CN101042018A - 一种复合材料模板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料模板，它包括芯材(1)，其特征在于芯材(1)表面开有凹槽(2)，在芯材(1)的上下表面铺设有纤维布层(3)，并可根据需要在凹槽(2)的相交处沿芯材(1)的厚度方向上设有穿孔(4)，在穿孔(4)内填充树脂柱(5)。用本发明与目前的其他模板相比，其最大的特点是轻质、高强、可明显地提高混凝土施工速度，并可以节省施工费用，同时也可适用于特殊条件下的混凝土施工。

Description

一种复合材料模板

技术领域

本发明涉及一种新型复合材料模板，是一种高性能的轻质模板，它可普遍应用于建筑行业和其它土建施工领域。

背景技术

施工模板主要应用于各类混凝土施工。目前建筑行业普遍使用的混凝土模板有木胶合模板、竹胶合模板、钢模板等。这几类模板具有以下特点：

木胶合模板和竹胶合模板易于变形，使用寿命不长，采用木胶合模板和竹胶合模板浇制的混凝土质量有限。此外，由于竹木资源日益缺乏，木胶合模板和竹胶合模板的生产成本日益增加。

钢模板无法满足复杂混凝土构件对于模板的要求。由于钢模板通常都是按一定的标准规格生产的，在复杂的混凝土结构中，钢模板很难满足混凝土构件对于模板的要求。钢模板重量大，使用时不可避免地使用工程机械进行安装、拆卸，施工成本增加。

以上这些，都是现在普遍使用的模板的不足之处。

发明内容

本发明的目的则是针对上述现有技术的不足，提供一种复合材料模板。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种复合材料模板，它包括芯材1，其特征在于芯材1表面开有凹槽2，在芯材1的上下表面铺设有纤维布层3。

当所述的芯材1采用聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、轻木、泡桐木、杉木、橡木或胶合板时，可以在芯材1上开槽打孔。在芯材1的上下表面可以开设网格状的凹槽2，并同时在凹槽2的相交处沿芯材1的厚度方向上开设穿孔4，在芯材1的上下表面铺设有纤维布层3，在穿孔4内灌有树脂柱5。

其中，所述的凹槽2优选为平行、相交布置；所述的凹槽2进一步优选为正交布置；所述的凹槽2还可以根据需要调整为其它任意角度相交布置。

所述的凹槽2可以为尖形、矩形、开口三角形或其他任意形状。

所述的穿孔4布置在凹槽2上，它为圆形、椭圆形、方形、菱形或其它形状。

所述的纤维布层3包括：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或杂交纤维布。

所述的树脂包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂。

所述的纤维布层3布置于芯材1上、下表面的层数既可以一致也可以不一致而且纤维布层3的铺设方向与层数可根据需要灵活调整。

上述的复合材料模板可以采用手糊工艺、真空袋成型工艺、真空导入成型工艺或RTM成型工艺等多种方法制造。

采用复合材料制造的模板具有以下优点：

复合材料模板具有高强度、高刚度的特点。复合材料模板的面板采用高强度、高弹性模量的纤维材料，同时又巧妙地借助轻质芯材所获得较大的截面惯性矩，可以使复合材料模板获得较大的抗压强度和刚度，使得模板不易变形。

复合材料模板面板与芯材黏结性能好，不易发生面板与芯材剥离而起壳的现象。由于本发明通过在芯材上开凹槽，在槽上开孔，并在槽和孔中填满树脂。通过以上构造措施，可明显增强面板与芯材之间的抗剥离能力，提高了芯材与面板间的协同工作性能，并可明显提高芯材的抗压和抗剪能力，使复合材料模板的整体受力性能得到明显的改善，胶合性能较之胶合板模板有了巨大提高。

复合材料模板具有质量轻的特点。由所附图3可知，芯材占了模板大部分体积，这类芯材本身密度非常低，因而，可有效降低模板的自重。采用本模板进行混凝土施工，施工人员支模和拆模都可以手工操作，不占用机械设备，节省了机械费用，支模和拆模速度明显加快，提高了工效、节省了施工时间。

