CN108839146B - 一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具及制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，包括U形模具、压顶板、锁紧销栓、增强筋、增强筋定位板，U形模具横截面呈U形，U形模具的两个侧壁上部对称开设两对以上插孔，增强筋定位板置于U形模具内部，且两侧面紧贴并可沿着U形模具的内壁上下滑动，增强筋沿着纵向布置在增强筋定位板的凹槽内，增强筋与凹槽的尺寸相互匹配，增强筋定位板与U形模具形成的上下两部分空间内均充满竹材，压顶板封堵U形模具的上口，锁紧销栓穿过插孔将压顶板固定锁紧。本发明实现了增强筋重组竹构件的生产，结构简单，增强筋定位精准，提高了普通重组竹受弯构件刚度和承载力。

Description

一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具及制作方法
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具及制作方法。
背景技术
在经济可持续发展的大环境下，绿色、低碳、环保是未来建筑、桥梁结构用材的大趋势发展方向，近年来，随着世界木材资源的匮乏，合理有效地利用木材和竹材显得越来越重要，我国地处世界竹子分布中心，现有纯竹林总面积逾600万公顷，竹作为地球上最韧的植物，其最大的优势是具有超强的可再生能力，成材时间短，是自然界中效能最高的材料之一，其经过重组冷压或热压形成的重组竹被广泛应用于建筑及结构用材，抗拉强度和抗压强度均远远超过普通木材，但试验研究发现，纯重组竹构件存在刚度小，挠度大的问题。
在现有增强重组竹的方法中，通常是外侧粘贴纤维布、内部加入纵向钢筋等，例如中国专利CN202895369U，公开了一种增强型竹层积材，在竹层积材基体表面设置纤维增强复合材料，提高构件的层间剪切强度，从而提高整体强度；中国专利CN201972238U，公开了一种嵌入式钢筋增强竹结构，通过在结构表面的受拉区或受压区开槽，沿开槽方向布置钢筋，并填充粘结材料，最后用封面竹条闭合。现有方法中前者，对于纤维布粘贴工艺要求高，且在粘结材料老化后纤维布容易脱落，后者对母材进行开槽，不仅削弱了重组竹的力学性能，造成应力集中，且粘结材料、钢筋与重组竹三者未必能达到共同工作的性能，填充粘结材料时的要求也很高，工艺复杂。
在重组竹构件内配置筋材，是提高重组竹构件承载力与刚度的有效方法。当前，尚未开发有将筋材直接与重组竹一次压制成型的设备，难点在于不能够将筋材精准的定位在重组竹构件的截面某处，筋材在压制过程中易走位挪动，使得成型构件往往达不到预期的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具及制作方法，通过在压制增强筋重组竹构件过程中，提前加入一层以上的增强筋定位板，能够精准的确定增强筋位置，压制一层以上增强筋重组竹构件，结构简单，操作方便，可进行工厂化制作，有效地提高了生产效率。
本发明的技术方案为：一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，包括U形模具、压顶板、锁紧销栓、增强筋、增强筋定位板，其特征在于，U形模具横截面呈U形，U形模具的两个侧壁上部对称开设两对以上插孔，增强筋定位板由结构构造相同的左定位板和右定位板组成，左定位板和右定位板的纵断面呈上表面齐平的内小外大的楔形，均置于U形模具内部，且两侧面紧贴并可沿着U形模具的内壁上下滑动，增强筋定位板上表面沿纵向设置有一条以上凹槽，增强筋沿着纵向布置在增强筋定位板的凹槽内，增强筋与凹槽的尺寸相互匹配，增强筋定位板分隔的U形模具内各部分空间内均充满竹材，竹材与增强筋压制到初密实状态时，沿纵向朝U形模具两端对称抽拔左定位板和右定位板退出增强筋定位板，压顶板封堵U形模具的上口，压顶板与U形模具的两侧壁内侧距等宽，锁紧销栓穿过插孔将压顶板固定锁紧。
本发明结构中，U形模具固定不变，增强筋定位板可根据增强筋的尺寸及数量灵活更换调整，在增强筋重组竹构件压制过程中，增强筋定位板可以沿着U形模具内壁上下滑动，保证了增强筋与重组竹能够紧密压紧贴合，增强筋定位板采用左右两块内小外大的楔形结构的定位板组成，其楔形构造便于抽取，左右两端对称抽取，抽取力左右自平衡，且缩短了抽取的行程，减小了摩擦力，结构简单、灵活、便捷，只需替换不同形式增强筋定位板，即可压制一层或多层多根精准定位的增强筋重组竹构件，压顶板与U形模具闭合性好，对于原材料没有特定限制，适用性强。
所述的增强筋定位板为金属板，可采用一层或多层左定位板和右定位板对称对齐放置在U形模具内，在压制增强筋重组竹构件过程中能够沿着U形模具内壁上下滑动，根据增强筋需要布置位置的不同，在增强筋定位板分隔的U形模具内各部分空间内填充不同量的竹材。
所述的左定位板和右定位板规格尺寸均相同，纵断面呈上表面齐平的内小外大的楔形，但其上表面齐平，横截面的厚度由内至外逐渐变大。
