CN105946108B - 一种透光混凝土数字制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透光混凝土数字制造方法，包括以下步骤：通过计算机辅助软件设计光纤密度、排列形式及图案；通过穿线及勾线机构在两块光纤基板上穿插固定导光纤维，通过两块合拢的光纤基板步进位移实现光纤不同排布形式及间距；预留光纤长度，布置光纤完毕后，分开上下两块光纤基板，用粘结剂将相近光纤粘结成束以增加光纤机械强度并保护光纤表面；将预置光纤的光纤基板置于模具中浇筑混凝土成型后养护至脱模龄期，打磨光纤基板及多余光纤制得透光混凝土。本发明率先在透光混凝土光纤布置过程中采用计算机数控技术，可实现透光混凝土自动化快速生产。

Description

一种透光混凝土数字制造方法
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术，尤其涉及一种透光混凝土数字制造方法。
背景技术
随着社会和科技的进步，现代混凝土的发展不仅向着高强、高性能以及与环境相协调的方向发展，建筑装饰混凝土也成为混凝土一个重要的发展方向。建筑装饰混凝土打破了传统混凝土给人的沉闷、笨重、庞大、单调的感觉，成为了轻质、活泼、灵活多变、美观的建筑材料。2001年匈牙利建筑师Aron Losonczi将光导纤维—玻璃纤维
埋入混凝土制备出一种新型建筑材料，光线在光纤中由混凝土一侧向另一侧传播形成一种透明混凝土。2010年，意大利水泥集团利用“透明水泥”制作的6000多个“透明水泥板”亮相于上海世博会，该透明水泥板是通过在水泥中植入特殊的树脂来实现“透明”的效果，起到了良好的艺术效果和建筑节能意义。
光纤的快速布置是透光混凝土制备工艺的技术瓶颈，要想实现透光混凝土的自动化生产必须解决光纤的布置难题。
当前国内外研究中，透光混凝土根据光纤植入混凝土的先后顺序可分为先植法和后植法。透光混凝土及其内部光纤的阵列分散排布技术在中国已有少量的研究，中国专利200710007521.X，201210070586.X，201210070575.1均提供了一种透光混凝土块的制作方法。前三种方法专利的光纤布置受制于人工操作，工作量大且效率低下；201210266298.1通过静电分散光纤减少人工分散光纤工作量，但是难以控制光纤间距；201510252516.X采用光纤裹浆法排列光纤快速生产透光混凝土，光纤的间距需要依靠裹浆厚度实现，大量裹浆的光纤束堆叠后浇筑混凝土将会极大降低透光混凝土的力学性能。201110331500.X通过对半硬化混凝土打孔注入树脂制备透光混凝土不适用于光纤密度大的排列方式，树脂胀缩系数大，易导致透光混凝土内部应力集中，其服役性能较差。综上所述，以上专利方法均具有一定的技术可行性，然而目前国内外研究中尚未开发出可以同时兼顾透光混凝土光纤布置、力学性能、生产效率的专利方法。采用计算机辅助设计透光混凝土机械化制备专利方法是对透光混凝土制备工艺的创新。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种透光混凝土数字制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种透光混凝土数字制造方法，包括以下步骤：
1）计算机辅助设计：根据所需的图案与光影效果采用计算机辅助设计程序设置光纤排列间距、形状图案；
2)导光纤维的数字化编制：根据步骤1）中设置的光纤排列间距、形状图案通过数控穿线及勾线机构在两块光纤基板上编制导光纤维，完成光纤在基板中的排布；
3）光纤束强化处理：将分布于两块光纤基板之间的所有单根光纤结成一个或多个簇；
4）混凝土浇筑：将预置光纤的两块基板置于配套混凝土砌块模具中，浇筑混凝土，振捣密实，养护至规定龄期脱模；
5）透光混凝土打磨：打磨脱模后透光混凝土侧面的光纤基板及多余露出光纤端头。
按上述方案，所述步骤3）中选择结成同一个簇包含的光纤数量满足透光混凝土光纤穿插及成型所需的机械强度。
按上述方案，所述步骤3）中选择结成同一个簇包含的光纤数量为5至10束。
按上述方案，所述步骤3）中单根光纤通过黏胶粘结成簇。
按上述方案，所述步骤2）中在编制光纤过程中合并固定两块基板增加光纤布置效率，光纤固定完毕后可根据透光混凝土设计尺寸分开两块基板。
按上述方案，所述步骤2）中光纤基板设置有用于固定光纤基板的定位孔，所述定位孔通过连接传动设备，控制光纤基板相对穿线机构位移。
按上述方案，所述光纤基板为半硬质塑料板或塑料板等材质。
按上述方案，所述混凝土为塑性、流态或自密实水泥、或石膏混凝土、或砂浆。
按上述方案，所述光纤为塑料光纤，其直径为0.5至1.5mm。
本发明产生的有益效果是：
1)采用计算机输入光纤排布形式及间距，穿线机构固定，通过配套传感器及机械设备连接光纤基板定位孔控制光纤基板相对穿线机构的位移，因此可实验光纤任意排列形式及任意间距，光纤布置快速、精确且多样化；
