技术领域
[0001] 本
发明涉及一种预制墙板连接件，具体涉及一种用于预制墙板的FRP绝热连接件。
背景技术
[0002] 预制复合夹心外挂墙板是装配式建筑的基本部分，是墙体节能发展的重要方向，也是建筑产业化发展的必然需要。它由外叶、夹芯层、内叶三部分组成，它们三者之间通过连接件进行连接。作为预制复合夹芯外挂墙板中十分关键的部件，对保证墙板内外叶共同工作具有重大的作用，其
力学性能将直接影响到墙板的安全性和耐久性。现有的预制墙板连接件分为金属连接件和非金属连接件，金属连接件存在导热系数过大，对热工性能削弱较多，容易形成
热桥，而非金属连接件存在抗剪能力较低，结构复杂，价格昂贵，耐
碱腐蚀性能差的问题。
发明内容
[0003] 本发明为了解决上述问题，而提供一种FRP绝热连接件及基于该连接件的预制墙板。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0005] 方案一：一种FRP绝热连接件包括FRP管和两组十字交叉的
钢筋；
[0006] 每组十字交叉的
钢筋固定在FRP管的两侧并从FRP管内伸出，且每组钢筋均与FRP管的轴线垂直，在FRP管内沿FRP管长度方向依次填充有
混凝土、发泡胶和混凝土，其中发泡胶介于两组十字交叉的钢筋之间。
[0007] 方案二：一种基于FRP绝热连接件的预制墙板包括
外墙板、内墙板、
钢筋网和多个所述FRP热连接件；
[0008] 外墙板和内墙板之间设有保温层，外墙板和内墙板的材质均为混凝土，FRP管上的两组钢筋固接在外墙板和内墙板中，内墙板内设有钢筋网，FRP管上的一组钢筋固接在内墙板内的钢筋网上，FRP管内设有发泡胶的一侧邻近外墙板。
[0009] 本发明与
现有技术相比具有以下有益效果：
[0010] 本发明通过在FRP管内填充发泡胶起到
隔热作用，而FRP管本身具有导热系数低、耐腐蚀强的特点，与钢筋配合形成较高的承载能力，因此本发明在有效的阻断热桥的情况下，与内墙板和外墙板连接，具有很高的抗
变形能力。
[0011] 本发明具有导热系数低，结构简单和
耐腐蚀性强的特点。
附图说明
[0012] 图1是本发明FRP绝热连接件轴测图；
[0013] 图2是本发明FRP绝热连接件的侧视图；
[0014] 图3是本发明预制墙板的示意图；
[0015] 图4是本发明加载试验只有一个FRP绝热连接件的示意图；
[0016] 图5是本发明加载试验竖直方向含有两个FRP绝热连接件的示意图；
[0017] 图6是本发明加载试验竖直方向含有三个FRP绝热连接件的示意图；
[0018] 图7是本发明加载试验横排和竖排含有两个FRP绝热连接件的示意图；
[0019] 图8是加载试验中FRP绝热连接件的FRP管1与应变的关系曲线，图纸横坐标表示FRP管1的应变，纵坐标表示加载
载荷，单位为KN,曲线a1表示竖直方向有三个FRP绝热连接件的FRP管1与应变的关系曲线，曲线a2表示竖直方向有两个FRP绝热连接件的FRP管1与应变的关系曲线，a3表示只有一个FRP绝热连接件的RP管1与应变关系曲线图；
[0020] 图9是内墙板4侧的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线，横坐标表示钢筋2的应变，纵坐标表示平均每个FRP绝热连接件载荷，单位为KN,曲线b1、b2、b3分别表示仅有一个FRP绝热连接件、竖直方向含有三个FRP绝热连接件、横排和竖排含有两个FRP绝热连接件所对应的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线；
[0021] 图10是外墙板3侧的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线，横坐标表示钢筋2的应变，纵坐标表示平均每个FRP绝热连接件载荷，单位为KN,曲线c1表示一个FRP绝热连接件对应钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线，c2表示两个FRP绝热连接件上最顶部的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线，c3表示三个FRP绝热连接件上中间的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线，c4表示横排和竖排含有两个FRP绝热连接件中最顶部的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线，c5表示横排和竖排含有两个FRP绝热连接件中最底部的钢筋2的应变与平均每个FRP绝热连接件载荷的关系曲线；
