CN111655439A - 用于在混凝土构件的生产期间在混凝土构件的表面施加预定图案的片材、使用该片材生产混凝土构件的系统和方法 - Google Patents

Abstract

片材(10)包括：由聚合物材料制成的主层(20)，在通过模板或模制制造混凝土构件的操作期间，所述主层(20)的一个接触表面(22)与一体积的液态混凝土的表面接触，所述主表面(22)具有疏水性；连接层(40)，用于将所述片材固定至支撑表面；所述接触表面(22)是有纹理的并因此包括多个三维结构(32)，所述三维结构(32)相对于所述主层(22)突出，并形成待被印在所述混凝土构件的表面上的浮雕样的预定图形图案(30)。

Description

用于在混凝土构件的生产期间在混凝土构件的表面施加预定 图案的片材、使用该片材生产混凝土构件的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于在混凝土构件的生产期间在混凝土构件的表面施加图案的片材。本发明还涉及一种用于生产混凝土构件的系统和方法。

背景技术

在建筑物的建筑式样和构造领域中，已知在通过模制或模板来构造混凝土构件期间，使用钝化的混凝土在混凝土构件的表面制作图形图案。为此，构件的生产期间，要在浇筑混凝土之后实施特定的表面处理。

例如，将化学品，例如混凝土的缓凝剂或混凝土的硬化剂，局部地施加至待装饰的表面。然后让混凝土硬化。已施加化学品的区域的干燥或多或少地快于未施加化学品的区域。接下来，经过一定时间后，用高压水枪清洗表面，以在混凝土尚未完全干燥的区域中从混凝土中去除粘合剂。因此，与表面的其余部分相比，在这些区域中的混凝土的纹理是不同的，这赋予了这些区域特定的视觉外观。因此，混凝土表面呈现特定的图形图案。

但是，这种已知的方案不能完全令人满意，并且具有某些缺点。特别地，所使用的化学品很昂贵。这些化学品的使用需要一定的预防措施，特别是要保证负责施加这些化学品的操作人员的安全。这些产品也可能对环境有害，因此必须在使用后进行回收。另外，用水枪喷射清洁表面的步骤产生需收集并再利用的大量的脏水和污染水。最后，将化学品施加在表面上是很难操作的。它要求极高的灵巧性，并且当人们希望以高精度的方式制作出细节图案时，或者当要被装饰的混凝土表面难以到达时(如在很高处的墙板的情况下)，就很棘手。

发明内容

因此，需要一种设备和方法，其能够在制造混凝土构件的过程中装饰混凝土构件的表面，同时解决上述缺点。

因此，本发明涉及一种在混凝土构件生产期间在混凝土构件的表面施加图案的片材，所述片材包括：

主层，由聚合物材料制成，所述主层的一个表面为接触表面，在通过模板或模制制造混凝土构件的操作期间，所述接触表面与一体积的液态混凝土的表面接触，所述主表面具有疏水性；

