专利名称：一种石材复合装饰混凝土构造及其制造方法
技术领域：
本发明属于土木建筑工程技术领域，尤其涉及ー种石材复合装饰混凝土构造及其制造方法。
背景技术：
据统计，我国建筑平均寿命仅30年，而英国建筑平均寿命132年，美国建筑平均寿命74年。我国建筑寿命短，除历史原因外，也反映我们在管理、规划、观念、工程质量等方面的不足。因此，尽快提高我国建筑寿命的任务刻不容缓。2007年11月14日參考消息转载美国《商业周刊》11月12目一期报道题中国节能在细微之处。文中指出“中国现在是仅次于美国的世界第二大能源消费国，但是中国的能源效率只是美国的1/5。建筑物消耗了中国能源供应的43%。”说明我国建筑节能减排 的工作任重道远。2009年住房和城乡建设部建筑节能与科技司主办了首届“新型建筑结构体系——节能与结构一体化”技术研讨会，会议g在推动建设领域的科学进步，促进新型结构体系的研究、开发、应用工作，希望通过节能与结构一体化的新型结构体系，寻求结构耐久性差、建筑寿命短等重大问题的解决方案。建筑物石材装饰幕墙(如石材幕墙等)的通常做法是，结构工程完成后，在混凝土柱或混凝土墙上固定钢骨架，再将装饰石材安装在钢骨架上。这种方式需要安装钢骨架，耗材多、成本高，并且エ序复杂。另ー方面，现有建筑物装饰幕墙中用于连接混凝土、钢骨架及装饰板的各种金属连接件易发生氧化生锈，从而影响建筑物的使用寿命，造成建筑物的耐久性较差。此外，当建筑物的使用年限达到或超过设计的使用年限，要对外墙结构进行鉴定吋，需要先拆除装饰石材才可进行，其操作比较费エ费时，如果是高层建筑，高空作业安全性差。目前桥梁工程、城市立交桥等土木工程广泛应用清水混凝土，清水混凝土具有朴实无华、简约等特征，其施工可以做到一次成型，不剔凿修补，不抹灰，減少建筑垃圾，有利于环保，但由于清水混凝土色彩单调、模板缝等缺陷及不足，影响了在房屋建筑中的推广应用。本发明借鉴了清水混凝土的施工方法，其保持了清水混凝土的特长和优点，又弥补了其中的不足。希望通过石材复合装饰混凝土构造及其制造方法的原创性成果，为延长我国建筑寿命和建筑节能减排提供新的技术解决方案，为节能与结构一体化的新结构体系和建筑科学补充ー个全新的内容。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供ー种结构简单、成本较低、且耐久性强的石材复合装饰混凝土构造，其同时具有装饰效果和结构受カ的特点。本发明的所要解决的另ー个技术问题在于，提供ー种上述石材复合装饰混凝土的制造方法，其エ序简单，节省成本。针对上述石材复合装饰混凝土构造，本发明是这样加以实现的，该石材复合装饰混凝土构造是一种同时具有装饰效果和结构受力特点的新型复合材料构造，用于土木建筑工程结构体系，其包括混凝土、位于所述混凝土中的钢骨架、以及位于所述混凝土外侧的装饰石材，所述混凝土、钢骨架及装饰石材一次成型固定在一起，所述装饰石材的内表面贴覆于所述混凝土的外表面，于所述装饰石材的背面设有凹槽，所述混凝土一体浇注填充于所述凹槽中，在烧筑混凝土后，所述石材复合装饰混凝土构成土木建筑工程中的整体结构体系。进ー步地，所述凹槽为燕尾槽，在所述装饰石材的厚度方向上，所述凹槽开ロ端的口径小于其底端的口径。进ー步地，所述装饰石材背面设有若干个所述的凹槽，所述凹槽呈长条状，或者所述凹槽截面呈圆形、椭圆形或多边形，且呈点阵状分布。
