一种高性能复合砌块.pdf

本发明公开了一种高性能复合砌块包括：砌块本体，所述砌块本体采用通过拉挤工艺生产的纤维增强复合塑料制成，所述砌块本体内具有至少一个用于容纳填充物的空腔，所述空腔的至少一端形成供所述填充物进入的填充口。本发明的高性能复合砌块不仅整体结构强度好、耐久性强，而且结构紧凑、便于砌筑。

1.  一种高性能复合砌块，其特征在于，包括：砌块本体，所述砌块本体采用通过拉挤工艺生产的纤维增强复合塑料制成，所述砌块本体内具有至少一个用于容纳填充物的空腔，所述空腔的至少一端形成供所述填充物进入的填充口。

2.  根据权利要求1所述的高性能复合砌块，其特征在于，还包括至少一个加劲肋，所述加劲肋位于所述空腔内且所述加劲肋连接在所述砌块本体的前侧板和后侧板上以将所述空腔分隔成多个子腔。

3.  根据权利要求2所述的高性能复合砌块，其特征在于，还包括多个榫卯件，其中，所述砌块本体外部具有侧面敞开的外部榫卯接口，所述加劲肋上形成有周向封闭的内部榫卯接口，与所述内部榫卯接口配合的榫卯件全部位于所述内部榫卯接口内，与所述外部榫卯接口配合的榫卯件的一部分位于所述外部榫卯接口内。

4.  根据权利要求3所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述内部榫卯接口的横截面为轴对称形状，所述外部榫卯接口的横截面形状与所述内部榫卯接口的位于对称面的一侧的横截面形状相一致。

5.  根据权利要求4所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述内部榫卯接口的横截面形状为多边形或圆形。

6.  根据权利要求2所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述砌块本体的边角处以及所述砌块本体与所述加劲肋的连接处采用圆角过渡。

7.  根据权利要求2所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述加劲肋被构造成单向格栅结构、双向格栅结构或由同心圆以及放射线组成的格栅结构。

8.  根据权利要求1所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述纤维增强复合塑料中的玻璃纤维包括单向玻璃纤维层和表面毡层，其表面毡层可采用碳纤维表面毡或玻璃纤维表面毡。

9.  根据权利要求1所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述纤维增强复合塑料中的玻璃纤维为E型玻璃纤维，所述树脂为含有阻燃剂的环氧树脂或乙烯基脂树脂。

