专利名称：一种透光混凝土制品坯料的制作设备及方法
技术领域：
本发明属于装饰材料技术领域，特别涉及透光复合材料混凝土的制品坯料的制作设备及方法。
背景技术：
用光导纤维与水泥砂浆复合制成的透光混凝土制品是近些年快速发展起来的一种高档装饰材料。由于其特有的装饰效果，越来越多地受到装饰设计师的青睐和高端场所的应用。已有的一种典型块状透光混凝土制品坯料(以下简称坯料)的结构如图1所示， 由均勻、密集、平行的光纤单丝11呈阵状排布在混凝土基体12中且两端分别外露在混凝土两个不同表面。由于光纤的导光作用，当光纤单丝的一端所在混凝土表面受到光线照射时，照射在光纤端部的光线会通过光纤使另一端发亮，反之亦然，使混凝土具有了双向透光性能。同理，当原本被光线照射的一面局部或全部被遮挡时，另一面的对应部位或全部会变暗。透光混凝土坯料经几种不同方向的切割分别可以获得大厚度透光、大面积透光和转角透光等不同效果的制品，例如将坏料沿光纤11轴向切割的平板131制品，可获得大厚度透光制品，如图2(a)所示；将坏料沿光纤11径向切割可获得大面积透光的平板132制品，如图2(b)；对坯料沿光纤11斜向切割可获得转角透光的制品133，如图2(c)所示，对坏料也可切割成所需尺寸的块状或其它形状的制品等等。综合考虑制品的功能性、工艺性和经济性，坯料的几个主要构造及性能通常选用如下参数光纤丝直径0. 5 2. 0，丝间距不小于3. 0，透光率(光纤总截面积+混凝土截面积)1 % 5 %，混凝土强度不小于20MPa。目前坯料制作的关键生产工艺——在混凝土中均勻、定向、高密度排布光导纤维通常采用以手工操作为主的工艺，效率低、成本高、质量不稳定。因此，如何实现高效、低成本排布光纤是推广透光混凝土制品应用中迫切需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种透光混凝土制品坯料的制作设备及制作方法，具有设备、工艺简单，效率高，成本低等特点。本发明的特点及效果本发明以回转绕丝设备为核心，采用先绕制光纤栅板，将若干光纤栅板层叠固定安装在一起组成具有稳定形状和位置关系的光纤阵架，再将其置于模具型腔中浇注自密实、高流动性混凝土的方法制作透光混凝土，具有设备、工艺简单，效率高，成本低等特点。 适于推广应用。
图1为典型的透光混凝土块复合结构示意图。
图2为经不同方向切割块状透光混凝土坏料得到的不同透光效果制品的示意图。图3为本发明的透光混凝土制品坯料制作设备总体结构及回转绕丝示意图。图4为图3所示设备中的绕丝架结构及绕丝过程示意图。图5为绕丝过程的绕丝架示意图。图6为采用图3所示设备制作的光纤栅板及拼装光纤阵架示意图。图7为本发明制作方法中的混凝土浇注模型示意图。
具体实施例方式以下通过示意性附图及实施例对本发明进行详细说明。图中属于通用技术的部分只作简单描述，图中显示的结构、构造大多不具有限制性。为了便于直观认识，图中各实体尺寸、比例关系等也仅供参考。本发明提出的透光混凝土制品坯料的制作设备，该设备包括绕丝机和安装在绕丝机上的绕丝架两部分；所述绕丝机主要包括机座固定在机座上的驱动及传动装置、主轴及其支座、回转杆和送丝机构，其中，驱动及传动装置通过主轴及其支座与回转杆和送丝机构相连；所述绕丝架由两根竖梁和两根横梁连接成的扁矩形框架；绕丝架的竖梁与绕丝机的回转杆相连。