技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于预制
混凝土夹心保温墙体的
不锈钢-纤维增强塑料复合连接件，属于结构工程技术领域。
背景技术
[0002] 已有研究表明，建筑外围护结构的
传热耗热量占到建筑总能耗的80%以上。为降低建筑能耗，实现建筑节能目标，建筑外围护墙体主要采用外保温、内保温和夹心保温三种。其中内保温占用室内使用面积，在工程中应用较少，而外保温广泛应用于各类建筑，但近年来由于外墙外保温火灾事故频繁发生，导致大量的人员伤亡和经济损失，外保温逐渐被夹心保温所取代。随着国内建筑工业化的发展，夹心保温技术与预制墙体相结合形成预制夹心保温墙，该墙体已在住宅建筑和公共建筑中得到应用，预制夹心保温墙是在工厂内一次加工成型，在施工现场装配。与传统保温墙相比，预制混凝土无机保温夹心外墙体具有如下特点：①
阻燃性能好。与外墙外保温相比，预制夹心保温墙的保温材料位于墙体内部，保温层与外界空气隔绝，在建筑发生火灾时可避免火焰对墙体保温层的直接作用，有效阻止火灾的蔓延。因此，夹心保温墙的耐火性能较好。②工业化生产、装配，现场湿作业少。③保温材料位于夹心墙内部，避免了冻融循环对保温材料的影响，可实现墙体保温与建筑结构同寿命，增加了保温材料使用年限。④连接件的导热系数低，可减小墙体“
热桥”效应和
传热系数。目前，该墙体已在上海等地的工业化住宅项目中应用，具有广阔的应用前景。
[0003] 预制混凝土夹心保温墙是由内、外叶混凝土墙、夹心保温层（聚苯乙烯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)等）以及连接件组成。内、外叶墙之间使用连接件连接为整体，连接件的一端（或连接件的下部）嵌固于外叶墙（下叶墙），连接件的中部穿过保温板，连接件的另一端（或连接件的上部）嵌固于内叶墙（上叶墙）。连接件是保证结构安全的重要构件，预制混凝土夹心保温墙体的内、外叶墙通过连接件连接，连接件使内、外叶墙协同受
力，主要用来承受混凝土墙体与保温层之间的剪力和拔出力，是保证墙体整体性的关键因素。同时，为减小预制混凝土夹心保温墙的传热系数，降低热桥效应，还应具有较好的抗火性能、耐
腐蚀性能和低传热性能。
[0004] 目前国内外应用于预制混凝土夹心保温墙中的连接件主要有金属材料和纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)，包括：
钢筋连接件、不锈钢连接件和纤维增强塑料(FRP)连接件等，以上连接件均存在诸多问题：钢筋连接件虽具有高强度、低价格、易加工等优点，但材料导热系数大，存在“热桥”效应，降低墙体保温效果（降低墙体传热系数），并且钢筋的
耐腐蚀性差，减少构件使用寿命。不锈钢连接件的强度高、耐腐蚀性好，材料导热系数低于普通钢筋，但其成本高。纤维增强塑料(FRP)连接件虽具有
抗拉强度高、耐腐蚀性强、导热系数低（低于不锈钢等金属的导热系数）等优点，但其抗剪强度低，属于脆性材料。尤其需要关注的是，纤维增强塑料(FRP)连接件的抗火性能较差，纤维增强塑料(FRP)有
碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)和芳纶纤维塑料(BFRP)等，以上纤维增强塑料均是由
树脂和纤维构成，树脂在90～120℃时达到
玻璃化温度，树脂发生
软化，纤维增强塑料(FRP)连接件与混凝土之间的黏结力发生劣化，墙体抗火安全性受到影响，外叶墙与内叶墙不能协同受力，甚至外叶墙与连接件发生脱落，导致外叶墙坠落。近年来，国内也出现钢筋外部包裹纤维增强塑料的连接件，由于外叶墙较薄，在火灾作用下，外叶墙内温度较高，纤维增强塑料在外叶墙内的部分也存在上述
风险。
[0005] 基于以上原因，发明一种具有强度高、导热系数低、耐久性（耐腐蚀性）好、抗火性能优、施工便捷的保温墙体连接件。本发明利用不锈钢和纤维增强塑料的各自材料特点，将其有机结合。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种强度高、导热系数低、耐久性（耐腐蚀性）好、抗火性能优、施工便捷的用于预制混凝土夹心保温墙体的不锈钢-纤维增强塑料复合连接件。
