一种UHPC幕墙板的制作方法

一种uhpc幕墙板
技术领域
1.本发明属于建筑材料领域，涉及一种幕墙板，特别是涉及一种超高性能混凝土(uhpc)幕墙板。


背景技术：

2.幕墙是建筑物的外衣，是对建筑物非承重的外墙围护，通常由玻璃板、金属板、石材或者人造板材等作为面板；但是大部分面板材料不能独立承担建筑的风荷载，需要在面板背面设置铝合金或钢质框架作为支承结构。特别是石材或人造板材，受限于板块本身的抗弯强度低的特征，必须增加钢龙骨作为支撑结构，面板多数情况下仅仅起装饰效果。
3.超高性能混凝土(ultra-highperformanceconcrete，简称“uhpc”)，因其具有极高的强度，超高的耐久性、耐化学腐蚀性、抗冲击性、抗疲劳性能和防火性能，以及不需二次装饰的整洁美观外表效果，越来越多的企业开始研发生产性价比较高的超高性能混凝土(uhpc)幕墙板。但是，现有技术条件下，幕墙使用的uhpc板因为uhpc基材的抗弯性能不高，仍然需要在uhpc面板背面使用钢龙骨支撑，uhpc面板仅仅作为装饰面层，不能很好地发挥uhpc超高的抗压力学性能。而且，近几年的uhpc板幕墙实践应用中，因为uhpc面板和背面钢龙骨架的收缩变形不一致，导致应用到建筑外幕墙的uhpc面板出现开裂、变形、预埋套筒顶穿等各种问题，从而使uhpc幕墙板的应用部位和使用效果受到了极大限制。
4.因此，提高uhpc幕墙板的抗弯性能，发展板材自身的力学性能，在应用中尽量不使用背附钢架或者少使用背附钢架，杜绝uhpc板在幕墙安装后出现裂缝，提高建筑部品的安全性和耐久性，是扩展其应用部位和使用效果亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种新型的uhpc幕墙板，以解决上述现有uhpc幕墙板在应用中仍然需要在uhpc面板背面使用钢龙骨支撑，从而容易导致uhpc面板出现开裂、变形、预埋套筒顶穿等各种问题，使uhpc幕墙板的应用部位和使用效果受限的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种uhpc幕墙板，包括uhpc基板和埋设于所述uhpc基板内的多组预应力件，任意一组所述预应力件均包括预应力筋和穿设于所述预应力筋上的套筒，其中：
8.所有所述预应力件中的所述预应力筋沿所述uhpc基板的宽度方向间隔布置，且任意一所述预应力筋均平行于所述uhpc基板的长度方向布置；
9.所有所述预应力件中的所述套筒的轴向均平行于所述uhpc基板的厚度方向布置，且至少一组所述预应力件中的所述套筒的尾端贯穿所述uhpc基板的背面布置，以与相应架体相连。
10.可选的，所有所述预应力件还在所述uhpc基板的厚度方向上呈间隔排列布置。
11.可选的，任意两组所述预应力件的结构完全相同，其中：
12.任意一根所述预应力筋的第一端均与所述uhpc基板的长度方向第一端平齐，任意
一根所述预应力筋的第二端均与所述uhpc基板的长度方向第二端平齐；
13.所有所述预应力筋在所述uhpc基板的厚度方向上呈两排间隔布置，且两排所述预应力筋在所述uhpc基板的宽度方向上间隔交错排布，在所述uhpc基板厚度方向上靠近所述uhpc基板背面布置的所述预应力筋上的任意一所述套筒的尾端，均贯穿所述uhpc基板的背面布置，以与相应架体相连。
14.可选的，任意一所述套筒均为“t”型套筒，其包括：
15.圆柱体，所述圆柱体的朝向所述uhpc基板背面的一端设置有内螺纹；
16.底座，所述底座设置于所述圆柱体的朝向所述uhpc基板工作面的一端；
17.穿孔，所述穿孔开设于所述圆柱体的靠近所述底座布置的侧壁上，以供所述预应力筋穿过。
18.可选的，所述底座为放射状底座。
19.可选的，所述预应力筋为钢制筋条，其抗拉强度不小于500mpa；所述套筒为钢质套筒。
20.可选的，所有所述钢制筋条选用螺纹钢筋、钢绞线、螺旋预应力钢丝和刻痕预应力钢丝中的一种或多种。
