CN110774423B - 用于混凝土结构的多曲面造型衬模及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模及其制造方法，包括：玻璃钢外模壳，所述玻璃钢外模壳的内部具有填充空腔，所述玻璃钢外模壳的侧壁包括外表层、内基层以及设于所述外表层和所述内基层之间的中芯层，所述中芯层内埋设有骨架；以及支撑模芯，填充于所述填充空腔中，所述支撑模芯连接于所述填充空腔的内壁。本发明解决了传统衬模存在易变形、笨重不易运输，现场安装效率低的问题。

Description

用于混凝土结构的多曲面造型衬模及其制造方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模及其制造方法。

背景技术

建筑工程中，镂空造型的装饰混凝土结构，一般是通过在普通模板内部嵌入有特定造型的衬模来实现。然而，现有的衬模一般为木质或金属材质，木质衬模易加工成型，但大型建筑造型时，混凝土的压力极大，木质衬模易发生形变，抗压性不强；而金属衬模造型加工比较困难，难以进行造型构建，同时金属衬模的重量极大，不易进行运输及安装等。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模及其制造方法，以解决传统衬模存在易变形、笨重不易运输，现场安装效率低的问题。

为实现上述目的，提供一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模，包括：的侧壁包括外表层、内基层以及设于所述外表层和所述内基层之间的中芯层，所述中芯层内埋设有骨架；以及

支撑模芯，填充于所述填充空腔中，所述支撑模芯连接于所述填充空腔的内壁。

进一步的，所述外表层、所述中芯层和所述内基层分别包括叠合在一起的第一树脂层、玻璃纤维布层、第二树脂层和玻璃纤维毡层。

进一步的，所述骨架埋设于所述中芯层的所述玻璃纤维布层中。

进一步的，所述骨架包括交叉设置的第一筋和第二筋。

进一步的，所述外表层的数量为多层。

进一步的，所述内基层的数量为多层。

进一步的，所述玻璃钢外模壳包括拼接在一起的多个玻璃钢空心模块，多个所述玻璃钢空心模块的内部连通形成所述填充空腔。

本发明提供一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模的制造方法，包括以下步骤：

根据设计的混凝土结构制作母模，使得所述母模的形状和尺寸与所述混凝土结构相匹配；

提供石膏涂料，将所述石膏涂料涂覆于所述母模的外壁上固结形成石膏外模；

去除所述石膏外模内的所述母模，使得所述石膏外模中形成一空模腔；

提供玻璃钢涂料，将所述玻璃钢涂料涂覆于所述空模腔的内壁上固结形成玻璃钢种子模；

去除所述玻璃钢种子模的外部的所述石膏外模，将所述玻璃钢种子模的外壁划分为多个制模区域，并将上述玻璃钢涂料涂覆于多个所述制模区域的所述玻璃钢种子模的外壁上以固结得到多个玻璃钢注塑模块，所述玻璃钢注塑模块形成有贯通的多个第一注胶孔；

提供骨架，将多个所述玻璃钢注塑模块拼接在一起形成玻璃钢注塑模具，并所述玻璃钢注塑模具的内壁上依次涂覆所述玻璃钢涂料以形成外表层、中芯层及内基层，其中，在涂覆所述中芯层的所述玻璃钢涂料时，将所述骨架埋设于所述中芯层的所述玻璃钢涂料中，涂覆于所述玻璃钢注塑模具的所述玻璃钢涂料固结形成一玻璃钢外模壳，所述玻璃钢外模壳的内部具有填充空腔，所述玻璃钢注塑模具形成有贯通的第二注胶孔，所述第二注胶孔对准所述第一注胶孔；

提供发泡胶，将所述发泡胶经由所述第一注胶孔和所述第二注胶孔填充于所述填充空腔，填充于所述填充空腔的发泡胶固结形成支撑模芯，所述支撑模芯连接于所述填充空腔的内壁。

本发明的有益效果在于，本发明的用于混凝土结构的多曲面造型衬模加工方便、快捷，适用于现场生产制造，成品衬模抗压能力强，与传统的金属衬模相比质量轻，搬运、运输方便，现场安装效率高。