进ー步地，所述凹槽呈长条状，其在所述装饰石材的装饰面延伸方向上的截面呈矩形、等腰梯形或直角梯形，所述凹槽交错排列。进ー步地，所述凹槽呈长条状，其在所述装饰石材的装饰面延伸方向上的截面呈等腰梯形或直角梯形，所述凹槽仅沿其中ー个方向延伸设置。进ー步地，所述装饰石材的边缘设有固定槽，所述混凝土的外表面固定有若干所述的装饰石材，两块相邻装饰石材上的固定槽相邻且相对设置，两块相邻装饰石材与所述钢骨架通过ー固定件连接在一起，所述固定件的一端固定于两块相邻装饰石材的固定槽中，其另一端嵌固于所述混凝土中。进ー步地，所述固定件包括横置的嵌固部、固定部及挡置部，所述固定部与挡置部垂直位于所述嵌固部上，且彼此间隔平行设置，所述固定部位于所述固定槽中，所述挡置部位于所述装饰石材邻近所述混凝土的内側。进ー步地，所述固定件嵌固于所述混凝土的一端具有用于预固定所述装饰石材的辅助连接件，所述辅助连接件连接于所述固定件与钢骨架之间。进ー步地，所述混凝土的外表面固定有若干所述的装饰石材，相邻的两块装饰石材之间具有缝隙，于所述缝隙内填充有起密封作用的耐候胶；于所述缝隙内还设有用于过滤水或空气中盐分及有害物体的过滤网，所述过滤网位于所述耐候胶的内側。针对上述复合装饰混凝土的施工方法，本发明是这样加以实现的，该石材复合装饰混凝土的制造方法，用于土木建筑工程结构体系中施工现场制造，包括以下步骤a.安装好钢骨架；b.将装饰石材预固定在所述钢骨架外侧，所述装饰石材的背面具有凹槽；c.将混凝土模板安装在所述钢骨架及装饰石材的外侧，使装饰石材外表面贴覆于混凝土模板的内侧面；d.向所述混凝土模板中浇灌混凝土，使混凝土填充于混凝土模板中的空间内以及装饰石材背面的凹槽中；e.待所述混凝土凝固后，拆除混凝土模板，所述石材复合装饰混凝土构成土木建筑工程中的整体结构体系。进ー步地，其还包括步骤f :在相邻装饰石材之间的缝隙内填充起密封作用的耐候胶，所述步骤f位于所述步骤b与步骤c之间，或者位于所述步骤e之后。进ー步地，在填充所述耐候胶之前，在相邻装饰石材之间的缝隙内进ー步设置用于过滤水或空气中盐分的过滤网，使所述过滤网位于所述耐候胶的内側。与现有技术相比较，上述石材复合装饰混凝土由混凝土与装饰石材同步精确设计及施工而成，装饰石材通过其背面的凹槽设计可与混凝土永久紧密结合成一体，形成不可分离的整体，其用装饰石材保护混凝土免受大气腐蚀，可提高混凝土耐久性，并可延长建筑物寿命。通过精确设计及施工，装饰与结构同步的制造エ艺，经过一次成型即可得到土木建筑工程的整体结构体系成品。采用石材复合装饰混凝土可以达到相同目的，或实现同样的建筑效果，可直接減少材料消耗(如钢骨架等)和人工费、缩短エ期、降低建设成本和维护费用、节省空间，低碳环保。当建筑物的实际使用年限达到或超过设计使用年限时，对复合装饰混凝土的鉴定相对比较简单，无需拆除装饰石材，可直接鉴定。上述施工方法延续了清水混凝土的特点，施工可以做到一次成型、不剔凿修补、不抹灰、減少建筑垃圾、有利于环保等，该复合装饰混凝土同时具有装饰效果及结构受力的特征，使建筑文化与结构融为一体，为土木建筑工程提供一种经济、实用、耐腐蚀的新型复合材料，为提高混凝土结构耐久性、 延长工程项目寿命提供了新的技术方案。此外，对于施工过程中与装饰板接触的混凝土模板，由于其未接触混凝土，因此可重复使用，使用率较高，无需经常打磨混凝土模板，这从另ー个角度降低了建设成本、缩短エ期。
