CN113059661A - 一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预制镂空混凝土构件的成型模具，包括有工作平台及位于工作平台上的成型结构，所述成型结构包括多个模块，所述模块包括有内芯柱，所述内芯柱的侧面包裹有外裹模层，相邻所述模块之间保持相间隔以形成预制混凝土灌注腔。本发明进一步提供了一种预制镂空混凝土构件的构建方法。本发明提供的一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，可以解决现有的制备超大尺寸镂空混凝土构件的模具由于构件曲线镂空形状形成的布筋复杂、非预应力等情况所导致极难脱模或构件断裂等问题，其制备混凝土构件的尺寸精度高，制作成本低。

Description

一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法

技术领域

本发明属于混凝土模具的技术领域，涉及一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，具体涉及一种针对预制超大尺寸镂空混凝土构件的成型模具及其预制超大尺寸镂空混凝土构件的构建方法。

背景技术

混凝土预制构件是以混凝土为基本材料预先在工厂制成的建筑构件，包括梁、板、柱及建筑内外用装饰板等。混凝土预制构件在预制过程中需要用到模具，现有的混凝土构件预制过程中通常是在固定的模具中进行浇筑，待混凝土成型之后拆模，然后再次组装模具进行后续的构件浇筑。

然而，对于超大尺寸镂空混凝土构件而言，现有的超大镂空构件预制模具存在很多缺陷，如钢模具、铝模具等金属模具装饰造型单一，因其刚度高脱模困难，有的甚至不可行；而硅胶、聚氨酯胶等胶类模具，尺寸大的情况下弹性变形大，误差大的会有10毫米以上，构件尺寸精度难以保证，对于装配式的预制构件精度往往是1～3毫米级要求的，误差太大造成施工安装不便等。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，用于解决现有技术中缺乏脱模效率高、脱模次数多、误差能控制在规范要求范围内的预制超大尺寸镂空混凝土构件的成型模具及其预制超大尺寸镂空混凝土构件的构建方法的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种预制镂空混凝土构件的成型模具，包括有工作平台及位于工作平台上的成型结构，所述成型结构包括多个模块，所述模块包括有内芯柱，所述内芯柱的侧面包裹有外裹模层，相邻所述模块之间保持相间隔以形成预制混凝土灌注腔。

优选地，所述工作平台与内芯柱之间经第一螺栓连接。

更优选地，所述内芯柱中空，所述第一螺栓由下至上依次贯穿工作平台、内芯柱的底面。

进一步优选地，所述第一螺栓位于内芯柱底面的中心位置。

优选地，所述成型结构的顶部设有限位模板。

更优选地，所述限位模板与内芯柱之间经至少一个第二螺栓连接。

进一步优选地，所述第二螺栓由上至下依次贯穿限位模板、内芯柱的顶面。

优选地，所述成型结构外围设有侧模板。

优选地，各所述模块的外形与预期形成的各镂空形状相匹配。

优选地，所述内芯柱的侧面上设有多个减压气孔。

更优选地，相邻所述减压气孔之间相间隔。

优选地，所述内芯柱的水平截面呈纺锤形。

优选地，所述内芯柱的侧面相对于竖直方向的倾斜角度为5-85°。

优选地，所述外裹模层由上至下依次设有第一区段及第二区段，所述第一区段的远内芯柱侧相对于所述第二区段的远内芯柱侧向内缩进形成L型缩进面。

更优选地，所述L型缩进面包括位于第一区段的第一竖面、位于第二区段顶面的横面、位于第二区段的第二竖面，所述第一竖面保持竖直，所述横面保持水平，所述第二竖面由上至下向外渐扩。

进一步优选地，所述第二竖面相对于竖直方向的倾斜角度为5-85°。

优选地，所述模块符合公式Ⅰ，

所述公式Ⅰ为：W≥u×S；

式中，W为内芯柱的重量，kgf；S为内芯柱与外裹模层的接触面积(即内芯柱的侧面)，cm²；u为系数，数值为1.5-3。

优选地，同一排的所述模块中，相邻所述模块之间的间隔距离相等；相邻排的所述模块中，不同排的相邻所述模块之间的间隔距离相等。

优选地，所述内芯柱的材料为钢材。

优选地，所述外裹模层的材料为聚氨酯(PU，polyurethane)。

本发明第二方面提供一种预制镂空混凝土构件的构建方法，采用上述预制镂空混凝土构件的成型模具，包括以下步骤：

1)取多个模块进行排列形成成型结构，使预制混凝土灌注腔符合所需制备的构件形状，浇筑混凝土后进行养护；

2)将养护后的混凝土脱模后，以提供预制镂空混凝土构件。

优选地，步骤1)中，所述浇筑混凝土后，在成型结构的顶部设置限位模板。

优选地，步骤1)中，所述养护为自然养护。

如上所述，本发明提供的一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，其提供的成型模具，可以解决现有的制备超大尺寸镂空混凝土构件的模具由于构件曲线镂空形状形成的布筋复杂、非预应力等情况所导致极难脱模或构件断裂等问题。