[0007] 本发明提出的一种用于夹心保温墙体的不锈钢-纤维增强塑料复合连接件，所述夹心保温墙体为预制混凝土夹心保温墙，由外叶墙（下叶墙）、夹心保温层和内叶墙（上叶墙）组成，不锈钢-纤维增强塑料复合连接件将外叶墙、夹心保温层和内叶墙连接成一体，所述不锈钢-纤维增强塑料复合连接件由位于上叶墙的连接件部分21、位于保温层的连接件部分22和位于下叶墙的连接件部分23组成，其中：位于上叶墙的连接件部分21包括钉帽211和第一不锈钢杆212，钉帽211和第一不锈钢杆212连接，位于保温层的连接件部分22包括第二不锈钢杆221，位于下叶墙的连接件部分
23包括第三不锈钢杆231和连接件端头232，第三不锈钢杆231和连接件端头232连接，第二不锈钢杆221两端分别连接第一不锈钢杆212和第三不锈钢杆231一端，第一不锈钢杆212、第二不锈钢杆221和第三不锈钢杆231连接一体，构成杆身；
所述上叶墙的连接件部分21的第一不锈钢杆212外表面为细
螺纹213，第一不锈钢杆
212外表面横向缠绕纤维增强塑料层214；所述第二不锈钢杆221外设有保护套，所述保护套由塑料
定位环222、塑料套223和塑料螺纹224组成，塑料定位环222位于一端，其下连接塑料套223，塑料套223外表面设有塑料螺纹224，所述塑料套223包裹于第二不锈钢杆221外。
[0008] 本发明中，所述杆身截面为圆形、正方形或长方形等中任一种，截面的棱
角为圆弧形，截面直径为6～10mm，材质为不锈钢，一次浇铸成形。
[0009] 本发明中，钉帽211位于杆身顶部，用于连接预制夹心保温墙体的上叶墙（内叶墙），形状类似钉型，厚度为3～5mm，直径为12～15mm。
[0010] 本发明中，第一不锈钢杆212位于杆身上部，钉帽211与塑料定位环222之间，第一不锈钢杆212为圆柱体或长方体中任一种，横截面为圆形或正方形，表面分布有细螺纹213。
[0011] 本发明中，纤维增强塑料层214是在第一不锈钢杆212表面缠绕浸渍树脂的纤维增强塑料丝，厚度为3～10mm。
[0012] 本发明中，所述纤维增强塑料丝为玻璃纤维或
碳纤维等中任一种。
[0013] 本发明中，第二不锈钢杆221和第三不锈钢杆231均为圆柱体或长方体中任一种，横截面为圆形或正方形中任一种，其圆柱体直径与第一不锈钢杆221相同，其横截面正方形边长与第一不锈钢杆221相同。
[0014] 本发明中，塑料定位环222位于内叶墙的连接件部分的下部与夹心保温层的连接件部件上部的交界处，呈圆环形，圆环直径为12～30mm，厚为2～4mm，作用于
钢筋混凝土内叶墙与夹心保温层交界面，可防止不锈钢-纤维增强塑料复合连接件下滑，主要用于不锈钢-纤维增强塑料复合连接件与夹心保温层之间的定位，从而保证上叶墙、下叶墙内的不锈钢-纤维增强塑料复合连接件锚固长度。
[0015] 本发明中，所述塑料套（又称为塑料保护套或塑料填充体）223材质为工程塑料或
团状模塑料（国内常称作不饱和聚酯团状模塑料），呈漏斗形或圆锥状，上端口直径大小于下端口直径，坡度为10º～40º，可以增加墙体连接件的
稳定性，使不锈钢-纤维增强塑料复合连接件不易发生侧向倾倒。此外，塑料套外表面有塑料螺纹224，用于增加夹心保温板与不锈钢-纤维增强塑料复合连接件之间的
摩擦力，防止不锈钢-纤维增强塑料复合连接件与夹心保温层之间产生滑动。
[0016] 本发明中，连接件端头233材质为不锈钢，所述连接件端头233，截面略有收缩，呈圆台体，有利于将不锈钢-纤维增强塑料复合连接件插入夹心保温层和钢筋混凝土下叶墙内（或外叶墙），长度为3～6mm。
[0017] 本发明中，所述第一不锈钢杆212位于 不锈钢-纤维增强塑料复合连接件的上部，在钉帽与塑料定位环之间，呈圆柱体（或长方体等），截面为圆形（正方形），表面分布有细螺纹213，用于增加纤维增强塑料（玻璃纤维）与不锈钢基体之间的粘结力（机械咬合力、摩擦力）。
[0018] 本发明中，所述第三不锈钢杆231为连接件的杆身（基体）的主要组成部分之一，外表面有粗螺纹(232)（或刻痕、浮点等），可以增加第三不锈钢杆231与外叶墙（或下叶墙）混凝土之间的粘结力（机械咬合力、摩擦力）。该部分未缠绕纤维增强塑料主要是考虑该部分位于外叶墙（或下叶墙）内，外叶墙（或下叶墙）为非承重墙，厚度较薄，连接件在外叶墙（或下叶墙）的混凝土保护层厚度也较小。当预制夹心保温墙受火且外叶墙处于迎火面时，在火灾、高温作用下，外叶墙（下叶墙）内温度远高于内叶墙的温度，外叶墙内的不锈钢-纤维增强塑料复合连接件部位升温迅速，FRP材料中树脂的玻璃化温度在90～120℃，当达到玻璃化温度，与混凝土粘结性能大幅度下降，基于以上原因，故外叶墙内的连接件表面未设置纤维增强塑料保护层。
