專利名稱:改進(jìn)的玻璃纖維加固混凝土板的制作方法
本發(fā)明涉及玻璃纖維加固混凝土板，特別是一種玻璃纖維是連續(xù)地在混凝土板中加固。并涉及附有傳統(tǒng)加固材料如鋼筋等的玻璃纖維加固混凝土板。
早在六十年代末期，隨著抗堿玻璃纖維研制成功，玻璃纖維加固水泥板便成為建筑界一種新材料。在七十年代末期，經(jīng)特殊保護(hù)的E類玻璃纖維亦開(kāi)始應(yīng)用于加固水泥板。一般玻璃纖維加固水泥板的厚度約為10毫米至13毫米，甚至可以薄至6.3毫米。因此，這類水泥板的質(zhì)量很輕。與鋼筋混凝土預(yù)制件比較，它的輕質(zhì)量，使運(yùn)輸費(fèi)用降低，安裝容易;作為建筑物的非主要受力構(gòu)件，更能大大降低建筑物的負(fù)載。目前，玻璃纖維加固水泥板是將抗堿性玻璃纖維切成細(xì)條，再混入水泥、細(xì)砂及水搓勻而成含玻璃纖維的水泥漿，利用泵將該混有切碎玻璃纖維的水泥漿噴在模板上。經(jīng)過(guò)涂好及壓實(shí)后，該切碎玻璃纖維加固水泥板會(huì)在一天后脫模，再經(jīng)約六至七天的養(yǎng)護(hù)而成。這類切碎玻璃纖維加固水泥板中的玻璃纖維約占總重量的百分之五;切碎玻璃纖維加固的水泥板的強(qiáng)度主要是受玻璃纖維含量的影響，除非有其它試驗(yàn)證據(jù)支持，否則為了保持足夠的強(qiáng)度，玻璃纖維至少要占總重量的百分之四。玻璃纖維的最佳長(zhǎng)度是1.5英寸至2英寸。在噴涂時(shí)，要令玻璃纖維盡可能無(wú)規(guī)則地被噴涂在模板平面的二維空間上，不然，成品可能會(huì)在不同方向有不同的特性。由于切碎玻璃纖維加固水泥板的強(qiáng)度始終比鋼筋混凝土低，因此它們主要是應(yīng)用于受力不大的構(gòu)件上?？上?，玻璃纖維的市值比鋼筋高出十倍以上，而且，在該種水泥板中的水泥用量也較一般混凝土為高。加上一般非主要受力的鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋用量往往不足百分之一，使切碎玻璃纖維加固水泥板造價(jià)相對(duì)地高昂。因此，在很多情況下，鋼筋混凝土預(yù)制件仍然比切碎玻璃纖維加固混凝土板來(lái)得經(jīng)濟(jì)。所以，切碎玻璃纖維加固混凝土板仍未被廣泛使用。
本發(fā)明的目的是利用玻璃纖維將混凝土作更有效的加固。同時(shí)，將玻璃纖維加固混凝土的造價(jià)降低至足以與預(yù)制鋼筋混凝土件競(jìng)爭(zhēng)。
本發(fā)明的另一目的是將玻璃纖維加固混凝土用途發(fā)展至多樣化。
本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土板與現(xiàn)時(shí)使用切碎玻璃纖維來(lái)加固的水泥板最不同的地方是，本發(fā)明的玻璃纖維是多條連續(xù)地橫貫整塊混凝土板而形成玻璃纖維層。玻璃纖維條的位置和方向都是預(yù)先設(shè)計(jì)的，使它們能在混凝土板需要加固的地方和方向存在，集中對(duì)混凝土板進(jìn)行加固。另外，本發(fā)明的玻璃纖維層則與混凝土層互相間隔成一多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明除大量降低水泥的用量外，而且還加進(jìn)了碎石料，全然地加強(qiáng)了它的強(qiáng)度。玻璃纖維之直徑較鋼筋為細(xì)，故不受間隔的限制。本發(fā)明除了保留了切碎玻璃纖維的各種優(yōu)點(diǎn)外，造價(jià)更低。本發(fā)明的特點(diǎn)是玻璃纖維就好像鋼筋混凝土中的鋼筋一樣集中在混凝土板須要加固的層面，而且整條玻璃纖維沿著需要抗拉力的方向由一端連續(xù)地伸展至另一端，使所有容易破壞混凝土的拉力均集中于玻璃纖維身上。玻璃纖維的抗拉強(qiáng)度為3700牛頓/毫米2，足以與一般鋼筋比美。其次，玻璃纖維的比重只有鋼筋的三分之一，再一次減輕了玻璃纖維加固混凝土板的重量。加上玻璃纖維的不燃性及抗銹性等，故本發(fā)明比一般預(yù)制混凝土件有更多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明在形狀方面及板塊的平直方面均可在極大的范圍內(nèi)變化。它的板面可以是任何形狀甚至在中間開(kāi)孔，板身更可以是彎曲及弧形的。對(duì)各式各樣的玻璃纖維加固混凝土板或組件，可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)及負(fù)載分析的結(jié)果，即各類應(yīng)力的分布及大小，來(lái)設(shè)計(jì)玻璃纖維的擺放形式及數(shù)量。