CN116001061A - 混凝土构件和混凝土构件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种混凝土构件和混凝土构件的制作方法。一种混凝土构件的制作方法,包括:构建所述混凝土构件的三维模型;根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型相适配的模板模型;采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板;根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件。采用砂浆材料制作的混凝土模板具有成本低的特点,同时该混凝土模板能够满足混凝土构件的制作工艺中的强度要求。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域,特别是涉及一种混凝土构件和混凝土构件的制作方法。
背景技术
采用预制混凝土构件进行装配化施工,具有节约劳动力、克服季节影响、节约工期、提高质量等优点。预制混凝土构件的制作通常需要在模板内进行成型,然而,针对具有曲面、开洞等复杂结构的异型混凝土构件,需要设计定制化的木模板、钢模板或铝模板等,导致混凝土构件的制作成本较高。
发明内容
基于此,有必要针对混凝土构件的制作成本较高的问题,提供一种混凝土构件和混凝土构件的制作方法。
根据本申请的一个方面,提供了一种混凝土构件的制作方法,包括:
构建所述混凝土构件的三维模型;
根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型相适配的模板模型;
采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板;
根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件。
在其中一个实施例中,所述混凝土构件被构造为实心结构,所述采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板,具体包括:
采用3D打印技术逐层打印砂浆材料;
对所述砂浆材料的内侧进行抹灰处理,以得所述混凝土模板,且所述混凝土模板具有与所述混凝土构件的外轮廓相适配的光滑内壁。
在其中一个实施例中,所述混凝土构件的制作方法还包括:在所述光滑内壁上涂覆脱模剂。
在其中一个实施例中,所述混凝土构件被构造为空心结构,所述模板模型包括第一模型和第二模型;所述根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型相适配的模板模型,具体包括:
根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型的外轮廓相适配的第一模型;
根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型的内轮廓相适配的第二模型。
在其中一个实施例中,所述混凝土模板包括与所述第一模型相对应的第一模板,以及与所述第二模型相对应的第二模板;所述采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板,具体包括:
采用3D打印技术逐层打印第一砂浆材料;
对所述第一砂浆材料的内侧进行抹灰处理,以得所述第一模板,且所述第一模板具有与所述混凝土构件的外轮廓相适配的光滑内壁;
采用3D打印技术逐层打印第二砂浆材料;
对所述第二砂浆材料的外侧进行抹灰处理,以得所述第二模板,且所述第二模板具有与所述混凝土构件的内轮廓相适配的光滑外壁。
在其中一个实施例中,所述混凝土构件的制作方法还包括:
在所述光滑内壁上涂覆脱模剂;
在所述光滑外壁上涂覆脱模剂。
在其中一个实施例中,所述根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件,具体包括:
在所述第一模板和所述第二模板之间灌注混凝土,以得所述混凝土构件。
在其中一个实施例中,所述根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件,具体包括:
在所述第一模板和所述第二模板之间设置预制钢筋,在所述第一模板和所述第二模板之间灌注混凝土,以得所述混凝土构件。
在其中一个实施例中,所述混凝土模板和底模板围设出灌注空间,所述根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件,具体包括:
在所述灌注空间内灌注混凝土,以得所述混凝土构件。
根据本申请的另一个方面,提供了一种混凝土构件,利用上述的混凝土构件的制作方法制得。
