CN116494378A - 非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可以不依赖离心机就能实现大直径空腔混凝土构件的生产装置和方法，省去了传统使用离心机形成混凝土空腔结构的工艺过程，极大缩短了此类混凝土构件的生产时间周期，以及节省了使用离心机工艺带来的一系列能耗、人力、时间等相关成本，同时有助于产品品质的提升；其结构包括：用于形成混凝土空腔结构且可抽离的填充体、包裹填充体的隔离结构、以及装载以上所述部件的壳体容器。

Description

非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的装置和方法

技术领域

本发明涉及混凝土预制构件生产领域，尤其是空心混凝土桩产品的生产领域，具体是一种可以不依赖离心机就能实现大直径空腔混凝土构件的生产装置和方法。

背景技术

当前，传统空心混凝土构件产品（如混凝土桩）的生产过程中，都必须依赖离心机。早些年的多孔楼板可以通过直接预埋金属棒实施浇筑，待混凝土初凝阶段抽取出预埋的金属棒就能得到空心结构的混凝土预制件，但此方法仅能生产小直径的空腔结构混凝土预制件。由于现代一些混凝土预制构件，尤其是混凝土空心桩产品的空腔结构直径较大，如仍旧依照过去的预埋可抽离的简单填充体的方法生产，则由于填充体直径更大，填充体抽离时要么因其与混凝土接触面太大摩擦力太大，导致基本无法抽离，要么抽离时混凝土空腔立刻坍塌，即便空腔结构不坍塌，也容易因抽离过程的相对运动和摩擦而造成已进入初凝阶段的混凝土空腔内壁出现裂纹；因此当今混凝土桩产品的生产都必须采用离心机将模具及其内部混凝土高速旋转，利用离心力迫使混凝土紧贴在模具四周而形成中央空腔结构，同时慢慢实现混凝土密实化；在此过程中，离心机必须保持高速旋转一直到混凝土进入初凝阶段，再将内部混凝土已基本定性的整个模具吊送到蒸养池硬化。而这个工艺过程在非空腔结构的混凝土构件生产时是没有的。

而由于使用离心机，则模具不得不合盖（否则混凝土将会甩飞），这就增加了模具合盖的过程和人工成本；而且由于使用离心机，配套的模具不得不对半拆分，这就使得模具内钢筋笼骨架在浇筑混凝土的时候有一半是暴露在模具外部的，这进而导致了浇筑混凝土的过程中，混凝土因大量冲击凸出在外的钢筋笼骨架而崩弹/滑落到模具外围以及模具的合缝处，这又进一步导致了生产过程中增加了人工处理散落的混凝土以及清理模具合缝处的工作量，同时人工处理上述工艺过程中始终位于生产一线桁车(梁吊)来来回回的吊运工作范围之下，安全事故风险隐患极大。另外使用离心机生产空心混凝土构件的方法因为需要对模具合盖且保持高速旋转，因此无法用振捣棒或振动机对混凝土实施密实化，离心力对于混凝土密实化的过程也远没有用振捣棒和振动机对混凝土密实化来得高效，因而使用离心机的生产工艺，必须使用相对细小的碎石骨料，因此使用离心机工艺生产的空心混凝土构件产品的抗压强度性能也相对同等量使用粗骨料混凝土的实心混凝土构件产品稍逊；若可以使用相对粗大的骨料则也能在保证产品质量的情况下使生产成本得到优化。综上所述，发明一种不使用离心机即可生产大直径空腔混凝土构件的装置和方法，对于该行业的生产革新是有重大意义的。