所述的左定位板和右定位板上表面均沿纵向方向设有一条以上规格相同的凹槽，两者的凹槽沿着纵向可相互对齐，且能够放入U形模具内一套以上增强筋定位板，用于压制多层多根增强筋重组竹构件。
所述的凹槽的横截面为半圆形，凹槽直径与增强筋的直径相匹配。
所述的竹材为浸胶竹篾条、浸胶竹材纤维束中的一种。
所述的增强筋为钢筋、复合材料筋、复合材料管、纤维与钢复合筋、纤维与钢复合管中的一种。
所述的初密实状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度。
一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法，其特征在于，至少包括下述步骤：
A.U形模具清尘：采用高压空气及酒精、丙酮溶液清除U形模具内壁的灰尘和残留物物；
B.第一层装料：根据增强筋布置的数量、层数及位置计算出每一层需要装料量，投放第一层装料量，将松散的竹材投放至U形模具内；
C.放置增强筋定位板及增强筋：将增强筋放置在增强筋定位板上的凹槽内，一并放置在U形模具内，置于松散的竹材上；
D.下一层装料：继续投放下一层装料量，将松散的竹材投放至U形模具内，置于增强筋定位板及增强筋的上部；
E.重复步骤C至步骤D，直到满足待压制的增强筋重组竹构件设计构造与材料用量要求为止；
F.加压至初密实状态：放置压顶板，将U形模具的上口密封，压力机加压，将松散的竹材与放置有增强筋的增强筋定位板加压至初密实状态，此状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度；
G.退出增强筋定位板：当达到初密实状态时，减缓加压速率，沿U形模具两端对称抽拔出左定位板和右定位板，使增强筋完全被竹材包裹；
H.加压锁紧：压力机继续加压至增强筋重组竹构件成型，同时锁紧销栓穿过U形模具上部的插孔将压顶板固定；
I.温室养护及脱模：将已经固定锁紧的增强筋重组竹构件及模具一同放置规定温度、湿度的养护室内高温养护，达到龄期后脱模成型。
在增强筋重组竹构件压制实施时，首先根据增强筋的数量、层数及位置计算出每层的装料量，然后投放第一层松散的竹材至U形模具，压入增强筋定位板及增强筋，接着投放下一层松散的竹材至U形模具，置于增强筋定位板及增强筋之上，重复上述步骤直至满足设计构造与材料用量要求为止，压顶板封住U形模具，使松散的竹材充满U形模具与增强筋定位板、压顶板形成的空间内，压力机施加加压荷载，使松散的竹材与放置有增强筋的增强筋定位板加压至初密实状态，此状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度，两端对称抽拔出增强筋定位板，继续加压至增强筋重组竹构件成型，同时锁紧销栓穿过U形模具上部的插孔将压顶板固定，最后将试件和模具等整体移至养护室，加热固化，脱模，形成一种增强筋重组竹构件。
本发明优点显著，具有以下有益效果：
(1)本发明实现了一层或多层多根精准定位增强筋重组竹构件的生产，有效的提高了构件的刚度，减小了挠度，可直接被用于建筑结构用材。
(2)通过更换具有不同尺寸及数量凹槽的增强筋定位板，在压制实施过程中，一次性将增强筋与重组竹压紧固化，且增强筋不易走位挪动，定位准确，提高了两者的机械咬合力，整体性能好。
(3)增强筋定位板采用两块相同的左定位板和右定位板组成，其截面呈楔形便于抽取，在退出增强筋定位板时，左右两端对称抽取，抽取力左右自平衡，且缩短了抽取行程，在抽取过程中，增强筋位置始终保持不变，达到精准定位的要求。
(4)对于原材料没有特别的限制，可以是浸胶竹篾条、浸胶竹材纤维束中的一种，无需特殊加工，一次压制成型，密度均匀，整体强度高。
附图说明：
图1是一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具整体示意；
图2是一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具中一套双凹槽增强筋定位板的示意；
图3是一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具中一套单凹槽增强筋定位板的示意；
图4是一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具中一套单凹槽增强筋定位板纵断面示意；
图5是一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具中单凹槽增强筋定位板近U形模具端部横断面示意；
图6是一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具中单凹槽增强筋定位板远U形模具端部横断面示意；
图7是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的流程；
图8是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的U形模具清尘的示意；
图9是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的第一层装料的示意；
