CN217703946U - 一种纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其包括底板、内层模具、外层模具、内层浇筑漏斗、外层浇筑漏斗和用于固定纤维网格的纤维网格固定构件；所述内层模具包括底部内层模具、上部内层模具，所述外层模具包括底部外层模具、上部外层模具；所述外层模具的内径大于内层模具的外径，所述底部内层模具、底部外层模具均设有连接构件，所述底板上设有用于固定纤维网格的定位凹槽；所述内层浇筑漏斗的下端设有用于与内层模具连接的内层连接件，所述外层浇筑漏斗的下端设有用于与外层模具连接的外层连接件。采用本实用新型的技术方案，模具安装简易，解决了水泥基复合材料中纤维分散不均匀、浇筑不密实的问题。

Description

一种纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具

技术领域

本实用新型涉及建筑用永久模板的制备模具技术领域，尤其涉及一种纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具。

背景技术

作为一种具备承载力高、抗侧刚度大和整体性能好等优点的建筑结构，钢筋混凝土结构被广泛应用于建筑、桥梁和海洋结构中。然而，随着结构使用年限的增加，钢筋混凝土结构的耐久性和抗侵蚀能力逐渐下降，导致结构的强度和刚度随之降低。因此，为修复受腐蚀受损的构件，国内外学者开发研究了各种加固技术，其中粘贴纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Plastic，简称FRP）是较为常用的修复手段。

FPR因具有比强度高、抗腐蚀性好和热膨胀系数与混凝土相近等特点而被广泛用于加固民用建筑、桥梁和海洋结构等领域中，然而，尽管FRP材料本身具有短期抵抗各种环境的能力，但由于实际应用环境的复杂性和多样性，且FRP加固结构后将处于长期荷载以及恶劣环境的作用下，其基体材料环氧树脂容易因高温或低温而发生降解，导致FRP材料与混凝土之间的黏结力减弱，降低两种材料之间的协调工作能力。此外，单独的结构加固并不能阻止钢筋混凝土内部钢筋的进一步腐蚀老化，结构的承载能力和刚度将继续降低，结构的耐久性问题并没有完全解决。而外加电流阴极保护技术通过外部电源和辅助阳极材料与钢筋形成闭合电路，可以有效保护钢筋混凝土中的钢筋不受Cl-等负离子的侵蚀，避免了钢筋的进一步腐蚀。因此，将结构加固技术和外加电流阴极保护技术结合使用可有效提高钢筋混凝土结构的耐久性和抗腐蚀能力。

上述钢筋腐蚀与耐久性问题不但造成了已建结构的强度和刚度退化，同时也是新建结构需要考虑的全寿命使用周期的设计问题。为从根源解决钢筋混凝土结构的耐久性问题，需要开发研究一种从建筑开始服役时就发挥保护作用的技术。因此，本实用新型公开了一种纤维增强水泥基复合材料永久模板的预制模具和预制方法，其中纤维增强水泥基复合材料既可以作为结构加固材料，也可以作为外加电流阴极保护技术的辅助阳极材料。此外，纤维增强水泥基复合材料永久模板的使用，可以节约模板消耗，施工完后与混凝土一起形成组合结构，共同受力，从结构使用初期即可发挥提高结构耐久性的作用，增加结构的全寿命使用周期。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，该模具加工与安装简单，而且可以有效解决水泥基复合材料浇筑不密实、短切纤维分散不均匀和纤维网格定位的问题。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种纤维增强复合材料柱永久模板分段预制模具，所述纤维增强复合材料柱永久模板包括位于内层的水泥基复合材料空心柱体、位于外层的水泥基复合材料空心柱体和位于内层和外层之间的纤维网格；进一步优选的，所述纤维网格为碳纤维网格。

