一种轻质预制体及其制备方法与流程

本发明涉及一种用于装配式建筑房屋的单元结构体，更特别地说，是指一种用于构建房屋建筑的轻质预制体，以及应用轻质预制体进行装配式房屋的建造方法。
背景技术：
：在我国的城镇化建设的进程中，建筑引起的环境和资源问题，节能减排、循环经济、建筑工业化，已成为生态文明建设及可持续发展战略上的重要课题。建筑中的主体部件是楼板、屋面板和墙板，数量最大，如何制造楼板、屋面板和墙板十分重要。在楼板、屋面板和墙板的中间部位抽空或填放轻体材料，制成空心楼盖，夹层楼盖，夹层保温墙体，以减轻重量，增大跨度，增加保温隔音性能，近些年在建筑工程中得到了普遍应用，尤其现浇混凝土空心楼盖技术有了很大发展，然而现浇现场的湿作业有着诸多缺点，节能减排、建筑工业化则急切的呼唤预制的、叠合的能够满足抗震、节能、保温、隔音要求的夹层/空心/叠合板技术。采用抽芯、挤压的工艺使板的中间部位形成空腔，为板体空心，如我国的预应力混凝土圆孔板，美国的SP预应力空心板；在板的中间部位填放空心管、空心箱、轻体材料块，占空间无强度，为填充空心；在板的中间部位填放有强度的轻体材料称为夾层板或曰三明治；以上三种技术已成为制板技术发展的主流。以上的技术与实心板相比，有很大的技术进步，亦尚有不足之处：在应用范围上，板体空心只适合预制板的制造工艺；填充空心及夾层，多用于现浇混凝土空心楼盖施工工艺；预制的和具有预制和现浇双重优点的叠合板，只有钢筋桁架叠合板和预应力混凝土叠合板(PK板)得到了成功的应用，但它们都是实心板，自重大、跨度亦受到限制。在力学性能上，板体空心的预制混凝土空心板为単向受力板，现有的预应力混凝土圆孔板，SP预应力空心板都不满足“强连接弱构件”的设计要求，抗震性能差，成为其应用的瓶颈；填充空心的现浇混凝土空心板，一种是条形管状体填芯，由于管状体两个方向的惯性矩不同，刚度不均匀，跨度较大板厚度较厚的圆孔板，其空心率较低；另一种是方形箱状体填芯，形成的平面结构的空浻，力学性能较差，构造钢筋用量较多，角处存在应力集中；在材料、工艺上，所用GRC材料制作的空心填芯，破损率较大、自重较大、亦不便于铺设管线。在管线维修方面，均未考虑“CSI”百年建筑的设汁理念；现有的夹层只起到填充和保温的功能。为了克服以上的不足，需要研发一种，应用范围广，尤其适用于叠合板结构，力学性能好，抗震、节能，适用于建筑工业化的夹层/空心/叠合板技术及发展装配式房屋的建造技术。技术实现要素：为了发展装配式建筑，解决现有建筑用楼板、墙板、屋面板的不足之处，本发明设计了一种具有保温、阻燃的轻质预制体。该轻质预制体一方面可以是采用空心基体(1)作为模壳，另一方面也可以采用实心轻质基体(5)作为模壳；在所述模壳的上下辅以三个方向的钢筋来增强，通过注入混凝土形成轻质预制体的上面板(2)、下面板(3)和Z轴向支撑(6)。本发明的一种轻质预制体，其包括有空心基体(1)、上面层板(2)、下面层板(3)和钢筋组件(4)；所述钢筋组件(4)由三个方向铺放的钢筋经结合点绑扎得到；钢筋组件(4)中的上层钢筋网位于空心基体(1)的上方，钢筋组件(4)中的下层钢筋网位于空心基体(1)的下方，钢筋组件(4)中的Z轴向立柱钢筋(4C)穿过空心基体(1)的矩形通孔；混凝土制成的上面层板(2)之内含有上层钢筋网，混凝土制成的下面层板(3)之内含有下层钢筋网；在空心基体(1)的正面面板(1A)上设有AA凹槽(1A1)和AB凹槽(1A2)；所述AA凹槽(1A1)用于铺放上层Y轴向钢筋