21.可选的，所述uhpc基板的长度为2m～9m，宽度为0.5m～3m，厚度为20mm～60mm；所述uhpc基板内沿其宽度方向等间距布置有4组～20组所述预应力件，且任意一组所述预应力件中所述预应力筋的直径为4mm～8mm，每根所述预应力筋上所述套筒的设置数量为2个～40个。
22.可选的，在所述uhpc基板厚度方向上靠近所述uhpc基板工作面布置的所述预应力筋上，任意一所述套筒的头端，距离所述uhpc基板工作面的距离为2mm～5mm；在所述uhpc基板厚度方向上靠近所述uhpc基板背面布置的所述预应力筋上，任意一所述套筒的头端，距离所述uhpc基板工作面的距离为10mm～25mm。
23.可选的，任意一所述预应力筋的两端均设置有拒水防腐涂料层。
24.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
25.本发明提出的uhpc幕墙板，结构新颖合理，通过将由预应力筋和套筒组合成的预应力件预埋入uhpc基板中，从而形成一种新型预应力超高性能混凝土(pr-uhpc)幕墙板，其不仅充分利用了uhpc的超高抗压性能和预应力筋的高抗拉性能，在uhpc基板内部形成了增强、增韧体系，在较少增加板材重量的基础上，提高了uhpc幕墙板的抗弯性能，而且通过将部分或全部预应力件中的套筒尾端贯穿uhpc基板的背面布置，无需再在uhpc基板背面搭配额外的架体即可实现uhpc幕墙板的安装，相比现有技术简化了uhpc面板背面的铝合金或钢质框架结构的使用，一并解决了目前uhpc幕墙板的开裂和变形等问题。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例所公开的uhpc幕墙板的整体结构示意图；
28.图2为本发明实施例所公开的图1中a-a剖面结构示意图；
29.图3为图2中e处的放大结构示意图；
30.图4为本发明实施例所公开的图1中b-b剖面结构示意图；
31.图5为图4中f处的放大结构示意图；
32.图6为本发明实施例所公开的图1中c-c剖面结构示意图；
33.图7为图6中g处的放大结构示意图；
34.图8为本发明实施例所公开的图1中d-d剖面结构示意图；
35.图9为图8中h处的放大结构示意图；
36.图10为本发明实施例所公开的uhpc幕墙板中套筒的结构示意图；
37.图11为图10中套筒的俯视图。
38.其中，附图标记为：
39.100-uhpc幕墙板；
40.1-uhpc基板；2-预应力件；21-预应力筋；22-套筒；221-圆柱体；222-内螺纹；223-底座；224-穿孔。
具体实施方式
41.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明的目的之一是提供一种新型的uhpc幕墙板，以解决现有uhpc幕墙板在应用中仍然需要在uhpc面板背面使用钢龙骨支撑，从而容易导致uhpc面板出现开裂、变形、预埋套筒顶穿等各种问题，使uhpc幕墙板的应用部位和使用效果受限的问题。
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
44.实施例一
45.如图1～图9所示，本实施例提供一种uhpc幕墙板100，其主要包括uhpc基板1和埋设于uhpc基板1内的多组预应力件2，任意一组预应力件2均包括预应力筋21和穿设于预应力筋21上的套筒22，一般一组预应力件2中仅包含一根预应力筋21，每根预应力筋21上穿设有多个套筒22。如图1所示，所有预应力件2中的预应力筋21均沿uhpc基板1的宽度方向间隔布置，且任意一预应力筋21均平行于uhpc基板1的长度方向布置，图1中的左右向即为uhpc基板1的长度方向，图1中的上下向即为uhpc基板1的宽度方向。所有预应力件2中所有套筒22的轴向均平行于uhpc基板1的厚度方向布置，且至少一组预应力件2中的套筒22的尾端贯穿uhpc基板1的背面布置，以通过相应的连接方式或连接结构与相应架体相连，比如螺纹连接或卡扣卡接等形式，使得uhpc幕墙板100无需再搭配额外的架体即可实现安装；uhpc基板1的工作面和背面之间的距离即为uhpc基板1的厚度，图1中的前后向即为uhpc基板1的厚度方向。本实施例将由预应力筋21和套筒22组合成的预应力件2预埋入uhpc基板1中，形成一种新型预应力超高性能混凝土(pr-uhpc)幕墙板，不仅充分利用了uhpc的超高抗压性能和预应力筋的高抗拉性能，在uhpc基板1内部形成了增强、增韧体系，在较少增加板材重量的