连接层，用于将所述片材固定至支撑表面，所述连接层连接至所述主层的与所述接触表面相反的表面；

所述接触表面是有纹理的并因此包括多个三维结构，所述三维结构相对于所述主层突出，并形成待被印在所述混凝土构件的表面上的浮雕样的预定图形图案。

根据本发明的有利但可选的方面，这种片材可以包含以下一个或多个特征，这些特征被单独考虑或以任何技术上允许的组合考虑：

所述三维结构由沉积在所述主层的所述接触表面上的树脂或清漆制成。

所述三维结构与所述主层一体成型。

形成所述图案的所述三维结构的表面粗糙度不同于所述主层的所述接触表面的其余部分的表面粗糙度。

所述主层的聚合物材料是聚丙烯、或聚酰胺、或聚乙烯、或聚苯乙烯或例如生物塑料的生物聚合物。

所述主层的厚度在100μm和2mm之间，优选地在400μm和1mm之间。

所述连接层包括粘合剂，以通过胶接而连接至所述支撑表面；或者，所述连接层包括磁性材料，以通过磁化连接在所述支撑表面上。

根据另一方面，本发明涉及一种用于通过模制生产混凝土构件的系统，所述系统包括：

模具，所述模具包括侧壁和底壁，所述侧壁和所述底壁共同界定用于容纳液态混凝土的体积；

如前所述的片材，所述片材通过其连接层而以其接触表面面朝所述容纳体积的方式来连接至所述底壁。

根据另一方面，本发明涉及一种通过模板生产混凝土构件的系统，所述系统包括：

模板设备，包括成型板，每个所述成型板设置有模板表面，所述模板表面界定所述混凝土的容纳体积；

至少一个如前所述的片材，每个所述片材通过其连接层以其接触表面面朝所述容纳体积的方式来连接至所述模板表面。

最后，本发明还涉及一种用图形图案装饰混凝土构件表面的方法，所述方法包括：

将根据本发明的保护片材安装在系统的至少一个支撑表面上，所述支撑表面界定用于容纳液态混凝土的体积，用于通过模制或通过模板生产混凝土构件，所述保护片材包括预定的图形图案；

用所述液态混凝土填充所述容纳体积，使得所述片材的接触表面和三维图形图案结构与所述液态混凝土接触；

干燥所述容纳体积中与所述片材接触的所述混凝土，然后，一旦所述混凝土干燥，将所述片材与由干燥后的所述混凝土形成的所述混凝土构件分离。

附图说明

根据以下仅作为示例提供的、并参考附图做出的对片材实施例的描述，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他优点将更加清楚地显现，其中：

图1和图2示意性地示出了根据本发明的使用片材来通过模板生产混凝土构件的系统；

图3和图4示意性地示出了根据本发明的片材的两个实施例的横截面；

图5示出了根据本发明的使用片材来通过模制生产混凝土构件的系统。

具体实施方式

图1和图2示出了用于通过模板生产混凝土构件的系统的示例。

通常，在本说明书中，混凝土构件可以是建筑构件，例如墙壁或墙壁部分、隔板、梁、镶板、计划用于地板、天花板或墙壁上的平板(dalles)。混凝土构件也可以是装饰物，例如匾、石碑、墓碑、餐具或容器、陈列柜或镇纸或烟灰缸。许多其他应用也是可能的。

该系统包括模板设备1，模板设备1包括至少两个成型板(banches)2，也称为“模板板(panneaux coffrants)”，其彼此面对放置。设备1还包括装卸台架(portique demanutention)3、防护栏杆4和支撑支架5。

每个成型板2包括模板表面6。系统的成型板2的模板表面6相对于彼此定位，以便界定用于容纳混凝土的体积(volume)8。

为了用设备1形成混凝土构件，将液态混凝土浇筑入容纳体积8中。在浇筑的混凝土干燥的同时，成型板2被保持在当前位置处。一旦混凝土干燥，就将设备1拆卸，以释放如此构造的构件。

台架3使得在模板加工过程中能够稳固成型板2，并使得在拆模过程中能够提升成型板2。栏杆4位于成型板2的上部，以防止在设备1上工作的操作者意外跌落。支架5位于成型板2的背部，以加固整个设备1，特别是当将混凝土浇筑在容纳体积8中时。设备1可以包括出于简化目的而未示出的其他构件。

如图2所示，根据本发明，至少一个表面6至少部分地被片材10覆盖。如下文所述，每个片材10牢固地固定在表面6上。

片材10使得能够用预定的图形图案来装饰使用设备1生产的混凝土构件的表面，如在下文中更详细地解释的。

根据变型例，取决于片材10和模板表面6的尺寸，多个片材10可以与同一表面6相关联。例如，在图2所示的示例中，四个片材10垂直并排设置，以覆盖整个表面6，同时在接合处12边对边地对齐。其他的布置也是可能的。

可选地，片材10可以设置有通孔14，该通孔14允许有助于将片材10固定在表面6上的机械连接件通过。然而，可以省略孔14。

片材10具有基本平面的形状。优选地，片材10的形状根据其将被连接至的支撑表面的形状而调整。

在该示例中，表面6具有由上边缘、下边缘、左边缘和右边缘界定的四边形形状，例如矩形形状。因此，每个片材10有利地具有矩形形状，该矩形形状的尺寸和/或形状系数根据表面6的形状选择。