图I是本发明中石材复合装饰混凝土一较佳实施例的剖视示意图。图2是本发明中装饰石材的一种实施方式的平面示意图。图3是本发明中装饰石材的另ー种实施方式的平面示意图。图4是本发明中装饰石材的再一种实施方式的平面示意图。图5是本发明中石材复合装饰混凝土用于柱体施工时的剖视示意图。
具体实施例方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用干限定本发明。请參阅图1，本发明的石材复合装饰混凝土是ー种同时具有装饰效果和结构受力特点的新型复合材料，用于土木建筑工程结构体系，其包括混凝土 I、位于混凝土 I中的钢骨架2、以及位于混凝土 I外侧的装饰石材3。混凝土 I、钢骨架2及装饰石材3 —次成型固定在一起，装饰石材3的内表面贴覆于混凝土 I的外表面。于装饰石材3的背面设有凹槽31，混凝土 I 一体浇注填充于凹槽31中，在浇筑混凝土 I后，该石材复合装饰混凝土构成土木建筑工程中的整体结构体系。上述土木建筑工程包括房屋建筑，及道路、桥梁、水坝、码头、鉄路或矿山等工程项目。上述整体结构体系包括柱、墙、梁、板等结构受力体系，结构体系主要适合于外墙，也可运用于室内，其可以是平面结构或曲面结构。上述混凝土 I是指由水泥、砂、石、水、添加剂等按照一定比例搭配，经机械搅拌，在规定时间内浇铸、振捣密实,并经养护而成型的固体,其除保持清水混凝土的一般性特点以外，更需要注重和加强混凝土的流动性及自密性，以保证混凝土的浇灌质量。上述混凝土I包括普通混凝土、轻质混凝土、高强混凝土、自密性混凝土、防水混凝土、防火混凝土、保温混凝土。现有的商品混凝土、泵送混凝土、混凝土布料设备、外加剂等手段，为实现混凝土良好流动性和自密性提供了技术支持和可能性。上述钢骨架2包括黒色金属和有色金属，其中，黒色金属是碳素钢、合金钢、普通钢、优质钢、高级优质钢、钢筋、型钢或钢管。上述装饰石材3具有装饰效果，同时还具有強度、耐久性、抗老化、防腐蚀、可加エ、防碎裂等特性。装饰石材3的厚度可根据材料特性、地区温度及设计材料等具体情况来确定，一般在20-100毫米之间。装饰石材3的形状可以是平面、曲面或立体。具体地，凹槽31为燕尾槽，在装饰石材3的厚度方向上，凹槽31开ロ端的口径小 于其底端的口径，从而可保证浇注混凝土后，装饰石材3无法从凹槽31处脱落。如图2至图4所示，装饰石材3背面的凹槽31可以设置若干个。图2所示的实施方式中，凹槽31呈长条状，其在装饰石材3的装饰面延伸方向上的截面呈矩形，且纵横交错排列。图3所示的实施方式中，凹槽呈长条状，其在装饰石材3装饰面延伸方向上的截面呈等腰梯形(如图3中的凹槽31a)或直角梯形(如图3中的凹槽31b)，凹槽交错排列。凹槽还可仅沿其中ー个方向延伸设置，例如仅沿纵向或横向延伸设置，当凹槽仅沿纵向延伸设置时，需保证凹槽开ロ尺寸较小的一端位于上方，开ロ尺寸较大的一端位于下方，这样，当混凝土浇注到凹槽中后，装饰石材3可挂设于混凝土上，而不会掉落。图4所示的实施方式中，凹槽截面呈圆形(如图4中的凹槽31c)、方形(如图4中的凹槽31d)或矩形(如图4中的凹槽31e)，且呈点阵状分布，当然，凹槽31的截面形状还可以是椭圆形或其他多边形等各种形状。本实施例中，混凝土 I表面固定有若干装饰石材3，相邻装饰石材3与钢骨2架通过固定件4连接在一起。装饰石材3的边缘设有固定槽32，两块相邻装饰石材3上的固定槽32相邻且相对设置。固定件4的一端固定于两块相邻装饰石材3的固定槽32中，其另一端嵌固于混凝土 I中。固定件4的材料可以是金属、塑料、木材或碳素纤维材料。