图10是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的放置增强筋定位板及增强筋的示意；
图11是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的下一层装料的示意；
图12是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的加压至初密实状态的示意；
图13是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的退出增强筋定位板的示意；
图14是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的单层双根增强筋重组竹构件制作完成待脱模的示意；
图15是一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法的双层四根增强筋重组竹构件制作完成待脱模的示意；
在附图中，1为U形模具；11为插孔；2为压顶板；3为锁紧销栓；4为增强筋；5为增强筋定位板；50为左定位板；51为凹槽；52为右定位板；6为竹材。
具体实施方式：
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明提供一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，包括U形模具1、压顶板2、锁紧销栓3、增强筋4、增强筋定位板5，其特征在于，U形模具1横截面呈U形，U形模具1的两个侧壁上部对称开设两对以上插孔11，增强筋定位板5由结构构造相同的左定位板50和右定位板52组成，左定位板50和右定位板52的纵断面呈上表面齐平的内小外大的楔形，均置于U形模具1内部，且两侧面紧贴并可沿着U形模具1的内壁上下滑动，增强筋定位板5上表面沿纵向设置有一条以上凹槽51，增强筋4沿着纵向布置在增强筋定位板5的凹槽51内，增强筋4与凹槽51的尺寸相互匹配，增强筋定位板5分隔的U形模具1内各部分空间内均充满竹材6，竹材6与增强筋4压制到初密实状态时，沿纵向朝U形模具1两端对称抽拔左定位板50和右定位板52退出增强筋定位板5，压顶板2封堵U形模具1的上口，压顶板2与U形模具1的两侧壁内侧距等宽，锁紧销栓3穿过插孔11将压顶板2固定锁紧。
所述的增强筋定位板5为金属板，可采用一层或多层左定位板50和右定位板52对称对齐放置在U形模具1内，在压制增强筋重组竹构件过程中能够沿着U形模具1内壁上下滑动，根据增强筋4需要布置位置的不同，在增强筋定位板5分隔的U形模具1内各部分空间内填充不同量的竹材6。
所述的左定位板50和右定位板52规格尺寸均相同，纵断面呈上表面齐平的内小外大的楔形，但其上表面齐平，横截面的厚度由内至外逐渐变大。
所述的左定位板50和右定位板52上表面均沿纵向方向设有一条以上规格相同的凹槽51，两者的凹槽51沿着纵向可相互对齐，且能够放入U形模具1内一套以上增强筋定位板5，用于压制多层多根增强筋重组竹构件。
所述的凹槽51的横截面为半圆形，凹槽直径与增强筋4的直径相匹配。
所述的竹材6为浸胶竹篾条、浸胶竹材纤维束中的一种。
所述的增强筋4为钢筋、复合材料筋、复合材料管、纤维与钢复合筋、纤维与钢复合管中的一种。
所述的初密实状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度。
一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法，其特征在于，至少包括下述步骤：
A.U形模具清尘：采用高压空气及酒精、丙酮溶液清除U形模具1内壁的灰尘和残留物物；
B.第一层装料：如图3所示，根据增强筋4布置的数量、层数及位置计算出每一层需要装料量，投放第一层装料量，将松散的竹材6投放至U形模具1内；
C.放置增强筋定位板及增强筋：将增强筋4放置在增强筋定位板5上的凹槽51内，一并放置在U形模具1内，置于松散的竹材6上；
D.下一层装料：继续投放下一层装料量，将松散的竹材6投放至U形模具1内，置于增强筋定位板5及增强筋4的上部；
E.重复步骤C至步骤D，直到满足待压制的增强筋重组竹构件设计构造与材料用量要求为止；
F.加压至初密实状态：放置压顶板2，将U形模具1的上口密封，压力机加压，将松散的竹材6与放置有增强筋4的增强筋定位板5加压至初密实状态，此状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度；
G.退出增强筋定位板：当达到初密实状态时，减缓加压速率，沿U形模具1两端对称抽拔出左定位板50和右定位板52，使增强筋4完全被竹材6包裹；
H.加压锁紧：压力机继续加压至增强筋重组竹构件成型，同时锁紧销栓3穿过U形模具1上部的插孔11将压顶板2固定；
I.温室养护及脱模：将已经固定锁紧的增强筋重组竹构件及模具一同放置规定温度、湿度的养护室内高温养护，达到龄期后脱模成型。