本发明的用于混凝土结构的多曲面造型衬模整体由玻璃钢制成内部填充支撑模芯，使得整体的衬模强度高，质量轻，便于使用安装；同时，制造方法简单，方便，造型加工容易，通过先制作的模具可实现现场批量生产制造。

附图说明

图1为本发明实施例的用于混凝土结构的多曲面造型衬模的结构示意图。

图2为本发明实施例的玻璃钢外模壳的结构示意图。

图3为本发明实施例的玻璃钢空心模块的截面结构示意图。

图4为本发明实施例的玻璃钢注塑模具的结构示意图。

图5为本发明实施例的玻璃钢注塑模具的安装状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

图1为本发明实施例的用于混凝土结构的多曲面造型衬模的结构示意图(断面)、图2为本发明实施例的玻璃钢外模壳的结构示意图、图3为本发明实施例的玻璃钢空心模块的截面结构示意图、图4为本发明实施例的玻璃钢注塑模具的结构示意图、图5为本发明实施例的玻璃钢注塑模具的安装状态示意图。

参照图1至图5所示，本发明提供了一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模，包括：玻璃钢外模壳1和支撑模芯2。

玻璃钢外模壳1的内部具有填充空腔。玻璃钢外模壳1的侧壁包括外表层13、内基层11以及设于外表层13和内基层11之间的中芯层12。中芯层12内埋设有骨架。支撑模芯2填充于填充空腔中。支撑模芯连接于填充空腔的内壁。

本发明的用于混凝土结构的多曲面造型衬模加工方便、快捷，适用于现场生产制造，成品衬模抗压能力强，与传统的金属衬模相比质量轻，搬运、运输方便，现场安装效率高。

本发明的用于混凝土结构的多曲面造型衬模整体由玻璃钢制成内部填充支撑模芯，使得整体的衬模强度高，质量轻，便于使用安装；同时，制造方法简单，方便，造型加工容易，通过先制作的模具可实现现场批量生产制造。

在本实施例中，玻璃钢外模壳1包括拼接在一起的多个玻璃钢空心模块A。至少一玻璃钢空心模块A包含有曲面结构。玻璃钢空心模块A的侧壁包括：外表层13、内基层11以及设于外表层13和内基层11之间的中芯层12。中芯层12内埋设有骨架。多个玻璃钢空心模块A的内部连通形成所述填充空腔。

在本实施例中，外表层13、中芯层12和内基层11分别包括叠合在一起的第一树脂层a、玻璃纤维布层b、第二树脂层c和玻璃纤维毡层d。

玻璃钢(Fiber Reinforced Plastics)，即纤维增强复合塑料。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。

在本实施例中，外表层和内基层的层数为一层。

在一些实施例中，外表层13的数量为多层、内基层11的数量为多层。外表层和内基层的数量根据玻璃钢外模壳的厚度或局部厚度确定。

作为一种较佳的实施方式，骨架埋设于中芯层12的玻璃纤维布层b中。

具体的，骨架包括交叉设置的第一筋141和第二筋(附图中未显示)。第一筋141和第二筋的数量为多根。第一筋141和第二筋交叉设置形成网格状的骨架。

在本实施例中，第一筋和第二筋为型钢。进一步的，第一筋和第二筋为角钢。

在玻璃钢空心模块的拐角位置(阳角或阴角)，可采用钢筋网片连接相邻的两个面的第一筋和第二筋。

为了进一步提高现场安装效率，方便衬模的安装，支撑模芯中预埋有固定板21。固定板用于通过紧固件与混凝土结构的外模板固定连接。在注塑衬模与其他结构(如木模板等)固定时，以预埋在支撑模芯中的固定板作为固定点。

在现场安装拼接时，相邻玻璃钢空心模块A之间的拼接缝中填充封堵胶。进一步的，封堵胶为泡沫胶。在相邻玻璃钢空心模块的拼接缝涂覆有玻璃钢。

具体的，对于相邻玻璃钢空心模块之间的拼接缝的处理，包括：

采用泡沫胶填塞拼接缝，再用原子灰抹平拼接缝。抹平后，将拼接缝打磨平整，最后在拼接缝的表层涂刷玻璃钢。

本发明提供一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模的制造方法，包括以下步骤：

S1、根据设计的混凝土结构制作母模，使得所述母模的形状和尺寸与所述混凝土结构相匹配。

根据设计的混凝土结构的造型三维数据设计出多曲面注塑造型衬模原型三维数据，将多曲面注塑造型衬模的三维模型进行合理分块后输入数控机床分块进行CNC雕刻，将雕刻好的多块多曲面模型拼装，形成完整的多曲面的母模，然后进行表面石膏封闭和打磨抛光。