所述纤维增强复合材料柱永久模板分段预制模具包括底板、内层模具、外层模具、内层浇筑漏斗、外层浇筑漏斗和用于固定纤维网格的纤维网格固定构件；所述内层模具包括底部内层模具、与底部内层模具连接的上部内层模具，所述外层模具包括底部外层模具、与底部外层模具连接的上部外层模具；所述外层模具的内径大于内层模具的外径，所述底部内层模具、底部外层模具均设有与底板连接的连接构件，所述底板上设有用于固定纤维网格的定位凹槽；所述内层浇筑漏斗的下端设有用于与底部内层模具、上部内层模具连接的内层连接件，所述外层浇筑漏斗的下端设有用于与底部外层模具、上部外层模具连接的外层连接件。

作为本实用新型的进一步改进，所述上部内层模具通过内部嵌套构件与底部内层模具连接，所述上部外层模具通过外部嵌套构件与底部外层模具连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述内部嵌套构件为内套管，所述内套管的外径与内层模具的内径匹配；所述外部嵌套构件为外套管，所述外套管的内径与外层模具的外径匹配。即内套管的外径与内层模具的内径一致，可直接将上部内层模具直接套入底部内层模具，进行连接；外套管的内径与外层模具的外径一致，可直接将上部外层模具直接套入底部外层模具，进行连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述内层连接件为内层漏斗嵌套部件，所述内层漏斗嵌套部件的内径与内层模具的外径匹配或一致；所述外层连接件为外层漏斗嵌套部件，所述外层漏斗嵌套部件的外径与外层模具的内径匹配或一致。采用此技术方案，可直接将外层浇筑漏斗直接嵌套于外层模具的上端，进行安装；对于内层浇筑漏斗也是如此。

作为本实用新型的进一步改进，所述内层浇筑漏斗上端小、下端大，所述外层浇筑漏斗的上端大、下端小。也就是内层浇筑漏斗从上端到下端，外径逐渐增大，而外层浇筑漏斗从上端到下端，内径逐渐减小。

作为本实用新型的进一步改进，所述纤维网格固定构件的宽度与内层模具、外层模具之间的腔体的厚度匹配，且纤维网格固定构件的中部设有用于固定纤维网格的凹槽。其中，所述纤维网格固定构件用于设置于内外层模具之间，固定纤维网格。

作为本实用新型的进一步改进，所述纤维网格固定构件为至少四个。

作为本实用新型的进一步改进，所述底板上设有与连接构件连接的定位孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述定位孔内部设有螺纹。

作为本实用新型的进一步改进，所述连接构件通过螺栓与底座上的定位孔连接，采用螺栓连接固定底部内层模具、底部外层模具，安装方便。

作为本实用新型的进一步改进，所述内部模具、外部模具为空心圆柱体或空心棱柱体。

作为本实用新型的进一步改进，所述内部模具、外部模具采用钢材、PVC或亚克力等材料制作。

作为本实用新型的进一步改进，所述上部内层模具、上部外层模具为多个。采用此技术方案，一层上部内层模具、上部外层模具与另一层上部内层模具、上部外层模具连接，然后再浇筑水泥基复合材料，可以往上加高。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一，采用本实用新型的技术方案，可以满足不同厚度及高度的柱永久模板的生产需求，制备得到的永久模板具备良好的力学性能、导电性能、抗裂性能和耐久性，同时可以节约模板消耗，施工完后与内部混凝土一起形成组合结构，共同受力，从结构使用初期即可提高结构耐久性，增加结构全寿命使用周期，解决了水泥基复合材料中纤维分散不均匀、浇筑不密实的问题，避免了水泥基复合材料中掺杂的纤维悬挂于纤维网格上，生产得到的永久模板具有良好的抗裂、导电及抗侵蚀能力。

第二，本实用新型的技术方案的模板，从根源解决钢筋混凝土结构的耐久性问题，纤维增强水泥基复合材料永久模板既可以作为结构外部加固材料，也可以作为外加电流阴极保护技术的辅助阳极材料。此外，纤维增强水泥基复合材料永久模板的使用，可以节约模板消耗，施工完后与混凝土一起形成组合结构，共同受力，从结构使用初期即可发挥提高结构耐久性的作用，增加结构的全寿命使用周期。