(4B)；所述AB凹槽(1A2)用于铺放上层X轴向钢筋(4A)；AA侧面板(1B)与AC侧面板(1D)为相对面板设置；在AA侧面板(1B)的底部上设有AC凹槽(1B1)，所述AC凹槽(1B1)用于铺放下层Y轴向钢筋(4E)的一端；在AC侧面板(1D)上设有AE凹槽(1C1)，所述AE凹槽(1C1)用于铺放下层Y轴向钢筋(4E)的另一端；AB侧面板(1C)与AD侧面板(1E)为相对面板设置；在AB侧面板(1C)上设有AD凹槽(1C1)，所述AD凹槽(1C1)用于铺放下层X轴向钢筋(4D)的一端；在AD侧面板(1E)上设有AF凹槽(1E1)，所述AF凹槽(1E1)用于铺放下层X轴向钢筋(4D)的另一端；空心基体(1)的中部设有支撑模壳体(1G)，支撑模壳体(1G)的中部设有AA矩形通孔(1F)，所述AA矩形通孔(1F)用于铺放Z轴向立柱钢筋(4C)；上面层板(2)的下方有下凸起(2A)；下面层板(3)的上方有上凸起(3A)；钢筋组件(4)包括有上层X轴向钢筋(4A)、上层Y轴向钢筋(4B)、Z轴向立柱钢筋(4C)、下层X轴向钢筋(4D)和下层Y轴向钢筋(4E)；在空心基体(1)的正面面板(1A)的AA凹槽(1A1)中铺放上层Y轴向钢筋(4B)；在空心基体(1)的正面面板(1A)的AB凹槽(1A2)中铺放上层X轴向钢筋(4A)；且上层Y轴向钢筋(4B)与上层X轴向钢筋(4A)在结交点处绑扎形成上层钢筋网；在空心基体(1)的AA侧面板(1B)的AC凹槽(1B1)与AC侧面板(1D)的AE凹槽(1C1)之间铺放下层Y轴向钢筋(4E)；在空心基体(1)的AB侧面板(1C)的AD凹槽(1C1)与AD侧面板(1E)的AF凹槽(1E1)之间铺放下层X轴向钢筋(4D)；且下层Y轴向钢筋(4E)与下层X轴向钢筋(4D)在结交点处绑扎形成下层钢筋网；Z轴向立柱钢筋(4C)穿过空心基体(1)的矩形通孔，且Z轴向立柱钢筋(4C)与上层钢筋网和下层钢筋网在结交点处绑扎。本发明的另一种轻质预制体，其包括有实心轻质基体(5)、上面层板(2)、下面层板(3)和钢筋组件(4)；所述钢筋组件(4)由三个方向铺放的钢筋经结合点绑扎得到；钢筋组件(4)中的上层钢筋网位于实心轻质基体(5)的上方，钢筋组件(4)中的下层钢筋网位于实心轻质基体(5)的下方，钢筋组件(4)中的Z轴向立柱钢筋(4C)穿过实心轻质基体(5)的EA矩形通孔(5C)；混凝土制成的上面层板(2)之内含有上层钢筋网，混凝土制成的下面层板(3)之内含有下层钢筋网；在实心轻质基体(5)的顶部面板(5A)上设有EA凹槽(5A1)和EB凹槽(5A2)；所述EA凹槽(5A1)用于铺放上层Y轴向钢筋(4B)；所述EB凹槽(5A2)用于铺放上层X轴向钢筋(4A)；在实心轻质基体(5)的底部面板(5B)上设有EC凹槽(5B1)和ED凹槽(5B2)；所述EC凹槽(5B1)用于铺放下层Y轴向钢筋(4E)；所述ED凹槽(5B2)用于铺放下层X轴向钢筋(4D)；在实心轻质基体(5)的中部设有EA矩形通孔(5C)，所述EA矩形通孔(5C)用于铺放Z轴向立柱钢筋(4C)；上面层板(2)的下方有下凸起(2A)；下面层板(3)的上方有上凸起(3A)；钢筋组件(4)包括有上层X轴向钢筋(4A)、上层Y轴向钢筋(4B)、Z轴向立柱钢筋(4C)、下层X轴向钢筋(4D)和下层Y轴向钢筋(4E)；在实心轻质基体(5)的顶部面板(5A)的EA凹槽(5A1)中铺放上层Y轴向钢筋(4B)；在实心轻质基体(5)的顶部