在本实施例中，母模为塑料泡沫材质，以在施工现场方便运输。

S2、提供石膏涂料，将石膏涂料涂覆于母模的外壁上固结形成石膏外模。

具体的，步骤S2包括：

S21、根据多曲面的母模表面造型特征，合理划分分模线，可以使用隔板或其它手段。

S22、提供石膏涂料。进一步的，石膏涂料中掺入有油麻丝。在母模的外表面喷涂脱模剂，再在母模的外表面糊加入油麻丝的石膏涂料。在母模的外壁涂覆石膏涂料时，在涂覆于母模的石膏涂料中埋设50mm×50mm的方木作为石膏外模的骨架。

S3、去除石膏外模内的母模，使得石膏外模中形成一空模腔。

S4、提供玻璃钢涂料，将玻璃钢涂料涂覆于空模腔的内壁上固结形成玻璃钢种子模。

提供玻璃钢涂料，将玻璃钢涂料涂覆于空模腔的内壁上，于空模腔的内壁上依次形成外表层、中芯层及内基层固结形成玻璃钢种子模。

进一步的，提供骨架，在涂覆中芯层的玻璃钢涂料时，将骨架埋设于中芯层的玻璃钢涂料中。

具体的，玻璃钢涂料包括第一树脂层、玻璃纤维布层、第二树脂层和玻璃纤维毡层。

步骤S4包括以下步骤：

e、于空模腔的内壁上，涂覆第一层的树脂基料；

f、将所述玻璃纤维布粘贴于第一层的树脂基料上；

g、于玻璃纤维布上涂覆第二层的树脂基料；

h、将玻璃纤维毡粘贴于第二层的树脂基料上形成外表层；

重复步骤e～h，于所述外表层上形成所述中芯层；

重复步骤e～h，于所述中芯层上形成所述内基层；

其中，在中芯层的玻璃纤维布粘贴于第一层的树脂基料上时，将骨架埋设于玻璃纤维布中。

S5、去除玻璃钢种子模的外部的石膏外模，将玻璃钢种子模的外壁划分为多个制模区域，并分别于多个制模区域的玻璃钢种子模的外壁涂覆玻璃钢涂料固结得到多个玻璃钢注塑模块B，玻璃钢注塑模块B形成有贯通的多个第一注胶孔31。

去除玻璃钢种子模的外部的石膏外模，将玻璃钢种子模的外壁划分为多个制模区域，并于多个制模区域的玻璃钢种子模的外壁上分别涂覆玻璃钢涂料固结得到多个玻璃钢注塑模块B，玻璃钢注塑模块形成有贯通的多个第一注胶孔31。