发明内容

本发明提出了一种特殊结构构造的混凝土浇筑填充体为核心的生产装置和方法，进而解决了当今使用离心机工艺生产空腔结构混凝土构件产品过程中的一系列不足之处。

本发明装置主要由以下部件构成：

模具外壳，其作用为容纳浇筑的混凝土、对混凝土钢筋笼骨架的固定、以及对填充体的固定；

填充体，其位于模具外壳的内部，其作用为形成所浇筑混凝土材料的空腔结构提供支撑，其造型是截面为圆形或多边形的结构体；

隔离结构A，其包裹于填充体的外围，其作用为将填充体与混凝土隔离提供足够的间隙，并大幅度减小填充体与模具内混凝土空腔内壁的接触面，实现大幅度降低填充体抽离时的摩擦力；

隔离结构B，其包裹于隔离结构A和填充体的外围，并直接与混凝土接触，其作用是防止浇筑时流动的混凝土直接接触到填充体；

悬挂结构，其作用为：当生产的混凝土构件产品规格较长而要求填充体长度较长时，填充体包裹隔离结构后可通过悬挂结构稳定置于钢筋笼内部。

上述填充体长度较长时，还可以在其外围套上悬挂结构置于钢筋笼内部；

上述填充体，还可以在其外围附加外廓结构；

上述模具外壳，由1块底板、2块或2块以上的侧板、以及左右两端的端头板构成，以上部件拼接组合形成顶部开口的槽体结构。

上述模具外壳之端头板外围，有若干小孔分布于靠近端头板边缘一圈，其作用为安装混凝土构件的钢筋笼骨架之主钢筋的固定；

上述模具外壳之端头板其一侧中央区域，可以是：有一个凸起结构，可以是锥体/柱体或异形结构，本发明装置所述的填充体两端设置有与该端头板之凸起结构对应的内凹构造；当两块端头板的凸起结构分别插入填充体侧面端的内凹处，该填充体两端就都得到了固定；

上述模具外壳之端头板其一侧中央区域，还可以是：有一个内凹结构，本发明装置所述的填充体两端分别插入两个模具端头板的内凹处，该填充体两端就都得到了固定；

上述模具外壳之端头板其一侧中央区域，还可以是：有一个凸起的环状结构，该凸起的环状结构其内轮廓比上述填充体的截面外轮廓稍大，当填充体侧面两端插入端头板该环状结构，填充体两端就都得到了固定；

上述模具外壳之端头板，还可以分为左端头板和右端头板两种，右端头板中央有一个孔洞，该孔洞形状与所述填充体截面形状相同，该孔洞大小比所述填充体的截面外轮廓稍大，填充体右侧一端插入右端头板孔洞，这样填充体的一端就暂时固定了；而左端头板其一侧中央区域可以是凸起的结构或凹陷的结构，左端头板凸起结构插入填充体侧面一端或者左端头板凹陷的结构被填充体侧面一端插入，这样填充体的左侧一端也得到了固定；

当上述模具端头板和模具其他部件全部固定连接后，填充体就稳稳固定在模具中央了，这样就可以直接向模具内浇筑混凝土。

当混凝土浇筑完成后，对模具内的混凝土进行振捣密实化；如果因填充体的存在使振捣棒操作不便，则可使用贴附模具外部的振动机将模具内的混凝土振动密实化。

混凝土密实化完成后，将模具静置一段时间，直至模具内混凝土进入初凝阶段，此时可直接将填充体从右侧端板的孔洞处抽离。因隔离结构B的存在，填充体并不与混凝土直接接触，且由于隔离结构A的结构特点，使得填充体抽离时摩擦力很小，所以填充体可以非常轻松地抽离出模具。而混凝土空腔结构因没有与填充体发生直接接触，所以本质上填充体抽离时混凝土空腔结构几乎不会受到明显的结构性影响，因此不会发生空腔结构坍塌。

当填充体抽离并取出其隔离结构后，可以将模具吊送至蒸养池进行蒸汽养护硬化，直至拆模，即可得到传统需要通过离心机的长时间旋转离心才能得到的大直径空腔结构的混凝土构件。