基础上，提高了uhpc幕墙板的抗弯性能，而且通过将部分或全部预应力件2中的套筒22尾端贯穿uhpc基板1的背面布置，无需再在uhpc基板1背面搭配额外的架体即可实现uhpc幕墙板100的安装，相比现有技术简化了uhpc面板背面的铝合金或钢质框架结构的使用，一并解决了目前uhpc幕墙板的开裂和变形等问题。
46.本实施例中，所有预应力件2除在uhpc基板1的宽度方向上间隔布置，同时还在uhpc基板1的厚度方向上呈间隔排列布置，一般在uhpc基板1的厚度方向上呈两排以上布置，且优选将最靠近uhpc基板1背面布置的预应力件2中的套筒22尾端贯穿uhpc基板1背面布置。为了保障uhpc幕墙板100整体的结构强度，优选将所有预应力件2的结构均设置为相同，即任意两组预应力件2的结构完全相同，所谓“完全相同”，具体包括预应力筋21的布置根数相同，每根预应力筋21上套筒22的设置数量、排布方式以及排布间隔均相同。
47.进一步地，考虑到uhpc幕墙板100自重应当尽量小，可将uhpc基板1的厚度设置为相比现有技术较薄，相应的，uhpc基板1内沿其厚度方向布置预应力件2的排数也应当较少，以设置两排最佳。如图2～图9所示，所有预应力筋21在uhpc基板1的厚度方向上呈两排间隔布置，且两排预应力筋21在uhpc基板1的宽度方向上间隔交错排布，具体表现为，uhpc基板1宽度方向上每相邻两根预应力筋21之间，均为一前一后布置(即一根靠近uhpc基板1工作面布置，另一根靠近uhpc基板1背面布置)，具体参见图6～图9。其中，在uhpc基板1厚度方向上仅靠近uhpc基板1背面布置的任意一预应力筋21上的任意一套筒22的尾端，贯穿uhpc基板1的背面布置，以与相应架体相连，而靠近uhpc基板1工作面(正面)布置的任意一预应力筋21上的任意一套筒22均完全嵌置于uhpc基板1内部。
48.进一步地，如图1所示，本实施例优选所有预应力件2在uhpc基板1厚度方向和宽度方向上均等间隔均匀分布。在此基础上，可使任意一根预应力筋21的第一端(即左端)均与uhpc基板1的长度方向第一端(即左端)平齐，任意一根预应力筋21的第二端(即右端)均与uhpc基板1的长度方向第二端(即右端)平齐，即每根预应力筋21的长度与uhpc基板1的长度相同。
49.本实施例中，如图10和图11所示，任意一套筒22均为“t”型套筒，或称之为“且”型套筒。其包括圆柱体221和底座223，圆柱体221的朝向uhpc基板1背面的一端，即其尾端，设置有内螺纹222，可配合相应的螺栓或螺钉与相应架体相连；底座223设置于圆柱体221的朝向uhpc基板1工作面的一端，即其头端，圆柱体221的靠近底座223的侧壁两侧对称开设有穿孔224，以供预应力筋21穿过。
50.本实施例中，底座223可为圆盘形底座或放射状底座。如图11所示，本实施例优选将底座223设置为与圆柱体221同轴布置的放射状底座，也可称“梅花状底座”，放射状底座可具备四爪、五爪或六爪，如图11所示即为呈六爪放射的底座结构，且每个爪均呈“t”型。这种六爪放射状的底座223可提升套筒22与uhpc基板1之间的连接强度。
51.本实施例中，预应力筋21为钢制筋条，其抗拉强度一般不小于500mpa；套筒22整体也为钢质套筒。实际操作中，所有钢制筋条可选用螺纹钢筋、钢绞线、螺旋预应力钢丝和刻痕预应力钢丝中的一种或多种，即所有钢制筋条相同，均采用螺纹钢筋、钢绞线、螺旋预应力钢丝和刻痕预应力钢丝中的一种，也可以部分钢制筋条选用螺纹钢筋，其余钢制筋条选用螺旋预应力钢丝，具体根据实际需求而设定。作为优选方案，本实施例的所有钢制筋条采用统一结构形式。
