一种超低能耗的UHPC复合夹心保温承载墙板及其制备方法

本发明涉及装配式建筑，尤其涉及一种超低能耗的uhpc复合夹心保温承载墙板及其制备方法。

背景技术：

1、预制复合夹心保温承载墙板利用内、外叶墙板的组合效应，在同等材料的情况下，承载能力更强，经济效益更明显。但目前我国主要使用非复合夹心保温墙板，外叶墙板不承受荷载，仅作为保护层，荷载全部由内叶墙板承担，同时在应用上多作为外挂墙板，属于非结构构件，没有真正地发挥夹心墙板的高承载效益，因此迫切需要发展复合夹心保温承载墙板。

2、预制复合夹心保温承载墙板的设计需要考虑多种荷载作用，不仅要承担构件本身自重和相邻构件传递来的恒、活荷载，还要承担风荷载和地震作用传递来的水平荷载，这对墙板的力学性能提出了较高的要求。目前，增加墙板厚度和提高配筋率是改善墙板力学性能的常用方法，但建筑自重和生产成本的增加也不符合夹心保温墙板作为超低能耗构件设计的初衷。

3、复合夹心保温承载墙板受室内外温差、内外叶墙板收缩不均和徐变等多种因素的影响，容易产生面外弯曲变形，导致墙板表层混凝土开裂，影响耐久性。特别是寒冷地区，温差过大的情况下，开裂现象比较普遍。国外的办法是在墙板中施加预应力，以提高混凝土抗裂性，但增加了制作和施工的难度，我国应用较少。

技术实现思路

1、本发明提供了一种超低能耗的uhpc复合夹心保温承载墙板及其制备方法，旨在解决预制混凝土夹心保温墙板承载力、延性和耐久性不足的缺陷，并能解决结构性能、保温性能和生产成本无法兼顾的技术问题。

2、本发明采用的技术方案是：第一方面，提供一种超低能耗的uhpc复合夹心保温承载墙板，包括uhpc内叶墙板、夹心保温板、uhpc外叶墙板、cfrp网格和gfrp格栅连接件；所述uhpc内叶墙板包括底板以及固定在所述底板上的角部增强区和锚固增强区，所述uhpc外叶墙板包括顶板以及固定在所述顶板上的角部增强区和锚固增强区；所述uhpc内叶墙板和uhpc外叶墙板均由超高性能混凝土制得，所述cfrp网格分别布置于uhpc内叶墙板的底板和uhpc外叶墙板的顶板内；所述uhpc内叶墙板和uhpc外叶墙板的角部增强和锚固增强区分别镜像设置；所述uhpc内叶墙板和uhpc外叶墙板的角部增强区分别布置于底板和顶板沿其宽度方向的两侧边缘处；位置相对应的uhpc内叶墙板和uhpc外叶墙板的锚固增强区构成一组锚固增强区，所述锚固增强区至少具有一组，并布置于底板和顶板沿其宽度方向的中部；所述gfrp格栅连接件布置于每一组锚固增强区之间；所述夹心保温板具有至少两个，且布置于相邻的角部增强区与锚固增强区之间，或相邻的锚固增强区与锚固增强区之间。

3、进一步的，所述uhpc内叶墙板和uhpc外叶墙板的厚度均在20mm-25mm之间。

4、进一步的，所述夹心保温板为改性聚苯板，其由聚苯乙烯原料经预热发泡颗粒后，浸泡于快硬硫铝酸盐水泥浆体中，经混合压制成型后将改性聚苯板的表面及聚苯颗粒缝隙中填充水泥浆体。

5、进一步的，所述角部增强区的截面呈直角梯形状，所述的锚固增强区的截面呈等腰梯形状。

6、进一步的，所述角部增强区的直角梯形截面尺寸要求：上底宽度不小于50mm，下底宽度不小于90mm，高度不小于40mm；所述锚固增强区截面的等腰梯形截面尺寸要求：上底宽度不小于120mm，下底宽度比gfrp格栅连接件的宽度多3-5mm，高度不小于40mm。