然而，实际上，如果表面6具有不同于四边形的形状，则片材10可以被相应地调整，例如通过将其切割成期望的形状。该切割可以使用裁切机、数字切割工具完成或使用切割工具手动完成。

如图3所示，片材10包括平面形的主层20，当片材10在设备1中使用时，其主表面22将与混凝土接触。在下文中，表面22被称为是形成片材10的“接触表面”。

片材10还包括连接层40，连接层40的作用是将片材10牢固地固定在支撑表面上，在这种情况下是固定在表面6上。特别地，在将混凝土浇筑进容纳体积8的过程中，片材10一定不能意外地从表面6分离。

连接层40固定至层20。更具体地，层40形成在层20的背面上，也就是说，形成在层20的与接触表面22相反的主表面上。

在该示例中，连接层40包括粘合材料，从而允许通过胶接而将片材10连接至支撑表面。层40的背面，即与面向层20的表面相反的表面，可以有利地由可移除的保护膜保护。仅当要将片材10连接在表面6上时才将该膜移除，以保护粘合材料。

表面22是有纹理的，也就是说，表面22包括相对于主层20突出的多个三维结构32。该三维结构32是片材10的一部分。

优选地，结构32是刚性的，以便当结构32与液态混凝土接触时或随后在与结构32接触的混凝土干燥期间，结构32不变形或不会变平。

结构32在表面22的至少一部分上空间分布，以便在表面22上形成浮雕样的图形图案30。

当将液态混凝土浇筑入容纳体积8中时，与每个片材10接触的混凝土与该片材的表面22和三维结构32的轮廓相吻合。当混凝土干燥时，与表面22和结构32接触的该体积的混凝土的表面因此呈现并保持与表面22和结构32的浮雕样的形状互补的形状。因此，可以理解的是，由片材10承载的图案30被负像地(en négatif)印在混凝土构件的待装饰表面上。

附图标记“e10”、“e20”和“e32”分别表示片材10的厚度、主层20的厚度和结构32的最大厚度或高度。例如，厚度e10被定义为等于厚度e20和层40的厚度之和。优选地，厚度e20在100μm和2mm之间，更优选地在400μm和1mm之间。

三维结构32的高度e32小于或等于500μm，优选地小于或等于100μm，更优选地小于或等于10μm。结构32不必彼此相同，并且在尺寸、高度和在表面22上的相对位置上都可以不同。这里的高度e32是相对于表面22垂直地测量的。

主层20由聚合物材料制成。例如，该聚合物包括聚丙烯，或聚酰胺，或聚乙烯，或聚苯乙烯。在一变型例中，它可以是生物聚合物，例如生物塑料。

优选地，主层20是柔性的。

例如，片材10可以以卷状物的形式提供，这使得存储、运输、处理更容易，该卷状物被部分地展开以便获得期望尺寸的片材10。

根据某些实施例，层20可以通过叠加多个子层来形成，例如通过共同模压而组装。因此，层20可以例如具有类似于在申请WO 2016/059193 A1中所描述的保护片材的结构。

优选地，主表面22具有疏水性。根据一种可能性，疏水性来自用于形成主层20的材料的固有疏水性。

在一变型例中，在使用片材10之前，将疏水性化学试剂施加在表面22上。例如，在片材10的生产期间施加该化学试剂。在一变型例中，该化学试剂可以在片材10的生产之后施加，例如片材10在设备1内使用和安装期间。

一旦混凝土已经硬化，表面22的疏水性有助于片材的移除，而无需添加额外的化学添加剂，例如油或润滑剂。

根据本发明的实施例，三维结构32由沉积在层22上的树脂或清漆制成，特别是可通过紫外线辐射而光固化的树脂或清漆。例如，可使用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚物基树脂和/或含有极性基团的三元共聚物基树脂。可以使用其他配方。也可以使用在紫外线辐射下可固化的光聚合物，其可以具有添加的光引发剂。