不過(guò)，在一般要求不特別高的情況下，將兩層縱橫交錯(cuò)的玻璃纖維條分別放在底層之上及頂層之下，已經(jīng)足夠了。一般的切碎玻璃纖維加固混凝土板中的玻璃纖維是無(wú)則及均勻地分布在混凝土之中的，因此，如果在某些方向及部位中，混凝土本身已足以抵抗可能存在的拉力、壓力及剪力時(shí)，昂貴的玻璃纖維的存在顯然是一種浪費(fèi)。一般而言，二至三毫米的水泥漿作為表層，已能對(duì)本發(fā)明的玻璃纖維層作出足夠的保護(hù)。然而，當(dāng)混凝土板的表層受到其它適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)或不受侵襲時(shí)，整個(gè)表層都可以省去。例如，建筑物的外嵌墻或裝飾外墻，由于它們的內(nèi)表面將不受侵襲，所以可以將表層省去。又例如，當(dāng)本發(fā)明的產(chǎn)品作為室內(nèi)間墻時(shí)，兩個(gè)表面可能涂上有保護(hù)作用的裝飾物，因而可以將兩層水泥層都省去。
除了以上所述，更可以用其他加固材料將本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土板進(jìn)一步增強(qiáng)。由于玻璃纖維加固混凝土板一般的厚度都很小，如果用于制造較長(zhǎng)的板時(shí)，因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)比太大而令到板身在負(fù)載時(shí)產(chǎn)生很大的變位。雖然，這樣對(duì)板的功能并沒(méi)有怎么影響，但是在使用者方面卻產(chǎn)生心理不安。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明便須要進(jìn)一步拓展。其中一個(gè)方法是在板身的混凝土內(nèi)加入一些其他更堅(jiān)固的加固材料，比如在板內(nèi)的混凝土中加入鋼筋來(lái)加固。但是由于鋼筋容易受到侵蝕及氧化，5至10毫米的水泥或混凝土的保護(hù)是不足的，因此不銹鋼是較為合適的。
另一種加強(qiáng)方法是在板的底部或其中一側(cè)加上筋條，這些筋條是由混凝土包著鋼枝或類似的加固材料而成。使用這種方法可將玻璃纖維加固混凝土板的長(zhǎng)度及寬度得以大大擴(kuò)展而不受板的厚度限制。當(dāng)然，這種加固方法可以伸展至板面的兩側(cè)均有筋條。
現(xiàn)在就讓我們連同附圖一起看看本發(fā)明在一矩形玻璃纖維加固混凝土板時(shí)的推薦實(shí)施例，從而對(duì)本發(fā)明更加了解。
圖1是該玻璃纖維加固混凝土板的截面。
圖2是圖1中玻璃纖維層的平面圖。
圖3是在玻璃纖維加固混凝土板中加入鋼材作另一加固材料的實(shí)施例的截面。
圖4是在玻璃纖維加固混凝土板的一側(cè)加上含有鋼枝的筋條的實(shí)施例的截面。
圖5顯示了切碎玻璃纖維加固水泥與本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土的機(jī)械特性。
在第一實(shí)施例中，混凝土與玻璃纖維構(gòu)成如圖1中的五層結(jié)構(gòu)，包括兩層水泥表層(1，5)，兩層玻璃纖維層(2，4)及一層中心混凝土層(3)。
在制造的時(shí)候，首先將模板涂上適當(dāng)?shù)拿撃┗蚰０逵?，這樣可使成品表面光滑和使脫模容易。接著在模板上涂上或噴上一層厚度約為三毫米的水泥砂漿層(1)。此水泥砂漿層主要用來(lái)保護(hù)玻璃纖維。如果表面需要進(jìn)行特別保護(hù)或處理時(shí)，可以用其它適當(dāng)?shù)牟牧洗?，例如環(huán)氧砂漿。跟著將一束束長(zhǎng)度與模板的長(zhǎng)度及寬度相同的抗堿玻璃纖維如圖2般縱向及橫向地放上，形成玻璃纖維層(2)?？箟A玻璃纖維束由三十股或股數(shù)更多的纖維線所組成，每一束之間的距離約為1厘米至3厘米?？箟A玻璃纖維束的股數(shù)多少及束與束之間的距離則視對(duì)成品強(qiáng)度的要求而定。如果長(zhǎng)度比寬度大很多時(shí)，可以只用縱向玻璃纖維來(lái)加固。又如果該矩形板的長(zhǎng)度及寬度相近，而且成品四邊有支撐的話，則在近角的地方與模板縱向成45度的少量玻璃纖維束即可。玻璃纖維鋪放好之后，便將高強(qiáng)度混凝土或高濃度之水泥砂漿灌筑其上，成為中心混凝土層(3)。