[0022] 图11是FRP绝热连接件数量与每个FRP绝热连接件载荷关系曲线，横坐标的数值表示FRP绝热连接件的数量，纵坐标的数值表示每个FRP绝热连接件载荷，单位为KN，曲线a表示平均每个FRP绝热连接件的极限载荷，曲线b表示平均每个FRP绝热连接件弹性阶段的极限载荷，曲线c表示平台段载荷；
[0023] 图12是平均每个FRP绝热连接件的
刚度与数量关系曲线图，曲线e表示弹性段刚度，曲线f表示强化段刚度,横坐标表示FRP绝热连接件的数量，纵坐标表示平均每个FRP绝热连接件的刚度。
具体实施方式
[0024] 具体实施方式一：结合图1和图2来说明本实施方式，本实施方式一种FRP绝热连接件包括FRP管1和两组十字交叉的钢筋2；
[0025] 每组十字交叉的钢筋2固定在FRP管1的两侧并从FRP管1内伸出，且每组钢筋2均与FRP管1的轴线垂直，在FRP管1内沿FRP管1长度方向依次填充有混凝土、发泡胶和混凝土，其中发泡胶介于两组十字交叉的钢筋之间。
[0026] 优选地，FRP管1可以是方管或圆管。
[0027] 具体实施方式二：结合图3来说明本实施方式，本实施方式两组钢筋2之间的混凝土和发泡胶的厚度各占一半。
[0028] 其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0029] 具体实施方式三：结合图1来说明本实施方式，本实施方式所述FRP管1为方管。
[0030] 其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0031] 具体实施方式四：结合图3来说明本实施方式，本实施方式一种基于FRP绝热连接件的预制墙板包括外墙板3、内墙板4、钢筋网5和多个所述FRP热连接件；
[0032] 外墙板3和内墙板4之间设有保温层6，外墙板3和内墙板4的材质均为混凝土，FRP管1上的两组钢筋2固接在外墙板3和内墙板4中，内墙板4内设有钢筋网5，FRP管1上的一组钢筋2固接在内墙板内的钢筋网5上，FRP管1内的发泡胶邻近外墙板3。
[0033] 如图8所示，曲线a1、a2和a3的对比可以发现，随着FRP绝热连接件数量的增加，FRP管1总体变形增加变慢，证明其整体刚度有了提升。连接件之间形成了空间效应，使得各FRP管1共同工作，有效增强了连接件的抗变形能力。
[0034] 如图9和图10所示，顶部或底部的FRP绝热连接件上内墙板4中部分钢筋2的应变较大，在加载末期达到或接近屈服状态(屈服应变约2060με)，如曲线b1、b3和b2所示，钢筋2的应变约为2947με、1508με、2589με，而所有外墙板3中的钢筋2在试件破坏时均未达到屈服状态，且普遍应变较小，在1500με以下。这说明外墙板3与FRP绝热连接件的连接强度大于内墙板4的连接强度，不会出现外墙板3与FRP绝热连接件连接不牢固而发生脱落的现象。
[0035] 具体实施方式五：结合图3来说明本实施方式，本实施方式所述外墙板的混凝土为UHPC混凝土。
[0036] UHPC混凝土的配比(体积比)如表1所示：
[0037] 表1
[0038]
水泥
硅灰
石英粉 砂 水
减水剂 钢
纤维 聚丙烯纤维1 0.25 0.3 1.1 0.2 0.02 0.012 0.0022
[0039] 进行UHPC混凝土100mm立方体抗压强度试验及UHPC混凝土单向拉伸试验，测得UHPC混凝土其100mm立方体抗压强度平均值为123.7MPa，UHPC混凝土极限
抗拉强度为5.9MPa，UHPC混凝土平均
密度为2450kg/m-3。导热系数为1.74W·m-1·℃，线膨胀系数为11×10-6℃，
弹性模量43GPa，泊松比取0.18。通过将
