一种半透明混凝土船快速成型方法与流程

本发明涉及一种建筑施工领域，特别是半透明混凝土船快速成型方法。

背景技术：

随着半透明混凝土技术出现并且运用的范围越来越广泛，半透明混凝土船也逐渐出现在大众的视野中。但是，半透明混凝土船的制作流程过于复杂，对于工艺要求过高不利于大规模生产。因此，简化半透明混凝土船的工艺流程日益成为人们关注的重点内容。在保证半透明混凝土船成型快的条件下，还能达到船体美观、轻质、高强等要求的技术难题还有待攻克。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有简单高效且保证其质量要求的半透明混凝土船快速成型方法。

本发明采用的技术方案为：一种半透明混凝土船快速成型方法，具体包括如下步骤：

1)建立船体3d模型：根据流体力学以及实际经验总结，利用3d建模软件rhinoceros建立了船体模型，船体由侧板、底板和后板组成；

2)混凝土配合比设计：根据船体对于自重以及强度等方面的性能要求，采用轻质混凝土并掺入硅粉、空心微珠、pva纤维提高混凝土性能；

3)设计混凝土模具：为了达到节省模板制作时间以及简化操作难度的目的同时考虑到光导纤维的布设，故在模具设计阶段，需要保证模具具有足够的强度和刚度，同时其表面开孔位置和孔径大小需要足够精确，综合考虑下选用3d打印技术；

4)3d打印混凝土模具：采用sla打印工艺选用液态树脂材料打印混凝土模具，其材料强度较高、韧性较好、打印精度极高，成型模具抗拉性能极好；

5)模具拼接支护：将步骤4)中打印出的混凝土模具采用“限位加强”的拼接方法将内外模具进行拼接，采用“内撑外箍”的支护方案控制模具的变形提高刚度；

6)布设导光纤维：将选用的光导纤维，采用先植法将光纤穿过步骤5)中拼接完成的模具两边侧面预留的孔洞，并在两端进行固定，若光纤与模板之间留有较大孔隙，可采用硅胶或者热熔胶进行填堵，防止浇筑混凝土时发生漏浆现象。从而形成数以百计的平行线，连接每块两个面；

7)混凝土浇筑：将原材料按照设计配合比分别称取，然后将白色硅酸盐水泥、硅粉、空心微珠和pva纤维先行干拌均匀后投入混凝土搅拌器中，再将减水剂、粘度调和剂混合水搅拌均匀后倒入搅拌器中，每桶搅拌2次(每次240秒，共480秒)后分批倒入模具中，开启振动台并用捣插棒捣插至模具之间无明显空隙且表面不再有气泡产生停止；

8)拆模：一般可以在养护48小时后进行拆模，按照拆模的先后顺序分别拆除内外支撑木结构，拆除外模板，拆除底部封边模板，拆除内模板，对船体表面进行初处理，保证拆模后半透明混凝土船船体不粘模、不裂缝、不掉角。

9)半透明混凝土船体表面打磨：将步骤8)中得到的混凝土船体放置于支撑的试块上按照外壁、内壁、船底的顺序进行打磨。

作为优选，所述步骤1)中，所述船体的外部尺寸为长1200mm，宽240mm，高140mm，所述的侧板厚度为7mm，所述的底板和后板的厚度为5mm。

作为优选，所述步骤6)中，导光材料选用光导纤维，直径2mm。

作为优选，所述步骤8)中，拆除外模时首先使用切割刀将外部突出光纤去除，再翘起模板，沿着模板壁再一次切除光纤，待光纤不与模具连接后取下模具；拆除内模时先将前部模板拿起，后取出中间连接件再依次取出中、后两板。最后将渗透进的混凝土浆凝块切除、磨平。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.此施工工艺简便、高效，利用3d打印技术节省了手动制作模板的时间，同时使得模板的制作更加精准拼接起来无缝隙。