這些混凝土或高濃度之水泥砂均有較高的水與水泥比，因此有相當(dāng)高的和易性，灌筑過(guò)程便更易進(jìn)行。混凝土加強(qiáng)劑或其它摻合料都可以使用;中心混凝土層經(jīng)過(guò)震實(shí)后便可繼續(xù)加上如(2)和(1)的玻璃纖維層(4)及表層(5)。欲嵌入的附加物或其它用于安裝及固定的裝置，可以在灌注中心混凝土層(3)時(shí)加上，或在涂上脫模劑之后裝在模板上。表層(5)的表面可以修飾至平滑或者配以裝飾用材料。經(jīng)脫水處理后再擺放一天，然后脫模及養(yǎng)護(hù)。經(jīng)至少六天的養(yǎng)護(hù)后，整塊板的制造便告完成;依照以上提出的五層結(jié)構(gòu)式實(shí)施例所制成的玻璃纖維加固混凝土板，其長(zhǎng)度及寬度的變化范圍均可為10厘米至3米，厚度則為12毫米至75毫米。這樣的制造方法可以使纖維用量在較厚的玻璃纖維加固水泥板中降至0.2%，比起一般用切碎玻璃纖維加固的水泥板的纖維用量降低達(dá)二十倍。因此大大降低了制造材料的支出。本發(fā)明的另一個(gè)特色是，混凝土板越厚，纖維用量的比例越低，而用切碎玻璃纖維加固的水泥板的纖維用量的比例是固定的，還可能因水泥板太厚而需要提高纖維的含量。
雖然本發(fā)明的制造過(guò)程比較繁復(fù)，需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，不過(guò)它可以不用昂貴的混凝土泵機(jī)，這又從另一方面降低了成本。結(jié)果，本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土板的售價(jià)可以比切碎纖維的那種降低一半以上。
從試驗(yàn)過(guò)程顯示，本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土板比切碎玻璃纖維加固的水泥板有更高的彎曲模量，而且比例極限比切碎玻璃纖維加固的水泥板高出一倍。從經(jīng)驗(yàn)所得，玻璃纖維加固混凝土的極限強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間而慢慢降低，而在十五至二十年左右降至這個(gè)比例極限但不低于該比例極限。因此，一般的設(shè)計(jì)概念都以比例極限作為參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，根據(jù)本實(shí)施例制造纖維含量為1%的混凝土板，雖然它的極限強(qiáng)度(20牛頓/毫米2)只及纖維含量為3%的切碎玻璃纖維加固水泥板，但是在設(shè)計(jì)及使用時(shí)根據(jù)本實(shí)施例制造的上述例子的比例極限強(qiáng)度為15牛頓/毫米2比高達(dá)7%纖維含量的切碎玻璃纖維加固水泥板的14牛頓/毫米2的比例極限強(qiáng)度還高。
圖5是切碎玻璃纖維加固水泥與玻璃纖維加固混凝土的機(jī)械特性比較。有關(guān)切碎玻璃纖維加固水泥的一圖是從英國(guó)一間生產(chǎn)這類產(chǎn)品的公司的設(shè)計(jì)指南中抽出，而玻璃纖維加固混凝土的一圖是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)驗(yàn)制品的試驗(yàn)結(jié)果。從這兩個(gè)圖，我們可以清楚看見(jiàn)切碎玻璃纖維加固水泥的比例極限只有其撓折模量的30%，而本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土的比例極限則為撓折模量的70%，明顯地證明了本發(fā)明比先有技術(shù)的切碎玻璃纖維加固水泥更優(yōu)勝。
同時(shí)，試驗(yàn)中的玻璃纖維加固混凝土板的中心層用高強(qiáng)度混凝土而不用水泥砂漿。雖然這會(huì)使比重由切碎玻璃纖維加固水泥板的2050公斤/米3增至2350公斤/米3，但卻因水泥含量低而大大降低在干固時(shí)因收縮而引起的內(nèi)應(yīng)力及裂縫的出現(xiàn)。
