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CN114753549A - 一种轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法 - Google Patents

一种轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法 Download PDF

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CN114753549A
CN114753549A CN202210273899.9A CN202210273899A CN114753549A CN 114753549 A CN114753549 A CN 114753549A CN 202210273899 A CN202210273899 A CN 202210273899A CN 114753549 A CN114753549 A CN 114753549A
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CN
China
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foamed ceramic
light steel
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aluminum alloy
foamed
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曹万林
刘策
刘文超
张克胜
杨兆源
刘亦斌
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Beijing University of Technology
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Beijing University of Technology
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Abstract

本发明公开了一种轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法，由装饰铝合金板、发泡陶瓷板、钢丝网纤维水泥砂浆面层、钢筋网、轻钢龙骨边框、发泡混凝土层和硅酸钙板组成。复合墙板主体材料发泡陶瓷是一种新型绿色建筑材料，轻质高强，高效节能，具有一定的保温效果。将发泡陶瓷板开槽植筋构造强化、附加轻钢龙骨边框构造强化、发泡混凝土层构造强化、外侧装饰铝合金板构造强化有机地匹配，构成了一种具有四强化特征的复合墙板。该复合墙板的平面外受力性能强，轻钢龙骨边框与发泡陶瓷板组合墙体的整体工作性能好、整体性强、绿色环保，为装配式轻钢组合结构外围护结构体系的工程设计提供了关键技术支撑。

Description

一种轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板 及作法
技术领域
本发明涉及轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法，属于结构工程技术领域。
背景技术
当前，城市化进程的加快，大体量的建筑工程项目对绿色环保问题缺乏足够认识，制约了建筑行业的发展，而建筑行业的发展要遵循绿色高质量发展的原则。装配式建筑就是通过装配技术提高建筑的工业化水平，将部件预制，并进行模块化组装。装配式绿色建筑技术节约资源、降低污染、便于成本管控和施工管理，能够满足施工质量要求的同时，又满足绿色建筑可持续发展的目标。
我国建筑能耗逐年大幅度上升，使建筑节能已成为我国建筑行业发展的一个重要领域，目前，建筑围护结构的耗热量约占建筑采暖空调能耗的三分之一以上，其中墙体所占密度最大，约占通过围护结构传热和耗热的75％-80％。装配式围护体系是装配式建筑的重要组成部分，采用轻质新绿色的新型材料的复合保温外挂墙板能够满足外墙的保温节能要求，成为实现建筑节能的有效手段。传统的单一材料墙体往往难以同时满足力学及较高的保温隔热要求，故而复合墙板应运而生。复合墙指两种或两种材料以上组合形成的复合墙体，应用于建筑结构外围护体系的复合墙通常具有轻质高强、保温性能好、防火、防水、耐腐蚀、生产效率高、便于装配等优越性能。建筑结构外围护复合墙板除了具有良好的保温性能以外，还需要承受面外水平地震作用、风荷载或面外冲击荷载，因此对复合墙板开展平面外受力性能试验研究十分有必要。