例如，该沉积的树脂或清漆是使用专用的打印设备制作的，例如数字打印机。例如，层20，可选地已经与层40固定的层20，被放置在打印机的工作区域中。树脂通过打印机的打印头以预定的量沉积在表面22的预定位置，以形成结构32，从而获得图案30。在该沉积期间，打印头根据预定路径自动控制和移动，该预定路径根据待绘制的图案30而计算出。例如，使用电子计算机，从要被施加在混凝土构件上的图案的矩阵数字图像或该图像的负像，或从矢量图像所定义的图案，自动生成路径。一旦树脂沉积，就将其暴露在光源发出的紫外线中。

根据其他实施例，三维结构32与主层20一体形成。

因此，根据第一示例，层20和结构32使用增材制造方法——也称为三维打印方法——来生产。

根据第二示例，结构32通过使主层20选择性地变形来生产，例如通过使用压延法。例如，将层20插入到包括两个辊的装置中，这两个辊使得可以将预定的规则图案施加给层20的表面。实际上，层20于是具有突出部分，该突出部分然后形成三维结构32。当人们希望获得在片材10的整个表面上规则重复的简单图形图案30时，例如希望获得模仿例如石头或木头的天然材料的纹理的图案时，这种压延法特别的有利。

有利地，形成图案30的三维结构32的表面粗糙度不同于主层20的接触表面22的其余部分的表面粗糙度。

例如，结构32的至少一部分的粗糙度大于表面22的粗糙度。其他变型例是可能的，例如通过为表面22的其余部分提供比结构32更高的粗糙度。

这些表面粗糙度的差异通过不同的视觉外观而反映出，因此，取决于表面粗糙度是较高还是较低，该外观可以是不光滑的或光滑的。因此，结构32具有光滑的外观，而表面22的其余部分具有不光滑的外观。反之，结构32具有不光滑的外观，而表面22的其余部分具有光滑的外观。在一变型例中，还可能具有如下的一些结构32：所述一些结构32比其余的结构32和/或比表面22的其余部分更不光滑或相反更光滑。

这种不光滑或光滑的外观使得能够在图案的某些部分局部地具有不光滑或光滑的外观，该图案将要被印至这样生产的混凝土构件的待装饰表面。

更具体地，当混凝土一旦浇筑便与片材10接触时，该体积的混凝土的每个表面部分——特别是在硬化过程中与片材10的不光滑区域接触的表面——将局部具有高孔隙率，这是由于在干燥过程中混凝土非常精确地复制了模板的外观。相反，当该混凝土与光滑区域接触时，即当该混凝土与具有低的表面粗糙度的区域接触时，其就会在干燥后具有较低的孔隙率。混凝土表面局部孔隙率的这种差异提供了不同的视觉外观。换句话说，用片材10在正在干燥的混凝土表面施加光滑区域或不光滑区域，使得能够局部地分别将光滑或不光滑的外观给予混凝土表面。

图4示出了根据片材10的另一实施例的片材10’。在所示的示例中，片材10’与先前描述的片材10的不同之处在于：可粘合的连接层40被磁性连接层40’代替，该磁性连接层40’起到相同的作用，但其将通过磁化连接在支撑表面上，而不是允许通过胶接连接片材。为此，连接层40’包括磁性材料，特别是铁磁性材料或永磁体。

作为一示例，连接层40’包括橡胶基质，该橡胶基质中插入了磁性金属颗粒，例如磁化的铁氧体颗粒。例如，该层40由包括橡胶粉、聚合物材料和磁性颗粒的混合物合成，然后将该混合物硫化以获得层40’。