10.  根据权利要求1所述的高性能复合砌块，其特征在于，所述填充物为水泥基材料，所述水泥基材料为普通混凝土、泡沫混凝土或纤维增强泡沫混凝土。

一种高性能复合砌块
技术领域
本发明属于土木工程和节能环保技术领域，涉及一种采用新材料和新型构造形式的高耐久性复合砌块，特别适用于有特殊耐久性能需求的砌体结构建设。
背景技术
砌体结构是一种古老的结构形式，有着悠久的历史和辉煌的纪录，如我国的名胜估计长城，赵州桥等，均为砌体结构。其具有结构简单，施工便捷，成本较低的优点。然而进入近代以来随着世界经济的发展，砌体结构由于其自身固有的抗侧向力较差，整体性差，易开裂的缺点，正逐渐被人所遗忘。为提高砌体结构的抗侧向力能力，提升砌体结构的整体性，砌体结构也逐渐发展出了配筋砼砌块，轻体砖，预制砖墙等改进结构。但改进后的砌体结构一样存在着耐久性问题，并且每年因此而造成了大量的经济损失，甚至引发严重的事故，造成人员、财产伤亡。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种整体结构强度好、耐久性强的高性能复合砌块。
根据本发明实施例的高性能复合砌块，包括：砌块本体，所述砌块本体采用通过拉挤工艺生产的纤维增强复合塑料制成，所述砌块本体内具有至少一个用于容纳填充物的空腔，所述空腔的至少一端形成供所述填充物进入的填充口。
根据本发明实施例的高性能复合砌块不仅整体结构强度好、耐久性强，而且结构紧凑、便于砌筑。
优选地，还包括至少一个加劲肋，所述加劲肋位于所述空腔内且所述加劲肋连接在所述砌块本体的前侧板和后侧板上以将所述空腔分隔成多个子腔。
优选地，还包括多个榫卯件，其中，所述砌块本体外部具有侧面敞开的外部榫卯接口，所述加劲肋上形成有周向封闭的内部榫卯接口，与所述内部榫卯接口配合的榫卯件全部位于所述内部榫卯接口内，与所述外部榫卯接口配合的榫卯件的一部分位于所述外部榫卯接口内。
优选地，所述内部榫卯接口的横截面为轴对称形状，所述外部榫卯接口的横截面形状与所述内部榫卯接口的位于对称面的一侧的横截面形状相一致。
优选地，所述内部榫卯接口的横截面形状为多边形或圆形。
优选地，所述砌块本体的边角处以及所述砌块本体与所述加劲肋的连接处采用圆角过渡。
优选地，所述加劲肋被构造成单向格栅结构、双向格栅结构或由同心圆以及放射线组成的格栅结构。
优选地，所述纤维增强复合塑料中的玻璃纤维包括单向玻璃纤维层和表面毡层，其表面毡层可采用碳纤维表面毡或玻璃纤维表面毡。
优选地，所述纤维增强复合塑料中的玻璃纤维为E型玻璃纤维，所述树脂为含有阻燃剂的环氧树脂或乙烯基脂树脂。
优选地，所述填充物为水泥基材料，所述水泥基材料为普通混凝土、泡沫混凝土或纤维增强泡沫混凝土。
附图说明
图1是根据本发明实施例的砌块本体的剖视示意图。
图2是根据本发明实施例的砌块本体内设置填充物的剖视示意图。
图3是根据本发明实施例的复合砌块的剖视示意图。
图4是根据本发明实施例的同层复合砌块配合的示意图。
图5是根据本发明实施例的榫卯件的示意图。
附图标记：
复合砌块100，填充物200，
砌块本体10，空腔11，子腔111，填充口12，前侧板13，后侧板14，左侧板15，右侧板16，外部榫卯接口17，
加劲肋20，前肋板21，后肋板22，环形套体23，内部榫卯接口24，
榫卯件30，
长度方向A，宽度方向B。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1-5描述本发明实施例的高性能复合砌块100。
如图1、2所示，根据本发明实施例的高性能复合砌块100包括砌块本体10，砌块本体10采用通过拉挤工艺生产的纤维增强复合塑料(FRP，Fiber Reinforced Plastics)制成，砌块本体10内具有至少一个用于容纳填充物200的空腔11，空腔11的至少一端形成供填充物200进入的填充口12。
