專利名稱：一種復(fù)合材料模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型復(fù)合材料模板，是一種高性能的輕質(zhì)模板，它可普遍應(yīng)用于建筑行業(yè)和其它土建施工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
施工模板主要應(yīng)用于各類混凝土施工。目前建筑行業(yè)普遍使用的混凝土模板有木膠合模板、竹膠合模板、鋼模板等。這幾類模板具有以下特點(diǎn)木膠合模板和竹膠合模板易于變形，使用壽命不長，采用木膠合模板和竹膠合模板澆制的混凝土質(zhì)量有限。此外，由于竹木資源日益缺乏，木膠合模板和竹膠合模板的生產(chǎn)成本日益增加。
鋼模板無法滿足復(fù)雜混凝土構(gòu)件對(duì)于模板的要求。由于鋼模板通常都是按一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格生產(chǎn)的，在復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼模板很難滿足混凝土構(gòu)件對(duì)于模板的要求。鋼模板重量大，使用時(shí)不可避免地使用工程機(jī)械進(jìn)行安裝、拆卸，施工成本增加。
以上這些，都是現(xiàn)在普遍使用的模板的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的則是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)合材料模板。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到一種復(fù)合材料模板，它包括芯材1，其特征在于芯材1表面開有凹槽2，在芯材1的上下表面鋪設(shè)有纖維布層3。
當(dāng)所述的芯材1采用聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、輕木、泡桐木、杉木、橡木或膠合板時(shí)，可以在芯材1上開槽打孔。在芯材1的上下表面可以開設(shè)網(wǎng)格狀的凹槽2，并同時(shí)在凹槽2的相交處沿芯材1的厚度方向上開設(shè)穿孔4，在芯材1的上下表面鋪設(shè)有纖維布層3，在穿孔4內(nèi)灌有樹脂柱5。
其中，所述的凹槽2優(yōu)選為平行、相交布置；所述的凹槽2進(jìn)一步優(yōu)選為正交布置；所述的凹槽2還可以根據(jù)需要調(diào)整為其它任意角度相交布置。
所述的凹槽2可以為尖形、矩形、開口三角形或其他任意形狀。
所述的穿孔4布置在凹槽2上，它為圓形、橢圓形、方形、菱形或其它形狀。
所述的纖維布層3包括單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或雜交纖維布。
所述的樹脂包括不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂。
所述的纖維布層3布置于芯材1上、下表面的層數(shù)既可以一致也可以不一致而且纖維布層3的鋪設(shè)方向與層數(shù)可根據(jù)需要靈活調(diào)整。
上述的復(fù)合材料模板可以采用手糊工藝、真空袋成型工藝、真空導(dǎo)入成型工藝或RTM成型工藝等多種方法制造。
采用復(fù)合材料制造的模板具有以下優(yōu)點(diǎn)復(fù)合材料模板具有高強(qiáng)度、高剛度的特點(diǎn)。復(fù)合材料模板的面板采用高強(qiáng)度、高彈性模量的纖維材料，同時(shí)又巧妙地借助輕質(zhì)芯材所獲得較大的截面慣性矩，可以使復(fù)合材料模板獲得較大的抗壓強(qiáng)度和剛度，使得模板不易變形。
復(fù)合材料模板面板與芯材黏結(jié)性能好，不易發(fā)生面板與芯材剝離而起殼的現(xiàn)象。由于本發(fā)明通過在芯材上開凹槽，在槽上開孔，并在槽和孔中填滿樹脂。通過以上構(gòu)造措施，可明顯增強(qiáng)面板與芯材之間的抗剝離能力，提高了芯材與面板間的協(xié)同工作性能，并可明顯提高芯材的抗壓和抗剪能力，使復(fù)合材料模板的整體受力性能得到明顯的改善，膠合性能較之膠合板模板有了巨大提高。
復(fù)合材料模板具有質(zhì)量輕的特點(diǎn)。由所附圖3可知，芯材占了模板大部分體積，這類芯材本身密度非常低，因而，可有效降低模板的自重。采用本模板進(jìn)行混凝土施工，施工人員支模和拆模都可以手工操作，不占用機(jī)械設(shè)備，節(jié)省了機(jī)械費(fèi)用，支模和拆模速度明顯加快，提高了工效、節(jié)省了施工時(shí)間。
復(fù)合材料模板耐腐蝕性好，可適用于特種混凝土的施工。復(fù)合材料模板的上下面板采用的表面覆有纖維布，并將纖維布浸漬樹脂，然后與芯材黏結(jié)。以纖維布和樹脂構(gòu)成的面板，能有效地防止各類化學(xué)試劑的腐蝕，可以適用于特殊條件下的混凝土施工。如，海港工程的混凝土施工、各種水下混凝土施工等。
復(fù)合材料模板的保溫隔熱性能非常好，適用于冬季混凝土施工或高寒地區(qū)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、輕木等，都是熱的不良導(dǎo)體，這使得模板具備良好的保溫隔熱性能。在冬季或是在高寒地區(qū)進(jìn)行混凝土施工時(shí)，由于溫度過低，采用一般的竹木模板或鋼模板，混凝土無法有效固結(jié)，因而達(dá)不到標(biāo)稱的強(qiáng)度；若采用復(fù)合材料模板進(jìn)行施工，由于模板的保溫隔熱性能非常好，能夠有效保持混凝土水化反應(yīng)時(shí)的熱量，保證混凝土的正常固化，保證其能夠達(dá)到標(biāo)稱強(qiáng)度，非常有利于低溫下的混凝土施工。