上述混凝土构件和混凝土构件的制作方法,混凝土构件的三维模型是根据混凝土构件需要的形状和大小进行构建的,模板模型与混凝土构件的三维模型相适配,那么,与模板模型相对应的混凝土模板也能够与混凝土构件相适配,如此,该混凝土模板是依据混凝土构件的三维模型进行制作的,使得依据该混凝土模板制作的混凝土构件也能获得需要的形状和大小,可以理解的是,该混凝土构件的制作方法尤其适用于制作如曲面、开洞等复杂结构的异型非标准混凝土构件,且相比于聚合物等其他3D打印材料,采用砂浆材料3D打印制作的混凝土模板具有成本低的特点,适用于大型混凝土构件的制作,同时砂浆材料强度较高,容易满足模板安装和混凝土浇筑过程中对模板强度和变形的要求。因此,此种混凝土构件制作方法非常适用于建筑、桥梁等工程结构中尺度较大的异型混凝土预制构件。
附图说明
图1示出了本申请一实施例的混凝土构件的制作方法的流程示意图;
图2示出了本申请第一实施例的混凝土模板、底模板和预制钢筋的结构示意图;
图3示出了本申请第二实施例的混凝土模板和混凝土的结构示意图;
图4示出了本申请一实施例的混凝土构件的制作方法的流程示意图;
图5示出了本申请另一实施例的混凝土构件的制作方法的流程示意图;
图6示出了本申请第三实施例的混凝土模板和混凝土的结构示意图;
图7示出了本申请第三实施例的混凝土构件的结构示意图;
图8示出了本申请第三实施例的第一砂浆材料的结构示意图;
图9示出了本申请第三实施例的第二砂浆材料的结构示意图;
图10示出了本申请第三实施例的预制钢筋的结构示意图;
图11示出了本申请第四实施例的混凝土模板和混凝土的结构示意图;
图12示出了本申请第五实施例的混凝土模板和混凝土的结构示意图;
图13示出了本申请第六实施例的混凝土模板和混凝土的结构示意图。
图中:10、混凝土构件;11、混凝土;12、孔洞;20、混凝土模板;210、第一模板;220、第二模板;201、光滑内壁;202、光滑外壁;203、凸起;230、第一砂浆材料;240、第二砂浆材料;250、支架;30、底模板;40、灌注空间;50、预制钢筋;60、对拉螺栓。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
图1示出了本申请一实施例中的混凝土构件10的制作方法的流程示意图。
请参阅图1,本申请一实施例提供的一种混凝土构件10的制作方法,包括以下步骤:
S110、构建混凝土构件10的三维模型。
构建凝土构件10的三维模型的步骤S110具体包括:
S111、获取混凝土构件10的尺寸信息。
S112、根据混凝土构件10的尺寸信息,构建混凝土构件10的三维模型。
S120、根据混凝土构件10的三维模型,构建与混凝土构件10的三维模型相适配的模板模型。
S130、采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与模板模型相对应的混凝土模板20。
S140、根据混凝土模板20,制作混凝土构件10。
可以理解的是,混凝土构件10的三维模型是根据混凝土构件10需要的形状和大小进行构建的,模板模型与混凝土构件10的三维模型相适配,那么,与模板模型相对应的混凝土模板20也能够与混凝土构件10相适配,如此,该混凝土模板20是依据混凝土构件10的三维模型进行制作的,使得依据该混凝土模板20制作的混凝土构件10也能获得需要的形状和大小,可以理解的是,该混凝土构件10的制作方法尤其适用于制作如曲面结构等复杂结构的混凝土构件10,且采用砂浆材料制作的混凝土模板20具有成本低的特点,同时该混凝土模板20能够满足混凝土构件10的制作工艺中的强度要求。
在一些实施例中,混凝土构件10被构造为实心结构(结合图2及图3进行理解),请参阅图4,采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与模板模型相对应的混凝土模板20的步骤S130具体包括:
S131、采用3D打印技术逐层打印砂浆材料。砂浆材料可采用普通砂浆,有利于混凝土构件10的制作方法的产业化应用。
S132、对砂浆材料的内侧进行抹灰处理,以得混凝土模板20,且混凝土模板20具有与混凝土构件10的外轮廓相适配的光滑内壁201。
对砂浆材料的内侧进行抹灰处理,可提高混凝土模板20的内表面的光滑度,并在混凝土模板20上形成与混凝土构件10的外轮廓相适配的光滑内壁201,以能够保证最终制得的混凝土构件10的外表面能够具有一定光滑度,有利于提高混凝土构件10的质量。
其中,抹灰处理指用抹面砂浆涂抹在砂浆材料的内侧,以得具有光滑内壁201的混凝土模板20,可起到保护基层和增加美观的作用。
在一些实施例中,混凝土构件10的制作方法还包括:在光滑内壁201上涂覆脱模剂。
如此,可提高后续拆除混凝土模板20的便利性,有利于提高混凝土构件10的结构完整性。
在一些实施例中,请参阅图2,混凝土模板20和底模板30围设出灌注空间40,根据混凝土模板20,制作混凝土构件10的步骤S140具体包括:
在灌注空间40内灌注混凝土11,以得混凝土构件10。
混凝土11可以选用超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)。具体地,可从灌注空间40的顶部开口向下浇筑混凝土11,直至混凝土11充满整个灌注空间40;然后静置24-48小时,有利于提高混混凝土11的预凝效果;再拆除混凝土模板20和底模板30,对混凝土11进行养护,以得混凝土构件10。
可选地,可对混凝土11进行自然养护或蒸汽养护,比如可采用90℃左右的蒸汽对混凝土11进行养护。