本实施例中，固定件4包括横置的嵌固部41、固定部42及挡置部43，固定部42与挡置部43垂直位于嵌固部41上，且彼此间隔平行设置，固定部42位于固定槽32中，挡置部43位于装饰石材3邻近混凝土 I的内側。，其嵌固于混凝土 I的一端具有用于预固定装饰石材3的辅助连接件5，辅助连接件5连接于固定件4与钢骨架2之间。具体地，辅助连接件5是金属线，固定件4嵌固于混凝土 I的一端设有穿孔(图中未示出)，辅助连接件5穿设于穿孔中并缠绕固定于钢骨架2上。上述固定件还可以采用其他的结构形式，只要可保证其一端固定于两块相邻装饰石材3的固定槽32中，另一端嵌固于混凝土 I中即可，例如固定件的横截面形状呈“T”形。相邻装饰石材3之间具有缝隙(图中未标示)，为防止外部环境影响固定件4及混凝土 I的寿命，于相邻装饰石材3之间的缝隙内填充有起密封作用的耐候胶6。对于水中或潮湿环境中的建筑物，于缝隙内还进ー步设有用于过滤水或空气中盐分及有害物体的化纤过滤网7，过滤网7位于耐候胶6的内側，还可进一部位于固定部42与挡置部43之间。装饰石材3背面可贴设钢网、塑料网等加强网(图中未示出)，其可确保装饰石材3与混凝土 I的永久结合，也可保证施工过程中装饰石材3完好无损。
以下详细描述上述石材复合装饰混凝土的制造方法。本发明的制造方法用于土木建筑工程结构体系中施工现场制造，主要包括以下步骤a.安装好钢骨架2 ；b.将装饰石材3预固定在钢骨架2外侧，装饰石材3的背面具有凹槽31 ；c.将混凝土模板(图中未示出)安装在钢骨架2及装饰石材3的外侧，使装饰石材3外表面贴覆于混凝土模板的内侧面；d.向混凝土模板中浇灌混凝土 1，使混凝土 I填充于混凝土模板中的空间内以及装饰石材3背面的凹槽31中；e.待混凝土 I凝固后，拆除混凝土模板，该石材复合装饰混凝土构成土木建筑エ程中的整体结构体系。
在上述步骤b中，于装饰石材3的边缘设有固定槽32，安装装饰石材3吋，使相邻装饰石材3上的固定槽32相邻且相对设置，通过ー固定件4将相邻装饰石材3预固定在钢骨架2外側，固定件4 一端固定于相邻装饰石材3的固定槽32中，其另一端固定在钢骨架2上。本实施例中，固定件4通过ー辅助连接件5固定在钢骨架2上，固定件4上开设有穿孔，辅助连接件5穿过穿孔并缠绕固定于钢骨架2上。本发明的制造方法还包括步骤f :在相邻装饰石材3之间的缝隙内填充起密封作用的耐候胶6。步骤f可在步骤b与步骤c之间完成，即在绕注混凝土 I之前，与装饰石材3预固定同步实现，也可在完成混凝土浇注拆除混凝土模板后，二次填充于缝隙内，即位于步骤e之后。此外，对于水中或潮湿环境中的建筑物，在上述填充耐候胶6的步骤之前，在相邻装饰石材3之间的缝隙内可进ー步设置用于过滤水或空气中盐分的过滤网7，使过滤网7位于耐候胶6的内侧。图5是应用本发明的方法进行柱体施工时的结构示意图。可以采用混凝土施工中模板的固定方法来固定本发明中的混凝土模板。图4所示的实施例中，混凝土模板120通过木方140、角钢150及拉杆160加以固定。柱、凸窗与混凝土模板120之间的间隙可以通过临时模板170来填充。上述石材复合装饰混凝土由混凝土 I与装饰石材3同步精确设计及施工而成，装饰石材3通过其背面的凹槽31设计可与混凝土 I永久紧密结合成一体，形成不可分离的整体，用装饰石材3保护混凝土 I免受大气腐蚀，可提高混凝土 I耐久性，并可延长建筑物寿命。通过精确设计及施工，装饰与结构同步的制造エ艺，经过一次成型即可得到土木建筑エ程的整体结构体系成品。