復(fù)合材料模板的現(xiàn)場加工方便，適應(yīng)性強(qiáng)。在有些混凝土施工中，通常需要在現(xiàn)場對(duì)模板進(jìn)行加工，以適應(yīng)建筑物或結(jié)構(gòu)物復(fù)雜的外形需求。常用的鋼模板不方便在現(xiàn)場加工，竹木模板的剛度和強(qiáng)度又有限，不能適應(yīng)混凝土施工的質(zhì)量要求，而復(fù)合材料模板在遇到復(fù)雜的混凝土施工時(shí)，在現(xiàn)場只需要簡單的工具，如刀、鋸子等，就可以根據(jù)需求加工出合適的形狀。
復(fù)合材料模板的周轉(zhuǎn)使用次數(shù)高、使用壽命長。由樹脂與纖維布固化后所形成的面板具有較高的強(qiáng)度，可有效防止使用過程中的磨損。相對(duì)而言，普通竹木模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)只有3～5次，而本模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)可以達(dá)到20次以上。此外，由于面板與芯材間的緊密黏結(jié)，模板抵抗施工中常見的各種沖擊，極大地提高模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)和使用壽命。
復(fù)合材料模板的脫模時(shí)間快、維護(hù)方便。本模板所使用的樹脂浸漬纖維材料與混凝土的黏結(jié)性較弱，遠(yuǎn)小于鋼模與混凝土間粘結(jié)性。因此，混凝土脫模時(shí)可以人工脫模，可以不使用工程機(jī)械輔助，脫模速度快，且脫模后模板的維護(hù)方便，用簡單工具就可以對(duì)模板進(jìn)行清潔。
復(fù)合材料模板的修補(bǔ)方便。復(fù)合材料模板如果出現(xiàn)微小破損，只需要將破損處用樹脂等粘結(jié)劑封住，然后固化一至二天就可以繼續(xù)使用了，修復(fù)費(fèi)用較低；如果出現(xiàn)大的破損，導(dǎo)致無法修復(fù)，還可以將完好的部分切割成小塊的模板以備日后使用，充分提高了模板的利用率。
復(fù)合材料模板表面光滑，平整度高，可以用于“清水”混凝土等高質(zhì)量混凝土的施工。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于混凝土的質(zhì)量要求越來越高，這不僅只是強(qiáng)度上的要求，也包括混凝土外形質(zhì)量的要求，因而出現(xiàn)了不用脫模后不用加以裝飾的“清水”混凝土。普遍使用的鋼模板由于其接縫多，脫模后外觀往往不易達(dá)到“清水”混凝土的要求；而竹木膠合板由于其剛度較低，變形大，往往也不容易達(dá)到要求。本發(fā)明所提出的復(fù)合材料模板平整光滑的表面、較小的施工變形，保證了脫模后混凝土的外觀要求和質(zhì)量要求。
復(fù)合材料模板成本低廉，可以節(jié)省施工費(fèi)用。隨著各種纖維材料在我國的大規(guī)模生產(chǎn)，其成本日益下降，目前已經(jīng)達(dá)到了可以接受的程度；作為模板的另一組成材料，芯材包括各種泡沫、輕木等已經(jīng)在我國大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格十分低廉；作為黏結(jié)劑的各種樹脂也已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格也十分低廉。隨著產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，本模板的成本必將進(jìn)一步降低。


圖1采用本模板澆注混凝土?xí)r的示意圖。
圖2為芯材開凹槽并打孔后的模板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為凹槽不打孔時(shí)的模板結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1為芯材；2為凹槽；3為纖維布層；4為穿孔；5為樹脂柱；6為混凝土。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明該模板由三部分組成，最外層是面板，主要承受彎曲變形引起的正應(yīng)力，采用高強(qiáng)、高模量的材料制造，如層壓的碳纖維或玻璃纖維布等；中間是芯材，為夾層結(jié)構(gòu)提供足夠的截面慣性矩，主要承受剪應(yīng)力，常用聚氨酯泡沫、輕木等材料。面板和芯材之間是膠接層，通過樹脂將兩者粘接在一起，常用不飽和聚酯、乙烯基樹脂等。
實(shí)施例1本發(fā)明的復(fù)合材料模板，它包括聚氯乙烯泡沫材質(zhì)的芯材1，在芯材1的上下表面開有網(wǎng)格狀的凹槽2，凹槽2為尖形，在凹槽2的相交處沿芯材1的厚度方向上設(shè)有圓形的穿孔4，在芯材1的上下表面均鋪設(shè)有兩層雙軸向碳纖維布層，在圓形的穿孔4內(nèi)灌有乙烯基樹脂柱。
實(shí)施例2本發(fā)明的復(fù)合材料模板，它包括泡桐木材質(zhì)的芯材1，在芯材1的上下表面開有相互平行的橫向矩形的凹槽2和相互平行的縱向矩形的凹槽2，但橫向矩形凹槽和豎向矩形凹槽呈銳角相交，并同時(shí)在它們的相交處沿芯材1的厚度方向上設(shè)有橢圓形的穿孔4，在芯材1的上表面鋪設(shè)有三層四軸向玻璃纖維布層，在芯材1的下表面三層芳綸纖維布層，在橢圓形的穿孔4內(nèi)灌有環(huán)氧樹脂柱。