在一些实施例中,混凝土构件10具有孔洞12(如图7所示),混凝土模板20具有与孔洞12相适配的凸起203(如图9所示),可以理解的是,该混凝土构件的制作方法适用于制作具有孔洞12的混凝土构件10(即开洞构件)。
在另一些实施例中,在一些实施例中,请参阅图2,混凝土模板20和底模板30围设出灌注空间40,根据混凝土模板20,制作混凝土构件10的步骤S140具体包括:
在灌注空间40内设置预制钢筋50,向灌注空间40内灌注混凝土11,以得混凝土构件10。
如此,可利用该混凝土构件10的制作方法,制作预设有预制钢筋50的混凝土构件10(即配筋构件),拓宽了该混凝土构件10的制作方法的应用范围。
在另一些实施例中,混凝土构件10被构造为空心结构,模板模型包括第一模型和第二模型。请参阅图5,根据混凝土构件10的三维模型,构建与混凝土构件10的三维模型相适配的模板模型的步骤S120具体包括:
S1201、根据混凝土构件10的三维模型,构建与混凝土构件10的三维模型的外轮廓相适配的第一模型。
S1202、根据混凝土构件10的三维模型,构建与混凝土构件10的三维模型的内轮廓相适配的第二模型。
请参阅图6,混凝土模板20包括与第一模型相对应的第一模板210,以及与第二模型相对应的第二模板220。请参阅图5,采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与模板模型相对应的混凝土模板20的步骤S130具体包括:
S1301、采用3D打印技术逐层打印第一砂浆材料230。
S1302、对第一砂浆材料230的内侧进行抹灰处理,以得第一模板210,且第一模板210具有与混凝土构件10的外轮廓相适配的光滑内壁201。
S1303、采用3D打印技术逐层打印第二砂浆材料240。
S1304、对第二砂浆材料240的外侧进行抹灰处理,以得第二模板220,且第二模板220具有与混凝土构件10的内轮廓相适配的光滑外壁202。
可以理解的是,混凝土构件10的三维模型是根据混凝土构件10需要的形状和大小进行构建的,第一模型与混凝土构件10的外轮廓相适配,第二模型与混凝土构件10的内轮廓相适配,且第一模板210与第一模型构造相同,第二模板220与第二模型构造相同,那么,根据第一模板210和第二模板220制作的混凝土构件10能够具有需要的形状和大小,如此,利用该混凝土构件10的制作方法,能够根据需要制作的混凝土构件10的形状和尺寸制作对应的第一模板210和第二模板220,以利用第一模板210和第二模板220制作出该混凝土构件10,制作方便,制作难度较低,且适用于制作如曲面结构等复杂结构的混凝土构件10(如图7所示)。
在一些实施例中,混凝土构件10的制作方法还包括:
在光滑内壁201上涂覆脱模剂,在光滑外壁202上涂覆脱模剂。
可对第一砂浆材料230的内侧进行抹灰处理(结合图8进行理解),提高第一模板210的内表面的光滑度,并形成具有光滑内壁201的第一模板210;也可对第二砂浆材料240的外侧进行抹灰处理(结合图9进行理解),提高第二模板220的外表面的光滑度,并形成具有光滑外壁202的第二模板220;如此,能够保证最终制得的混凝土构件10的内表面和外表面具有一定光滑度,有利于提高混凝土构件10的质量。
在一些实施例中,根据混凝土模板20,制作混凝土构件10的步骤S140具体包括:在第一模板210和第二模板220之间灌注混凝土11,以得混凝土构件10。
在另一些实施例中,第一模板210、第二模板220和底模板30围设出灌注空间40,根据混凝土模板20,制作混凝土构件10的步骤S140具体包括:
在灌注空间40内灌注混凝土11,以得混凝土构件10。
在还有一些实施例中,,根据混凝土模板20,制作混凝土构件10的步骤S140具体包括:
在第一模板210和第二模板220之间设置预制钢筋50,在第一模板210和第二模板220之间灌注混凝土11,以得混凝土构件10(结合图6和图10进行理解)。
在一些实施例中,根据混凝土模板20,制作混凝土构件10的步骤S140之前,可使用对拉螺栓60分别连接第一模板210和第二模板220,对拉螺栓60分别伸出第一模板210和第二模板220的一端可分别用螺母拧紧,可以防止涨模,以有效抵抗混凝土11的侧压力,提高混凝土模板20的可靠性。
在一些实施例中,请参阅图11和图12,混凝土模板20还包括用于支撑第一模板210的支架250,可利用该混凝土模板20提高混凝土构件10的制作方法的可靠性。支架250也可采用3D打印技术形成,支架250的材质也可为普通砂浆,有利于提高混凝土模板20的强度和可靠性。
在一些实施例中,请参阅图13,可利用该混凝土构件10的制作方法制作具有曲面等复杂结构的混凝土构件10。
本申请一实施例提供的一种混凝土构件10,利用上述的混凝土构件10的制作方法制得。
本申请的混凝土构件10的制作方法具有以下特点:
(1)利用3D打印技术,可以在计算机精确控制下,非常便捷并精准地实现具有复杂曲面造型的混凝土模板20的制作,使得该本申请的混凝土构件10的制作方法能够适用于制作各类几何形状的混凝土构件10(如具有平面、柱面、锥面、椭球面、双曲面、椭圆抛物面或双曲抛物面的混凝土构件10等),也适用于制作具有实心结构、开洞结构、配筋结构或不配筋结构的混凝土构件10。