本发明可以彻底取代传统离心机方式生产大直径空腔混凝土构件，使不依赖离心机生产大直径空腔结构的混凝土构件成为可能，进而解决了当今使用离心机工艺生产空腔结构混凝土构件产品过程中的一系列不足之处以及衍生问题，去掉了传统离心机工艺步骤，模具上口可与钢筋笼骨架齐平，浇筑过程混凝土不再容易散落到模具外围，模具不再需要合盖，不再需要专门排废浆水的过程（因为可以蒸发出去），极大地压缩了生产时间，提高了生产效率，增进了产品性能提升空间，降低了能耗和生产成本，大大减少了安全事故隐患，极大地提升了生产企业在行业中的竞争力。

附图说明

图１是本发明装置的正面视角剖面图；

图２是本发明装置的正面视角立体图；

图３是本发明包括整体模具结构的中间纵剖面(截面)图；

图４是本发明进行排列组合应用的一种构型；

图５是图１中模具端板b(104)的三种方案：内凹结构、凸起的环套结构、凸起的柱体或椎体结构；

图６是图１中填充体(200)其外廓结构缩放的一种方案截面图；

图７是图６中A-A'向的剖面局部视图，左侧是外廓结构(202)收缩时的状态，右侧是外廓结构(202)扩张时的状态；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

100.模具外壳；101.模具底板；102.模具侧板；103.模具端板a；104.模具端板b；105.端板小孔；200.填充体；202.外廓结构；204.张拉柱头；209.短连接条；210.抽拉体；300.隔离结构；301.隔离结构a；302.隔离结构b；400.悬挂结构；401.悬挂连接件；500.钢筋笼。

实施方式

本发明的一种实施例具体步骤如下：

步骤ａ: 将隔离结构（300）包裹到填充体（200）的外部；

步骤ｂ: 将包裹隔离结构（300）的填充体（200）送入钢筋笼（500）内；

步骤ｃ: 将装入了隔离结构（300）和填充体（200）的钢筋笼（500）装入模具外壳（100）内；

步骤ｄ: 向模具外壳（100）内浇筑混凝土；

步骤ｅ: 将其内混凝土已经密实化的模具外壳（100）静置，直到其混凝土进入初凝阶段；

步骤ｆ: 将填充体(200)从模具外壳（100）的模具端板a（103）的一端平稳抽离，然后通过模具端板a(103)的孔洞观察混凝土空腔，确保没有问题；

步骤ｇ: 将隔离结构(300)从模具端板a（103）中的孔洞中取出；

步骤ｈ: 对模具外壳（100）内部已形成空腔的初凝混凝土进行硬化养护，具体养护方式比如将模具外壳(100)送入蒸养池进行硬化养护；

步骤ｉ: 模具外壳（100）内部混凝土彻底硬化后，将模具外壳（100）拆分，取出其中的混凝土构件，实施流程结束。

以上实施例中还可进一步优化：步骤ｃ 操作过程中，若因产品规格较长而要求填充体（200）长度较长时，填充体（200）及其隔离结构（300）可通过套上若干悬挂结构（400）悬挂于钢筋笼（500）中央区域，避免自身结构出现因重力导致的弯曲；

以上实施例中还可进一步优化：在步骤ｃ 之后，将钢筋笼（500）的主钢筋通过模具端板a（103）以及模具端板b（104）边缘的端板小孔（105）固定到模具外壳（100）内，使得钢筋笼（500）距离模具底板（101）和模具侧板（102）保持一定间距；

以上实施例中还可进一步优化：在步骤ａ之前先将填充体（200）的外廓结构（202）执行稍许扩张，然后执行步骤a及之后的步骤，直到步骤ｅ静置浇筑的混凝土到达初凝阶段，将填充体（200）的外廓结构（202）执行稍许收缩，再执行步骤ｆ及之后的步骤；

以上实施例中还可进一步优化：在步骤ｄ之后，对模具外壳（100）内的混凝土进行密实化；该密实化的过程可使用振捣棒插入混凝土实施，也可将模具外壳（100）置于振动台上实施，也可将振动机贴附到模具外壳（100）的模具侧板（102）振动实施；