水泥基材料与金属纤维进行结合，实现了抗压强度与抗折强度的有机平衡。UHPC能够有效提高结构构件的抗拉、抗剪性能，提升抗疲劳性和耐久性，强化抗震耗能能力，也具有一定的耐火性。
[0040] 将此混凝土与FRP绝热连接件组合连接，具有很高的抗剪切强度。
[0041] 其它组成和连接关系与具体实施方四相同。
[0042] 具体实施方式六：结合图3来说明本实施方式，本实施方式所述保温层6的材质为岩
棉板。
[0043]
岩棉板具有防潮、防火、保温隔热、
隔音的特点，因此本发明将岩棉板作为保温隔热材料。
[0044] 其它组成和连接关系与具体实施方五相同。
[0045] 具体实施方式七：结合图3来说明本实施方式，本实施方式多个FRP热连接件在外墙板3和内墙板4之间形成M排N列，其中M和N均为大于或等于2的整数。
[0046] 如图11所示，从曲线a、b、c可以看出，当连接件数量不大于2时，平均每个连接件的荷载弹性段极限荷载，及平台段荷载随连接件数量的增加线性增长。由于多个连接件时形成空间效应，不再有弹性极限荷载的损失，当连接件数量大于2时，平均每个连接件的弹性段极限荷载约为一定值13.46kN，平台段荷载也约为一定值为10.21kN，单个连接件的极限荷载随连接件数量的增加而增加但增长幅度逐渐趋缓。横排和竖排含有两个FRP绝热连接件的每个连接件的极限荷载大于竖直方向含有两个FRP绝热连接件的每个连接件的极限荷载，这是由于竖直方向含有两个FRP绝热连接件的水平刚度较低，易于失稳；而二者平均每个FRP绝热连接件的弹性段极限荷载相对接近是由于此时荷载较小，连接件仍处于弹性状态。图5加载试验中的平均每个FRP绝热连接件的弹性段极限荷载与平均每个FRP绝热连接件的极限荷载基本接近，而图6和图7加载试验中的的平均每个FRP绝热连接件的弹性段极限荷载相对于平均每个FRP绝热连接件的极限荷载分别提升了44％和61％，图5、图6和图7中FRP绝热连接件的极限荷载相对于平台段荷载分别提升了46％、64％和108％，具有一定的安全储备。
[0047] 随着连接件数量的增加，各界面弹性段位移指标Se变化不大，极限荷载对应的位移则依次增大。与图4中的试件相比，图5、图6和图7中FRP绝热连接件的极限荷载对应位移分别提升了37％、42％、74％。连接件的设置有效提升了界面的极限荷载及极限位移，增强了界面的抗剪性能。
[0048] 如图12所示，在弹性段随着连接件数量的增多，平均每个连接件的弹性阶段刚度逐渐增加，当连接件数量达到2个后，界面刚度不再增长，稳定至一定值约为2.22×106N/m。与图4相比，图7、图6、图5中FRP绝热连接件弹性段界面刚度分别是图4中FRP绝热连接件刚度的2.02、2.10、1.73倍。因此设置了多个FRP绝热连接件后，界面的弹性段刚度有了大幅提升。各试件强化段刚度小于弹性段刚度，并且由于双向的空间效应，图7中FRP绝热连接件的强化段刚度要大于图5与图6中的强化段刚度。
[0049] 因此，预制墙板布置FRP绝热连接件时，横向和竖向不少于2个，以增大界面的惯性矩，使各FRP绝热连接件之间形成空间效应。同时，使得在界面在到达弹性段极限荷载后仍有一定的安全余度，避免发生突然破坏。
[0050] 其它组成和连接关系与具体实施方四相同。
[0051] 本发明选用边长为50×50mm，厚度为5mm，长度为200mm的FRP管1作为
实施例，两组十字交叉的钢筋2的直径为φ6mm，在FRP管1的一侧面距离端部为19mm的中心
位置钻两个φ8mm的孔，在另一侧面距离两端27mm位置钻两个φ8mm的孔，将两组φ6mm的钢筋2穿过φ8mm的孔，两组钢筋2呈十字交叉状，在FRP管1内两组钢筋2之间填入一半深度的发泡胶用于阻隔热量的传递，外墙板3采用UHPC混凝土进行浇筑，从FRP管1伸出的一组钢筋2与外墙板3一起浇筑形成一体，在FRP管1内部同时也灌注UHPC混凝土以增加连接强度，外墙板3的厚度为
20mm，一组钢筋2的埋入深度为20mm，内墙板4可以选用标号为C30的普通混凝土进行浇筑，浇筑前将另一组钢筋2锚固在钢筋网上，再进行浇筑，内墙板3的浇筑厚度为50mm，浇筑后内墙板3与外墙板4之间的间距为140mm，再内墙板3与外墙板之间填充保温材料。