复合材料模板耐腐蚀性好，可适用于特种混凝土的施工。复合材料模板的上下面板采用的表面覆有纤维布，并将纤维布浸渍树脂，然后与芯材黏结。以纤维布和树脂构成的面板，能有效地防止各类化学试剂的腐蚀，可以适用于特殊条件下的混凝土施工。如，海港工程的混凝土施工、各种水下混凝土施工等。

复合材料模板的保温隔热性能非常好，适用于冬季混凝土施工或高寒地区的混凝土施工。本模板所涉及的芯材，如聚氨酯泡沫材料、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、泡桐木、轻木等，都是热的不良导体，这使得模板具备良好的保温隔热性能。在冬季或是在高寒地区进行混凝土施工时，由于温度过低，采用一般的竹木模板或钢模板，混凝土无法有效固结，因而达不到标称的强度；若采用复合材料模板进行施工，由于模板的保温隔热性能非常好，能够有效保持混凝土水化反应时的热量，保证混凝土的正常固化，保证其能够达到标称强度，非常有利于低温下的混凝土施工。

复合材料模板的现场加工方便，适应性强。在有些混凝土施工中，通常需要在现场对模板进行加工，以适应建筑物或结构物复杂的外形需求。常用的钢模板不方便在现场加工，竹木模板的刚度和强度又有限，不能适应混凝土施工的质量要求，而复合材料模板在遇到复杂的混凝土施工时，在现场只需要简单的工具，如刀、锯子等，就可以根据需求加工出合适的形状。

复合材料模板的周转使用次数高、使用寿命长。由树脂与纤维布固化后所形成的面板具有较高的强度，可有效防止使用过程中的磨损。相对而言，普通竹木模板的周转次数只有3～5次，而本模板的周转次数可以达到20次以上。此外，由于面板与芯材间的紧密黏结，模板抵抗施工中常见的各种冲击，极大地提高模板的周转次数和使用寿命。

复合材料模板的脱模时间快、维护方便。本模板所使用的树脂浸渍纤维材料与混凝土的黏结性较弱，远小于钢模与混凝土间粘结性。因此，混凝土脱模时可以人工脱模，可以不使用工程机械辅助，脱模速度快，且脱模后模板的维护方便，用简单工具就可以对模板进行清洁。

复合材料模板的修补方便。复合材料模板如果出现微小破损，只需要将破损处用树脂等粘结剂封住，然后固化一至二天就可以继续使用了，修复费用较低；如果出现大的破损，导致无法修复，还可以将完好的部分切割成小块的模板以备日后使用，充分提高了模板的利用率。

复合材料模板表面光滑，平整度高，可以用于“清水”混凝土等高质量混凝土的施工。随着社会的进步，人们对于混凝土的质量要求越来越高，这不仅只是强度上的要求，也包括混凝土外形质量的要求，因而出现了不用脱模后不用加以装饰的“清水”混凝土。普遍使用的钢模板由于其接缝多，脱模后外观往往不易达到“清水”混凝土的要求；而竹木胶合板由于其刚度较低，变形大，往往也不容易达到要求。本发明所提出的复合材料模板平整光滑的表面、较小的施工变形，保证了脱模后混凝土的外观要求和质量要求。

复合材料模板成本低廉，可以节省施工费用。随着各种纤维材料在我国的大规模生产，其成本日益下降，目前已经达到了可以接受的程度；作为模板的另一组成材料，芯材包括各种泡沫、轻木等已经在我国大规模生产，价格十分低廉；作为黏结剂的各种树脂也已经大规模生产，价格也十分低廉。随着产品的大规模生产，本模板的成本必将进一步降低。

附图说明

图1采用本模板浇注混凝土时的示意图。

图2为芯材开凹槽并打孔后的模板结构示意图。

图3为凹槽不打孔时的模板结构示意图。

附图中：1为芯材；2为凹槽；3为纤维布层；4为穿孔；5为树脂柱；6为混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明：

该模板由三部分组成，最外层是面板，主要承受弯曲变形引起的正应力，采用高强、高模量的材料制造，如层压的碳纤维或玻璃纤维布等；中间是芯材，为夹层结构提供足够的截面惯性矩，主要承受剪应力，常用聚氨酯泡沫、轻木等材料。面板和芯材之间是胶接层，通过树脂将两者粘接在一起，常用不饱和聚酯、乙烯基树脂等。