根据一示例性实施例，层20接下来形成在层40’上，例如通过沉积聚合物清漆。在这种特定情况下，层20和结构32由这种聚合物材料一体成型。

根据未示出的另一示例性实施例，层40’使用中间粘合层连接至层20的背面。例如，层40’胶接至片材10的背面，以形成片材10’。

因此，层40’也可以通过焊接，特别是通过超声波焊接连接至片材20。

在支撑表面由金属制成的情况下，这在模板设备1中是常见的情况，层10’的磁性连接是特别有利的。但是，其他用途也是可能的。磁性连接相对于通过胶接的连接是有利的，因为磁性连接使得可以将片材10’多次连接至支撑表面然后多次从支撑表面移除而不损坏片材10’。换句话说，片材10’比片材10更容易重复使用。这也有利于片材10’的布置，例如，在被意外地倾斜布置之后，片材10’可以容易地从表面6上拆卸以重新布置，而不像片材10，任何重复的分离都可能损坏片材10。

除了该差异之外，以上参考片材10所描述的所有内容都适用于片材10’。

根据未示出的变型例，连接层40’可以用于与片材10类似的、用于模板表面的保护片材中，但是其中省略了结构32。

现在将描述片材10的一示例性用途——用预定的图案装饰混凝土构件的表面。该方法也适用于片材10’，只要表面6允许通过磁化连接片材10’即可。

首先，将根据本发明的片材10安装在如下结构的至少一个表面上：所述结构界定用于容纳液态混凝土的体积。例如，一个或几个片材10被安装在至少一个模板表面6上。所安装的片材10’包括预定图案，该预定图案为希望用来装饰混凝土构件的表面的图案的负像。

接下来，将液态混凝土沉积在容纳体积8中，以使片材10的接触表面22和结构32与液态混凝土接触。然后，使混凝土在体积8中与片材10接触地干燥。

一旦混凝土干燥，例如通过将成型板2从模板设备1移除而将混凝土与片材10分离，以释放如此构造的混凝土构件。在混凝土干燥期间，由此在混凝土体积的与片材10接触的表面部分上形成期望的图形图案。

有利地是，片材10是可重复使用的，也就是说，在与混凝土分离之后，片材10可以被再次使用以将图案施加到另一混凝土构件上。这种可重复使用性特别是由于形成片材10的材料的选择以及表面22的疏水性所致。

图5示出了用于通过模制生产混凝土构件的系统。该系统包括模具100，该模具100包括侧壁102和底壁104，其界定用于容纳液态混凝土的体积6。优选地，这种模具100由较低成本的热成型塑料制成。这种模具100使得能够生产混凝土构件，所述混凝土构件比使用模板设备1制造的混凝土构件的尺寸小，并且该模具100具有更高的生产率。

为了使用模具100生产混凝土构件，将液态混凝土浇筑入容纳体积106中，并使混凝土干燥。在干燥结束时，将如此形成的混凝土构件从模具100移除。

这里的系统包括连接在底壁104上的片材10或片材10’。因此，壁104在这里用作支撑表面。更具体地，层10或10’通过连接层40、40’连接至底壁104。接触表面22面朝容纳体积106，以便在混凝土浇筑入容纳体积106时来与混凝土接触。

在该示例中，所示的容纳体积106为具有矩形基底的铺地块料(paving block)的形状。然而，其他形状也是可能的。然后相应地调整片材10或片材10’的形状。

由于片材10是可移除的，因此可以通过用另一片材10替换它来改变要施加在混凝土构件上的图案，而无需改变模具100的形状。

先前描述的用于以预定图案装饰混凝土构件的表面的方法也适用于配备有至少一个片材10或10’的模具100。

根据变型例，片材10’不一定是平面的。除了覆盖底壁104之外，该片材10’还可以覆盖模具100的侧壁102的至少一部分。

例如，片材10’具有与界定容纳体积106的壁102和104的形状互补的形状。因此，片材10’起到可移除的包覆模的作用，要在浇筑混凝土之前插入模具100中。

然后，混凝土构件的脱模可以分两个阶段进行：首先，从模具100移除形成包覆模的、并且仍然包含混凝土构件的片材10’；然后，将混凝土构件与片材10’分离。这两个步骤可以在时间上分开。

例如，一旦混凝土开始干燥并具有允许其被处理的刚度，即使混凝土尚未完全干燥，也能从模具100中移出包覆模10’和混凝土构件。然后，仅当混凝土已经完全硬化后，才在第二步骤中将混凝土构件从由片材10’形成的包覆模中移除。

