设置钢制的加强杆24，然后将混凝土灌入腔体13，填充空隙，在砖内部形成垂直的腹板和水平的钢制加强混凝土梁。
在所述的实施例中，钢制加强杆的终端22嵌入围绕墙壁1的构成加强支架3的混凝土中。
另外，在将第一层砖和水平的钢制杆件21放置到位后，再将钢制的加强杆24插入砖2的腔体13，加强杆24与钢制杆件21在相互交叉处25捆扎在一起。随后放置的砖层沿着垂直的钢制加强杆24滑入其所在位置，在此垂直和水平的钢制杆件相互交叉，捆扎在一起。
当这种结构在现有的住宅中构成防护墙时，其芯材通过加强的钢制结构件连接建筑物中加强的混凝土支架。
此外，通过在防护墙的顶端和底端，以及墙身的两侧施加预应力或后加张力，可以增强防护墙的强度。这种加强的表层或墙由DURISOL砖构成，而且这加强了结构与支架的连接。
为了测试不同类型的墙壁的抗冲击性能，本发明人进行了比较试验。对五种类型的墙壁进行了测试，其包括
(a)由常规的石质建筑用砖，内部是加强的混凝土和钢制杆件组成的墙壁，其类似于Ivany的美国专利US-4167840；(b)由常规的建筑用砖构成的墙壁，涂覆钢丝网水泥，粘结墙壁的内表面，加强墙壁的强度；(c)硅酸盐的实心砖构成的墙壁；(d)具有加强的梁的ITONG砖构成的墙壁；(e)按照本发明的木材-混凝土砖构成的墙壁。
所有这些墙壁的长度大约为3.6m，高度为2.75m，并且采用围绕的混凝土梁加固。
将爆破装置设置在与所有的墙壁具有同等距离处，然后引爆。接着，检查测试这些墙壁，可以看出，本发明提供的木材-混凝土砖制成的墙壁对于冲击波具有足够的弹性吸收能力，其具有完美的抗冲击性能。其他的墙壁都产生了变形或破碎。这表明由本发明提供的墙壁结构具有远远高于现有技术中的墙壁(a)-(d)的优点，而且能够抵抗相当高程度的破坏力。另外，按照本发明提供的墙壁(e)不允许气体穿透。
本领域的普通技术人员可以看到，上述实施例并非是对本发明进行限定。然而，本发明的范围仅仅由权利要求书来限定。
权利要求
1．一种用于构成具有抗冲击性能和防止气体穿透能力的隔断墙的、重量轻的、空心建筑用砖，其包括相对置的、隔开的壁板，所述壁板由桥接元件连接，由桥接元件构成水平和垂直的空间，其特征是壁板由矿化木刨花和混凝土的混合物形成，其密度不大于1吨/立方米，桥接元件是防止气体穿透的元件。
2．按照权利要求1所述的空心建筑用砖，其特征是所述防止气体穿透的桥接元件是防止气体穿透的板。
3．按照权利要求1所述的空心建筑用砖，其特征是所述防止气体穿透的桥接元件是防止气体穿透的杆。
4．按照权利要求1所述的空心建筑用砖，其特征是所述桥接元件由金属制造。
5．一种能够吸收能量、抗冲击波、防止气体穿透的隔断墙，其包括由重量轻的空心建筑用砖构成的结构件，所述建筑用砖相互直接接触，一个位于另一个上面或者旁边，所述砖的内部形成相互连接的垂直和水平空间；由垂直和水平的钢制加强混凝土梁构成的相互连接的芯材位于所述空间内，其特征是所述空心砖具有相对置的壁板，所述壁板由矿化木刨花和混凝土的混合物形成，其密度不大于1吨/立方米，所述相对置的壁板由防止气体穿透的桥接元件连接；所述结构件能够吸收能量，抵抗由爆破的冲击波产生的作用力，并且防止气体穿透该结构件。
6．按照权利要求5所述的能够抗冲击波、防止气体穿透的隔断墙，其特征是还包括加强的混凝土支架，在所述支架内构成所述空心砖的结构件，将所述加强混凝土的芯材构成的加强物固定在所述支架上。
7．按照权利要求5所述的能够抗冲击波、防止气体穿透的隔断墙，其特征是在所述钢制加强物上作用有预应力。
8．按照权利要求5所述的能够抗冲击波、防止气体穿透的隔断墙，其特征是所述防止气体穿透的桥接元件是防止气体穿透的板。
9．按照权利要求5所述的能够抗冲击波、防止气体穿透的隔断墙，其特征是所述防止气体穿透的桥接元件是防止气体穿透的杆。
10．一种构成墙壁的方法，其提供了具有吸收能量的弹性、抗冲击和防止气体穿透性能的墙壁，所述方法包括以下步骤将多个空心砖排列组装成墙壁，所述砖的内部具有垂直和水平的空间，放置所述的砖，使其相互直接接触，一个位于另一个上面或者旁边，以致相邻的砖的垂直和水平空间相互连接；在相互连接的垂直和水平空间内形成混凝土和钢制加强物的整体芯材，由此形成由空心砖和加强的混凝土构成的复合墙，其特征是各砖具有相对置的壁板，所述壁板由矿化木刨花和混凝土的混合物形成，其密度不大于1吨/立方米，所述相对置的壁板通过防止气体穿透的桥接元件相连接；在所述的组装多个空心砖，以及形成整体的芯材的步骤中，使复合墙的结构基本上能够在产生冲击力的情况下保持其完整的结构，所述冲击力足以使混凝土和不使用所述空心砖的、具有钢制加强物的石砖墙毁坏，而且，所述复合墙的结构防止气体穿透。
11．按照权利要求10所述的方法，其特征是所述组装多个空心砖的步骤包括组装所述多个空心砖，这些空心砖相邻于具有加强的混凝土结构件的选定区域。
12．按照权利要求11所述的方法，其特征是在形成整体芯材的步骤中包括在相互连接的垂直和水平空间内放置钢制的加强物，并使加强物的端部超过砖组件伸出；将混凝土灌入垂直和水平空间内；在所述方法中还包括将钢制的加强物嵌入加强的混凝土结构中，并且延伸超过壁板，由此将壁板固定到加强的混凝土结构上，从而选定的加强的混凝土结构部分能够抵抗冲击力作用，并且防止气体穿透。
13．按照权利要求10所述的方法，其特征是还包括使钢制加强物具有预应力的步骤。
14．制造上述权利要求1-4之一所述的建筑用砖的方法，其基本上包括附图1-5涉及的内容。
15．按照上述权利要求5-10之一所述的墙壁，其基本上包括附图1-5涉及的内容。
16．按照权利要求11-13之一所述的方法制造的空心建筑用砖，其基本上包括附图1-5涉及的内容。
全文摘要
一种用于构成具有抗冲击性能和防止气体穿透能力的隔断墙(1)的、重量轻的、空心建筑用砖(2、10),其包括相对置的、隔开的壁板(12、14、32、34),所述壁板由桥接元件(16)连接,由桥接元件构成水平和垂直的空间(13、19、40),其特征是:壁板(12、14、32、34)由矿化木刨花和混凝土的混合物形成,其密度不大于1吨/立方米,桥接元件(16)是防止气体穿透的元件。
文档编号E04B2/54GK1223708SQ97195932
公开日1999年7月21日 申请日期1997年6月22日 优先权日1996年6月28日
发明者叶尔米亚胡·内格里 申请人:叶尔米亚胡·内格里