上述透光混凝土制品坯料的制作设备的各部件的实施例结构如图3所示，分别说明如下绕丝机的实施例驱动及传动装置由电机21及连接在电机输出轴上的两组同步皮带轮221和223、 222和224，以及同步传动轴225组成，主轴及其支座由固定在机座的两根立柱231及安装在立柱上端同一轴线上的两个转动轴232组成；两个转动轴的一端(立柱外侧)均设置有同步皮带轮223，皮带轮223 与皮带轮221相连；电机通过皮带轮驱动转动轴同步同向转动。回转杆233为两根，每根回转杆的中点分别与一个转动轴232的另一端(立柱外侧)相连，两个转动轴232带动两根回转杆233沿转动轴的轴线同步旋转。送丝机构包括固定在机座上的贮丝盘Ml、同步传动轴225上的一段长度与绕丝架横梁31长度相等的丝杠242 (与同步传动轴225为同一零件)、内有与丝杠配合的内螺纹的间距控制块243和固定其上的导向轮M4 ；电机通过皮带轮驱动丝杠242转动并带动间距控制块243轴向移动，通过皮带轮传动比和螺距设计，使转动轴232每转一周，间距控制快243轴向移动距离等于相邻光纤间距。绕丝架的实施例两根横梁31的外侧面(图中上下外侧面)为圆弧面，以避免光纤折断，两横梁31 的两端上各设有一个光纤端固定孔a ；两根竖梁32上设置有若干安装孔b用于将绕丝架安装在绕丝机回转杆上；横梁 31与竖梁32可以采用方便拆装的方式固定连接，也可以采用永久固定方式连接。本发明采用上述设备制作透光混凝土制品坯料的方法，其特征在于，主要包括以下步骤1)在绕丝机上安装绕丝架
将绕丝架的两根竖梁32通过安装孔b与两根回转杆223相连，如图3所示；本实施例绕丝架的基本形状为四个边梁连接成的扁四边矩形框架，0-0是其几何中心线，也是其工作时的回转中心线。横梁31的厚度决定了其两侧的两排光纤的间距，四边梁围成的内平面尺寸的高度应略大于坯料的高度，宽度应略大于坯料平行于0-0的纵剖面尺寸。2)在绕丝架上绕丝制作光纤栅板光纤4是绕丝材料，绕丝架3是绕丝工装。先将间距控制块242调整至绕丝起始位置(图中绕丝架右端)，再将从贮丝盘241送出的光纤4线端绕过导向轮243后固定在绕丝架的一根横梁31上的起始端孔a处，启动驱动装置电机21使回转杆233旋转，垂直于回转轴线的光纤4在对称的两根横梁31之间从绕丝架横梁的一端开始，通过送丝机构间距控制块M2的移动带动光纤按一定间距向另一端排绕。光纤4在绕丝架上绕满后切断光纤， 将光纤尾端固定在另一根横梁31上的结束端光纤端固定a处；从绕丝机回转杆223上拆下绕丝架3，即完成一片排布在绕丝架横梁31两侧的两层光纤栅4的光纤栅板B的制作(每块透光混凝土需要制作一定数量的相同规格的光纤栅板)，如图4、5、图6(a)所示；3)叠层拼装光纤栅板成光纤阵架将所需数量的扁四边形光纤栅板(图6(a))用多根长螺栓s穿过各纤栅板竖梁上的安装孔c以重合的方式层叠拼装成六面体光纤阵架，使光纤稳定排布成阵型；拼装时用垫片d控制相邻两光纤栅板的间距，用密封条m封闭底部横梁之间的缝隙，如图6 (b)、6 (c) 所示；4)用模板将光纤阵围成混凝土浇注模型；首先将光纤阵架J按混凝土浇注工艺状态稳固摆放，光纤呈竖直状态；在光纤阵的外围四周(绕丝架竖梁32内侧)安装封闭的具有一定刚度的模板5，模板底边与绕丝架底部横梁交接处也要密封处理，使模板与绕丝架底部横梁共同组成了内部预置光纤阵的上开口盒形浇筑模型，如图7所示；5)浇注混凝土、养护脱模，取出透光混凝土块从模具上开口的边缘缓慢、连续浇注水泥砂浆6。水泥砂浆6应具有一定的自密实性、扩展度、通过性和凝固后的强度。当模板高度较大时，为避免浇注砂浆长距离流动可能对光纤的损坏，可在模板上的不同高度布置砂浆浇注口(图中未显示)，自下而上逐层浇满。混凝土浇筑完成后经过规定的养护即可脱模取出透光混凝土块坯料。