[0019] 本发明中，所述纤维增强塑料层214是在不锈钢-纤维增强塑料复合连接件上部的第一不锈钢杆212的表面缠绕纤维增强塑料丝（FRP，玻璃纤维或碳纤维），纤维增强塑料具有高强（抗拉强度高）、轻质（容重小）、
隔热优良（导热系数低）的特点，且一般只被浓
碱、
氢氟酸和浓
磷酸腐蚀。纤维增强塑料丝缠绕方式采用连续式纤维缠绕工艺，在不锈钢连接件基体表面缠绕纤维增强塑料丝，再浸渍树脂，形成纤维增强塑料保护层，其主要目的是利用纤维增强塑料(FRP)的导热系数低于不锈钢的特性，从而避免不锈钢与内叶墙混凝土的直接
接触，减少不锈钢与内叶墙混凝土之间热传导，降低“热桥”效应和墙体的传热系数，从而提高墙体的保温、隔热性能。此外，对于预制混凝土夹心保温剪力墙而言，钢筋混凝土内叶墙（上叶墙）一般是承重墙，墙体厚度较大，而外叶墙（下叶墙）为非承重墙，只起到保护保温层的作用，墙体厚度较小。通过对采用纤维增强塑料连接件的预制混凝土夹心保温墙体按照ISO 834升温曲线进行抗火性能试验，结果表明：在迎火面30mm范围内，温度梯度大，由于内叶墙体厚度较大，耐火性能较好，而外叶墙由于厚度较小，温度梯度较大，纤维增强塑料连接件会在树脂达到玻璃化温度后，产生劣化效应，导致纤维增强塑料与墙黏结力大幅度下降。本发明将连接件的纤维增强塑料保护层置于内叶墙内，连接件具有较大的混凝土保护层厚度，因此，本不锈钢-纤维增强塑料复合连接件的耐火性能高于普通纤维增强塑料连接件。
[0020] 本发明的有益效果在于：（1）本发明的连接件具有轻质高强、保温隔热性能好、抗火性能好、锚固性能好、耐久性能好的优点，可提高夹心保温剪力墙的保温隔热效果，增加墙体的使用年限，实现保温、结构同寿命。
[0021] （2）本发明的连接件不锈钢主体部分一次浇筑成型，施工便捷，可标准化生产，外部设有塑料保护套，安装便利，且其性能良好、成本低廉，应用前景广阔。
附图说明
[0022] 图1是预制混凝土夹心保温墙构造示意图。
[0023] 图2是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件立面图。
[0024] 图3是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件杆身（基体）立面图。
[0025] 图4是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件剖面结构图。
[0026] 图5是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件俯视图。
[0027] 图6是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件A―A剖面图。
[0028] 图7是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件B―B剖面图。
[0029] 图8是不锈钢-纤维增强塑料复合连接件C―C剖面图。
[0030] 图中标号：1—预制混凝土夹心保温墙；11—钢筋混凝土外叶墙；111—钢筋混凝土外叶墙的
水平分布筋；112—钢筋混凝土外叶墙的纵向分布筋；12—夹心保温层；13—钢筋混凝土内叶墙；131—钢筋混凝土内叶墙的水平分布筋；132—钢筋混凝土内叶墙的纵向分布筋；2—不锈钢-纤维增强塑料复合连接件；21—位于内叶墙（上叶墙）的连接件部分；211—钉帽；212—第一不锈钢杆；213—细螺纹；214—纤维增强塑料层；22—位于保温层的连接件部分；221—第二不锈钢杆；222—塑料定位环；223—塑料套；224—塑料螺纹；23—位于外叶墙（下叶墙）的连接件部分；231—第三不锈钢杆；232—粗螺纹；233—连接件端头。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
[0032]