根据本发明实施例的高性能复合砌块100利用通过拉挤工艺生产的纤维增强复合塑料制成的砌块本体10作为复合砌块100的外部支撑框架，在砌块本体10的空腔11内填充水泥或沙石等填充物200，由此避免了外界物质与内部填充物200接触，不仅整体结构强度好，而且复合砌块100具有更好的耐久性。此外，砌块本体10的重量较轻，便于安装、运输；而且复合砌块100的绝热能力较好，有利于减少建筑物能耗。而且，砌块本体采用通过拉挤工艺生产的纤维增强复合塑料具有如下优点：工厂预制，质量可靠；纤维含量高，约65％，材料强度高；同时降低了树脂含量，节约成本。
其中，在图1所示的具体示例中，砌块本体10的形状为大体长方体，空腔11可以贯通砌块本体10的沿高度方向的两端以使复合砌块100的两端形成两个填充口12，空腔11的形状可以根据需要设置。
在一优选实施例中，如图1所示，高性能复合砌块100还包括至少一个加劲肋20，加劲肋20位于空腔11内且加劲肋20连接在砌块本体10的前侧板13和后侧板14上以将空腔11分隔成多个子腔111。具体地，砌块本体10的前侧板13和后侧板14为沿长度方向A延伸的板件，加劲肋20为板状，加劲肋20的顶端与砌块本体10的顶端相平齐，加劲肋20的底端与砌块本体10的底端相平齐，加劲肋20的前端与砌块本体10的前侧板13连接，加劲肋20的后端与砌块本体10的后侧板14连接。由此，加劲肋20不仅增强了高性能复合砌块100的整体结构强度，而且在高性能复合砌块100错落砌筑时，下层复合砌块100的加劲肋20与上层复合砌块100的加劲肋20或左侧板15或右侧板16相对应以对上层复合砌块100起到良好的支撑作用，防止复合砌块100的中部在压力作用下塌陷，增强了复合砌块100的结构强度。
其中，错落砌筑时，进一步地，上层的相邻两个复合砌块100连接处的侧板与下层的复合砌块100内部的加劲肋20相重合以避免上层复合砌块100的砌块本体10得不到稳定支撑。例如，上层复合砌块100与下层复合砌块100通常沿长度方向A错开1/2长或1/3长，因此加劲肋20在砌块本体10上的位置可以是砌块本体10的长的1/2或1/3处。本领域普通技术人员可以理解，加劲肋20在砌块本体10上的位置还可以是1/4长等等。
需要说明的是，多个子腔111是指加劲肋20与砌块本体10的侧板一起限定出的腔室，加劲肋20内部的腔室不属于子腔111。
如图3、5所示，高性能复合砌块100还包括多个榫卯件30，其中，砌块本体10外部具有侧面敞开的外部榫卯接口17，加劲肋20上形成有周向封闭的内部榫卯接口24，与内部榫卯接口24配合的榫卯件30全部位于内部榫卯接口24内，与外部榫卯接口17配合的榫卯件30的一部分位于外部榫卯接口17内。
具体而言，外部榫卯接口17位于砌块本体10的左侧板15和右侧板16上，左侧板15和右侧板16的中部向内凹陷形成外部榫卯接口17，外部榫卯接口17沿高度方向延伸并穿过复合砌块100本体的两端。左侧板15和外部榫卯接口17形成的结构与右侧板16和外部榫卯接口17形成的结构对称分布。
结合图1看，加劲肋20包括环形套体23以及连接在环形套体23的前端的前肋板21和连接在环形套体23的后端的后肋板22，环形套体23的内孔即为内部榫卯接口24，前肋板21和后肋板22沿宽度方向B延伸，内部榫卯接口24的两端与前肋板21、后肋板22相平齐。内部榫卯接口24和外部榫卯接口17上均设有与其相配合的榫卯件30，内部的榫卯件30可内套在内部榫卯接口24上，外部的榫卯件30的一部分插入外部榫卯接口17，外部的榫卯件30的另外一部分用于连接相邻的复合砌块100的外部榫卯接口17。
这样，位于复合砌块100外部的榫卯件30能够连接相邻的两个复合砌块100，使相邻的复合砌块100紧密贴合且在水平方向上固定不动，从而增强了复合砌块100之间连接的可靠性；而位于砌块本体10内部的榫卯件30不仅增强了复合砌块100内部的强度，而且增大了上下两层复合砌块100的接触面积，使复合砌块100内部具有更好的支撑强度。