面板(5A)的EB凹槽(5A2)中铺放上层X轴向钢筋(4A)；且上层Y轴向钢筋(4B)与上层X轴向钢筋(4A)在结交点处绑扎形成上层钢筋网；在空心轻质基体(5)的底部面板(5B)的EC凹槽(5B1)中铺放下层Y轴向钢筋(4E)；在实心轻质基体(5)的底部面板(5B)的ED凹槽(5B2)中铺放下层X轴向钢筋(4D)；且下层Y轴向钢筋(4E)与下层X轴向钢筋(4D)在结交点处绑扎形成下层钢筋网；Z轴向立柱钢筋(4C)穿过空心轻质基体(5)的EA矩形通孔(5C)，且Z轴向立柱钢筋(4C)与上层钢筋网和下层钢筋网在结交点处绑扎。附图说明图1是本发明轻质预制体的外部结构图。图1A是本发明轻质预制体的另一视角外部结构图。图1B是本发明轻质预制体的分解图。图1C是本发明轻质预制体的剖面图。图2是本发明空心基体的结构图。图2A是本发明空心基体的另一视角结构图。图2B是本发明空心基体结构的图片。图3是本发明实心轻质基体结构的图片。图3A是本发明实心轻质基体结构的另一视角图片。图3B是本发明实心轻质基体结构的剖面图。图4是制作本发明轻质预制体的流程图。图5是本发明多块轻质预制体的组装示意图。图5A是在图5中间隙处灌注混凝土后形成复合平板的结构图。1.空心基体1A.正面面板1A1.AA凹槽1A2.AB凹槽1B.AA侧面板1B1.AC凹槽1C.AB侧面板1C1.AD凹槽1D.AC侧面板1D1.AE凹槽1E.AD侧面板1E1.AF凹槽1F.AA矩形通孔1G.支撑模壳体1H.空腔2.上面层板2A.下凸起3.下面层板3A.上凸起4.钢筋组件4A.上层X轴向钢筋4B.上层Y轴向钢筋4C.Z轴向立柱钢筋4D.下层X轴向钢筋4E.下层Y轴向钢筋4-1.上层钢筋网4-2.下层钢筋网5.实心轻质基体5A.顶部面板5A1.EA凹槽5A2.EB凹槽5B.底部面板5B1.EC凹槽5B2.ED凹槽5C.EA矩形通孔6.Z轴向支撑7A.增强连接钢筋7B.粘接块8.半成品10A.AA轻质预制体10B.AB轻质预制体10C.AC轻质预制体10D.AA间隔10E.AB间隔20A.BA轻质预制体20B.BB轻质预制体20C.BC轻质预制体20D.BA间隔20E.BB间隔30A.CA间隔30B.CB间隔30C.CC间隔具体实施方式下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。参见图1、图1A、图1B、图1C所示，本发明设计了一种能够应用于装配式房屋建筑中的轻质预制体，该轻质预制体可以是制作墙板或者楼板或者屋面板的基体；一种轻质预制体包括有空心基体1、上面层板2、下面层板3和钢筋组件4。另一种轻质预制体包括有实心轻质基体5、上面层板2、下面层板3和钢筋组件4。所述钢筋组件4由三个方向铺放的钢筋经结合点绑扎得到。钢筋组件4中的上层钢筋网4-1位于基体(1、5)的上方，钢筋组件4中的下层钢筋网4-2位于基体(1、5)的下方，钢筋组件4中的Z轴向立柱钢筋4C穿过基体(1、5)的矩形通孔；混凝土制成的上面层板2之内含有上层钢筋网4-1的，混凝土制成的下面层板3之内含有下层钢筋网4-2。空心基体1如图2、图2A、图2B所示，空心基体1为空心结构体，即空心基体1有五个面板，即正面面板1A、AA侧面板1B、AB侧面板1C、AC侧面板1D和AD侧面板1E；空心基体1相对于实心轻质基体5没有底部面板5B，但在正面面板1A的下方设有支撑模壳体1G，多个支撑模壳体1G之间是空腔1H，支撑模壳体1G与四周的侧面板之间也是空腔1H。