实施例1

本发明的复合材料模板，它包括聚氯乙烯泡沫材质的芯材1，在芯材1的上下表面开有网格状的凹槽2，凹槽2为尖形，在凹槽2的相交处沿芯材1的厚度方向上设有圆形的穿孔4，在芯材1的上下表面均铺设有两层双轴向碳纤维布层，在圆形的穿孔4内灌有乙烯基树脂柱。

实施例2

本发明的复合材料模板，它包括泡桐木材质的芯材1，在芯材1的上下表面开有相互平行的横向矩形的凹槽2和相互平行的纵向矩形的凹槽2，但横向矩形凹槽和竖向矩形凹槽呈锐角相交，并同时在它们的相交处沿芯材1的厚度方向上设有椭圆形的穿孔4，在芯材1的上表面铺设有三层四轴向玻璃纤维布层，在芯材1的下表面三层芳纶纤维布层，在椭圆形的穿孔4内灌有环氧树脂柱。

如实施例1所述，但在穿孔时，可根据需要，在横向槽与纵向槽的相交处，穿孔4的个数和排列方式可灵活控制。

实施例3

本发明的复合材料模板，它包括胶合板材质的芯材1，在芯材1的上下表面开正交的开口三角形的凹槽2，同时在开口三角形凹槽的相交处沿芯材1的厚度方向上设有方形的穿孔4，在芯材1的上、下表面均铺设有两层玻璃/芳纶杂交纤维布层，在方形的穿孔4内灌有酚醛树脂柱。

上述实施例1、实施例2、实施例3的复合材料模板的制备方法如下：

1、在泡沫(包括：聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)或轻木(包括：Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)芯材1的上下表面开正交布置的凹槽3(槽的形状可包括：尖形、矩形、开口三角形等)；

2、沿开完槽的芯材1的厚度方向穿孔，孔布置在凹槽2的相交处，孔一般为圆形，也可为椭圆形、方形、菱形等其它形状；

3、处理完毕的芯材1可根据构件需要加工成梁、板、壳形状；

4、将一层或多层纤维布(包括：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或杂交纤维布等)铺设于芯材1的上下表面，并整体置于真空袋或模具中；

5、通过真空导入成型工艺或RTM成型工艺或真空袋工艺将树脂(包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂等)灌入到真空袋或模具中；

6、根据需要，可在常温常压或高温高压等特殊情况下将树脂固化，待树脂固化成型后，取出构件。

此时，纤维布与树脂固化成面板，填满树脂的凹槽2可明显增强面板与芯材之间的抗剥离能力，填满树脂的穿孔4变成圆柱形树脂柱，可明显提高芯材1的抗压和抗剪能力，即可获得新型的复合材料模板。

其中：芯材1的种类与高度、凹槽2的形状与尺寸、穿孔4的布置与孔径、纤维布的铺设方向以及种类与层数、树脂的种类均可根据需要灵活调整。

Claims (10)

1、一种复合材料模板，它包括芯材(1)，其特征在于芯材(1)表面开有凹槽(2)，在芯材(1)的上下表面铺设有纤维布层(3)。

2、根据权利要求1所述的复合材料模板，其特征是所述的凹槽(2)在芯材(1)表面呈平行、相交、正交或其它网状布置。

3、根据权利要1所述的复合材料模板，其特征是芯材(1)沿其厚度方向上开设有穿孔(4)，穿孔(4)内填充有树脂柱(5)。

4、根据权利要求3所述的复合材料模板，其特征是所述的穿孔(4)位于凹槽(2)内。

5、根据权利要求2或3所述的复合材料模板，其特征是在凹槽(2)的相交处沿芯材(1)的厚度方向设有穿孔(4)。

6、根据权利要求1所述的复合材料模板，其特征是所述的凹槽(2)形状为三角形、圆形、椭圆形、方形或菱形。

7、根据权利要求1或2所述的复合材料模板，其特征是所述的凹槽(2)为尖形、矩形或开口三角形。

8、根据权利要求1所述的复合材料模板，其特征是所述的芯材(1)的材质采用聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、Balsa木、泡桐木、杉木、橡木或胶合板。

9、根据权利要求1所述的复合材料模板，其特征是所述的纤维布层(3)为单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或杂交纤维布。

10、根据权利要求3所述的复合材料模板，其特征是所述的树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。

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