专利名称：一种复合材料模板的制作方法
技术领域：
本实用新型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。
技术背景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。 发明内容本实用新型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。本实用新型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，芯材古了模板大部分体积，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。本实用新型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。
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
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地说明-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本实用新型的复合材料模板，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本实用新型的复合材料模板，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本实用新型的复合材料模板，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 l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。
权利要求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l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l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。
专利摘要本实用新型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)。用本实用新型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。
文档编号E04G9/02GK201024661SQ200720036699
公开日2008年2月20日 申请日期2007年4月10日 优先权日2007年4月10日
发明者里 万, 刘伟庆, 海 方 申请人:南京工业大学