不可燃的净零能量建筑系统的制作方法

本公开总体上涉及住宅和商业建造行业中的不可燃建筑系统。

背景技术：

1、传统建筑材料和工艺的问题与住宅和商业结构中的火损伤和能量效率有关，这两者都代表一般而言整个建造行业且特别是加利福尼亚州中的主要关注。除了直接火暴露之外，在600华氏度的燃烧热会引起建筑物结构点燃，并且因为传统的木材材料是高度易燃且可燃的，所以这些材料通常几乎不提供防止结构燃烧的保护。

2、目前尚未有完全解决这些问题的解决方案。一些尝试的解决方案包括简单的缓解策略，诸如增厚的灰泥、关闭通风口和保持电刷远离家庭，但是这些解决方案集中于减轻直接火暴露而不是火和燃烧抵抗和防止。其他解决方案已经尝试使用混凝土而不是木材用于建筑物墙，但是混凝土是重材料并且易于开裂。一些混凝土解决方案试图将绝热层放置在厚的混凝土层之间，但是这些厚的混凝土层通常需要钢加强件，这使得混凝土甚至更重并且更昂贵。存在对于向住宅和商业建筑结构提供火和燃烧抵抗和能量效率的轻质、成本有效的解决方案的需求。

技术实现思路

1、本公开描述了用于住宅和商业结构的绝热混凝土墙面板。本文描述的系统可用于防止结构火和燃烧损坏，并且另外，用于向住宅和商业建筑物提供节能和净零能量结果。

2、本公开的实施例提供了具有在两层混凝土之间的绝热层的夹层墙面板。与使用用于外层的钢加强混凝土的现有夹层墙构造不同，本公开描述了纤维加强混凝土的使用，纤维加强混凝土更轻、更坚固且更耐火。在整个建造行业中已知混凝土在压缩下具有高强度但在张力下具有相对低的强度。

3、大量的混凝土(例如混凝土板坯、地基或墙面板)通常需要加强件来帮助混凝土维持它的形状(尤其是当暴露于张力时)。传统上，钢笼已经被用于加强混凝土，但是钢加强件增加混凝土的重量并且要求混凝土的增厚以保护钢免受锈蚀和腐蚀。相反，本公开描述了将纤维材料(例如，玻璃纤维、聚丙烯、尼龙)与混凝土混合以产生纤维加强混凝土复合材料。交织和嵌入混凝土内的纤维的添加提供了下面讨论的许多益处，包括拉伸强度、更轻的重量、火抵抗和能量效率。

4、通常，本说明书中描述的主题的创新方面可以体现在墙面板中，所述墙面板包括：至少两个纤维加强混凝土层，所述至少两个纤维加强混凝土层包括具有交织纤维材料的混凝土；绝热层；以及连接器。所述绝热层被夹在所述至少两个纤维加强混凝土层之间，并且所述连接器延伸穿过所述绝热层和所述混凝土层，以在所述绝热层和所述混凝土层之间创建复合作用。该方面的其他实施方式包括对应的系统、设备和方法。

5、在另一个总体方面中，本说明书中描述的主题的创新方面可以体现在包括以下动作的方法中：提供具有在第一横向维度上的长度和在第二横向维度上的宽度的预设模具；通过将含有纤维材料的湿混凝土混合物浇注到所述预设模具中，形成第一混凝土层；在所述混凝土混合物仍然是湿的同时，安装绝热层和一个或更多个连接器，使得所述绝热层和所述连接器嵌入到所述预设模具中的所述第一混凝土层中；通过将含有纤维材料的所述混凝土混合物浇注在所述预设模具中的所述绝热层和所述连接器上，形成第二混凝土层；以及允许所述第一混凝土层和所述第二混凝土层干燥，从而通过在所述第一混凝土层和所述第二混凝土层、所述绝热层和所述连接器之间的复合作用形成夹层墙面板。所述绝热层的长度小于所述预设模具的宽度，所述绝热层的宽度小于所述预设模具的宽度，或两者均成立。