具体的，步骤S5包括：

S51、去除玻璃钢种子模的外部的石膏外模，将玻璃钢种子模的外壁划分为多个制模区域。

S52、玻璃钢种子模的外壁上涂刷脱模剂。

S53、于多个制模区域的玻璃钢种子模的外壁上分别涂覆玻璃钢涂料固结得到多个玻璃钢注塑模块B，玻璃钢注塑模块形成有贯通的多个第一注胶孔31。

具体的，玻璃钢涂料包括第一树脂层、玻璃纤维布层、第二树脂层和玻璃纤维毡层。

步骤S53包括以下步骤：

i、于玻璃钢种子模的外壁内壁上，涂覆第一层的树脂基料a；

j、将所述玻璃纤维布粘贴于第一层的树脂基料上；

k、于玻璃纤维布上涂覆第二层的树脂基料；

l、将玻璃纤维毡粘贴于第二层的树脂基料上形成内基层；

重复步骤i～l，于所述内基层上形成所述中芯层；

重复步骤i～l，于所述中芯层上形成所述外表层；

其中，在中芯层的玻璃纤维布粘贴于第一层的树脂基料上时，将骨架埋设于玻璃纤维布中。

S54、提供支承架4，将玻璃钢注塑模块B挂设于支承架4上。

S6、提供骨架，将多个玻璃钢注塑模块B拼接在一起形成玻璃钢注塑模具3，并玻璃钢注塑模具的内壁上依次涂覆玻璃钢涂料以形成外表层、中芯层及内基层，其中，在涂覆中芯层的玻璃钢涂料时，将骨架埋设于中芯层的玻璃钢涂料中，涂覆于玻璃钢注塑模具的玻璃钢涂料固结形成一玻璃钢外模壳，玻璃钢外模壳的内部具有填充空腔，玻璃钢注塑模具形成有贯通的第二注胶孔，第二注胶孔对准第一注胶孔。

具体的，先将多个玻璃钢注塑模块B拆开并去除玻璃钢种子模，再将多个玻璃钢注塑模块B拼接在一起形成玻璃钢注塑模具3。

然后，在玻璃钢注塑模具3的内壁上涂刷脱模剂，最后再在玻璃钢注塑模具3的内壁上涂覆玻璃钢涂料以固结形成一玻璃钢外模壳，玻璃钢外模壳的内部具有填充空腔，玻璃钢注塑模具形成有贯通的第二注胶孔31，第二注胶孔31对准第一注胶孔。

具体的，玻璃钢涂料包括第一树脂层a、玻璃纤维布层b、第二树脂层c和玻璃纤维毡层d。

步骤S4包括以下步骤：

m、于玻璃钢注塑模具3的内壁上，涂覆第一层的树脂基料a；

n、将所述玻璃纤维布b粘贴于第一层的树脂基料a上；

o、于玻璃纤维布b上涂覆第二层的树脂基料c；

p、将玻璃纤维毡d粘贴于第二层的树脂基料c上形成外表层13；

重复步骤m～p，于所述外表层13上形成所述中芯层12；

重复步骤m～p，于所述中芯层12上形成所述内基层11；

其中，在中芯层12的玻璃纤维布b粘贴于第一层的树脂基料a上时，将骨架埋设于玻璃纤维布b中。

在涂覆玻璃钢涂料时，要预埋套管形成第二注胶孔，使得第二注胶孔对准第一注胶孔。

S7、提供发泡胶，将发泡胶经由第一注胶孔和第二注胶孔填充于填充空腔，填充于填充空腔的发泡胶固结形成支撑模芯，所述支撑模芯连接于所述填充空腔的内壁。

具体的，步骤S7、包括：

S71、提供固定板21，将固定板沿玻璃钢外模壳的填充空腔的边缘设置。固定板与填充空腔的内壁留设30mm的间距。固定板与玻璃钢外模壳的内壁预留30mm的距离，这个空间填入发泡剂，固定板的两侧就都有被发泡胶夹起来，会更稳定，否则只有固定板的一侧挨着玻璃钢外模壳的内壁容易松动。

S72、提供发泡胶，将发泡胶经由第一注胶孔和第二注胶孔填充于填充空腔，填充于填充空腔的发泡胶固结形成支撑模芯，支撑模芯连接于填充空腔的内壁。

具体的，发泡胶为聚氨酯发泡胶。进一步的，聚氨酯发泡胶包括双组分。

将配置好的双组分的聚氨酯发泡胶原料充分混合。实际应用中，通过电动搅拌机搅拌5～10秒钟，每次搅拌重量不大于40kg。

在注胶过程中，可以先打开玻璃钢注塑模具和玻璃钢外模壳，从外侧开始浇筑，浇筑一次后，等聚氨酯发泡结束，冷却10分钟之后，再开始第二次浇筑。

在填充空腔的发泡胶发泡至填充空腔内空间的80％后，闭合玻璃钢注塑模具和玻璃钢外模壳，再第一注胶孔和第二注胶孔浇注聚氨酯发泡胶，聚氨酯发泡胶浇注进去后，封上注胶孔的盖，确保聚氨酯最终浇注压力。