自20世纪中叶以来，冷弯薄壁轻钢结构广泛应用于发达国家。冷弯薄壁型钢广泛冷弯薄壁型钢较于其他类型的钢结构，具有自身重量较轻、产业化程度高、综合经济效益高、可实现装配式等优点，多应用于装配式建筑围护保温装饰一体化的外围护结构墙板系统中。作为装配式钢结构体系的主要配套部品，轻钢龙骨墙板承担了围护、保温、装饰等多种功能。
发泡陶瓷是以工业固体废弃物或其他矿物原料为主要原料，加入外加剂和发泡剂，经高温焙烧发泡而制成的具有保温隔热性能的轻质板状陶瓷制品。发泡陶瓷不仅采用工业废渣，符合国家节能减排政策，而且具有轻质、隔热、保温、防火、隔声等优势，易于切割和组装，适合应用于装配式外围护结构体系中。如何将发泡陶瓷板科学合理地用于装配式建筑围护保温装饰一体化的外围护结构墙板系统、如何安全可靠的将轻钢龙骨与发泡陶瓷板组合、如何实现结构围护装饰一体化轻质墙板，是目前工程界十分关注和亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法，以解决如何将发泡陶瓷板科学合理地用于装配式建筑围护保温装饰一体化的外围护结构墙板系统、如何安全可靠的将轻钢龙骨与发泡陶瓷板组合、如何实现结构围护装饰一体化轻质墙板等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板构造，该墙板构造包括装饰铝合金板(1)、发泡陶瓷板(2)、钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)、钢筋网(4)、轻钢龙骨边框(5)、发泡混凝土层(6)和硅酸钙板(7)；发泡陶瓷板(2)上开有沟槽(8)，将焊接好的钢筋网(4)置于沟槽(8)，用填充材料(9)将沟槽(8)填满；发泡陶瓷板(2)开沟槽(8)一侧四边开孔埋置木块(10)；发泡陶瓷板(2)开槽侧复合钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)；自攻螺钉(11)通过轻钢龙骨边框(5)固定在墙板一侧，自攻螺钉(11)布置位置与发泡陶瓷板(2)四边开孔埋置木块(10)位置对应；轻钢龙骨边框(5)上开圆孔用于灌注发泡混凝土层(6)；硅酸钙板(7)与轻钢龙骨边框(5)采用自攻螺钉(11)方式固定；装饰铝合金板(1)布置在发泡陶瓷板(2)不开槽的一侧，复合在钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)外侧。
所述的装饰铝合金板(1)应用于外墙装饰。装饰铝合金板(1)厚度2mm-3mm，宽度和厚度与主体墙板一致。根据具体的外墙装饰要求和设计要求合理调整选择装饰铝合金板的样式。
所述的发泡陶瓷板(2)作为墙板的主体部分采用的是一种新型的绿色建筑材料，发泡陶瓷是用废弃的材料高温煅烧而成的。发泡陶瓷有良好的保温隔热功能，其密度在500kg/m3左右，是一种轻质绿色建材。发泡陶瓷板(2)板厚不低于80mm，在其一侧开沟槽(8)用于埋置钢筋网(4)，并在沟槽(8)内灌注填充材料(9)。发泡陶瓷板(2)具有脆性，通过在发泡陶瓷板(2)开沟槽(8)埋置钢筋网(4)，可以改善墙板的变形能力。
所述的钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)是以水泥砂浆为基材并复合钢丝网的面层。钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)复合在发泡陶瓷板的开槽侧，可提高墙板的变形能力和承载能力。钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)厚度为20mm-30mm，钢丝直径0.8mm-1.5mm，钢丝网网格宽50mm。
所述的钢筋网(4)为用于解决发泡陶瓷板(2)本身脆性的问题，可以提高墙板的承载能力。考虑墙板双面受力的特点，钢筋布置在发泡陶瓷板中性轴位置处，钢筋埋深不宜小于发泡陶瓷板(2)板厚的1/3且不宜大于板厚的1/2。钢筋直径4mm-6mm，钢材强度不低于Q235B，配筋间距不小于100mm，钢筋垂直布置，钢筋网(4)嵌于沟槽(8)内并用填充材料(9)填满。
所述的轻钢龙骨边框(5)为冷弯薄壁型钢焊接而成的，位于发泡陶瓷板(2)开槽一侧，用自攻螺钉(11)固定在钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)的内侧，边框外边尺寸与墙板一致。轻钢龙骨边框(5)内侧采用自攻螺钉(11)与硅酸钙板(7)连接。轻钢龙骨边框(5)采用C型钢，截面厚度不低于3mm，截面高度100mm-120mm，截面宽度不低于40mm，钢材强度不低于Q235B。轻钢龙骨边框(5)上开圆孔用于制备发泡混凝土，圆孔大小按照灌注发泡混凝土的施工要求进行设置。