(2)本发明提供的一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，其提供的成型模具，使钢材质的内芯柱与聚氨酯材质的外裹模层一体成型，结合面无间隙，其中，外裹模层作为聚氨酯胶模有一定的硬度及弹性，硬度能保证混凝土构件的尺寸精度与表面效果；内芯柱能更好保证混凝土构件的尺寸精度与定位精度。

(3)本发明提供的一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，其内芯柱与底部大钢平台可通过机械连接，构件浇筑后脱模时，先拆除内芯柱与底部钢平台的机械连接，混凝土构件水平整体起吊离开大钢平台，内芯柱由于自身重力及与外裹模层的斜面接触易脱落构造等，钢模就自动脱落，外裹模层由于有内腔空间(即钢模脱落后形成的)及材料本身的弹性特点，通过人工很容易剥离下来，既方便脱模，又在多次重复脱模过程中保护模具，提高了整个复合模具的脱模效率，又增加了模具重复脱模次数，降低了混凝土构件的制作成本。

(4)本发明提供的一种预制镂空混凝土构件的成型模具及其构建方法，其提供的成型模具，其内芯柱的镂空的造型边缘要基本接近设计的造型，这样可以节省聚氨酯的用量；外裹模层的表面有装饰效果的造型肌理或为光滑表面，表面没有接缝，拐角连续。

附图说明

图1显示为本发明中成型模具中制备的预制镂空混凝土构件的整体结构俯视图。

图2显示为本发明中成型模具中制备的预制镂空混凝土构件的结构侧视图。

图3显示为本发明的成型结构中相邻模块的结构侧视图。

图4显示为本发明的成型结构中单个模块的结构侧视图。

图5显示为本发明的成型结构中单个模块的结构俯视图。

图6显示为本发明的成型结构中相邻模块的局部结构俯视图。

图7显示为本发明的成型结构中单个模块的倾斜结构图。

附图标记

1 工作平台

2 模块

21 内芯柱

22 外裹模层

221 第一区段

222 第二区段

3 预制混凝土灌注腔

4 第一螺栓

5 侧模板

6 限位模板

7 第二螺栓

8 减压气孔

9 L型缩进面

91 第一竖面

92 横面

93 第二竖面

a 内芯柱的侧面相对于竖直方向的倾斜角度

b 第二竖面相对于竖直方向的倾斜角度

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。

请参阅图1至图7。须知，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。

本发明提供一种预制镂空混凝土构件的成型模具，如图1-7所示，包括有工作平台1及位于工作平台1上的成型结构，所述成型结构包括多个模块2，所述模块2包括有内芯柱21，所述内芯柱21的侧面包裹有外裹模层22，相邻所述模块2之间保持相间隔以形成预制混凝土灌注腔3。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，所述工作平台1的材料为钢材。用于放置成型结构，便于制备预制镂空混凝土构件。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图2-4所示，所述工作平台1与内芯柱21之间经第一螺栓4连接。

具体来说，如图2-4所示，所述内芯柱21中空，所述第一螺栓4由下至上依次贯穿工作平台1、内芯柱21的底面。利用第一螺栓4与成型模具之间牢固、精确的固定，实现对模块2的固定限位。

在一个优选的实施例中，如图2-4所示，所述第一螺栓4位于内芯柱21底面的中心位置。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图2-3所示，所述成型结构的顶部设有限位模板6。防止模块2随意移动。

具体来说，所述限位模板6与内芯柱21之间经至少一个第二螺栓7连接。

在一个优选的实施例中，如图2-4所示，所述第二螺栓7由上至下依次贯穿限位模板6、内芯柱21的顶面。利用第二螺栓7与成型模具之间牢固、精确的固定，实现对模块2的固定限位。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图1-2所示，所述成型结构外围设有侧模板5。所述侧模板5围于所述成型结构外侧。所述侧模板5用于在制备预制镂空混凝土构件时，防止混凝土渗漏，并使混凝土保持一定形状。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图1所示，各所述模块2的外形与预期形成的各镂空形状相匹配。保证形成所需的具有特定镂空形状的混凝土构件。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图2所示，所述内芯柱21的侧面上设有多个减压气孔8。用于释放内芯柱21内的气压。