在注胶完成后，静置9个小时，待聚氨酯发泡胶发泡完全冷却后，打开璃钢注塑模具，取出制备好的多曲面造型衬模。

在实际应用中，还包括对打开多曲面造型衬模进行表面处理。

所述表面处理包括以下步骤：去毛刺、补缝和表面抛光。

刚脱开模具的多曲面造型衬模的表面由于玻璃钢注塑模具拼接缝处玻璃钢有毛刺、同时拼接缝会有少许聚氨酯泄漏，需要先进行清理。采用刮刀去除拼缝处挤出的发泡聚氨酯，然后再用角磨机打磨拼缝处不平的玻璃钢。

拼缝处修补采用T38型号原子灰，打磨完成后用T38型号原子灰将拼缝批一遍，然后用刮刀刮平，保证多曲面造型衬模的表面曲面造型平顺。

等多曲面造型衬模的表面批的原子灰干透后，用平面磨光机对修补处进行抛光打磨。

在本实施例中，母模为柔软质轻的材质，包括但不限于泡沫塑料等。多曲面的母模一般仅雕刻一个，若需要制作多个模具、衬模或考虑一次性翻模不成功的话，由于外模的模具和母模分离时，易对母模造成破损，因此通过石膏外模制得玻璃钢种子模，通过玻璃钢种子模可以重复制得玻璃钢注塑模具。此外，多曲面的母模为泡沫雕刻而成的，如果直接在上面涂刷玻璃钢，且两种材料是相互粘结的，而且强度很低，是无法脱模的。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (8)

1.一种用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，包括：

玻璃钢外模壳，所述玻璃钢外模壳的内部具有填充空腔，所述玻璃钢外模壳的侧壁包括外表层、内基层以及设于所述外表层和所述内基层之间的中芯层，所述中芯层内埋设有骨架；以及

支撑模芯，填充于所述填充空腔中，所述支撑模芯连接于所述填充空腔的内壁。

2.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，所述外表层、所述中芯层和所述内基层分别包括叠合在一起的第一树脂层、玻璃纤维布层、第二树脂层和玻璃纤维毡层。

3.根据权利要求2所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，所述骨架埋设于所述中芯层的所述玻璃纤维布层中。

4.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，所述骨架包括交叉设置的第一筋和第二筋。

5.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，所述外表层的数量为多层。

6.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，所述内基层的数量为多层。

7.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模，其特征在于，所述玻璃钢外模壳包括拼接在一起的多个玻璃钢空心模块，多个所述玻璃钢空心模块的内部连通形成所述填充空腔。

8.一种如权利要求1～7中的任意一项所述的用于混凝土结构的多曲面造型衬模的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据设计的混凝土结构制作母模，使得所述母模的形状和尺寸与所述混凝土结构相匹配；

提供石膏涂料，将所述石膏涂料涂覆于所述母模的外壁上固结形成石膏外模；

去除所述石膏外模内的所述母模，使得所述石膏外模中形成一空模腔；

提供玻璃钢涂料，将所述玻璃钢涂料涂覆于所述空模腔的内壁上固结形成玻璃钢种子模；

去除所述玻璃钢种子模的外部的所述石膏外模，将所述玻璃钢种子模的外壁划分为多个制模区域，并将上述玻璃钢涂料涂覆于多个所述制模区域的所述玻璃钢种子模的外壁上以固结得到多个玻璃钢注塑模块，所述玻璃钢注塑模块形成有贯通的多个第一注胶孔；

提供骨架，将多个所述玻璃钢注塑模块拼接在一起形成玻璃钢注塑模具，并所述玻璃钢注塑模具的内壁上依次涂覆所述玻璃钢涂料以形成外表层、中芯层及内基层，其中，在涂覆所述中芯层的所述玻璃钢涂料时，将所述骨架埋设于所述中芯层的所述玻璃钢涂料中，涂覆于所述玻璃钢注塑模具的所述玻璃钢涂料固结形成一玻璃钢外模壳，所述玻璃钢外模壳的内部具有填充空腔，所述玻璃钢注塑模具形成有贯通的第二注胶孔，所述第二注胶孔对准所述第一注胶孔；

提供发泡胶，将所述发泡胶经由所述第一注胶孔和所述第二注胶孔填充于所述填充空腔，填充于所述填充空腔的发泡胶固结形成支撑模芯，所述支撑模芯连接于所述填充空腔的内壁。

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