7、进一步的，位于顶板和底板宽度方向的最外两个夹心保温板的截面均为细口瓶型，位于中部的夹心保温板的截面均为八边形状。

8、进一步的，所有夹心保温板的厚度一致，且不小于100mm；所述细口瓶型的夹心保温板的瓶口朝外，且在瓶口位置处等间距预留浇筑孔。

9、进一步的，所述uhpc内叶墙板和uhpc外叶墙板间的角部增强区之间采用cfrp直筋进行拉结，且所述cfrp直筋穿过夹心保温板的瓶口位置，锚固于顶板和底板中，所述cfrp直筋的直径不大于8mm，在沿顶板长度方向的布置间距不小于200mm。

10、进一步的，所述gfrp格栅连接件由横向栅条和纵向栅条组合而成，横向栅条和纵向栅条的截面尺寸均为38mm×7mm的矩形，横向栅条在沿板高度方向布置不少于4条，间距不小于50mm，纵向栅条在沿板长度方向布置不少于15条，间距不小于50mm。

11、第二方面，本发明提供一种超低能耗的uhpc复合夹心保温承载墙板的制备方法，包括：

12、s1：模板安装后，采用超高性能混凝土浇筑uhpc内叶墙板的底板，并在底板中布置cfrp网格；

13、s2：待底板浇筑成型后，在底板宽度方向的两侧布置细口瓶型的夹心保温板，若夹心保温板具有三块以上，则将剩余的八边形状的夹心保温板均匀布置在底板中部，并将cfrp直筋插入细口瓶型的夹心保温板的瓶口处与底板相连；

14、s3：在夹心保温板上布置固定工装，将超高性能混凝土通过夹心保温板瓶口位置处的浇筑孔浇筑uhpc内叶墙板的角部增强区，并将超高性能混凝土浇筑于相邻两个夹心保温板间的空隙处形成uhpc内叶墙板的锚固增强区；

15、s4：将gfrp格栅连接件通过相邻两个夹心保温板间的空隙锚固于uhpc内叶墙板的锚固增强区，并采用泡沫填充剂填充gfrp格栅连接件与夹心保温板间的缝隙；

16、s5：采用超高性能混凝土按顺序浇筑uhpc外叶墙板的角部增强区、锚固增强区和顶板，并在顶板中布置cfrp网格，养护28天后，则uhpc复合夹心保温承载墙板制作完成。

17、本发明的有益效果是：

18、(1)本发明采用超高性能混凝土制配uhpc内、外叶墙板，并在内部布置cfrp网格，可解决墙板表面抗裂能力不足，墙板承载力和延性较差的缺陷，并且薄壁轻量化的uhpc内、外叶墙板可有效降低墙板的造价。

19、(2)本发明提出的角部增强区可有效解决uhpc内、外叶墙板间的剪切滑移，并能保证预制墙板间的连接，而锚固增强区可保证gfrp格栅连接件在薄壁轻量化的uhpc内、外叶墙板中的锚固性能，并能解决预制墙板的吊装运输问题。

20、(3)本发明提出的改性聚苯板与uhpc内、外叶墙板间有很好的粘结性能，可解决界面粘结失效的问题，并且改性聚苯板不仅具有优异的保温隔声性能，还具有一定的承载力和延性，可解决保温板脆性破坏的问题。

21、(4)本发明提出的gfrp格栅连接件可解决内、外叶墙板间复合效应不足的问题，并且连接件本身就具有一定的承载力和延性，可进一步提高预制墙板的力学性能，并且gfrp格栅连接件的成本较传统gfrp连接件更低。

22、(5)本发明提出的超低能耗的uhpc复合夹心保温承载墙板既可作为承重墙板应用于剪力墙和承重隔墙中，也可作为装饰保温一体化构件应用于外挂墙板中，具有广阔的应用前景。

23、(6)本发明提出的一种超低能耗的uhpc复合夹心保温承载墙板经四点弯曲测试得其抗弯承载力为73.2kn，初始刚度为17.55kn/mm，延性系数为7.49，其与内外叶墙板厚度提高三倍后的传统混凝土夹心墙板相比，承载力、初始刚度和延性分别提高了99％、80％和172％，其与内外叶墙板厚度提高三倍后的zl202210269392.6所公开的夹心墙板相比，承载力、初始刚度和延性分别提高了7％、108％和93％，并且剪切滑移大幅减小。