52.本实施例中，uhpc基板1的长度可为2m～9m，宽度可为0.5m～3m，厚度可为20mm～60mm；uhpc基板1内沿其宽度方向等间距布置有4组～20组预应力件2，且任意一组预应力件2中预应力筋21的直径为4mm～8mm，每根预应力筋21上套筒22的设置数量为2个～40个。其中，如图3所示，在uhpc基板1厚度方向上靠近uhpc基板1工作面布置的预应力筋21上任意一套筒22的头端，即底座223距离uhpc基板1工作面的距离a可为2mm～5mm；如图5所示，在uhpc基板1厚度方向上靠近uhpc基板1背面布置的预应力筋21上任意一套筒22的头端，即底座223距离uhpc基板1工作面的距离b可为10mm～25mm。进一步的优选设置方案是，每条预应力筋21上均穿有2～10个套筒22。
53.本实施例中，任意一预应力筋21的两端均设置有拒水防腐涂料层。
54.下面例举一种可行的uhpc幕墙板100的布置方案：
55.uhpc基板1的长度为6000mm，宽度为1200mm，厚度为30mm。预应力件2总计设置13组，每组预应力件2均包含一根直径为φ4.8mm，轴向长度为6000mm的预应力筋21，所有预应力筋21采用螺旋预应力钢丝，uhpc基板1宽度方向上每相邻两根螺旋预应力钢丝的中心距均为60mm。进一步地，每根螺旋预应力钢丝上均穿有5个套筒22，每相邻两个套筒22的中心距均为1450mm，且两端2个套筒22的中心距uhpc基板1边缘的距离均为100mm。上述总计13根螺旋预应力钢丝，在uhpc基板1厚度方向上呈两排分布，且在uhpc基板1厚度方向上靠近uhpc基板1工作面布置的预应力筋21上任意一套筒22的头端，距离uhpc基板1工作面的距离a可为3mm，靠近uhpc基板1背面布置的预应力筋21上任意一套筒22的头端，距离uhpc基板1工作面的距离b可为20mm。其中，距离uhpc基板1工作面的距离为20mm的套筒22尾端贯穿uhpc基板1的背面并伸出至uhpc基板1外部，以便通过内螺纹222和相应的螺栓、螺钉，将uhpc幕墙板100与建筑外墙相应的固定架(图中未示出)相连，从而实现uhpc幕墙板100在建筑外墙的安装、固定。
56.由此可见，本技术方案提出的上述uhpc幕墙板100，实质为一种新型预应力超高性能混凝土(pr-uhpc)幕墙板。其充分利用uhpc的超高抗压性能和预应力钢丝的高抗拉性能，在较少增加板材重量的基础上，提高了uhpc幕墙板的抗弯性能。经过测算，uhpc幕墙板抗弯性能可以提高4倍以上。本技术方案，通过预应力筋在uhpc基板内的合理空间布置，在提高板材刚度的同时，降低了板块失稳风险；应用有限元模型验算，选择合适力学性能的预应力筋，匹配uhpc基材的力学性能，可在平衡uhpc基材抗压性能和预应力筋抗拉性能的基础上，形成一种具有优异力学性能的复合板材。上述的新型预应力超高性能混凝土(pr-uhpc)幕墙板可以在不使用背附钢架支撑的情形下独立承受风荷载、自身重力荷载和地震荷载的作用，同时具有人造uhpc板材优异的装饰效果。本方案在大大降低建筑幕墙的成本及整个建筑的碳排放基础上，实现了建筑外墙板的轻质化、标准化，也一并解决了目前uhpc幕墙板的开裂和变形等问题。
57.另外，上述uhpc幕墙板100，即pr-uhpc幕墙板，基于其合理的结构布置，长度可大于现有uhpc幕墙板的长度布置，厚度可小于现有uhpc幕墙板的厚度布置，从而使自重大幅降低，不仅会降低pr-uhpc幕墙板拆模与运输过程中的损伤率，也可简化其背面的铝合金或钢质框架结构并使其安装便捷且牢固，更可使其在经受强风暴等外力作用后的变形自然恢复原状而不损伤，可广泛应用于建筑结构的任一部位作幕墙板，实用性强。
58.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例
的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