实施例1：预制混凝土夹心保温外墙 1是由钢筋混凝土外叶墙11、钢筋混凝土内叶墙13和夹心保温层12构成,通过不锈钢-纤维增强塑料复合连接件2将钢筋混凝土外叶墙11、钢筋混凝土内叶墙13和夹心保温层12；所述钢筋混凝土外叶墙11包含有钢筋混凝土外叶墙的水平分布筋111、钢筋混凝土外叶墙的纵向分布筋112，钢筋混凝土内叶墙13包含有钢筋混凝土内叶墙的水平分布筋131、钢筋混凝土内叶墙的纵向分布筋132，夹心保温层12采用有机保温板（如挤塑聚苯板或聚苯乙烯板等），或者无机保温板（岩
棉等）,具体参见图1-图8。
[0033] 所述不锈钢-纤维增强塑料复合连接件一端为钉帽，另一端为直形，中部为漏斗形，坡度为10º～40º。所述不锈钢-纤维增强塑料复合连接件的杆身（基体），包括：第一不锈钢杆212、第二不锈钢杆221和第三不锈钢杆231，第三不锈钢杆231外设置粗螺纹232，横截面为圆形或正方形或长方形等中任一种，截面的棱角为圆弧形，截面直径6～10mm，材质为不锈钢，一次浇铸成形。
[0034] 所述纤维增强塑料层214是在不锈钢-纤维增强塑料复合连接件上部的第一不锈钢杆212的表面缠绕纤维增强塑料丝（FRP，玻璃纤维或碳纤维中任一种）。纤维增强塑料丝缠绕方式采用连续式纤维缠绕工艺，在不锈钢-纤维增强塑料复合连接件基体表面横向用连续纤维螺旋状
捆扎纤维增强塑料丝，使其纵向均匀包裹不锈钢-纤维增强塑料复合连接件，再浸渍树脂，不锈钢-纤维增强塑料复合连接件表面的细螺纹213可以增加纤维增强塑料层214与第一不锈钢杆212之间的粘结力（机械咬合力、摩擦力），从而形成连续纤维增强塑料保护层。纤维增强塑料层214可以提高不锈钢-纤维增强塑料复合连接件与预制混凝土夹心保温外墙之间的隔热，减少第一不锈钢杆212的“热桥”效应，降低预制混凝土夹心保温外墙的传热系数，从而提高预制混凝土夹心保温外墙的保温、隔热性能。
[0035] 所述位于内叶墙的连接件部分22穿过预制混凝土夹心保温外墙的夹心保温层12，包括：第二不锈钢杆221、塑料定位环222、塑料套223和塑料螺纹224。其中，第二不锈钢杆221是位于不锈钢-纤维增强塑料复合连接件中部的不锈钢杆身（基体），其外表面包裹有塑料套223。所述塑料定位环222介于钢筋混凝土内叶墙13与夹心保温层12之间，呈圆环形，圆环直径为12～30mm，厚度为2～4mm，可防止不锈钢-纤维增强塑料复合连接件下滑，主要用于不锈钢-纤维增强塑料复合连接件与夹心保温层12之间的定位，从而保证上叶墙、下叶墙内的不锈钢-纤维增强塑料复合连接件锚固长度。
[0036] 所述塑料套223为工程塑料保护套（又称为塑料套环或塑料填充体），材质为工程塑料或团状模塑料（国内常称作不饱和聚酯团状模塑料），呈漏斗型（圆锥状），坡度10º～40º，可以增加墙体连接件的稳定性，使不锈钢-纤维增强塑料复合连接件不易发生侧向倾倒。此外，塑料套223外表面有塑料螺纹224，用于增加预制混凝土夹心保温外墙1与不锈钢-纤维增强塑料复合连接件之间的摩擦力，防止不锈钢-纤维增强塑料复合连接件与预制混凝土夹心保温墙1之间产生滑动。
[0037] 预制混凝土夹心保温墙的内叶墙一般是承重墙，外叶墙为非承重墙，浇筑采用水平放置浇筑。预制混凝土夹心保温墙制作过程中，先用钢模板支模、刷油，然后放入外叶墙（下叶墙）的
钢筋网片筋并浇筑混凝土，随后在混凝土初凝前快速安装事先开好洞的夹心保温层于外叶墙（下叶墙）混凝土上，并将不锈钢-纤维增强塑料复合连接件以直插方式穿过夹心保温层孔洞插入外叶墙（下叶墙）内，使塑料定位环与夹心保温层12外表面紧贴，防止不锈钢-纤维增强塑料复合连接件下滑且保证上叶墙、下叶墙内的连接件部分锚固长度，最后放置内叶墙（上叶墙）的水平分布筋111和纵向分布筋112，并浇筑混凝土，将不锈钢-纤维增强塑料复合连接件的钉帽221置于内叶墙（上叶墙）内，可以提高不锈钢-纤维增强塑料复合连接件在混凝土中的锚固性能，待养护达到混凝土设计强度后，该预制混凝土夹心保温
外墙板的制作即已完成。
[0038] 上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的
基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明
专利的权利保护范围内。