在一个优选的实施例中，相邻所述减压气孔8之间相间隔。

上述内芯柱21的中空结构中，内部没有任何填充，便于内芯柱21单独起吊、移动等。所述内芯柱21由于自身重力，在成膜后能够方便脱模。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，所述内芯柱21的材料为钢材。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图1、5所示，所述内芯柱21的水平截面呈纺锤形。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，如图7所示，所述内芯柱21的侧面相对于竖直方向的倾斜角度a为5-85°。所述内芯柱21侧面的倾斜结构，可在混凝土构件起吊脱模时，便于从内芯柱21中脱模，既安全又节约人工。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，所述外裹模层22的材料为聚氨酯(PU，polyurethane)。所述外裹模层22具有一定弹性，在内芯柱21脱落后形成的预制混凝土设置腔3空间及材料本身的弹性的作用下，通过人工很容易剥离下来。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，所述外裹模层22由上至下依次设有第一区段221及第二区段222，所述第一区段221的远内芯柱侧相对于所述第二区段222的远内芯柱侧向内缩进形成L型缩进面9。从而能够制备具有立体感的预制镂空混凝土构件。同时，便于脱模。

在一个优选的实施例中，所述L型缩进面9包括位于第一区段221的第一竖面91、位于第二区段222顶面的横面92、位于第二区段222的第二竖面93，所述第一竖面91保持竖直，所述横面92保持水平，所述第二竖面93由上至下向外渐扩。上述L型缩进面9的结构便于脱模，既安全又节约人工。

具体来说，如图7所示，所述第二竖面93相对于竖直方向的倾斜角度b为5-85°。所述第二竖面93的倾斜结构，能够符合生产工艺要求，便于脱模。同时，具有构件设计所需要的图案修饰美化效果。

上述第一螺栓4、第二螺栓7均为常规使用的螺栓。

上述内芯柱21与外裹模层22一体成型，结合面无间隙。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，所述模块2符合公式Ⅰ，

所述公式Ⅰ为：W≥u×S；

式中，W为内芯柱21的重量，kgf；S为内芯柱21与外裹模层22的接触面积(即内芯柱21的侧面)，cm²；u为系数，数值为1.5-3。

由于内芯柱21重量W(kgf)数值要不小于S(cm²)，而实际生产时外力的挤压作用与两者构件外形的误差会使两者结合后的结合力比仅考虑完全真空吸附力u＝1要大，故实际工作中取u的数值为1.5-3。

具体来说，上述u的数值与内芯柱21的侧面(即内芯柱21与外裹模层22的接触面S)相对于竖直方向的倾斜角度a之间呈正向线性关系，即随着a的增大，u的数值也逐渐变大。

由于内芯柱21的侧面相对于竖直方向的倾斜角度a为5-85°。当a数值为5°时，u的值为1.5；当a数值为85°时，u的值为3。

上述公式Ⅰ能够使模块设置更合理，避免生产安全。使成型模具布局更合理，生产的混凝土构件安全、美观。

在上述预制镂空混凝土构件的成型模具中，同一排的所述模块2中，相邻所述模块2之间的间隔距离相等；相邻排的所述模块2中，不同排的相邻所述模块2之间的间隔距离相等。使成型模具布局呈规律分布。

实施例1

地铁17号线东方绿舟站需要的混凝土构件尺寸，宽为3885mm，长为9640mm，厚为300mm，属于超大尺寸镂空混凝土构件。取多个模块排列形成成型结构，使预制混凝土灌注腔符合所需制备的构件形状，模块由内至外依次设有内芯柱、外裹模层，内芯柱的材质为钢材，外裹模层的材质为聚氨酯，两者接触面带斜度结合，内芯柱的侧面相对于竖直方向的倾斜角度为5°，外裹模层的第二竖面相对于竖直方向的倾斜角度为5°，内芯柱与外裹模层一体成型，形成模具1#。在模具1#中，模块符合W≥u×S，u为1.5。在相邻模块之间的预制混凝土灌注腔内浇筑混凝土后进行养护、脱模，即得所需超大尺寸的预制镂空混凝土构件。