有利地，如图2所示，内部榫卯接口24的横截面为轴对称形状，外部榫卯接口17的横截面形状与内部榫卯接口24的位于对称面的一侧的横截面形状相一致。相应地，内部榫卯接口24与加劲肋20形成一个加强结构，该加强结构为轴对称形状，其对称面一侧的横截面形状与左侧板15和外部榫卯接口17形成的结构的横截面形状相一致。由此，不仅有利于上层砌块本体10与下层砌块本体10的充分贴合；而且只需生产一种规格的榫卯件30就能实现其与内部榫卯接口24和外部榫卯接口17的配合，具有更好的通用性。
在一优选实施例中，内部榫卯接口24的横截面形状为多边形或圆形。具体地，如图2所示，内部榫卯接口24的横截面为大体六边形，外部榫卯接口17为大体梯形，相应地，榫卯件30的上端和下端具有局部凹陷以沿长度方向A对砌块本体10进行锁紧。由此，内部榫卯接口24便于生产和安装。
本领域普通技术人员可以理解，内部榫卯接口24的形状可以是图1所示的类似蝴蝶结的形状，也可以是其它任一能够实现相邻的两个砌块本体10之间锁紧的形状。
有利地，砌块本体10的边角处以及砌块本体10与加劲肋20的连接处采用圆角过渡。具体地，砌块本体10的相邻侧板的连接处、砌块本体10与加劲肋20的连接处、加劲肋20的边 角处等等均采用圆角过渡。这样，避免了复合砌块100的应力集中。
具体而言，加劲肋20可被构造成单向格栅结构、双向格栅结构或由同心圆以及放射线组成的格栅结构。其中，单向格栅结构内部格子由多个平行设置的条形筋板限定出；双向格栅结构内部的格子由多个平行设置的横向条形筋板以及与横向条形筋板相交的纵向条形筋板限定出；由同心圆以及放射线组成的格栅结构的格子由同心圆以及沿同心圆径向分布的放射线限定出。由此，加劲肋20具有更好的结构强度。
在一些实施例中，纤维增强复合塑料中的玻璃纤维为E型玻璃纤维，树脂为环氧树脂或乙烯基脂树脂。这样，采用E型玻璃纤维使砌块本体10具有较高的耐久性，采用环氧树脂或乙烯基脂树脂使砌块本体10具有较高的闹俯视能力和耐久性。可选择地，纤维增强复合塑料中的树脂具有阻燃剂。如此，砌块本体10具有更好的阻燃性。
在一优选实施例中，纤维增强复合塑料中的玻璃纤维包括单向玻璃纤维层和表面毡层。进一步地，表面毡层为碳纤维表面毡，能有效防止砌块本体10产生静电，具有更好的安全性，便于生产和施工。
可选择地，填充物200为水泥基材料、沙子或石块或者为水泥基材料、沙子、石块中的两种或两种以上材料的组合。具体地，在交通不便且使用环境恶劣的环境或地区(如离岸较远的海岛、岛礁)上使用该高性能复合砌块100时，填充物200可直接采用海边的沙子，合理利用资源，便于施工。
在一优选实施例中，填充物200为普通混凝土、泡沫混凝土或纤维增强泡沫混凝土。采用混凝土使填充物200与复合砌块100之间连接紧密，进一步增强了复合砌块100的整体结构强度。
实际施工包括如下步骤：
首先，根据复合砌块100的截面设计图纸，采用拉挤工艺制作出所需的复合砌块100本体及榫卯连接件。
其次，采用错落式衬砌方法砌筑FRP型材。具体地，如图4所示，将榫卯件30分别插入相邻的复合砌块100的外部榫卯接口17内以及每个复合砌块100的内部榫卯接口24内，以将同层的复合砌块100固定连接；在下层复合砌块100的上方放置上层复合砌块100，上层复合砌块100内部的连接方式与下层复合砌块100相一致，上层复合砌块100沿长度方向A与下方复合砌块100错开，上层的两个相邻复合砌块100的连接处的侧板与下层复合砌块100的加劲肋20相对应，上层的两个相邻复合砌块100的外部榫卯接口17与下层的复合砌块100的内部孙梅接口相对，上层的榫卯件30与下层的榫卯件30相对。
最后，向每个复合砌块100内部的空腔11添加填充物200，并振捣密实。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。