【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑施工，尤其是涉及一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板及施工方法。
技术介绍
1、随着现代建筑技术的不断发展与人们生活水平的日益提高，现如今粗放式的建筑施工工艺存在机械化程度低、环境破坏与资源浪费情况严重的问题，已经不再能够满足人们的需求。为此，国家已经开始推广装配式建筑施工方法，但传统的装配式施工仍存在成本较高、运输困难、尺寸存在限制、应用限制较大、抗震性能较差、结构质量较差等等问题。而现有的混凝土蒙皮施工技术，存在承载力不足，蒙皮自身缺少拉伸延性，蒙皮与模板整体性较差等问题，易造成生命财产损失。此外，考虑到未来的施工场地很可能包括极地、海洋、沙漠与深空等极端环境，施工条件较为特殊，传统的施工方式与装配式施工存在依赖人工等问题，难以适用，因此有必要设计一种新的快速建造的施工工艺。
2、专利公开号cn111411794a公开了一种砌块加强层，是采用超高分子量聚乙烯纤维增强超高延性混凝土，通过施工实现的在砌块表面形成的涂覆层。砌体加强层采用超高分子量聚乙烯纤维增强高延性混凝土作为砌块外部的连续砂浆层，并可通过人工、3d打印或混凝土快速喷射连续铺浆，精确控制其厚度。但是砌块加强层不具有仿生昆虫鞘翅结构。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板及施工方法，该模板具有降低成本、便于运输、尺寸调整方便、抗震性能与结构质量较好的优势。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实
3、在一方面，本专利技术提供一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，包括：沿厚度方向布置有若干孔洞的轻质芯材模板；
4、位于所述轻质芯材模板上下表面的蒙皮，所述蒙皮具有与所述孔洞匹配的仿生昆虫鞘翅结构。
5、进一步的，所述轻质芯材模板之间通过榫卯结构连接，所述榫卯结构包括垂直于所述孔洞一侧的连接件和另一侧的凹槽，便于后续的装配。
6、进一步的，所述轻质芯材模板的材质包括泡沫塑料、木/竹/秸秆建材、橡胶、人造蜂窝等。其中常用的发泡聚苯乙烯(expandable polystyrene，eps)，抗压屈服强度>1.0mpa，弹性模量>5mpa，相对超高性能混凝土较低，且具有一定的压缩变形恢复能力。
7、进一步的，所述轻质芯材模板的形状与尺寸可按照建筑结构设计、荷载工况与组装方式设计确定。通过采用不同设计的轻质芯材模块板，可以根据建筑用途与施工条件创建各种自定义空间。
8、进一步的，所述孔洞的尺寸与位置应依据实际工况进行布置，可选圆形孔洞或正方形空洞，其直径或边长应在50mm～200mm范围内，面积占比10％-20％；其布置应考虑力学性能，模拟昆虫鞘翅的夹芯层六边形蜂窝壁结构，在对应的端点处布置，在轻质芯材模板上呈六边形分布，以形成含仿生昆虫鞘翅结构的轻质夹芯层状三合板结构。
9、进一步的，所述蒙皮的材料为超高延性混凝土，包括超高分子量聚乙烯纤维增强超高延性混凝土，或其他拉伸变形能力大于6％、抗拉强度达10mpa以上、抗弯强度达30mpa以上、抗压强度可达100mpa以上的混凝土材料。因为超高延性混凝土具有优异的拉伸性能，可采用钢筋网片替代钢筋甚至完全剔除钢筋。
10、进一步的，所述仿生昆虫鞘翅结构为与所述蒙皮一体成型，深入所述孔洞的柱状结构。
11、进一步的，所述轻质芯材模板的厚度为80～180mm，所述蒙皮的厚度为10～30mm，所述仿生昆虫鞘翅结构的厚度与所述轻质芯材模板厚度相同。
12、进一步的，所述仿生昆虫鞘翅结构复合形成仿生轻量化材料，在提高结构承载力的同时可以避免轻质芯材模板在建筑的使用中发生溃缩。
13、在另一方面，本专利技术还提供一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板的施工方法，包括以下步骤：
14、s1：确定所述轻质芯材模板的宏观几何特征；
15、s2：确定所述轻质芯材模板的孔洞和榫卯结构大小及位置分布；
16、s3：制备所述轻质芯材模板并进行拼装装配；
17、s4：制备超高延性混凝土，并将其喷射至所述轻质芯材模板内外表面至一定厚度，填补所述轻质芯材模板的孔洞形成仿生昆虫鞘翅结构；
18、s5：养护喷射的超高延性混凝土，并进行表面处理，在所述轻质芯材模板的内外表面得到蒙皮，即完成仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板的施工。
19、进一步的，在步骤s1中，所述轻质芯材模板的宏观几何特征根据建筑用途与施工条件自定义空间后，依据昆虫鞘翅仿生机理，结合建筑结构尺寸、荷载工况与组装方式设计确定。
20、进一步的，在步骤s2中，所述孔洞和榫卯结构大小及位置分布根据据施工条件、建筑结构尺寸、荷载情况与组装方式结合昆虫鞘翅仿生机理设计确定。所述榫卯结构用于提升整体性。
21、进一步的，在步骤s4中，所述超高延性混凝土的制备过程采用中国专利cn201911126835.9提供的制备方法。