2.此施工工艺制作的半透明混凝土船采用先植法，使得船体两侧光导纤维平行对齐不会出现偏差影响美观同时节省了时间。

附图说明

图1为本发明船体的轴测图；

图2为本发明图1的侧视图；

图3为本发明图1的俯视图；

图4为本发明实例：半透明混凝土龙舟的3d打印模板拆解图；

图5为本发明实例：半透明混凝土龙舟的3d打印模板拼接组合效果图；

图中：1为侧板，2为后板，3为底板。4光导纤维，5为混凝土材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-5所示：所述半透明混凝土船由两块侧板1，后板2与底板3组合而成，所述的半透明混凝土船侧板1为由光导纤维4与混凝土材料5制成的半透明混凝土板。

所述光导纤维垂直布置于所述半透明混凝土船侧舷板板面的方向布置，光导纤维放置于预制侧舷模板中，再将预制模板之间填充混凝土材料形成半透明混凝土船船体。

上述半透明混凝土船快速成型方法，具体包括如下步骤：

1)3d打印混凝土模具：根据船体尺寸长1200mm，宽240mm，高140mm，底板及后板厚度5mm，侧板厚度7mm，以及半透明混凝土船体中光导纤维的龙形分布设计采用sla打印技术，以液态树脂作为打印材料，进行分块打印。

2)模具拼接支护：将上述打印出来的模板进行拼接支护，用502胶水将卡槽模具按照图纸轮廓线严格粘结于纸上，并在外圈用热熔胶封边进一步固定；在内部采用支撑桁架和限位撑杆，在外部采用两层环箍式限位横梁进行支护。

3)插入光导纤维：采用先植法将切割好的光导纤维穿插进拼装完成的模板的两侧预留孔洞中，并在两端进行固定，若光纤与模板之间留有较大孔隙，可采用硅胶或者热熔胶进行填堵，防止浇筑混凝土时发生漏浆现象。

4)浇筑混凝土：将原材料按照设计配合比分别称取，然后将白色硅酸盐水泥、硅粉、空心微珠和pva纤维先行干拌均匀后投入混凝土搅拌器中，再将减水剂、粘度调和剂混合水搅拌均匀后倒入搅拌器中，每桶搅拌2次(每次240秒，共480秒)后分批倒入模具中，开启振动台并用捣插棒捣插至模具之间无明显空隙且表面不再有气泡产生停止。

5)拆模：一般可以在养护48小时后进行拆模，按照拆模的先后顺序分别拆除内外支撑木结构，拆除外模板，拆除底部封边模板，拆除内模板，对船体表面进行初处理，保证拆模后半透明混凝土船船体不粘模、不裂缝、不掉角。

6)打磨：将得到的混凝土船体放置于支撑的试块上按照外壁、内壁、船底的顺序进行打磨。

本发明使半透明混凝土船的制作流程大为简便，采用3d打印技术使得模板的制作更加简单高效，易于拼装与拆卸。采用先植法使得船体两侧光导纤维平行对齐不会出现偏差从而影响美观，同时节约时间。

以上结合附图对本发明专利的实施方式做出详细说明，但本发明专利不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明专利的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明专利的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种半透明混凝土船的快速成型方法，包括如下步骤：1)建立船体3D模型；2)混凝土配合比设计；3)设计混凝土模板；4)3D打印混凝土模板；5)模板拼接支护；6)布设导光纤维；7)混凝土浇筑；8)拆模；9)半透明混凝土船体表面打磨。本发明得到的半透明混凝土船成型快、质量高、美观、表面光滑，满足导光要求，利用3D打印技术使制取半透明混凝土船的流程简单高效，符合安全高效及建筑工业化的需求，具有较广阔的应用前景。

技术研发人员：黄宝锋;严军;章子民;韩晶;阚子栋;李浩然;李琛;王康;徐昊鹏
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2018.10.25
技术公布日：2019.01.29