所述的发泡混凝土层(6)主体材料是发泡混凝土，用来填充轻钢龙骨边框(5)与硅酸钙板(7)形成的空间里。通过在轻钢龙骨边框(5)上开圆孔的方式灌注，将轻钢龙骨边框(5)、硅酸钙板(7)作为制模板。发泡混凝土是通过发泡剂的发泡系统用机械方式充分发泡，并将发泡剂与水泥浆均匀混合，经过发泡机的注浆系统进行现场施工而成的，有轻质隔热等优势，可应用于围护保温一体化墙板中。
所述的硅酸钙板(7)为用于轻钢龙骨复合墙体的壁板以及轻质混凝土灌浆墙的壁板的轻质板材，具有防潮、防火，可加工性强等优势。硅酸钙板(7)通过自攻螺钉(11)固定在轻钢龙骨边框(5)上，厚度可采用10-12mm。硅酸钙板(7)与轻钢龙骨边框(5)形成的封闭空间为发泡混凝土的制备提供模具。
所述的沟槽(8)为用于埋置钢筋网(4)，在发泡陶瓷板(2)一侧的凹槽。沟槽(8)深度不宜小于板厚的1/3且不宜大于板厚的1/2，沟槽的宽度为10mm-15mm。沟槽(8)间距对应钢筋网(4)中钢筋间距。沟槽(8)深度不宜小于钢筋网(4)埋深，沟槽的宽度不宜小于钢筋直径。
所述的填充材料(9)为填充沟槽(8)的材料，可采用高强灌浆料或轻骨料混凝土等材料进行填充，通过对沟槽(8)的填充可以有效的弥补开槽对发泡陶瓷板(2)的损伤，有效提高发泡陶瓷复合墙板的整体受力性能。
所述的木块(10)埋置在发泡陶瓷板(2)开槽侧，用于通过自攻螺钉(11)固定轻钢龙骨边框(5)。由于发泡陶瓷材料是一种脆性材料，为预防自攻螺钉(11)对发泡陶瓷板(2)的损伤，更好的连接墙板的各部分材料。木块(10)采用圆柱体或矩形，木块高度20mm，间距200mm布置在发泡陶瓷板(2)板边的，距离板边15mm-20mm。
所述的自攻螺钉(11)是钢制经过表面镀锌钝化的快装坚固件，多用于薄板之间的连接。自攻螺钉(11)布置间距不大于200mm，布置在距离板四边20mm处，用于固定轻钢龙骨边框(5)和硅酸钙板(7)。用于固定轻钢龙骨边框(5)的自攻螺钉(11)布置位置同发泡陶瓷板(2)中预埋木块(10)位置对应。
本发明涉及轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法，其具体做法如下：
第一步：在工厂制备发泡陶瓷板(2)，按照尺寸要求进行切割。根据设计的钢筋间距和钢筋埋深，在发泡陶瓷板(2)一侧开沟槽(8)。在发泡陶瓷板(2)开槽侧四边相应位置处埋置木块(10)。
第二步：在工厂下料加工钢筋和相应尺寸的轻钢龙骨，购买自攻螺钉(11)。将轻钢龙骨焊接成轻钢龙骨边框(5)，在轻钢龙骨边框(5)相应位置上开圆孔，便于后期灌注发泡混凝土。
第三步：将钢筋置于预先在发泡陶瓷板(2)上切割的横向和纵向沟槽内(8)，并在沟槽内灌注填充材料(9)。待填充材料(9)风干后，在发泡陶瓷板开槽侧复合钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)，待钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)风干后，在墙板外面粘接装饰铝合金板(1)。
第四步：将轻钢龙骨边框(5)安装在墙板内侧(发泡陶瓷板开槽侧)，采用自攻螺钉(11)固定，自攻螺钉(11)布置位置与发泡陶瓷板(2)预埋木块(10)位置对应。
第五步：采用自攻螺钉(11)将硅酸钙板(7)固定在轻钢龙骨边框(5)上。通过轻钢龙骨边框(5)上的圆孔经过发泡机的注浆系统灌注发泡混凝土，形成发泡混凝土层(6)，在室内密闭环境下养护。
与现有技术相比，本发明涉及轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法，具有以下优势：
(1)发泡陶瓷板、硅酸钙板、铝合金板、冷弯薄壁型钢等材料均属于轻质建筑材料，能够满足结构围护装饰一体化墙板的建筑要求。各部分材料性能稳定应用广泛、取材便捷、成本低、适用性强，可应用于外围护墙板体系中。作为一种新型绿色建筑材料，主体材料发泡陶瓷高效节能，具有一定的保温效果，可实现结构保温一体化功能，能够满足我国建筑节能设计标准。
(2)整体性强，受力性能好。采用自攻螺钉连接固定墙板部件，连接可靠，能够满足墙板的构造要求。钢丝网纤维水泥砂浆面层以及沟槽填充材料弥补了开槽对发泡陶瓷板的影响；内嵌钢筋网提高了发泡陶瓷复合墙板整体变形能力；通过复合钢丝网纤维水泥砂浆面层和附加轻钢龙骨边框，显著提高了复合墙板的整体受力性能。
(3)设计简单，功能完备。轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板兼顾轻质、围护、装饰、保温、防火等多种功能，可用于装配式轻钢组合外围护墙板体系中，满足建筑外墙的设计要求。自攻螺钉的应用操作简单，布置灵活；将木块预埋在发泡陶瓷板内可有效降低自攻螺钉对发泡陶瓷板造成损坏的风险，木块取材方便，可灵活布置。
(4)绿色环保、施工便捷。发泡陶瓷材料符合绿色建材制造技术，本发明涉及的预制连接件耗钢量少，材料易得，有利于实现绿色围护体系，最终实现建材产品产业化。