权利要求
1.一种透光混凝土制品坯料的制作设备，该设备包括绕丝机和安装在绕丝机上的绕丝架两部分；所述绕丝机主要包括机座，固定在机座上的驱动及传动装置、主轴及其支座、回转杆和送丝机构，其中，驱动及传动装置通过主轴及其支座分别与回转杆和送丝机构相连； 所述绕丝架由两根竖梁和两根横梁连接成的扁矩形框架；绕丝架的竖梁与绕丝机的回转杆相连。
2.采用如权利要求1所述设备的透光混凝土制品坯料的制作方法，其特征在于，主要包括以下步骤1)在绕丝机上安装绕丝架将绕丝架的两根竖梁通过安装孔与两根回转杆相连；2)在绕丝架上绕丝制作光纤栅板将送丝机构导向轮调整至起始端，将送出的垂直于回转轴线的光纤的线端固定在绕丝架的一根横梁上的起始端；启动驱动装置使回转杆旋转，通过送丝机构移动带动光纤按设定间距在绕丝架对称的两根横梁之间排绕；光纤在绕丝架上绕满后切断光纤并将光纤端固定在横梁上；从绕丝机回转杆上拆下绕丝架，即完成一片排布在绕丝架横梁两侧的具有两层光纤栅的光纤栅板的制作；3)叠层拼装光纤栅板成光纤阵架将设定数量的扁四边形光纤栅板按各光纤栅板的光纤平行方向排列，再用多根长螺栓穿过各纤栅板竖梁上的安装孔，以重合的方式层叠拼装成六面体光纤阵架，使光纤排布成光纤阵；拼装时在相邻两光纤栅板间放置垫片，以控制相邻两光纤栅板的间距；4)用模板围在光纤阵四周，组成混凝土浇注模具将光纤阵架按混凝土浇注工艺要求摆放，并使光纤呈竖直状态，再在处于底部的全部横梁之间加贴密封条并压紧作密封处理，以防止漏浆；在光纤阵外围的前后面和左右面，安装封闭的模板，模板底边与绕丝架底部横梁之间作密封处理，使模板与绕丝架底部横梁共同组成了内部预置光纤阵的上开口盒形浇筑模具；5)浇注混凝土、养护脱模，取出透光混凝土块从模具上开口的边缘浇注水泥砂浆，使水泥砂浆自下而上逐层浇满；混凝土浇筑完成后，经过规定的养护即可脱模取出透光混凝土块坯料。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水泥砂浆的强度不低于20MPa，扩展度不小于350mm。
全文摘要
本发明涉及一种透光混凝土制品坯料的制作设备及方法，属于装饰材料技术领域，该设备和工装主要包括由固定在机座上的驱动及传动装置、主轴及其支座、回转杆和送丝机构组成的绕丝机，由两根竖梁和两根横梁连接成的扁四边框架的绕丝架，由四块模板组成的浇注模具；绕丝架的竖梁与绕丝机的回转杆相连。该方法包括在绕丝机上安装绕丝架在绕丝架上绕丝制作光纤栅板叠层拼装光纤栅板成光纤阵架用模板将光纤阵围成混凝土浇注模型；浇注混凝土、养护脱模，取出透光混凝土块坯料。本发明具有设备、工艺简单，效率高，成本低等特点。
文档编号B28B1/14GK102189590SQ20111006984
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者吕丽萍, 杨小赫, 申臣良, 陶梦兰 申请人:北京榆构有限公司