6、在另一个总体方面，本说明书中描述的主题的创新方面可以体现在如下建筑系统中，所述建筑系统包括：多个墙面板，每一个墙面板包括：第一混凝土层和第二混凝土层，所述第一混凝土层和所述第二混凝土层中的每一个包括纤维加强混凝土，所述纤维加强混凝土包括嵌入有交织纤维材料的混凝土；绝热层，所述绝热层被设置在所述第一混凝土层与所述第二混凝土层之间；多个连接器，所述多个连接器在整个所述墙面板上间隔开，每一个连接器从所述第一混凝土面板延伸穿过所述绝热层并进入到所述第二混凝土面板中；提升锚固件，所述提升锚固件嵌入在所述墙面板的上端处的第一区域中，所述绝热层在所述第一区域处凹入，从而形成在所述第一混凝土层和所述第二混凝土层之间延伸的实心纤维加强混凝土的第一区；以及在所述墙面板的下端处的第二区域，所述绝热层在所述第二区域处凹入，从而形成在所述第一混凝土层和所述第二混凝土层之间延伸的实心纤维加强混凝土的第二区，所述第二区域的尺寸被设定成接纳至少两个tapcon锚固件。将所述绝热层的周边边缘从所述第一混凝土层和所述第二混凝土层的相应周边边缘插入，并且所述绝热层的整个所述周边边缘由纤维加强混凝土的帽覆盖。

7、在另一个总体方面中，本说明书中描述的主题的创新性方面可以体现在包括以下动作的方法中：由第一预设模具形成第一夹层墙面板，并且由第二预设模具形成第二夹层墙面板；以及通过将至少一个大直径tapcon锚固件钻通所述第一夹层墙面板和所述第二夹层墙面板的实心纤维加强混凝土部分，将所述第一夹层墙面板栓接到所述第二夹层墙面板。所述第一夹层墙面板和所述第二夹层墙面板中的每一个包括：两个纤维加强混凝土层；在所述两个纤维加强混凝土层之间的绝热层；至少一个连接器，所述至少一个连接器延伸穿过所述绝热层和所述混凝土层；以及实心纤维加强混凝土部分。

8、这些和其他实施方式可以各自可选地包括以下特征中的一个或更多个。

9、在一些实施方式中，所述纤维加强混凝土层不大于约两英寸厚。

10、在一些实施方式中，所述绝热层至少约四英寸厚。

11、在一些实施方式中，纤维加强混凝土层包括聚丙烯纤维、聚乙烯纤维或两者。

12、在一些实施方式中，墙面板包括覆盖绝热层的实心混凝土部分。在一些实施方式中，实心混凝土部分包括纤维加强混凝土材料。在一些实施方式中，实心混凝土部分包括至少一个大直径tapcon锚固件。

13、在一些实施方式中，所述混凝土层中的所述纤维材料被构造成当暴露于热时形成气穴。

14、在一些实施方式中，所述墙面板不包括加强钢材料。

15、在一些实施方式中，墙面板包括不具有绝热层的实心纤维加强混凝土部分。在一些实施方式中，实心混凝土部分包括至少一个大直径tapcon锚固件。

16、在一些实施方式中，预设模具包括开口。在一些实施方式中，动作包括从预设模具中的开口形成在夹层墙面板中的窗户或门。

17、在一些实施方式中，动作包括从预设模具提升夹层墙面板。

18、在一些实施方式中，夹层墙面板包括实心纤维加强混凝土部分。

19、在一些实施方式中，动作包括在绝热层上添加纤维加强混凝土部分，使得实心混凝土部分完全覆盖绝热层。

20、在一些实施方式中，绝热层的长度比预设模具的长度小2英寸，绝热层的宽度比预设模具的宽度小2英寸，或两者均成立。

21、在一些实施方式中，所述预设模具具有在第一横向维度上的长度和在第二横向维度上的宽度，并且其中所述绝热层的长度小于所述预设模具的宽度，所述绝热层的宽度小于所述预设模具的宽度，或两者均成立。

22、在一些实施方式中，所述第一混凝土层不包括完全在由所述第一混凝土层限定的平面内延伸的钢加强件。所述第二混凝土层不包括完全在所述第二混凝土层的平面内延伸的钢加强件。

23、在一些实施方式中，所述多个墙面板中的至少一个包括：嵌入在所述第一混凝土层内的导管盒；和被连接到嵌入在所述第一混凝土层内的所述导管盒的导管。

24、在一些实施方式中，动作包括：将第一组墙面板定位在第一标高处；在定位第一组墙面板之后，将底板安装在第一组墙面板上；在安装底板之后，将第二组墙面板提升并定位在第一组墙面板上且在高于第一标高的第二标高处；以及在提升并定位第二组墙面板之后，将顶板安装在第二组墙面板上。第一组墙面板包括第一夹层墙面板和第二夹层墙面板。

25、可以实施本说明书中描述的主题的特定实施方式，以便实现以下优点中的一个或更多个。

26、高强度混凝土是不易燃且不可燃的，从而提供优于常规木材材料的优异火抵抗。此外，具有绝热芯的高质量混凝土存储和释放热能，从而允许hvac系统的较低使用以维持期望的温度，从而提供更可负担得起的净零能量结果。