22、进一步的，在步骤s5中，所述超高延性混凝土的养护的具体步骤为：喷射混凝土1～3小时后开始洒水养护，25～30天后取芯检测强度。
23、进一步的，在步骤s5中，所述超高延性混凝土的表面处理的具体步骤为：在所述轻质芯材模板的内外表面得到的蒙皮外表面抹灰、铺贴饰材。
24、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
25、(1)和传统粗放式施工方法相比，本专利技术采用了轻质芯材模板装配加表面喷射蒙皮的施工方法，具有节能环保、减少人工成本、施工机械化程度高的优势，同时可以加快施工进度、缩短施工工期，复合形成的仿生昆虫鞘翅结构可以提高建筑的力学性能。
26、(2)本专利技术采用了预制轻质芯材模板进行装配，结合了现场表面喷射蒙皮的施工方法，相较于传统的装配式建筑施工方法可以显著降低生产、运输成本。此外轻质芯材模板设计不受限制，生产方面，成本较低，尺寸调整方便，并且喷射得到的复合结构整体性更好，抗震性能具有优势。选用超高延性混凝土喷射形成双面蒙皮结构，具有高韧性、高抗裂性能和高鲁棒性，能极大提高建筑的抗震性能和耐久性。
27、(3)本专利技术中轻质芯材模块间的装配选用榫卯结构进行连接，增强了结构的整体性。同时预留孔洞结合喷射超高延性混凝土形成仿生昆虫鞘翅结构，提高承载力的同时可以避免相对较软的轻质芯材模板在日常使用中出现溃缩。
28、(4)本专利技术更容易结合机械臂等自动化智能建设方法并投入使用，可以大大减少对人工的依赖，在未来进行人力资源不足的极地、深空等极端条件下的建造时更加适用。
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1.一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述轻质芯材模板(1)之间通过榫卯结构连接，所述榫卯结构包括垂直于所述孔洞(101)一侧的连接件(301)和另一侧的凹槽(302)。
3.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述轻质芯材模板(1)的材质包括泡沫塑料、木/竹/秸秆建材、橡胶、人造蜂窝。
4.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述蒙皮(2)的材料为超高延性混凝土，包括超高分子量聚乙烯纤维增强超高延性混凝土。
5.根据权利要求4所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述超高延性混凝土包括超高分子量聚乙烯纤维增强超高延性混凝土，或其他拉伸变形能力大于6％、抗拉强度达10MPa以上、抗弯强度达30MPa以上、抗压强度可达100MPa以上的混凝土材料。
6.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述仿生
7.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述轻质芯材模板(1)的厚度为80～180mm，所述蒙皮(2)的厚度为10～30mm，所述仿生昆虫鞘翅结构(201)的厚度与所述轻质芯材模板(1)厚度相同。
8.如权利要求1～7任一所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板的施工方法，其特征在于，在步骤S1中，所述轻质芯材模板(1)的宏观几何特征根据建筑用途与施工条件自定义空间后，依据昆虫鞘翅仿生机理，结合建筑结构尺寸、荷载工况与组装方式设计确定。
10.根据权利要求8所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板的施工方法，其特征在于，在步骤S2中，所述孔洞(101)和榫卯结构大小及位置分布根据据施工条件、建筑结构尺寸、荷载情况与组装方式结合昆虫鞘翅仿生机理设计确定。
...【技术特征摘要】
1.一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述轻质芯材模板(1)之间通过榫卯结构连接，所述榫卯结构包括垂直于所述孔洞(101)一侧的连接件(301)和另一侧的凹槽(302)。
3.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述轻质芯材模板(1)的材质包括泡沫塑料、木/竹/秸秆建材、橡胶、人造蜂窝。
4.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述蒙皮(2)的材料为超高延性混凝土，包括超高分子量聚乙烯纤维增强超高延性混凝土。
5.根据权利要求4所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板，其特征在于，所述超高延性混凝土包括超高分子量聚乙烯纤维增强超高延性混凝土，或其他拉伸变形能力大于6％、抗拉强度达10mpa以上、抗弯强度达30mpa以上、抗压强度可达100mpa以上的混凝土材料。
6.根据权利要求1所述的一种仿生昆虫鞘翅结构的蒙皮轻质芯材模板...
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