所述的空腔1H设计大大地减轻了轻质预制体的重量。在空心基体1的正面面板1A上设有AA凹槽1A1和AB凹槽1A2；所述AA凹槽1A1用于铺放上层Y轴向钢筋4B；所述AB凹槽1A2用于铺放上层X轴向钢筋4A；AA侧面板1B与AC侧面板1D为相对面板设置；在AA侧面板1B的底部上设有AC凹槽1B1，所述AC凹槽1B1用于铺放下层Y轴向钢筋4E的一端；在AC侧面板1D上设有AE凹槽1C1，所述AE凹槽1C1用于铺放下层Y轴向钢筋4E的另一端；AB侧面板1C与AD侧面板1E为相对面板设置；在AB侧面板1C上设有AD凹槽1C1，所述AD凹槽1C1用于铺放下层X轴向钢筋4D的一端；在AD侧面板1E上设有AF凹槽1E1，所述AF凹槽1E1用于铺放下层X轴向钢筋4D的另一端。空心基体1的中部设有支撑模壳体1G，支撑模壳体1G的中部设有矩形通孔1F，所述矩形通孔1F用于铺放Z轴向立柱钢筋4C；所述矩形通孔1F的设计也称为让Z轴向立柱钢筋4C穿过，使得穿过矩形通孔1F的Z轴向立柱钢筋4C能够与设置在空心基体1上下的钢筋网绑扎，形成一体花的钢筋组件4，然后经混凝土灌注后使空心基体1和钢筋组件4形成一体，增强了与混凝土的结合力。在本发明中，空心基体1采用塑料PVC经注浆成型工艺制备得到。在本发明中，空心基体1也可以采用免拆模板网经铺层后在一定压力下压制成型得到。压力参数通过试验确定。实心轻质基体5如图3、图3A所示，实心轻质基体5为实心结构体。在实心轻质基体5的顶部面板5A上设有EA凹槽5A1和EB凹槽5A2；所述EA凹槽5A1用于铺放上层Y轴向钢筋4B；所述EB凹槽5A2用于铺放上层X轴向钢筋4A。在实心轻质基体5的底部面板5B上设有EC凹槽5B1和ED凹槽5B2；所述EC凹槽5B1用于铺放下层Y轴向钢筋4E；所述ED凹槽5B2用于铺放下层X轴向钢筋4D。在实心轻质基体5的中部设有EA矩形通孔5C，所述EA矩形通孔5C用于铺放Z轴向立柱钢筋4C。所述EA矩形通孔5C的设计也称为让Z轴向立柱钢筋4C穿过，使得穿过EA矩形通孔5C的Z轴向立柱钢筋4C能够与设置在实心轻质基体5上下的钢筋网绑扎，形成一体花的钢筋组件4，然后经混凝土灌注后使实心轻质基体5和钢筋组件4形成一体，增强了与混凝土的结合力。在本发明中，实心轻质基体5为采用注浆成型工艺制备得到。注浆成型是基于木质模具将具有流动性的轻质材料浆料注入模具内，在大气环境下自然干燥制得。注浆成型过程采用的浆料为轻质材料，所述轻质材料为泡沬混疑土、石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料、岩棉、珍珠岩、石线石、玻璃纤维或其他轻质材料。上面层板2参见图1、图1A、图1B、图1C所示，上面层板2由轻骨料混凝土构成。由于基体(1、5)的凹槽构形，使得上面层板2在成型后存在有下凸起2A。下凸起2A的设计提高了上面层板2与基体(1、5)上部的结合力，同时也提高了上面层板2的承载力。经浇筑混凝土后留在上面层板2内的上层钢筋网，能够满足“CSI”建筑楼板的要求。在制造将支撑体与填充体相分离的“CSI”(C是中国China，S是支撑体Skelton，I是填充体Infill)建筑的楼板时，内有管线填充，钢筋组件4中的Z轴向立柱钢筋4C的上端与上面层板2是分离的，这以便于维修时打开。下面层板3参见图1、图1A、图1B、图1C所示，下面层板3由轻骨料混凝土构成。下面层板3在成型后存在有上凸起3A。