附图说明
图1轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板示意图
图2轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板拆解图
图3步骤一实施示意图。
图4步骤三实施示意图。
图5步骤四实施示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明做进一步说明。
如图1所示，轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板构造，该墙板构造包括装饰铝合金板(1)、钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)、发泡陶瓷板(2)、钢筋网(4)、轻钢龙骨边框(5)、发泡混凝土层(6)、硅酸钙板(7)。发泡陶瓷板(2)上开沟槽(8)，将焊接好的钢筋网(4)置于沟槽(8)，用填充材料(9)将沟槽(8)填满；发泡陶瓷板(2)开沟槽(8)一侧四边开孔埋置木块(10)；发泡陶瓷板(2)开槽侧复合钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)；用自攻螺钉(11)将轻钢龙骨边框(5)固定在墙板一侧，自攻螺钉(11)布置位置与发泡陶瓷板(2)四边开孔埋置木块(10)位置对应；轻钢龙骨边框(5)上开圆孔用于灌注发泡混凝土层(6)；硅酸钙板(7)与轻钢龙骨边框(5)采用自攻螺钉(11)方式固定。如图2所示。
本发明涉及轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板及作法，其具体做法如下：
第一步：在工厂制备发泡陶瓷板(2)，按照尺寸要求进行切割。根据设计的钢筋间距和钢筋埋深，在发泡陶瓷板(2)一侧开沟槽(8)。在发泡陶瓷板(2)开槽侧四边相应位置处埋置木块(10)。如图3所示。
第二步：在工厂下料加工钢筋和相应尺寸的轻钢龙骨，购买自攻螺钉(11)。将轻钢龙骨焊接成轻钢龙骨边框(5)，在轻钢龙骨边框(5)相应位置上开圆孔，便于后期灌注发泡混凝土。
第三步：将钢筋置于预先在发泡陶瓷板(2)上切割的横向和纵向沟槽内(8)，并在沟槽内灌注填充材料(9)。待填充材料(9)风干后，在发泡陶瓷板开槽侧复合钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)，待钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)风干后，在墙板外面粘接装饰铝合金板(1)。如图4所示。
第四步：将轻钢龙骨边框(5)安装在墙板内侧(发泡陶瓷板开槽侧)，采用自攻螺钉(11)固定，自攻螺钉(11)布置位置与发泡陶瓷板(2)预埋木块(10)位置对应。如图5所示。
第五步：采用自攻螺钉(11)将硅酸钙板(7)固定在轻钢龙骨边框(5)上。通过轻钢龙骨边框(5)上的圆孔经过发泡机的注浆系统灌注发泡混凝土，形成发泡混凝土层(6)，在室内密闭环境下养护。
根据墙板组合结构相关设计规范，以及工程应用需求，确定发泡陶瓷板的跨度和宽度，调整装饰铝合金板的厚度、发泡陶瓷板的厚度、钢丝网纤维水泥砂浆面层的厚度以及硅酸钙板的厚度。
根据墙体抗剪能力、抗弯能力以及抗震承载能力需求和建筑结构荷载规范对墙板所受荷载的设计要求，确定轻钢龙骨截面的类型、尺寸和厚度；调整钢筋埋深以及开槽深度。
根据建筑外墙的设计要求外观设计要求，调整装饰铝合金板的材料进而确定装饰铝合金板的样式和种类。
根据建筑荷载大小以及墙板材料和尺寸的确定，调整自攻螺钉的布置间距和数量。
采用本发明所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板兼顾装饰美观、保温隔热、操作简单、布置灵活、材料轻质、绿色环保、安全可靠等优势，适用于装配式建筑保温装饰一体化的外围护结构墙板系统中。
以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (10)

1.轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：包括装饰铝合金板(1)、发泡陶瓷板(2)、钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)、钢筋网(4)、轻钢龙骨边框(5)、发泡混凝土层(6)和硅酸钙板(7)；发泡陶瓷板(2)上开有沟槽(8)，将焊接好的钢筋网(4)置于沟槽(8)，用填充材料(9)将沟槽(8)填满；发泡陶瓷板(2)开沟槽(8)一侧四边开孔埋置木块(10)；发泡陶瓷板(2)开槽侧复合钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)；自攻螺钉(11)通过轻钢龙骨边框(5)固定在墙板一侧，自攻螺钉(11)布置位置与发泡陶瓷板(2)四边开孔埋置木块(10)位置对应；轻钢龙骨边框(5)上开圆孔用于灌注发泡混凝土层(6)；硅酸钙板(7)与轻钢龙骨边框(5)采用自攻螺钉(11)方式固定；装饰铝合金板(1)布置在发泡陶瓷板(2)不开槽的一侧，复合在钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)外侧。