(2)应用于该混凝土构件10的制作方法中的混凝土模板20可根据需要进行一次性使用或少量次数的重复使用。
(3)采用普通的砂浆材料制作的混凝土模板20,成本较低,重复利用率较高。
(4)采用数字化建模方式构建混凝土模板20的的模板模型,可方便地导入力学分析软件进行受力验算和优化,从而可以在保证混凝土模板20可靠性的前提下,降低材料用量,节约成本。
(5)在砂浆材料的内侧和/或外侧进行抹灰处理,解决了3D打印模板表面不平整的问题,能够保证制作的混凝土构件10的表面的光滑度。
(6)采用一次性浇筑方式在混凝土模板20内浇筑混凝土11,可以根据需要设置预制钢筋50,也可以浇筑含有纤维的超高性能混凝土(简称UHPC)等材料,解决了难以直接3D打印配筋混凝土或UHPC的问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种混凝土构件的制作方法,其特征在于,包括:
构建所述混凝土构件的三维模型;
根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型相适配的模板模型;
采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板;
根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件。
2.根据权利要求1所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述混凝土构件被构造为实心结构,所述采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板,具体包括:
采用3D打印技术逐层打印砂浆材料;
对所述砂浆材料的内侧进行抹灰处理,以得所述混凝土模板,且所述混凝土模板具有与所述混凝土构件的外轮廓相适配的光滑内壁。
3.根据权利要求2所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述混凝土构件的制作方法还包括:在所述光滑内壁上涂覆脱模剂。
4.根据权利要求1所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述混凝土构件被构造为空心结构,所述模板模型包括第一模型和第二模型;所述根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型相适配的模板模型,具体包括:
根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型的外轮廓相适配的第一模型;
根据所述混凝土构件的三维模型,构建与所述混凝土构件的三维模型的内轮廓相适配的第二模型。
5.根据权利要求4所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述混凝土模板包括与所述第一模型相对应的第一模板,以及与所述第二模型相对应的第二模板;所述采用3D打印技术逐层打印砂浆材料,以得与所述模板模型相对应的混凝土模板,具体包括:
采用3D打印技术逐层打印第一砂浆材料;
对所述第一砂浆材料的内侧进行抹灰处理,以得所述第一模板,且所述第一模板具有与所述混凝土构件的外轮廓相适配的光滑内壁;
采用3D打印技术逐层打印第二砂浆材料;
对所述第二砂浆材料的外侧进行抹灰处理,以得所述第二模板,且所述第二模板具有与所述混凝土构件的内轮廓相适配的光滑外壁。
6.根据权利要求5所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述混凝土构件的制作方法还包括:
在所述光滑内壁上涂覆脱模剂;
在所述光滑外壁上涂覆脱模剂。
7.根据权利要求5或6所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件,具体包括:
在所述第一模板和所述第二模板之间灌注混凝土,以得所述混凝土构件。
8.根据权利要求5或6所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件,具体包括:
在所述第一模板和所述第二模板之间设置预制钢筋,在所述第一模板和所述第二模板之间灌注混凝土,以得所述混凝土构件。
9.根据权利要求1-6任一项所述的混凝土构件的制作方法,其特征在于,所述混凝土模板和底模板围设出灌注空间,所述根据所述混凝土模板,制作所述混凝土构件,具体包括:
在所述灌注空间内灌注混凝土,以得所述混凝土构件。
10.一种混凝土构件,其特征在于,利用权利要求1-9任一项所述的混凝土构件的制作方法制得。
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- 2023-03-28 CN CN202310309210.8A patent/CN116001061A/zh active Pending
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