采用石材复合装饰混凝土可以达到相同目的，或实现同样的建筑效果，可直接減少材料消耗(如钢骨架等)和人工费、缩短エ期、降低建设成本和维护费用、节省空间，低碳环保。当建筑物的实际使用年限达到或超过设计使用年限时，对石材复合装饰混凝土的鉴定相对比较简单，无需拆除装饰石材3，可直接鉴定。上述施工方法延续了清水混凝土的特点，施工可以做到一次成型、不剔凿修补、不抹灰、減少建筑垃圾、有利于环保等，该石材复合装饰混凝土同时具有装饰效果及结构受力的特征，使建筑文化与结构融为一体，为土木建筑工程提供一种经济、实用、耐腐蚀的新型复合材料，为提高混凝土 I结构耐久性、延长工程项目寿命提供了新的技术方案。此外，对于施工过程中与装饰石材3接触的混凝土模板，由于其未接触混凝土 1，因此可重复使用，使用率较高，无需经常打磨混凝土模板，这从另ー个角度降低了建设成本、缩短エ期。本发明的石材复合装饰混凝土主要适用于土木建筑工程结构体系，要求结构与装饰同步制造，经过一次成型即可得到土木建筑工程的整体结构体系成品。实际应用中，由设计师或业主依据要求选择好装饰石材3的品种、顔色、大小、厚度等，再由承包商进行深化设计(包括装饰石材3布局、分缝尺寸大小、拼缝方案等内容，类似于现在的钢结构、幕墙工程、智能化等工程的深化设计工作)，之后由エ厂按照深化设计图进行制作、加工，对装饰石材3的制作与加工误差控制在毫米内，承包商可采用本发明的上述技木，借助现代精密仪器、大型施工机械，精心组织、精心施工，确保效果满足设计要求，工程质量达到或超过国家验收标准，按照装饰与结构同步的原则，将装饰石材3与混凝土模板同时进行安装，同时需要保证装饰石材3的安装精度，混凝土模板需保证装饰石材3的刚度，待混凝土 I浇灌完成，即形成复合装饰混凝土。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种石材复合装饰混凝土构造，是一种同时具有装饰效果和结构受力特点的新型复合材料构造，用于土木建筑工程结构体系，其包括混凝土、位于所述混凝土中的钢骨架、以及位于所述混凝土外侧的装饰石材，其特征在于，所述混凝土、钢骨架及装饰石材一次成型固定在一起，所述装饰石材的内表面贴覆于所述混凝土的外表面，于所述装饰石材的背面设有凹槽，所述混凝土一体浇注填充于所述凹槽中，在浇筑混凝土后，所述石材复合装饰混凝土构成土木建筑工程中的整体结构体系。
2.如权利要求I所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述凹槽为燕尾槽，在所述装饰石材的厚度方向上，所述凹槽开口端的口径小于其底端的口径。
3.如权利要求I或2所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述装饰石材背面设有若干个所述的凹槽，所述凹槽呈长条状，或者所述凹槽截面呈圆形、椭圆形或多边形，且呈点阵状分布。
4.如权利要求3所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述凹槽呈长条状，其在所述装饰石材的装饰面延伸方向上的截面呈矩形、等腰梯形或直角梯形，所述凹槽交错排列。
5.如权利要求4所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述凹槽呈长条状，其在所述装饰石材的装饰面延伸方向上的截面呈等腰梯形或直角梯形，所述凹槽仅沿其中一个方向延伸设置。