第三，采用本实用新型的技术方案的模板制备方案，解决了纤维分散不均匀、浇筑不密实的问题，生产得到的永久模板具有更好的抗裂、导电及抗侵蚀能力，应用范围更加广阔；预制模具加工与安装较为简易，制作成本低，浇筑生产高效，产品质量可控，可满足不同厚度及高度的柱永久模板的生产需求，有效解决了水泥基复合材料浇筑不密实和纤维网格定位的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例的纤维增强水泥基复合材料柱永久模板的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的底部模具与上部模具组合后的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的底部模具与上部模具组合后的俯视图。

图4为本实用新型实施例的底板的结构示意图。

图5为本实用新型实施例的底部内层模具的结构示意图。

图6为本实用新型实施例的底部外层模具的结构示意图。

图7为本实用新型实施例的上部内层模具的结构示意图。

图8为本实用新型实施例的上部外层模具的结构示意图。

图9为本实用新型实施例的内层水泥基复合材料浇筑漏斗的结构示意图。

图10为本实用新型实施例的外层水泥基复合材料浇筑漏斗的结构示意图。

图11为本实用新型实施例的纤维网格固定马镫。

图12为本实用新型实施例的底部节段永久模板浇筑时的结构示意图。

图13为本实用新型实施例的底部节段永久模板浇筑时的俯视图。

图14为本实用新型实施例的上部节段永久模板浇筑时的结构示意图。

图15为本实用新型实施例的上部节段永久模板浇筑时的俯视图。

附图标记包括：

1-内层水泥基复合材料空心柱体，2-外层水泥基复合材料空心柱体，3-纤维网格；

11-底板，12-底部内层模具，13-底部外层模具，14-上部内层模具，15-上部外层模具，16-纤维网格固定构件，17-内层浇筑漏斗，18-外层浇筑漏斗；

21-第一定位孔，22-环形凹槽，23-第二定位孔，24-第一连接角钢，25-螺栓，26-第二连接角钢，27-嵌套外管，28-嵌套内管，29-外层嵌套连接管，30-内层嵌套连接管。

具体实施方式

下面对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，一种纤维增强水泥基复合材料圆柱永久模板，其包括内层水泥基复合材料空心柱体1、圆柱状的纤维网格2、外层水泥基复合材料空心柱体3，所述纤维网格2位于内层水泥基复合材料空心柱体1、外层水泥基复合材料空心柱体3之间的连接处。

如图2~图11所示，所述纤维增强水泥基复合材料圆柱永久模板的分段预制模具包括底板11、底部内层模具12、底部外层模具13、上部内层模具14、上部外层模具15、纤维网格固定构件16、内层浇筑漏斗17、外层浇筑漏斗18；所述底部内层模具12、底部外层模具13、上部内层模具14、上部外层模具15的主体均为空腔柱体，且底部外层模具13、上部外层模具15的内径大于底部内层模具12、上部内层模具14的外径。

如图4所示，所述底板11设有用于固定底部外层模具13的第一定位孔21、用于固定纤维网格2的定位凹槽22和用于固定底部内层模具12的第二定位孔23，第一定位孔21和第二定位孔23的内部均设有螺纹，可通过螺栓将底部内层模具12、底部外层模具13固定于底板11上，并且可以保证底部内层模具12和底部外层模具13保持同心，形成的腔体各个方向的厚度一致。

如图5、图6所示，所述底部内层模具12的内部设有4个第二连接角钢26、底部外层模具13的外部设有4个第一连接角钢24；所述第一连接角钢24、第二连接角钢26采用焊接方式与底部内层模具12、底部外层模具13进行固定；所述第一连接角钢24、第二连接角钢26上设有与第一定位孔21、第二定位孔23的孔径一致的圆孔，可采用螺栓25与底板11的第一定位孔21、第二定位孔23进行连接。

如图7所示，所述上部内层模具14的底端设有与底部内层模具12连接的嵌套内管28；所述嵌套内管28的外径与底部内层模具12、上部内层模具14的内径一致；所述嵌套内管28采用焊接或者粘接与上部内层模具14进行连接，且具有一定的搭接长度。