上凸起3A的设计提高了下面层板3与基体(1、5)底部的结合力，同时也提高了下面层板3的承载力。钢筋组件4参见图1、图1A、图1B、图1C、图4所示，钢筋组件4包括有上层X轴向钢筋4A、上层Y轴向钢筋4B、Z轴向立柱钢筋4C、下层X轴向钢筋4D和下层Y轴向钢筋4E。在本发明中，钢筋组件4中所有钢筋在结交点处绑扎或者采用点焊方式连接，这是钢筋形成钢筋网的公知方法。即，上层X轴向钢筋4A与上层Y轴向钢筋4B结交绑扎或点焊后的钢筋形成上层钢筋网4-1；下层X轴向钢筋4D与下层Y轴向钢筋4E结交绑扎或点焊后的钢筋则形成下层钢筋网4-2。为了实现对上层钢筋网4-1、下层钢筋网4-2、以及Z轴向立柱钢筋4C的位置限定，不至于杂乱，通过本发明设计的空心基体1或者实心轻质基体5来限制各钢筋的铺放位置。上层钢筋网4-1：铺设在基体(1、5)的上方；详细地说明，在空心基体1的正面面板1A的AA凹槽1A1中铺放上层Y轴向钢筋4B；在空心基体1的正面面板1A的AB凹槽1A2中铺放上层X轴向钢筋4A；且上层Y轴向钢筋4B与上层X轴向钢筋4A在结交点处绑扎。在实心轻质基体5的顶部面板5A的EA凹槽5A1中铺放上层Y轴向钢筋4B；在实心轻质基体5的顶部面板5A的EB凹槽5A2中铺放上层X轴向钢筋4A；且上层Y轴向钢筋4B与上层X轴向钢筋4A在结交点处绑扎。下层钢筋网4-2：铺设在基体(1、5)的下方；详细地说明，在空心基体1的AA侧面板1B的AC凹槽1B1与AC侧面板1D的AE凹槽1C1之间铺放下层Y轴向钢筋4E；在空心基体1的AB侧面板1C的AD凹槽1C1与AD侧面板1E的AF凹槽1E1之间铺放下层X轴向钢筋4D；且下层Y轴向钢筋4E与下层X轴向钢筋4D在结交点处绑扎。在空心轻质基体5的底部面板5B的EC凹槽5B1中铺放下层Y轴向钢筋4E；在实心轻质基体5的底部面板5B的ED凹槽5B2中铺放下层X轴向钢筋4D；且下层Y轴向钢筋4E与下层X轴向钢筋4D在结交点处绑扎。Z轴向立柱钢筋4C：Z轴向立柱钢筋4C穿过空心基体1的AA矩形通孔1F，且Z轴向立柱钢筋4C与上层钢筋网4-1和下层钢筋网4-2在结交点处绑扎。Z轴向立柱钢筋4C穿过实心轻质基体5的EA矩形通孔5C，且Z轴向立柱钢筋4C与上层钢筋网4-1和下层钢筋网4-2在结交点处绑扎。在本发明中，钢筋组件4中包括有点焊或绑扎的上层钢筋网4-1、下层钢筋网4-2和Z轴向立柱钢筋4C，所述的这三者是分别制作半成品8的钢筋骨架(如图4所示)，在制作本发明的轻质预制体的过程中连接在一起的。在制造CSI建筑的楼板时，内有管线填充，因此钢筋组件4中的各方向的钢筋不伸入上下层板，以便于后期维修时打开。制作本发明设计的轻质预制体的方法：参见图4所示，在本发明中，是在工厂先将钢筋组件4中的下层钢筋网4-2安放在工作台上，再将钢筋组件4中的Z轴向立柱钢筋4C的下端绑扎在下层钢筋网4-2上，并在所述Z轴向立柱钢筋4C的下端与所述下层钢筋网4-2的适应位置放置模具(所述模具是用来使灌注后的混凝土构形得到下面层板3和上凸起3A的)，经检验无误后浇筑形成下面层板3的混凝土，使浇筑后混凝土形成下面层板3及X和Y两个方向上的上凸起3A，即下层钢筋网4-2和Z轴向立柱钢筋4C的下端是埋在下面层板3之内的，经养护后得到半成品8，如图4。