2.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的装饰铝合金板(1)应用于外墙装饰；装饰铝合金板(1)厚度2mm-3mm，宽度和厚度与主体墙板一致。
3.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的发泡陶瓷板(2)作为墙板的主体部分采用废弃的材料高温煅烧而成的；发泡陶瓷有保温隔热功能，密度在500kg/m3；发泡陶瓷板(2)板厚不低于80mm，一侧开沟槽(8)用于埋置钢筋网(4)，并在沟槽(8)内灌注填充材料(9)；通过在发泡陶瓷板(2)开沟槽(8)埋置钢筋网(4)。
4.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)是以水泥砂浆为基材并复合钢丝网的面层；钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)复合在发泡陶瓷板的开槽侧。
5.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述钢筋网(4)的钢筋布置在发泡陶瓷板中性轴位置处，钢筋埋深不小于发泡陶瓷板(2)板厚的1/3且不大于板厚的1/2。
6.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的轻钢龙骨边框(5)为冷弯薄壁型钢焊接而成的，位于发泡陶瓷板(2)开槽一侧，用自攻螺钉(11)固定在钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)的内侧，边框外边尺寸与墙板一致；轻钢龙骨边框(5)采用C型钢；轻钢龙骨边框(5)上开圆孔用于制备发泡混凝土，圆孔大小按照灌注发泡混凝土的施工要求进行设置。
7.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的发泡混凝土层(6)主体材料是发泡混凝土，用来填充轻钢龙骨边框(5)与硅酸钙板(7)形成的空间中。
8.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的硅酸钙板(7)为用于轻钢龙骨复合墙体的壁板以及轻质混凝土灌浆墙的壁板的轻质板材；硅酸钙板(7)通过自攻螺钉(11)固定在轻钢龙骨边框(5)上。
9.根据权利要求1所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板，其特征在于：所述的沟槽(8)为用于埋置钢筋网(4)，在发泡陶瓷板(2)一侧的凹槽；
所述的填充材料(9)采用高强灌浆料或轻骨料混凝土等材料进行填充；
所述的木块(10)埋置在发泡陶瓷板(2)开槽侧，用于通过自攻螺钉(11)固定轻钢龙骨边框(5)。
10.利用权利要求1-9任一所述的轻钢龙骨及面层强化型铝合金板饰面发泡陶瓷复合墙板进行的作法，其特征在于：具体步骤如下：
第一步：在工厂制备发泡陶瓷板(2)，按照尺寸要求进行切割；根据设计的钢筋间距和钢筋埋深，在发泡陶瓷板(2)一侧开沟槽(8)；在发泡陶瓷板(2)开槽侧四边相应位置处埋置木块(10)；
第二步：在工厂下料加工钢筋和相应尺寸的轻钢龙骨，购买自攻螺钉(11)；将轻钢龙骨焊接成轻钢龙骨边框(5)，在轻钢龙骨边框(5)相应位置上开圆孔，便于后期灌注发泡混凝土；
第三步：将钢筋置于预先在发泡陶瓷板(2)上切割的横向和纵向沟槽内(8)，并在沟槽内灌注填充材料(9)；待填充材料(9)风干后，在发泡陶瓷板开槽侧复合钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)，待钢丝网纤维水泥砂浆面层(3)风干后，在墙板外面粘接装饰铝合金板(1)；
第四步：将轻钢龙骨边框(5)安装在墙板内侧，采用自攻螺钉(11)固定，自攻螺钉(11)布置位置与发泡陶瓷板(2)预埋木块(10)位置对应；
第五步：采用自攻螺钉(11)将硅酸钙板(7)固定在轻钢龙骨边框(5)上；
通过轻钢龙骨边框(5)上的圆孔经过发泡机的注浆系统灌注发泡混凝土，形成发泡混凝土层(6)，在室内密闭环境下养护。
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