如图8所示，所述上部外层模具15的底端设有与底部外层模具13连接的嵌套外管27；所述嵌套外管27的内径与底部外层模具13、上部外层模具15的内径一致；所述嵌套外管27采用焊接或者粘接与上部外层模具15进行连接，且具有一定的搭接长度。

如图9所示，所述内层浇筑漏斗17的底端设有与底部内层模具12、上部内层模具14连接的内层嵌套连接管30；所述内层浇筑漏斗17从内层嵌套连接管30的顶端开始自下而上直径逐渐减小，以方便内层水泥基复合材料的浇筑；所述内层嵌套连接管30的内径与底部内层模具12、上部内层模具14的外径一致；所述内层浇筑漏斗17可以一体成型制作，或者分别制作内层嵌套连接管30和上部的漏斗，然后将两者连接为一整体。

如图10所示，所述外层浇筑漏斗18的底端设有与底部外层模具13、上部外层模具15连接的外层嵌套连接管29；所述外层浇筑漏斗18从外层嵌套连接管29的顶端开始自下而上直径逐渐增加，以方便外层水泥基复合材料的浇筑；所述外层嵌套连接管29的外径与底部外层模具13、上部外层模具15的内径一致；所述外层浇筑漏斗18可以一体成型制作，或者分别制作外层嵌套连接管29和上部漏斗，然后将两者连接为一整体。

如图11所示，所述纤维网格固定构件16的宽度与底部内层模具12或上部内层模具14、底部外层模具13或上部外层模具15之间腔体厚度一致，纤维网格固定构件16的中间设有固定纤维网格的凹槽，凹槽宽度与纤维网格厚度一致。

底部节段的纤维增强水泥基复合材料柱永久模板的浇筑模具组合，如图12、图13所示。所述底部内层模具12、底部外层模具13通过第一连接角钢24、第二连接角钢26与底板11连接固定，纤维网格2固定于底板11中的环形凹槽22中，将内层浇筑漏斗17、外层浇筑漏斗18嵌套入底部内层模具12、底部外层模具13；然后浇筑水泥基复合材料，内层外层应同时浇筑，边浇筑边振捣。

上部节段的纤维增强水泥基复合材料柱永久模板的浇筑模具组合，如图14、图15所示。在图12和图13的基础上，拆除内层浇筑漏斗17、外层浇筑漏斗18，将上部内层模具14、上部外层模具15套接于底部内外层模具12、底部外层模具13的上端；将内层浇筑漏斗17、外层浇筑漏斗18嵌套入上部内层模具14、上部外层模具15上；然后浇筑水泥基复合材料，内层外层应同时浇筑，边浇筑边振捣。

采用上述模具进行纤维增强复合材料柱永久模板的制备时包括：

（1）将片状的纤维网格弯曲成所需直径的圆柱状，并留有一定的搭接长度，采用环氧树脂粘接或者细铁丝绑扎成型。

（2）在底板上表面、底部内层模具外表面和底部外层模具内表面涂刷脱模剂。

（3）将底部内层模具通过连接角钢与底板固定连接，然后将圆柱状的纤维网格嵌固于底板的凹槽中，保证圆柱状的纤维网格与内层模具在同一圆心上，最后通过连接角钢将底部外层模具与底板固定连接，保证与底部内层模具在同一圆心上。

（4）将纤维网格固定构件安装于底部内、外层模具之间的腔体内，沿环向等距布置4个，并且将纤维网格嵌固于固定构件中间的凹槽内，防止浇筑过程中，纤维网格的位置发生偏移。

（5）将内、外层浇筑漏斗安装于底部内、外层模具上端，并用力压紧，防止浇筑过程中浇筑漏斗发生倾斜。

（6）将水泥基复合材料倒于内、外漏斗之间的部位，保证内外两侧水泥基复合材料同时浇筑，浇筑过程中使用震动棒振捣密实，并确保浇筑过程中纤维网格始终保持在正中位置。

（7）底部节段永久模板浇筑完成后，拆除内、外层水泥基复合材料浇筑漏斗和纤维网格固定构件，并用湿抹布清理干净底部模具上表面残留的水泥基，然后在上部内层模具外表面和上部外层模具内表面涂刷脱模剂。