2)光纤穿插完毕可将模板之间多根光纤用粘结剂粘结在一起，可起到保护光纤表面，增加光纤机械强度的效果，也为混凝土的浇筑填充提供了空间；
3)光纤固定完毕后，可将两块基板相对旋转、对转、翻转，浇筑成型后的透光混凝土将具备多彩多样的艺术效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明中光纤初步固定示意图；
图3是本发明中光纤成束处理示意图；
图4是本发明中光纤成束处理B板普通线束固定光纤示意图；
图5是本发明方法流程图。
图中：1-光纤束；2-穿线机构；3-勾线机构；4-普通线束；5-A板；6-B板；7-定位孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图5所示，本发明采用的透光混凝土数字制造方法如下：
1）配制混凝土其质量计配比为：水泥：水：减水剂：细集料=1:0.3:0.012:1.2，流动度180mm；
2）在计算机中设定光纤排列形式30×36为矩形排列，光纤间距为3mm×3mm，光纤基板尺寸为5mm×100mm×100mm；
3）按照图1和图2所示，穿插固定光纤；根据设置的光纤排列间距、形状图案通过数控穿线机构及勾线机构（其工作原理类似于缝纫机穿线及勾线原理）在两块光纤基板上编制导光纤维，完成光纤在基板中的排布，排布时传动设备控制光纤基板相对穿线机构位移或控制穿线机构相对光纤基板位移；预留光纤长度，在编制光纤过程中通过定位孔合并固定两块基板（A板和B板）增加光纤布置效率，光纤固定完毕后可根据透光混凝土设计尺寸分开两块基板。
穿线机构及勾线机构原理与缝纫机机构的工作原理相同。
光纤束强化处理：将分布于两块光纤基板之间的所有单根光纤通过黏胶粘结成多个簇；
本实施例中，以列为单位将同一列的顺序排列的30根光纤通过黏胶粘结成3簇，每簇均包含10束光纤；
本发明实施例中光纤成束处理后，如图3和图4所示。
4）将光纤基板置于100mm×100mm×100mm的混凝土成型模具中，光纤基板置于模具侧面对置，然后浇筑混凝土振捣密实；
5）将成型后的混凝土养护至规定龄期，打磨去掉两侧光纤基板以及混凝土表面多余光纤至光纤端头露出，制备出外形尺寸为100mm×100mm×80mm的透光混凝土砌块。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种透光混凝土数字制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）计算机辅助设计：根据所需的图案与光影效果采用计算机辅助设计程序设置光纤排列间距、形状图案；
2)导光纤维的数字化编制：根据步骤1）中设置的光纤排列间距、形状图案通过数控穿线及勾线机构在两块光纤基板上编制导光纤维，完成光纤在基板中的排布；
3）光纤束强化处理：将分布于两块光纤基板之间的所有单根光纤结成一个或多个簇；
4）混凝土浇筑：将预置光纤的两块基板置于配套混凝土砌块模具中，浇筑混凝土，振捣密实，养护至规定龄期脱模；
5）透光混凝土打磨：打磨脱模后透光混凝土侧面的光纤基板及多余露出光纤端头。
2.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述步骤3）中选择结成同一个簇包含的光纤数量满足透光混凝土光纤穿插及成型所需的机械强度。
3.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述步骤3）中选择结成同一个簇包含的光纤数量为5至10束。
4.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述步骤3）中单根光纤通过黏胶粘结成簇。
5.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述步骤2）中在编制光纤过程中合并固定两块基板增加光纤布置效率，光纤固定完毕后可根据透光混凝土设计尺寸分开两块基板。
6.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述步骤2）中光纤基板设置有用于固定光纤基板的定位孔，所述定位孔通过连接传动设备，控制光纤基板相对穿线机构位移。
7.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述光纤基板为半硬质塑料板。
8.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述混凝土为水泥、或石膏混凝土、或砂浆；所述水泥为塑性水泥、流态水泥或自密实水泥。
9.根据权利要求1所述的透光混凝土数字制造方法，其特征在于，所述光纤为塑料光纤，其直径为0.5至1.5mm。
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