圖3顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，如圖所示，在這個(gè)實(shí)施例中，一條不銹鋼枝(6)被放置在中心混凝土層(3)之內(nèi)。當(dāng)一塊薄而長(zhǎng)的玻璃纖維加固混凝土板受到橫向負(fù)載時(shí)，由于其細(xì)長(zhǎng)比大而令至它產(chǎn)生很大的變位。雖然板件在結(jié)構(gòu)上并沒(méi)有任何問(wèn)題，但是卻令到使用的人心理上覺(jué)得它不夠堅(jiān)固。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的這一個(gè)實(shí)施方案便是在中心的混凝土層中加入鋼枝、型鋼或類似的加固材料，在這里是不銹鋼枝。鋼枝的數(shù)量，方向可視乎須要而定。板身的結(jié)構(gòu)基本上是第一個(gè)實(shí)施例的五層結(jié)構(gòu)。選用不銹鋼枝的理由是普通鋼枝一般需要二十五毫米的混凝土層作保護(hù)，否則空氣中的水份及氧氣便能滲過(guò)較薄的混凝土表層，與鋼枝產(chǎn)生氧化及生銹，因而引致混凝土表層破裂。然而，對(duì)于厚度一般只有二十毫米的本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土板來(lái)說(shuō)是不可能的。雖然可從將鋼枝混入厚度較大的玻璃纖維加固混凝土板中，使它有足夠的保護(hù)表層，但是卻失去了本發(fā)明的制品的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，輕盈性。然而經(jīng)過(guò)特殊保護(hù)的鋼枝，如鍍鋅鋼枝也是可以使用的。由于不銹鋼枝一般都是表面光滑的，為了加強(qiáng)它與混凝土之間的粘著強(qiáng)度，可以在其表面加上特殊的粘劑。在制造時(shí)，只須在鋪放了底層玻璃纖維層(2)之后，將表面涂有粘劑的不銹鋼枝放上預(yù)定的位置，固定后便可澆灌混凝土，其它步驟一如首個(gè)實(shí)施例地進(jìn)行。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這個(gè)造法能大大加強(qiáng)其剛度。以下是一個(gè)實(shí)際例子一塊長(zhǎng)度為2.5米，寬度為1.2米而厚度則為20毫米的本發(fā)明的第一實(shí)施例的玻璃纖維加固混凝土板，其細(xì)長(zhǎng)比高達(dá)430。如果將這塊板平放，在縱向兩端支承著，單是其自重已令其在中心部分產(chǎn)生22毫米的變位。比一般限制7毫米(長(zhǎng)度的三百六十分之一)高出兩倍。但是，只要在其中心混凝土層加入兩條縱向，直徑為5毫米的不銹鋼枝便能將該板的剛度大大改善。
另一種加強(qiáng)本發(fā)明的玻璃纖維加固混凝土板的方法是在板的一面，甚至兩面加上包含著鋼枝或型鋼等加固材料的混凝土或水泥砂漿筋。筋的方向及筋與筋的間距則視乎需要而定。圖4顯示了一個(gè)這樣的實(shí)施例。從圖中可見(jiàn)，玻璃纖維加固混凝土板的底部有包含鋼枝6的縱向筋條7，其結(jié)構(gòu)與附有次梁的樓板相似。在這個(gè)實(shí)施例中，板身仍然是第一個(gè)實(shí)施例的五層結(jié)構(gòu)，由于筋條間的間距一般比較大，玻璃纖維在筋條之間的平板伸延以加固此部分的平板。
制造時(shí)，首先在模板上在須要用筋條加固的地方作成與筋條的寬度及深度相同的凹槽。利用間隔物將鋼枝或型鋼，這里是涂有粘結(jié)劑的不銹鋼枝，在凹槽內(nèi)承起。之后，在凹槽內(nèi)澆灌混凝土或水泥砂漿至與筋條之間平板部分底部水泥砂漿表層平齊，然后鋪放玻璃纖維束，其后的步驟與首個(gè)實(shí)施例相同。
經(jīng)過(guò)加筋的玻璃纖維加固混凝土板的剛度便大大增強(qiáng)，而且對(duì)外間的負(fù)載能進(jìn)一步承擔(dān)。因此，這個(gè)實(shí)施例的制品的用途便更加廣泛了。當(dāng)然這個(gè)實(shí)施例的筋條可以進(jìn)一步包括一些橫向筋條，尤其是當(dāng)長(zhǎng)度與寬度的比例少于1.5。
本發(fā)明的用途包括建筑物的外嵌墻或裝飾墻、室內(nèi)間墻、女兒墻、邊界墻、隔聲墻、建筑物之裝飾構(gòu)件、永久模板、臨時(shí)建筑物和小型建筑物的外墻、平板和屋頂，甚至是地磚、天花板及戶外家具亦可。另外，如果在玻璃纖維加固混凝土板未完全干固之前，即澆灌混凝土后的一段適當(dāng)時(shí)間，作大幅度撓曲，更可以造出溝槽形的制品。因此，本發(fā)明對(duì)建筑界確實(shí)提供了一種價(jià)廉物美的新材料。
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維加固混凝土板，其特征為玻璃纖維層(2，4)與混凝土層或水泥砂漿層(1，3，5)互相間隔成一多層結(jié)構(gòu)，其中玻璃纖維是整條連續(xù)地，一束束地排列在經(jīng)分析后認(rèn)為須要進(jìn)行加固的地方及方向上而形成纖維層(2，4)。