通过将片材10’用作包覆模，避免了将模具100固定太长时间，但又不会迫使混凝土构件过早地脱模。

当模具100用于工业生产线时，这使得能够利用生产率。因此，片材10’可以与混凝土构件保持较长时间的接触。例如，片材10’可以如同包装那样地在运输到最终客户的整个过程中保护混凝土构件。

上面考虑的实施例和变型例可以组合以形成新的实施例。

Claims (10)

1.一种在混凝土构件的生产期间在所述混凝土构件的表面上施加图案的片材，其特征在于，所述片材(10、10’)包括：

主层(20)，所述主层由聚合物材料制成，所述主层(20)的一个表面为接触表面(22)，在通过模板或模制制造所述混凝土构件的操作期间，所述接触表面(22)与一体积的液态混凝土的表面接触，所述主表面(22)具有疏水性；

连接层(40、40’)，用于将所述片材(10、10’)固定至支撑表面(6、104)，所述连接层连接至所述主层(20)的与所述接触表面(22)相反的表面；

所述接触表面(22)是有纹理的并因此包括多个三维结构(32)，所述三维结构(32)相对于所述主层(22)突出，并形成待被印在所述混凝土构件的表面上的浮雕样的预定图形图案(30)。

2.根据权利要求1所述的片材，其特征在于，所述三维结构(32)由沉积在所述主层(20)的所述接触表面(22)上的树脂或清漆制成。

3.根据权利要求1所述的片材，其特征在于，所述三维结构(32)与所述主层(20)一体成型。

4.根据前述权利要求中任一项所述的片材，其特征在于，形成所述图案(30)的所述三维结构(32)的表面粗糙度不同于所述主层(20)的所述接触表面(22)的其余部分的表面粗糙度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的片材，其特征在于，所述主层(20)的所述聚合物材料是聚丙烯、或聚酰胺、或聚乙烯、或聚苯乙烯或例如生物塑料的生物聚合物。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的片材，其特征在于，所述主层(20)的厚度(e20)在100μm和2mm之间，优选地在400μm和1mm之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的片材，其特征在于，所述连接层(40)包括粘合剂，以通过胶接而连接至所述支撑表面(6、104)；或者

所述连接层(40’)包括磁性材料，以通过磁化连接在所述支撑表面(6、104)上。

8.一种用于通过模制生产混凝土构件的系统，其特征在于，所述系统(100)包括：

模具，所述模具包括侧壁(102)和底壁(104)，所述侧壁(102)和所述底壁(104)共同界定用于容纳液态混凝土的体积(106)；

根据前述权利要求中任一项所述的片材(10、10’)，所述片材通过所述片材的连接层(40、40’)而以所述片材的接触表面(22)面朝所述容纳体积(106)的方式来连接至所述底壁。

9.一种通过模板生产混凝土构件的系统，其特征在于，所述系统包括：

模板设备(1)，包括成型板(2)，每个所述成型板设置有模板表面(6)，所述模板表面(6)界定所述混凝土的容纳体积(8)；

至少一个根据权利要求1至7中的任一项所述的片材(10、10’)，每个所述片材通过所述片材的连接层而以所述片材的接触表面面朝所述容纳体积的方式来连接至所述模板表面。

10.一种用图形图案装饰混凝土构件表面的方法，其特征在于，所述方法包括：

将根据权利要求1至7中任一项所述的保护片材(10、10’)安装在系统的至少一个支撑表面(8、106)上，所述系统界定用于容纳液态混凝土的体积(8、106)，用于通过模制或通过模板生产混凝土构件，所述保护片材包括预定的图形图案(30)；

用所述液态混凝土填充所述容纳体积(8、106)，使得所述片材(10、10’)的接触表面(22)和三维图形图案结构(32)与所述液态混凝土接触；

干燥所述容纳体积(8，106)中与所述片材(10，10’)接触的所述混凝土，然后，一旦所述混凝土干燥，将所述片材(10，10’)与由干燥后的所述混凝土形成的所述混凝土构件分离。

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