在半成品8上安放空心基体1或实心轻质基体5，然后在铺上上层钢筋网4-1，所述上层钢筋网4-1与Z轴向立柱钢筋4C的上端绑扎，即上层钢筋网4-1和Z轴向立柱钢筋4C的上端是埋在上面层板2之内的，Z轴向立柱钢筋4C是埋在支撑的混凝土之内的，经检验无误后浇筑形成上面层板2的混凝土，至此完成了上面层板2和Z轴向支撑6的作业并与下面层板3复合为一体了，经养护制成轻质预制体。参见图5、图5A所示，利用轻质预制体进行组装不同配式房屋建筑用板的制作方法，其包括有下列步骤：所述建筑用板可以是楼板、墙板、屋面板、外墙装饰板。步骤一，将多块轻质预制体按间隔排列，形成第一面板；举例，将AA轻质预制体10A、AB轻质预制体10B和AC轻质预制体10C间隔排列成一列；三块轻质预制体之间形成的间隔有AA间隔10D和AB间隔10E；将BA轻质预制体20A、BB轻质预制体20B和BC轻质预制体20C间隔排列成另一列；三块轻质预制体之间形成的间隔有BA间隔20D和BB间隔20E；AA轻质预制体10A与BA轻质预制体20A之间有CA间隔30A，AB轻质预制体10B与BB轻质预制体20B之间有CB间隔30B，AC轻质预制体10C与BC轻质预制体20C之间有CC间隔30C；六块轻质预制体保持横向纵向平行，且AA间隔10D与BA间隔20D保持同一列向；AB间隔10E与BB间隔20E保持同一列向；CA间隔30A、CB间隔30B和CC间隔30C保持同一列向。步骤二，在相邻轻质预制体之间的间隔中设置增强连接钢筋7A，增强连接钢筋7A与轻质预制体中的钢筋在结交点处需绑扎，形成第二面板；步骤三，向第二面板的间隔中注入混凝土，形成接合粘接块7B；若增强连接钢筋7A中有预应力钢筋时，则需要根据设计需求采取不同的张拉工艺。在本发明中，为了制作超轻的非承重墙体板，一般是采用含有空心基体的轻质预制体来拼接构成。本发明设计的一种轻质预制体结构块及其在建筑中的应用方法的优点在于：(1)本发明的研究设计思想是将大跨度的空间结构的理念应用于轻质预制体结构块之中，悬索结构，只需增加矢高，便能增大跨度增加外荷载承载力，索的截面不变自重不变，而平面结构增大跨度就要增大截面增加自重，致使承载能力去掉自重作用抵抗外荷载的能力便提高的不多了。轻质预制体突破了筒芯内模和箱体内模只是非承重的空心芯体，而成为具有力学性能良好的空间结构，并采用轻骨料混凝土为结构材料，泡沫混凝土等无机轻质材料做夹层，其具有轻质高强、节能利废、保温隔热、隔声以及冲击能量吸收等优良的性能。(2)板与板、板与支撑结构的连接一直困扰着装配式建筑，本发明满足“强连接弱构件”的设计要求。(3)具有“CSI””功能，将支撑体与填充体(即轻质预制体)相分离的建筑体系，符合中国住宅发展的新趋势，住博会“明日之家”提倡的”CSI”(C是中国China，S是支撑体Skelton，I是填充体Infill)，其楼盖部分支撑体与填充体分离的方法是架空地板，各种管线安放在架空地板内，通过对管线的更换、维修达到住宅长寿。这里不用架空地板，各种管线安放在夹层填充体内，可将上(或下)皮打开进行更换、维修，达到百年住宅的目的。不用架空地板，减少了楼层的结构高度。(4)本发明设计的轻质预制体与同类预制板相比，突破了美国SP预应力空心板和我国预应力混凝土圆孔板结构体系的应用瓶颈,形成了完整的拉杆体系，具有较好的鲁棒性。(5)综合运用了预应力拼装技术和混凝土叠合技术，克服了装配式建筑整体性能、抗震性能差的顽疾，体现了装配式建筑的发展方向。(6)采用本发明设计的轻质预制体进行的空间结构块拼接技术，用途广泛，在装配式混凝土结构体系、现代现浇结构体系、钢结构体系均可采用，必将促进我国建筑工业化的发展。当前第1页1 2 3