6.如权利要求I所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述装饰石材的边缘设有固定槽，所述混凝土的外表面固定有若干所述的装饰石材，两块相邻装饰石材上的固定槽相邻且相对设置，两块相邻装饰石材与所述钢骨架通过一固定件连接在一起，所述固定件的一端固定于两块相邻装饰石材的固定槽中，其另一端嵌固于所述混凝土中。
7.如权利要求6所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述固定件包括横置的嵌固部、固定部及挡置部，所述固定部与挡置部垂直位于所述嵌固部上，且彼此间隔平行设置，所述固定部位于所述固定槽中，所述挡置部位于所述装饰石材邻近所述混凝土的内侧。
8.如权利要求6所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述固定件嵌固于所述混凝土的一端具有用于预固定所述装饰石材的辅助连接件，所述辅助连接件连接于所述固定件与钢骨架之间。
9.如权利要求I所述的石材复合装饰混凝土构造，其特征在于，所述混凝土的外表面固定有若干所述的装饰石材，相邻的两块装饰石材之间具有缝隙，于所述缝隙内填充有起密封作用的耐候胶；于所述缝隙内还设有用于过滤水或空气中盐分及有害物体的过滤网，所述过滤网位于所述耐候胶的内侧。
10.一种石材复合装饰混凝土的制造方法，用于土木建筑工程结构体系中施工现场制造，包括以下步骤 a.安装好钢骨架； b.将装饰石材预固定在所述钢骨架外侧，所述装饰石材的背面具有凹槽； c.将混凝土模板安装在所述钢骨架及装饰石材的外侧，使装饰石材外表面贴覆于混凝土模板的内侧面； d.向所述混凝土模板中浇灌混凝土，使混凝土填充于混凝土模板中的空间内以及装饰石材背面的凹槽中； e.待所述混凝土凝固后，拆除混凝土模板，所述石材复合装饰混凝土构成土木建筑工程中的整体结构体系。
11.如权利要求10所述的石材复合装饰混凝土的制造方法，其特征在于，其还包括步骤f :在相邻装饰石材之间的缝隙内填充起密封作用的耐候胶，所述步骤f位于所述步骤b与步骤c之间，或者位于所述步骤e之后。
12.如权利要求11所述的石材复合装饰混凝土的制造方法，其特征在于，在填充所述耐候胶之前，在相邻装饰石材之间的缝隙内进一步设置用于过滤水或空气中盐分的过滤网，使所述过滤网位于所述耐候胶的内侧。
全文摘要
本发明涉及石材复合装饰混凝土构造及其制造方法，石材复合装饰混凝土同时具有装饰效果和结构受力特点，其混凝土、钢骨架及装饰石材一次成型固定在一起，装饰石材的内表面贴覆于混凝土的外表面，于装饰石材的背面设有凹槽，混凝土一体浇注填充于凹槽中，在浇筑混凝土后，该石材复合装饰混凝土构成土木建筑工程中的整体结构体系。该制造方法中在浇灌混凝土之前先安装好钢骨架、装饰石材及混凝土模板，预固定装饰石材，使装饰石材外表面贴覆于混凝土模板的内侧面，浇灌混凝土时，使混凝土填充于混凝土模板中的空间内以及装饰石材背面的凹槽中。上述石材复合装饰混凝土由混凝土与装饰石材同步精确设计及制造而成，结构简单、成本较低、且耐久性强。
文档编号E04F13/22GK102808494SQ20121027960
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月28日 优先权日2012年6月9日
发明者周嘉陵 申请人:饶淳