（8）将上部内、外层模具嵌套连接于底部内、外层模具上端，并用力压紧；然后将纤维网格固定构件安装于上部内、外层模具之间的腔体内，沿环向等距布置4个，并且将纤维网格嵌固于固定构件中间的凹槽内；最后将内、外层浇筑漏斗安装于上部内、外层模具上端，并用力压紧，防止浇筑过程中浇筑漏斗发生倾斜。

（9）将水泥基复合材料倒于内、外漏斗之间的部位，保证内外两侧水泥基复合材料同时浇筑，浇筑过程中使用震动棒振捣密实，确保浇筑过程中纤维网格始终保持在正中位置。

（10）重复步骤（7）-（9），直至完成所需柱永久模板的浇筑。

（11）将试件贴上保鲜膜置于室内阴凉处硬化，48小时后依次拆除底部和所有上部的模具，再用保鲜膜覆盖构件，自然养护28天，完成永久模板的制作。

（12）将拆除的底板、浇筑漏斗、和内、外层模具进行清洗，以便重复使用。

采用本实施例的分段预制模具，解决了由于厚度小和高度大导致的浇筑困难、浇筑不均匀密实和水泥基复合材料中纤维团聚的问题，突破了纤维增强水泥基复合材料柱永久模板厚度和高度的限制；可以保证纤维网格位于柱永久模板预设位置以及提高了水泥基复合材料中纤维的分散均匀性。本实例中纤维网格和内外层水泥基复合材料一起施工养护，避免了由于内外层水泥基先后浇筑导致的新旧水泥基界面薄弱，因此，该纤维增强水泥基复合材料柱永久模板具有更加优良的内部粘结性能、抗裂性能和整体协调工作能力。所述纤维增强水泥基复合材料柱永久模板的分段预制模具安装与拆卸简易，浇筑生产高效，产品质量可控，生产成本低，并且能够循环使用，节能环保，可满足不同厚度及高度的柱永久模板的生产需求，便于大规模推广使用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：其包括底板、内层模具、外层模具、内层浇筑漏斗、外层浇筑漏斗和用于固定纤维网格的纤维网格固定构件；所述内层模具包括底部内层模具、上部内层模具，所述外层模具包括底部外层模具、上部外层模具；所述外层模具的内径大于内层模具的外径，所述底部内层模具、底部外层模具均设有与底板连接的连接构件，所述底板上设有用于固定纤维网格的定位凹槽；所述内层浇筑漏斗的下端设有用于与底部内层模具、上部内层模具连接的内层连接件，所述外层浇筑漏斗的下端设有用于与底部外层模具、上部外层模具连接的外层连接件。

2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述内层连接件为内层漏斗嵌套部件，所述内层漏斗嵌套部件的内径与内层模具的外径匹配；所述外层连接件为外层漏斗嵌套部件，所述外层漏斗嵌套部件的外径与外层模具的内径匹配。

3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述上部内层模具通过内部嵌套构件与底部内层模具连接，所述上部外层模具通过外部嵌套构件与底部外层模具连接。

4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：内部嵌套构件为内套管，所述内套管的外径与内层模具的内径匹配；所述外部嵌套构件为外套管，所述外套管的内径与外层模具的外径匹配。

5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述内层浇筑漏斗上端小、下端大，所述外层浇筑漏斗的上端大、下端小。

6.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述纤维网格固定构件的宽度与内层模具、外层模具之间的腔体的厚度匹配，且纤维网格固定构件的中部设有用于固定纤维网格的凹槽。

7.根据权利要求6所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述纤维网格固定构件为至少四个。

8.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述底板上设有与连接构件连接的定位孔。

9.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述内层模具、外层模具为空心圆柱体或空心棱柱体。

10.根据权利要求1~9任意一项所述的纤维增强复合材料柱永久模板的分段预制模具，其特征在于：所述上部内层模具、上部外层模具均为多个。

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