2.如權(quán)利要求
1所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為所述多層結(jié)構(gòu)為一個(gè)五層結(jié)構(gòu)，即玻璃纖維層(2，4)，混凝土層(3)及表層(1，5)，其布置方式為兩層玻璃纖維層(2，4)夾在中心混凝土層(3)與兩層表層(1，5)之間。
3.如權(quán)利要求
2所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為當(dāng)板的表面受到其他適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)或不需暴露在可能影響它的組織或功能的介質(zhì)中時(shí)，所述該表層(1，5)中的一個(gè)或兩個(gè)可以被省去。
4.如權(quán)利要求
1所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為所述玻璃纖維的方向、數(shù)量及位置可視板的形狀、彎曲程度及工作時(shí)的負(fù)載情況而定。
5.如權(quán)利要求
2所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為該玻璃纖維加固混凝土板的長(zhǎng)度和寬度的變化范圍均可為10厘米至3米。
6.如權(quán)利要求
2或權(quán)利要求
5所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為其厚度為12毫米至75毫米。
7.如權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為該玻璃纖維層(2，4)由縱向及橫向的玻璃纖維束交錯(cuò)而成。
8.如權(quán)利要求
7所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為當(dāng)板的長(zhǎng)度比寬度大很多時(shí)，該玻璃纖維層(2，4)僅由縱向纖維束組成即可。
9.如權(quán)利要求
7或權(quán)利要求
8所述的玻璃纖維加固混凝土板其特征為玻璃纖維束的間距為1至3厘米。
10.如權(quán)利要求
1，權(quán)利要求
2，權(quán)利要求
7或權(quán)利要求
8所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為在混凝土層中在至少一個(gè)方向上加入鋼枝、型鋼或類似的加固材料將板件進(jìn)一步加固。
11.如權(quán)利要求
1，權(quán)利要求
2，權(quán)利要求
7或權(quán)利要求
8所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為在板的至少一側(cè)上的至少一個(gè)方向上加有凸起的混凝土或水泥砂漿的筋條，筋條之內(nèi)包含至少一條鋼枝、型鋼或類似的加固材料。
12.如權(quán)利要求
10所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為所述鋼枝、型鋼或類似的加固材料是在板件縱向兩端之間互相間隔地伸展。
13.如權(quán)利要求
11所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為所述筋條只在板的一側(cè)縱向地伸展。
14.如權(quán)利要求
11或13所述的玻璃纖維加固混凝土板，其特征為所述的每一條筋條只包含一根鋼枝、型鋼或類似的加固材料。
專利摘要
一種玻璃纖維加固混凝土板，它與一般玻璃纖維加固水泥板不同的地方是它的玻璃纖維不是切碎的，而是整條玻璃纖維從板的一端連續(xù)地伸展到另一端。不同方向的玻璃纖維條交織成一層玻璃纖維層，纖維層與混凝土層或水泥砂漿層互相間隔成一多層結(jié)構(gòu)。每層纖維層中的纖維束的方向、數(shù)量、束與束之間的距離都是根據(jù)該板的形狀及在工作時(shí)的負(fù)載條件而設(shè)計(jì)的。本發(fā)明較預(yù)制混凝土件優(yōu)勝之處乃其重量輕，不生銹及不可燃性，形式設(shè)計(jì)可多樣化。
文檔編號(hào)E04C2/06GK86100604SQ86100604
公開(kāi)日1987年8月5日 申請(qǐng)日期1986年1月20日
發(fā)明者林祥孝 申請(qǐng)人:林祥孝導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan