制造混凝土制品的混凝土铸造方法

专利名称：制造混凝土制品的混凝土铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种专门为生产混凝土制品设计的铸造方法，以及实施此方法的设备。
背景技术：
在下面的描述中，术语“混凝土”用来限定初始混合物和最终产品，包括所谓的水泥，以及由适合的添加物、集料(aggregant)或者其它实际应用中必要的材料组成的任何水泥混合物。
根据现有技术，通常用以下方法来生产混凝土产品，即采用用木头、塑料材料，或者优选金属制成的模型，该模型复制要生产的产品的形状。根据这种已知的方法，混凝土在液体状态时被铸造在模型中，并保持在其中，直到形成为最终的产品。接着打开模型以放出产品，然后经过清理步骤除去混凝土残留物。同样应该注意的是，模型的内表面通常用合适的化学添加剂处理过，虽然没有消除但可减小混凝土对金属表面的粘附性，进而有利于清理步骤。然而，这些化学添加剂通常是危险的甚至是有毒的。
很明显，上面所述的已知方法有很多缺点，这些缺点大大地限制了它的生产率，即使用模型，需要每次铸造之前组装，铸造之后拆卸，需要经常清理模型，而且化学处理也需要很高的维护费用而且不利地影响装设备的生产率；在模型中铸造不允许实施连续工艺，因为每个模型不得不单独充填；不可能生产空心的、非线性的产品，如弯管、T形连接器等。

发明内容
因此，本发明的根本目的就是提供一种克服上述缺陷的方法。
问题的解决是通过附带的权利要求中限定的混凝土铸造方法和相应的设备来实现的。


下面参照附图和通过举非限制性的例子，以及对一些实施例的详细描述，更清楚地说明本发明混凝土铸造方法的更多的特征和优点，附图中图1是根据本发明的混凝土铸造设备的一个细部的示意侧视图；图2A，2B，2C和2D显示在根据本发明的铸模中四种不同类型的混凝土铸件；图3是显示生产铸模的手工设备的截面的侧视图；图4A是可根据本发明的方法生产的一个绿地铺地块料的透视图；图4B是显示生产图4A所示块料的铸模的截面的侧视图；图5A是可根据本发明的方法生产的一个洗涤滚筒配重的透视图；图5B是显示生产图5A所示产品的铸模的截面的侧视图；图6A是可根据本发明的方法生产的一个瓦片的透视图；图6B是显示生产图6A所示瓦片的铸模的截面的侧视图；图7A是显示可根据本发明的方法生产的T形管连接器的截面的侧视图；图7B是显示生产图7A所示产品的重力浇注铸模的部分剖开的透视图；图7C是显示生产图7A所示产品的底注铸造铸模的截面的透视图；以及图8是显示根据本发明的一个特定实施例的一个开放顶铸铸模的截面的侧视图。
具体实施例方式
本发明的混凝土铸造方法特征在于混凝土浇注到铸模中，该铸模采用可以通过压缩聚集然后破碎的材料制成。材料聚集后，优选可以用机械方法破碎。更优地，此材料可以从包括砂质粘土、其它合适的粘土混合物，以及砂子的材料组中选择，也可混合一些合适的集料。
一般地，此方法包括如下操作步骤a)依次采用可通过压缩聚集的材料成形一个或者多个铸模，优选地，采用造型粘土或者其它合适的粘土混合物或者砂子，这些阴模形式的铸模可以复制要生产的产品，b)间断或者连续将混凝土浇注进铸模，c)依次固结铸模中或者每个铸模中的产品，d)可选地，依次将产品从铸模或者每个铸模中释放出来，e)修整产品。
在铸模成型步骤a)中，可以采用手工或者优选地，自动加工过程。
例如，图3显示了手工铸模成型装置，用标号1总体指出。一个木头或者金属的、以阳模的形式复制要生产的产品的模型2固定在可采用木头、塑料材料或者金属制成的平板3上，平板3再固定在台架4上。一个由平行六面体构成、在底部和顶部都开口的型箱5放置在平板3上；型箱5包围着模型2，通过四个杆6与平板7固定在一起，四个杆6延伸通过台架4和平板3上的相应对准通孔。然后型箱5填满材料，一般为造型粘土，该材料可以通过压缩聚集以压实到一定程度来生产一个铸模8，其中模型的印记保持固定的形式。下一步是移去铸模8，如图3所示的实施例，可以采用抬起与型箱5相连的平板7的方式抬起型箱5来实现。所描述的装置是带有可移动型箱的装置。然而，也可能生产这样一种装置，其中型箱5保持静止，移动承载模型的平板，进而去除铸模8。
通过压缩可以聚集类型的材料可以采用，如所谓的造型粘土，其含有一定量的具有凝聚特性的粘土材料，这样，加入少量的水(大约5％)之后，粘土就具有足够的粘性。
夯实材料以使其聚集而形成铸模的步骤可以采用多种方法。依据第一种可能的方法，可以通过机械的、液压的或者气压的压力机来压模。第二种方法是冲击压实的方法；填满尚未聚集的材料的型箱重复从预定的高度掉落到一个合适的停止平台上，以使所产生的惯性力压实材料。第三种方法是引进在压力作用下可以被聚集在型箱中的材料。
根据要生产的产品，可以采用加工方法的各种各样的浇铸方法(步骤b)。最容易的浇注类型是所谓的开放顶铸，如图2A所示，可以直接将混凝土注入铸模8A中。相反，第二种类型如图2B所示，提供一个包括两箱的铸模，上箱8B’，下箱8B”。在所示的实施例中，下箱8B”包括一个开放断面产品的型腔(如图2A的例子中的一个实心产品，可以采用类似的方式生产)，上箱8B’包括重力浇注的浇口9和一个或多个出气孔10。
另一方面，图2C显示一个底注铸造的铸模的例子，即从下向上浇铸，其包括一个上箱8C’和一个下箱8C”。这样的话，下箱8C”包括产品的型腔和浇口9，上箱8C’包括出气孔10。
相似地，图2D所示的例子包括一个上箱8D’和一个下箱8D”。在这种情况中，同样从底部铸造，但喷嘴从上面引入，以使浇口包括一个位于上箱8D’中的第一部分9’和一个位于下箱8D”中的第二部分9”。浇口的第一部分9’包括一个朝上的喇叭形的口11，通过此口就可以浇注混凝土。另一方面，浇口的第二部分9”基本上是L形状的，其开口在型腔的底部附近。
根据用于通过开放顶铸生产实心产品的特别优选的实施例(如图8所示)，喷嘴12以距底部的较短距离引入到铸模8的内腔，以将通过喷嘴注入的混凝土流体物质的紊流降低到最小，从而将可能形成的将会成为产品疵点的气泡降低到最小。这就是从底部注入的优点，但结构更简单。根据这种铸造方法，喷嘴12一般逐渐浸没在混凝土物质中，然而，由于混凝土的流动性和相对较长的固结时间，喷嘴可以在产品固结之前取出。混凝土的流动性也允许立刻填充到喷嘴所占据的空间，并使其表面水平。有时，可以通过铸模8可能承受的微小的振动来促进这种操作。
优选地，用在本发明方法中的混凝土是一种液态的混凝土，例如一种特殊的用于铸造产品或者类似产品的快凝混凝土。一种特别优选的混凝土是ITALCEMENTI的混凝土，就是通常所说的SCATTY。
如所述的，可以连续铸造，如图1所示。此图以举例的方式显示了根据本发明的在装置中连续浇注混凝土的铸造步骤的示意图。在本例中，可以从合适的装置13依次得到铸模8，装置13用来由造型粘土或者合适的粘土混合物，或者类似物形成铸模。在每半铸模相对的表面上包括一个所要生产的产品和浇口管道的半型腔。然后，这些半个铸模通过装置13顺序联在一起，在位于混凝土注入喷嘴12下面的传统的传送带14上前进，喷嘴12将混凝土混合物注入到铸模中。喷嘴12与混合装置15流体联通，混合装置15用固体成分制备液态混凝土物质。重力浇注装置或者泵送混凝土混合物到喷嘴的装置16可以放置在混合装置和喷嘴12之间。如果需要压力灌注铸模8，泵送装置16是特别重要的。
本发明方法的步骤c)，用于铸模中产品的固结，一般在30到90分钟内完成。对于如图1所示的装置，这一步可以在传送带14上转移粘土铸模8的过程中方便地完成。这样，固结时间将依靠传送带14的长度和它的移动速度。然而，并不排除固结步骤c)在后处理方法或者静止阶段完成。
步骤d)，其中产品从粘土铸模中释放出来，通过破坏铸模8来实现此步骤。实际上，可以通过压缩而聚集的、组成铸模的材料的粘合程度足可通过有力的振动来打碎材料，进而释放混凝土产品。这种操作可以通过振动、压力或者振实来完成。在第一种情况下，包含混凝土产品的铸模，放在连接振动装置的合适的平板上，例如，压缩空气振动装置，铸模受到强有力的振动(或者强烈的压缩空气喷射)，将聚集的材料与产品分开。然后，材料可以回收到铸模成形装置。另一方面，释放产品的压力方法可以垛放铸模，并且可以采用合适的压力来轴向挤压这堆铸模。最后，依据振实的释放方式，铸模置于合适的平台上，然后下落到一个停止平台上。冲击传递给铸模，引起聚集的材料破碎，材料如前面情况回到成型步骤。
步骤e)修整产品是可选的，可以采用如下一种或者多种操作打浇冒口，修边以及喷砂。
打浇冒口用于去除残留的粘贴在混凝土产品上的聚集材料的痕迹，可以通过合适的刷子或者压缩空气或者喷水柱来完成。
修边用于去除由于方法要求(浇注口，立式铸造等)增加的部分，可以手工或者通过合适的工具或者机械手完成。
在喷砂过程中，产品表面通过压缩空气和喷砂的冲击来修整，或者通过挤压水柱冲洗来修整。
为了完成如图8所示具体实施例的铸造，图1所示的装置，如上面所描述的，就必须使喷嘴12垂直运动以使其引入到铸模8的内腔中，继而在铸造完成时去除。此装置也可以包括与传送带14或者与直接位于传送带14下游的工作站相连的振动装置，铸模必须在产品没有固结的足够短的时间段内到达此工作站。
图4A，5A，6A，7A显示了一些采用本发明方法生产的产品的实例。列举的产品并不是限制本发明，实质上还可以包括任何用混凝土制造的产品类型，例如，路缘石、铁路枕木、探井盖(圆环和盖)、各种类型和形状的砖、带空隙或者具有开放横截面的实体、各种形状和尺寸的管道、底座、各种形状和类型的艺术品，如雕像、花园装饰、花瓶，甚至是人造卵石，等等。
图4A显示了一个典型的块料17，用作“绿地”铺路石，一般用于铺设公园地区的路面。使用这些用混凝土(惰性材料)制造的块料，而不是已知的用塑料材料铺面材料，使具有铺设的路面持续更长时间，防止因与地面接触、暴露于光线或者大气介质而引起的塑料材料老化造成的污染问题。图4B显示铸模18的截面，铸模18用于图4A中块料的开放顶铸。
图5A显示了用于洗衣机中的配重19。配重19包括一个通孔20，用于将其固定在电气设备的底座。图5B显示铸模21的截面，铸模21用于图5A中产品的开放顶铸。生产产品的通孔20的型芯22是可见的。
图6A显示了一个混凝土瓦片23。此产品可以用图6B显示的铸模生产，铸模包括一个上半模24’和一个下半模24”。下半模24”包括瓦片的型腔25，用于生产具有开放横截面的产品。另一方面，上半模24’包括一个用于重力铸造的浇口26。浇口26终止在漏斗形状开口部分，以利于液体混凝土混合物的浇注。
图7A显示了一个T型管道连接器27。此产品不能采用通常的成型铸造技术生产，这是由于一旦铸件固结，复制管道内部空隙的型芯就不能去除了。
根据本发明方法，T型管道连接器27可以方便地采用通过压缩聚集然后破碎的材料的型芯的形成来生产。步骤d)，释放产品，型芯也可以破碎，进而产生所要求的T型连接器。
图7B显示了一个用于生产图7A所示产品的铸模。这个铸模包括一个上半模28’和一个下半模28”，两个连接的半铸模限定了一个阴模的型腔，对应于要生产的产品的外体。此型腔产生的内腔在合适的位置包容型芯29，型芯29以阴模的形式复制要生产的产品的空隙。型芯29包括位于两端的型芯撑30’，30”，30，它们被位于两个半模的对应的支座所包围，其功能是用于保持型芯在生产产品空隙时悬在合适位置。一般地，型芯位于下半模28”的半面支座上，进而与上半模28’相连。
自然地，在型芯和型腔内腔的内壁之间有一个空间31，用于以阴模形式复制要生产的产品的实体。
型芯29一般由压缩的砂子及粘结剂制造而成，优选地采用型砂，通过接合两个由相应的半模生产的半核的盒子来制成，并通过一种类似于上面描述生产粘土型的成型方法制成。
可选地，型芯可以采用一种在铸造后容易从铸件上除去的材料制造，例如聚苯乙烯。
图7B的例子显示了一个重力铸造。上半模包括一个浇口32和一个排气管33，完全相似于图2B和上面所述的那些。
图7C显示了以用于生产图7A所示产品的铸模，唯一不同之处是铸造类型是底注铸造。相同的数字代表与图7B所示铸模和型芯的相同的部分。
应该指出的是，根据本发明的方法允许生产各种类型中空的混凝土产品，在产品内外之间至少有一个开口，并具有非线性的形状，即，这样的产品，其没有破碎的型芯不可能通过滑出而除掉。
具有固定金属型芯(钢筋混凝土)的混凝土产品也可以采用上面所描述的方法，通过悬挂所述铸模中的金属加强体并铸造混凝土的方式来生产。任何需要插入的固定型芯的组合产品，都可以采用相似的方法生产，固定型芯可以由各种材料制成，例如，金属或者塑料材料，隔热或者隔音材料，或者减重材料。
根据上述描述，很明显，本发明方法与传统技术相比，具有很多优点。
首先，采用用压缩粘土或者带有粘结剂的砂子制成的铸模代替模型大大地减少了维修费用和所需的整体操作时间。
由于此方法可以采用已知的自动装置连续循环执行，以依次制造粘土铸模，继而使铸模在传送带上移动形成铸件，所以此方法可以达到装置的最大生产率。例如，为了生产路缘石，可以考虑生产铸模，每个铸模包括六个铸件的型腔，和一个每小时可以处理300/500铸模的自动机器，因而每个铸模每小时可以生产1800/3000的铸件。这相当于比传统技术生产率的高3到5倍。
进一步的优点是，混凝土比通常制造模型的金属更不易粘在粘土上。另一方面，这可以避免使用制造模型所需要的化学释放添加剂，另外，还可以生产比传统产品更好修整的产品，特别是拐角，边缘或者精致的工艺品。
当然，这里仅描述了本发明的混凝土铸造方法的一些特殊的具体实施例，本领域普通技术人员可以适应特定的应用作出必要的修改，但没有脱离本发明的保护范围。
例如，可以在图1所示的装置是采用多个混凝土注入喷嘴。而且，喷嘴同样可以用于重力铸造(如图所示)或者底注铸造。
权利要求
1.一种生产混凝土产品的铸造方法，其特征在于混凝土注入到铸模中，铸模采用可以压缩而聚集进而破碎的材料制成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中采用可以聚集的材料制成的铸模通过机械方式破碎。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中可以压缩而聚集的材料从包括以下材料的组中选出造型粘土、其它合适的粘土混合物，可混有合适的集料的砂子。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，该方法包括以下操作步骤a)采用可压缩聚集的材料依次制成一个或者多个铸模，铸模以阴模的形式复制要生产的产品，b)间断或者连续将混凝土浇注进铸模，c)依次固结铸模中或者每个铸模中的产品，d)依次将产品从铸模或者每个铸模中释放出来，和可选地，e)修整产品。
5.根据权利要求4所述的方法，其中形成铸模的步骤包括以下操作步骤i)准备模型(2)，该模型以阳模的形式复制要生产的产品，ii)在型箱(5)中将模型(2)固定在平台(3)上，iii)将可压缩聚集的材料夯实进型箱(5)中，施加足够压力以聚合材料形成铸模(8)，iv)从型箱(5)中去除铸模(8)。
6.根据权利要求1到5中任何一个所述的方法，其中铸模包括一个上半模(8B’)和一个下半模(8B”)，下半模(8B”)包括一个产品的型腔，上半模(8B’)包括一个由一个或者几个浇口通道组成的用于重力铸造的浇口(9)，以及一个或者几个出气孔(10)。
7.根据权利要求1到5中任何一个所述的方法，其中模型包括一个上半模(8C’)和一个下半模(8C”)，下半模(8C”)包括一个产品的型腔，以及一个由一个或者几个浇口通道组成的用于底注铸造的浇口(9)，上半模(8B’)包括一个或者几个出气孔(10)。
8.根据权利要求1到5中任何一个所述的方法，其中铸模(8)包括用于开放顶铸的产品的型腔。
9.根据权利要求1到8中任何一个所述的方法，其中混凝土是液态混凝土，优选用于铸件或者类似产品的特殊快凝类型。
10.根据权利要求9所述的方法，其中混凝土是ITALCEMENTI的SCATTO混凝土。
11.根据权利要求1到10中任何一个所述的方法，其中固结铸模中产品的步骤持续的时间在30到90分钟之间变化。
12.根据权利要求1到11中任何一个所述的方法，其中释放铸模中产品的步骤通过振动、压力、摇动，或者射流技术完成。
13.根据权利要求1到12中任何一个所述的方法，其中修整铸模中产品的步骤包括下面一个或者多个方法打浇冒口，切边以及喷砂处理。
14.根据权利要求13所述的方法，其中打浇冒口步骤采用刷子或者压缩空气或者喷水柱来完成。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中切边步骤手工完成或者通过适当的工具或者机械手完成。
16.根据权利要求13到15中任何一个所述的方法，其中喷砂步骤通过用加压的砂子、空气或者喷水柱冲击产品表面来完成。
17.根据权利要求1到16中任何一个所述的方法，其中产品是一个中空的混凝土产品，在产品内部和外部之间至少有一个连通的开口，该产品具有非线性的形状，其中铸模包括一个上半模(28’)和一个下半模(28”)，相互接合后两个半铸模限定了一个阴模形式的型腔，该型腔对应于要生产的产品的外体，限定型腔的空腔在适当的位置容纳一个型芯(29)，型芯(29)以阴模形式复制要生产的产品中的空隙，型芯(29)包括位于两端的型芯撑(30’，30”，30)，型芯撑(30’，30”，30)容纳在形成于两个半模的对应的支座中，从而将型芯保持悬挂在适于生产产品中的空隙的位置，在型芯(29)和型腔空腔的内壁之间限定一个混凝土铸件空间(31)，用于以阴模形式复制要生产的产品的实心体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中型芯(29)由加压的砂子制造而成，优选型砂，并通过连接由相应的半模生产的两个半盒制成。
19.一种根据权利要求1到18所述的方法生产的混凝土产品。
20.根据权利要求19所述的产品，该产品从下组中选出，该组包括路缘石、铁路枕木、探测孔盖(环和盖)、各种类型和形状的砖、带空隙或者开放横截面的实体、各种形状和尺寸的管道、底座、各种形状和类型的艺术品，如雕像、花园装饰、花瓶、甚至是人造卵石、用作“绿地”铺路石的块料(17)，配重(19)或者压载物，和瓦片(23)。
21.根据权利要求19所述的产品，其中所述产品是一个中空的混凝土产品，在产品内部和外部之间至少有一个连通的开口，该产品具有非线性的形状。
22.一种用于实施权利要求1到18所述的方法的设备，此设备包括装置(13)，用来制造采用可压缩聚集的材料制成的铸模(8)；一个传送带(14)，传送带依次承载来自铸模形成装置(13)的铸模，并将它们运送到混凝土浇注区，一个或者多个喷嘴(12)设置在该区，喷嘴(12)用于将液态混凝土混合物引入到铸模中，该一个或多个喷嘴(12)与混合装置(15)流体连通，混合装置(15)用于将固体成分制备为液态混凝土物质；重力浇注装置或者将混凝土混合物泵送到喷嘴的装置(16)，可选的设置在混合装置(15)和一个或多个喷嘴(12)之间。
23.根据权利要求22所述的设备，其中一个或者多个喷嘴用于底部浇注。
24.根据权利要求22所述的设备，其中一个或者多个喷嘴用于重力或者开放顶部浇注。
25.根据权利要求24所述的设备，其中设置有用于使一个或者多个喷嘴(12)垂直运动的装置，以使喷嘴引入到铸模(8)的空腔中，继而在铸造完成时将其去除掉。
26.根据权利要求25所述的设备，其还设置有振动装置，此装置与传送带(14)或者与一个工作站相连，该工作站紧邻传送带下游，铸模必须在产品没有固结的足够短的时间段内到达此工作站。
全文摘要
本发明涉及一种专门为生产混凝土产品设计的铸造方法，以及实施此方法的装置。更具体地，本发明涉及一种用于生产混凝土产品的铸造方法，其特征在于混凝土注入到铸模中，铸模采用可以压缩而聚集进而破碎的材料制成。
文档编号B28B1/14GK1537042SQ01823498
公开日2004年10月13日 申请日期2001年7月20日 优先权日2001年7月20日
发明者马里奥·博尔萨托, 马里奥 博尔萨托 申请人:A·马菲奥莱蒂Cts公司, 马里奥·博尔萨托, A 马菲奥莱蒂Cts公司