以上，仅为本发明一种较佳的具体实施方式，本发明提到的“大直径”仅是一种产品的规格类型，并非仅限于圆形产品，“圆形空腔结构"也并非仅限于圆形的空腔轮廓；本发明提到的填充体外廓结构的整体截面轮廓可变的构造是一种功能性定义，附图5例举了实现该功能的一种较为简便的实施方式，但事实上也可以通过气压或液压等机械动作来实现；此外，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的装置，其特征在于，包括：

模具外壳(100)，其作用为容纳浇筑的混凝土并使之形成固定的外形、混凝土钢筋笼骨架的固定、以及其他附属体的固定；

填充体(200)，其位于模具外壳（100）的内部，其作用为使所浇筑混凝土材料形成空腔结构，并为之提供稳定支撑；

隔离结构（300），其位于模具外壳（100）的内部，并包裹于填充体（200）的外围，其作用是防止混凝土直接接触到填充体（200）。

2.根据权利要求1所述的模具外壳（100），其特征在于：所述模具外壳（100），由1块模具底板（101）、2块或2块以上的模具侧板（102）、以及模具端板a（103）和模具端板b（104）构成，拼接组合形成顶部开口的槽体结构。

3.根据权利要求1所述的填充体（200），其特征在于：所述填充体（200），其造型是内部中空、截面为圆形或多边形的柱体。

4.根据权利要求1所述的填充体（200），其特征在于：所述填充体（200），其结构还可以通过附加外围组件，扩展为整体截面轮廓可变的构造。

5.根据权利要求5所述的：实现包裹填充体（200）的整个外围截面轮廓的变化，进一步细节方案可以是：外廓结构（202）开口处设有若干张拉柱头（204）；填充体（200）内部靠近外廓结构（202）开口处设有抽拉体（210），抽拉体（210）上设有若干短连接条（209）；张拉柱头（204）穿过填充体（200）底部和短连接条（209）连接；当抽拉体（210）与填充体（200）底部做相对运动，比如纵向抽拉移动或逼近拉远移动，就能实现将外廓结构（202）在填充体（200）外围的扩张和收缩，实现填充体（200）整个外围截面轮廓的变化。

6.根据权利要求2所述的模具端板a（103）和模具端板b（104），其特征在于：所述模具端板a（103）和模具端板b（104），有若干端板小孔（105）分布于靠近其边缘一周，其作用为安装混凝土构件骨架钢筋笼（500）之主钢筋的固定。

7.根据权利要求2所述的模具端板a（103），其特征在于：所述模具端板a（103），中央区域有一个孔洞，该孔洞稍大于填充体（200）的外轮廓，使得填充体（200）可以通过该孔洞插入模具端板a（103）中。

8.根据权利要求2所述的模具端板b（104），其特征在于：所述模具端板b（104），中央区域设有可跟填充体（200）侧面相对接并固定的匹配结构；比如模具端板b（104）中央区域设有凸起的锥形结构，可以插入填充体（200）侧面的内轮廓中形成对接；或模具端板b（104）中央区域设有凹陷结构，可以由填充体（200）的一端插入固定；或模具端板b（104）中央区域设有凸起的环状结构，可以由填充体（200）的一端插入固定。

9.根据权利要求1所述的隔离结构（300），其特征在于：所述隔离结构（300）面向填充体（200）一侧的表面为高粗糙度结构，比如亚光表面或拉毛表面。

10.根据权利要求1所述的隔离结构（300），其特征在于：所述隔离结构（300）面向填充体（200）一侧的表面也可以是凸起/起伏的结构，比如分布大量的凸起的颗粒或凸起的条纹，等等。