本发明中，一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具及制作方法，通过更换具有不同尺寸及数量凹槽的增强筋定位板，实现了一层或多层多根精准定位增强筋重组竹构件的生产，有效的提高了构件的刚度，减小了挠度。

Claims (9)

1.一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，包括U形模具(1)、压顶板(2)、锁紧销栓(3)、增强筋(4)、增强筋定位板(5)，其特征在于，U形模具(1)横截面呈U形，U形模具(1)的两个侧壁上部对称开设两对以上插孔(11)，增强筋定位板(5)由结构构造相同的左定位板(50)和右定位板(52)组成，左定位板(50)和右定位板(52)的纵断面呈上表面齐平的内小外大的楔形，均置于U形模具(1)内部，且两侧面紧贴并可沿着U形模具(1)的内壁上下滑动，增强筋定位板(5)上表面沿纵向设置有一条以上凹槽(51)，增强筋(4)沿着纵向布置在增强筋定位板(5)的凹槽(51)内，增强筋(4)与凹槽(51)的尺寸相互匹配，增强筋定位板(5)分隔的U形模具(1)内各部分空间内均充满竹材(6)，竹材(6)与增强筋(4)压制到初密实状态时，沿纵向朝U形模具(1)两端对称抽拔左定位板(50)和右定位板(52)退出增强筋定位板(5)，压顶板(2)封堵U形模具(1)的上口，压顶板(2)与U形模具(1)的两侧壁内侧距等宽，锁紧销栓(3)穿过插孔(11)将压顶板(2)固定锁紧。
2.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的增强筋定位板(5)为金属板，可采用一层或多层左定位板(50)和右定位板(52)对称对齐放置在U形模具(1)内，在压制增强筋重组竹构件过程中能够沿着U形模具(1)内壁上下滑动，根据增强筋(4)需要布置位置的不同，在增强筋定位板(5)分隔的U形模具(1)内各部分空间内填充不同量的竹材(6)。
3.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的左定位板(50)和右定位板(52)规格尺寸均相同，纵断面呈上表面齐平的内小外大的楔形，横截面的厚度由内至外逐渐变大。
4.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的左定位板(50)和右定位板(52)上表面均沿纵向方向设有一条以上规格相同的凹槽(51)，两者的凹槽(51)沿着纵向可相互对齐。
5.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的凹槽(51)的横截面为半圆形，凹槽直径与增强筋(4)的直径相匹配。
6.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的竹材(6)为浸胶竹篾条、浸胶竹材纤维束中的一种。
7.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的增强筋(4)为钢筋、复合材料筋、复合材料管、纤维与钢复合筋、纤维与钢复合管中的一种。
8.如权利要求1所述的一种精准定位增强筋重组竹构件生产模具，其特征在于所述的初密实状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度。
9.一种精准定位增强筋重组竹构件制作方法，其特征在于，至少包括下述步骤：
A.U形模具清尘：采用高压空气及酒精、丙酮溶液清除U形模具(1)内壁的灰尘和残留物物；
B.第一层装料：根据增强筋(4)布置的数量、层数及位置计算出每一层需要装料量，投放第一层装料量，将松散的竹材(6)投放至U形模具(1)内；
C.放置增强筋定位板及增强筋：将增强筋(4)放置在增强筋定位板(5)上的凹槽(51)内，一并放置在U形模具(1)内，置于松散的竹材(6)上；
D.下一层装料：继续投放下一层装料量，将松散的竹材(6)投放至U形模具(1)内，置于增强筋定位板(5)及增强筋(4)的上部；
E.重复步骤C至步骤D，直到满足待压制的增强筋重组竹构件的设计构造与材料用量要求为止；
F.加压至初密实状态：放置压顶板(2)，将U形模具(1)的上口密封，压力机加压，将松散的竹材(6)与放置有增强筋(4)的增强筋定位板(5)加压至初密实状态，此状态下增强筋重组竹构件处于未压密实状态，其密实度≤85％压制完成构件的密实度；
G.退出增强筋定位板：当达到初密实状态时，减缓加压速率，沿U形模具(1)两端对称抽拔出左定位板(50)和右定位板(52)，使增强筋(4)完全被竹材(6)包裹；
H.加压锁紧：压力机继续加压至增强筋重组竹构件成型，同时锁紧销栓(3)穿过U形模具(1)上部的插孔(11)将压顶板(2)固定；
I.温室养护及脱模：将已经固定锁紧的增强筋重组竹构件及模具一同放置规定温度、湿度的养护室内高温养护，达到龄期后脱模成型。
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