实施例2

构建超大尺寸镂空混凝土构件，取多个模块排列形成成型结构，使预制混凝土灌注腔符合所需制备的构件形状，模块由内至外依次设有内芯柱、外裹模层，内芯柱的材质为钢材，外裹模层的材质为聚氨酯，两者接触面带斜度结合，内芯柱的侧面相对于竖直方向的倾斜角度为85°，外裹模层的第二竖面相对于竖直方向的倾斜角度为85°，内芯柱与外裹模层一体成型，形成模具2#。在模具2#中，模块符合W≥u×S，u为3。在相邻模块之间的预制混凝土灌注腔内浇筑混凝土后进行养护、脱模，即得所需超大尺寸的预制镂空混凝土构件。

对比例1

直接采用钢材料作为模具1*，在与实施例1所需相同的混凝土构件尺寸下，由于构件厚度大、长度方向类似仿锥形、构件镂空厚度方向没有斜度等因素，脱模困难极大，不能脱模，在脱模过程中会造成构件断裂。

对比例2

直接采用聚氨酯作为模具2*，在与实施例1所需相同的混凝土构件尺寸下，由于聚氨酯材料易弹性变形，聚氨酯与构件接触面的吸附力大，同时构件尺寸大，使构件尺寸精度难易保证，还存在吸附力大难易脱模问题。

测试比较例1

将实施例1中的模具1#，与对比例1、2中的模具1*、2*比较可知，模具1#克服了模具1*和模具2*所具有的缺陷，能够构建超大尺寸的镂空构件，构件所有表面都是装饰效果面，表面质量要求高，不带多余的模线等缺陷，脱模方便，构件不发生断裂现象。

综上所述，本发明提供的一种预制混凝土构件的成型模具及其构建方法，可以解决现有的制备超大尺寸镂空混凝土构件的模具由于构件曲线镂空形状形成的布筋复杂、非预应力等情况所导致极难脱模或构件断裂等问题，其制备混凝土构件的尺寸精度高，制作成本低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，包括有工作平台(1)及位于工作平台(1)上的成型结构，所述成型结构包括多个模块(2)，所述模块(2)包括有内芯柱(21)，所述内芯柱(21)的侧面包裹有外裹模层(22)，相邻所述模块(2)之间保持相间隔以形成预制混凝土灌注腔(3)；所述内芯柱(21)的材料为钢材，所述外裹模层(22)的材料为聚氨酯。

2.根据权利要求1所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述工作平台(1)与内芯柱(21)之间经第一螺栓(4)连接；所述成型结构的顶部设有限位模板(6)，所述限位模板(6)与内芯柱(21)之间经至少一个第二螺栓(7)连接。

3.根据权利要求2所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述内芯柱(21)中空，所述第一螺栓(4)由下至上依次贯穿工作平台(1)、内芯柱(21)的底面；所述第二螺栓(7)由上至下依次贯穿限位模板(6)、内芯柱(21)的顶面。

4.根据权利要求1所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述成型结构外围设有侧模板(5)。

5.根据权利要求1所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，各所述模块(2)的外形与预期形成的各镂空形状相匹配。

6.根据权利要求1所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述内芯柱(21)的侧面上设有多个减压气孔(8)；所述内芯柱(21)的侧面相对于竖直方向的倾斜角度a为5-85°。

7.根据权利要求1所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述外裹模层(22)由上至下依次设有第一区段(221)及第二区段(222)，所述第一区段(221)的远内芯柱侧相对于所述第二区段(222)的远内芯柱侧向内缩进形成L型缩进面(9)。

8.根据权利要求7所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述L型缩进面(9)包括位于第一区段(221)的第一竖面(91)、位于第二区段(222)顶面的横面(92)、位于第二区段(222)的第二竖面(93)，所述第一竖面(91)保持竖直，所述横面(92)保持水平，所述第二竖面(93)由上至下向外渐扩。

9.根据权利要求1所述的一种预制镂空混凝土构件的成型模具，其特征在于，所述模块(2)符合公式Ⅰ，所述公式Ⅰ为：W≥u×S；式中，W为内芯柱的重量，kgf；S为内芯柱与外裹模层的接触面积，cm²；u为系数，数值为1.5-3。

10.一种预制镂空混凝土构件的构建方法，采用权利要求1-9任一所述的预制镂空混凝土构件的成型模具，包括以下步骤：

1)取多个模块进行排列形成成型结构，使预制混凝土灌注腔符合所需制备的构件形状，浇筑混凝土后进行养护；

2)将养护后的混凝土脱模后，以提供预制镂空混凝土构件。

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