59.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种uhpc幕墙板，其特征在于，包括uhpc基板和埋设于所述uhpc基板内的多组预应力件，任意一组所述预应力件均包括预应力筋和穿设于所述预应力筋上的套筒，其中：所有所述预应力件中的所述预应力筋沿所述uhpc基板的宽度方向间隔布置，且任意一所述预应力筋均平行于所述uhpc基板的长度方向布置；所有所述预应力件中的所述套筒的轴向均平行于所述uhpc基板的厚度方向布置，且至少一组所述预应力件中的所述套筒的尾端贯穿所述uhpc基板的背面布置，以与相应架体相连。2.根据权利要求1所述的uhpc幕墙板，其特征在于，所有所述预应力件还在所述uhpc基板的厚度方向上呈间隔排列布置。3.根据权利要求2所述的uhpc幕墙板，其特征在于，任意两组所述预应力件的结构完全相同，其中：任意一根所述预应力筋的第一端均与所述uhpc基板的长度方向第一端平齐，任意一根所述预应力筋的第二端均与所述uhpc基板的长度方向第二端平齐；所有所述预应力筋在所述uhpc基板的厚度方向上呈两排间隔布置，且两排所述预应力筋在所述uhpc基板的宽度方向上间隔交错排布，在所述uhpc基板厚度方向上靠近所述uhpc基板背面布置的所述预应力筋上的任意一所述套筒的尾端，均贯穿所述uhpc基板的背面布置，以与相应架体相连。4.根据权利要求1～3任意一项所述的uhpc幕墙板，其特征在于，任意一所述套筒均为“t”型套筒，其包括：圆柱体，所述圆柱体的朝向所述uhpc基板背面的一端设置有内螺纹；底座，所述底座设置于所述圆柱体的朝向所述uhpc基板工作面的一端；穿孔，所述穿孔开设于所述圆柱体的靠近所述底座布置的侧壁上，以供所述预应力筋穿过。5.根据权利要求4所述的uhpc幕墙板，其特征在于，所述底座为放射状底座。6.根据权利要求1～3任意一项所述的uhpc幕墙板，其特征在于，所述预应力筋为钢制筋条，其抗拉强度不小于500mpa；所述套筒为钢质套筒。7.根据权利要求6所述的uhpc幕墙板，其特征在于，所有所述钢制筋条选用螺纹钢筋、钢绞线、螺旋预应力钢丝和刻痕预应力钢丝中的一种或多种。8.根据权利要求1～3任意一项所述的uhpc幕墙板，其特征在于，所述uhpc基板的长度为2m～9m，宽度为0.5m～3m，厚度为20mm～60mm；所述uhpc基板内沿其宽度方向等间距布置有4组～20组所述预应力件，且任意一组所述预应力件中所述预应力筋的直径为4mm～8mm，每根所述预应力筋上所述套筒的设置数量为2个～40个。9.根据权利要求3所述的uhpc幕墙板，其特征在于，在所述uhpc基板厚度方向上靠近所述uhpc基板工作面布置的所述预应力筋上，任意一所述套筒的头端，距离所述uhpc基板工作面的距离为2mm～5mm；在所述uhpc基板厚度方向上靠近所述uhpc基板背面布置的所述预应力筋上，任意一所述套筒的头端，距离所述uhpc基板工作面的距离为10mm～25mm。10.根据权利要求1～3任意一项所述的uhpc幕墙板，其特征在于，任意一所述预应力筋的两端均设置有拒水防腐涂料层。

技术总结
本发明公开一种UHPC幕墙板，属于建筑材料领域，结构新颖合理，通过将由预应力筋和套筒组合成的预应力件预埋入UHPC基板中，从而形成一种新型预应力超高性能混凝土(PR-UHPC)幕墙板，其不仅充分利用了UHPC的超高抗压性能和预应力筋的高抗拉性能，在UHPC基板内部形成了增强、增韧体系，在较少增加板材重量的基础上，提高了UHPC幕墙板的抗弯性能，而且通过将部分或全部预应力件中的套筒尾端贯穿UHPC基板的背面布置，无需再在UHPC基板背面搭配额外的架体即可实现UHPC幕墙板的安装，相比现有技术简化了UHPC面板背面的铝合金或钢质框架结构的使用，一并解决了目前UHPC幕墙板的开裂和变形等问题。问题。问题。


技术研发人员：鲁晖 唐旭东 何福礼
受保护的技术使用者：珠海星杓新材料科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/25