如實(shí)施例1所述，但在穿孔時(shí)，可根據(jù)需要，在橫向槽與縱向槽的相交處，穿孔4的個(gè)數(shù)和排列方式可靈活控制。
實(shí)施例3本發(fā)明的復(fù)合材料模板，它包括膠合板材質(zhì)的芯材1，在芯材1的上下表面開正交的開口三角形的凹槽2，同時(shí)在開口三角形凹槽的相交處沿芯材1的厚度方向上設(shè)有方形的穿孔4，在芯材1的上、下表面均鋪設(shè)有兩層玻璃/芳綸雜交纖維布層，在方形的穿孔4內(nèi)灌有酚醛樹脂柱。
上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3的復(fù)合材料模板的制備方法如下1、在泡沫(包括聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)或輕木(包括Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、膠合板等)芯材1的上下表面開正交布置的凹槽3(槽的形狀可包括尖形、矩形、開口三角形等)；2、沿開完槽的芯材1的厚度方向穿孔，孔布置在凹槽2的相交處，孔一般為圓形，也可為橢圓形、方形、菱形等其它形狀；3、處理完畢的芯材1可根據(jù)構(gòu)件需要加工成梁、板、殼形狀；4、將一層或多層纖維布(包括單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或雜交纖維布等)鋪設(shè)于芯材1的上下表面，并整體置于真空袋或模具中；5、通過真空導(dǎo)入成型工藝或RTM成型工藝或真空袋工藝將樹脂(包括不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等)灌入到真空袋或模具中；6、根據(jù)需要，可在常溫常壓或高溫高壓等特殊情況下將樹脂固化，待樹脂固化成型后，取出構(gòu)件。
此時(shí)，纖維布與樹脂固化成面板，填滿樹脂的凹槽2可明顯增強(qiáng)面板與芯材之間的抗剝離能力，填滿樹脂的穿孔4變成圓柱形樹脂柱，可明顯提高芯材1的抗壓和抗剪能力，即可獲得新型的復(fù)合材料模板。
其中芯材1的種類與高度、凹槽2的形狀與尺寸、穿孔4的布置與孔徑、纖維布的鋪設(shè)方向以及種類與層數(shù)、樹脂的種類均可根據(jù)需要靈活調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料模板，它包括芯材(1)，其特征在于芯材(1)表面開有凹槽(2)，在芯材(1)的上下表面鋪設(shè)有纖維布層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)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、正交或其它網(wǎng)狀布置。
3.根據(jù)權(quán)利要1所述的復(fù)合材料模板，其特征是芯材(1)沿其厚度方向上開設(shè)有穿孔(4)，穿孔(4)內(nèi)填充有樹脂柱(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料模板，其特征是所述的穿孔(4)位于凹槽(2)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合材料模板，其特征是在凹槽(2)的相交處沿芯材(1)的厚度方向設(shè)有穿孔(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料模板，其特征是所述的凹槽(2)形狀為三角形、圓形、橢圓形、方形或菱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料模板，其特征是所述的凹槽(2)為尖形、矩形或開口三角形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料模板，其特征是所述的芯材(1)的材質(zhì)采用聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、Balsa木、泡桐木、杉木、橡木或膠合板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料模板，其特征是所述的纖維布層(3)為單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或雜交纖維布。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料模板，其特征是所述的樹脂為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料模板，它包括芯材(1)，其特征在于芯材(1)表面開有凹槽(2)，在芯材(1)的上下表面鋪設(shè)有纖維布層(3)，并可根據(jù)需要在凹槽(2)的相交處沿芯材(1)的厚度方向上設(shè)有穿孔(4)，在穿孔(4)內(nèi)填充樹脂柱(5)。用本發(fā)明與目前的其他模板相比，其最大的特點(diǎn)是輕質(zhì)、高強(qiáng)、可明顯地提高混凝土施工速度，并可以節(jié)省施工費(fèi)用，同時(shí)也可適用于特殊條件下的混凝土施工。
文檔編號(hào)E04C2/10GK101042018SQ20071002139
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者劉偉慶, 萬里, 方海 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)