11.根据权利要求1所述的隔离结构（300），其进一步特征也可以由隔离结构a（301）和隔离结构b（302）叠加组成。

12.根据权利要求11所述的隔离结构a（301），其包裹于填充体（200）的外围，可以是一种多孔材料或网状结构材料。

13.根据权利要求11所述的隔离结构b（302），其包裹于隔离结构a（301）的外围，是一种具备防水性能的轻薄材料。

14.根据权利要求1所述的填充体（200），进一步，当所述填充体（200）长度较长时，填充体（200）及其隔离结构（300）可通过套上若干悬挂结构（400）悬挂于钢筋笼（500）中央区域，避免自身结构出现因重力导致的弯曲；悬挂结构（400）通过悬挂连接件（401）连接钢筋笼（500）。

15.一种非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的方法，其主要包括以下步骤：步骤ａ:将隔离结构（300）包裹到填充体(200)的外部；步骤ｂ: 将包裹隔离结构（300）的填充体(200)送入钢筋笼（500）内；步骤ｃ: 将装入了隔离结构（300）和填充体(200)的钢筋笼（500）装入模具外壳（100）内；步骤ｄ: 向模具外壳（100）内浇筑混凝土；步骤ｅ: 将其内混凝土已经密实化的模具外壳（100）静置，直到其混凝土进入初凝阶段；步骤ｆ: 将填充体(200)从模具外壳（100）的模具端板a（103）一端平稳抽离；步骤ｇ: 将隔离结构（300）从混凝土空腔中取出，混凝土空腔结构已经形成；步骤ｈ: 对模具外壳（100）内部已形成空腔的初凝混凝土进行硬化养护，也可将整个模具外壳(100)送入蒸气养护池进行硬化养护；步骤ｉ: 模具外壳（100）内部混凝土彻底硬化后，将模具外壳（100）拆分，取出其中的混凝土构件。

16.根据权利要求15所述的非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的方法，其进一步特征为：步骤ｃ 操作过程中，若因产品规格较长而要求填充体（200）长度较长时，填充体（200）及其隔离结构（300）可通过套上若干悬挂结构（400）悬挂于钢筋笼（500）中央区域，避免自身结构出现因重力导致的弯曲。

17.根据权利要求15所述的非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的方法，其进一步特征为：步骤ｃ 之后，将钢筋笼（500）的主钢筋通过模具端板a（103）以及模具端板b（104）边缘的端板小孔（105）固定到模具外壳（100）内，使得钢筋笼（500）距离模具底板（101）和模具侧板（102）保持一定间距。

18.根据权利要求15所述的非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的方法，其进一步特征为：步骤ｄ之后，对模具外壳（100）内的混凝土进行密实化；该密实化的过程可使用振捣棒插入混凝土实施，也可将模具外壳（100）置于振动台上实施，也可将振动机贴附到模具外壳（100）的模具侧板（102）振动实施。

19.根据权利要求15所述的非离心方式生产大直径空腔混凝土构件的方法，其进一步特征为：模具外壳（100）先不组装起来，而先将其模具底板（101）放置到操作工位；然后执行权利要求15中的步骤a 和步骤b；接着将装入了隔离结构（300）和填充体(200)的钢筋笼（500）放置到模具底板（101）上；然后将模具端板b（104）放置到模具底板（101）上的钢筋笼（500）的其中一端，钢筋笼（500）其与模具端板b（104）同侧的主钢筋经过模具端板b（104）边缘的小孔进行固定连接；然后将模具端板a（103）放置到模具底板（101）上的钢筋笼（500）的另一端，填充体(200)穿过模具端板a（103）中央孔洞，钢筋笼（500）其与模具端板a（103）同侧的主钢筋经过模具端板a（103）边缘的小孔进行固定连接；然后将模具侧板（102）安装到模具底板（101）及模具端板a（103）和模具端板b（104）上，完成到模具外壳（100）的组装；这样事实上完成了权利要求15中所述步骤c的内容；接着执行权利要求15中步骤ｄ以及之后的步骤。