水泥基仿石材型路沿石的成型装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及人造石技术领域，尤其是涉及一种水泥基仿石材型路沿石的成型装置。


背景技术：

[0002]
随着我国城市化进程的发展日新月异和人民生活水平的不断提高，市政基础设施建设如火如荼，道路建设作为城市交通的生命线，也进入了大规模的实施过程中。而路沿石是道路附属设施中的重要组成部分。路沿石是指条块状物体用在路面边缘的界石，是在路面上区分车行道、人行道、绿地、隔离带和道路其它部分的界线，起到保障行人、车辆交通安全和保证路面边缘整齐的作用，同时还可以起到道路美化和对路面的保护作用，在园林绿化、道路施工、旧城改造等各种基础设施建设中用量巨大，应用范围十分广泛。
[0003]
目前国内使用的路沿石从材质上主要分为花岗岩石材和混凝土两类，花岗岩石材为不可再生资源，且价格较贵，成本高，国内对路沿石研究的主要方向已从传统石材到混凝土材料发生了转变，研发仿石路沿石混凝土及制备工艺，既能实现更经济、更环保和更易加工的生产方式，又体现了保护自然资源和可持续发展的社会责任。但混凝土旧法压制虽然已得到了大规模的应用，在生产工艺上任然还有很多需要改进的地方。根据路沿石的应用场景，需要路沿石具备两个特点：
①
美观，外观平整、整洁，提高道路美化效果；
②
强度高，结实耐用，日晒雨淋不分解，受外力作用不易破碎，使用寿命长。
[0004]
混凝土路沿石主要采用模具常压成型，传统的模具压制生产工艺为：1)将混凝土混料倒入模具中，在常温常压下高频震荡1小时初凝，再经24小时凝固，2)脱模成型，3)脱模后的路沿石经自然时效3-5天，完全干燥，方可使用。现有的制备工艺有几大问题成为制约路沿石快速成型的桎梏：一、在混凝土进入模具成型时，为保证其一定的流动性以充满整个型腔，需要加入大量的水来稀释，凝固时虽然采用大压力挤压方式排水排气，以使路沿石压密压实，但很难脱水干净，水分的残留会使路沿石内部充满空隙，降低强度和性能，使用寿命短；二、脱模时间长，水泥在注入模具后需静置1-2天方能脱模，再经自然时效又要3-5天，一块路沿石从生产到使用需要4到7天的时间，成型效率极低，生产用量受到极大的限制；三、路沿石成型需风干后才能脱模，每次成型时水泥注入模具后需连模具一起拆下，储存于常温干燥库中，一块路沿石的生产就要对应一副模具，大产量生产的话需要配套多副模具，模具投入的成本很高。所以，现有的路沿石的制备工艺存在质量差、成本高、效率低的三大问题亟需解决。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型要解决的技术问题是：为了克服传统的路沿石中水分的残留会使路沿石内部充满空隙，降低强度和性能，使用寿命短且脱模时间长、模具投入成本高的问题，提供一种水泥基仿石材型路沿石的成型装置。
[0006]
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水泥基仿石材型路沿石的
成型装置，包括：
[0007]
上模机构：所述上模机构包括型芯；
[0008]
移动下模机构：所述移动下模机构包括型腔，所述型腔和型芯闭合构成混凝土型腔；
[0009]
上排水机构，所述上排水机构固定安装在上模机构上，并通过型芯与混凝土型腔连通；
[0010]
下排水机构，所述下排水机构固定安装在移动下模机构上，并与混凝土型腔连通。
[0011]
进一步的，所述移动下模机构包括下模座，所述下模座上通过导轨滑动安装有移动平台，所述移动平台通过第一驱动机构驱动沿导轨做往复直线运动，实现正对或远离型芯，所述移动平台上可升降设置有中间板，所述型腔开设在中间板上，所述中间板通过第二驱动机构驱动沿型腔高度方向升降。
[0012]
为了使移动平台能够将稳定的升降，所述移动平台与中间板之间设置有导向限位机构，所述导向限位机构包括导向柱和导向套，所述导向套固定安装在移动平台上，所述导向柱固定安装在中间板上，所述导向柱滑动插设在导向套内，所述导向柱下端固定安装有限制导向柱从导向套内脱出的限位板。
[0013]
进一步的，所述上模机构包括上模座，所述上模座通过导柱固定安装在下模座的上方，所述导柱上滑动安装有上模动板，所述上模座上固定安装有液压机，所述液压机的伸出端穿过上模座后与上模动板固定连接，所述液压机驱动上模动板沿型腔的高度方向做往复直线运动，所述型芯通过型芯固定板固定安装在上模动板上。
[0014]
为了使型芯可较快速的从型腔内抽出，所述上模机构还包括分模机构，所述分模机构包括第三驱动机构和压紧块，所述第三驱动机构固定安装在上模动板上，所述第三驱动机构驱动压紧块沿型腔的高度方向做往复直线运动。
[0015]
进一步的，所述上排水机构包括上模排水板和上模过滤组件，所述上模排水板固定安装在型芯下表面，所述上模排水板上开设有上排水通道，所述型芯上开设有上排水管路，所述上排水管路与上排水通道连通，所述上排水管路通过上模软管连通有真空泵，所述上模软管上连通有上模过滤器，所述上模过滤器与真空泵之间的上模软管上连通有上模控制阀，所述上模过滤组件固定安装在上模排水板的下表面。
[0016]
进一步的，所述下排水机构包括下模排水板和下模过滤组件，所述下模排水板固定安装在移动平台上型腔的正下方，所述下模排水板上开设有下排水通道，所述移动平台上开设有下排水管路，所述下排水管路与下排水通道连通，所述下排水管路通过下模软管连通有储水罐，所述下模软管上连通有下模过滤器，所述下模过滤器与储水罐之间的下模软管上连通有下模控制阀，所述下模过滤组件固定安装在下模排水板的上表面。
[0017]
进一步的，所述上模排水板和下模排水板均包括板体，所述板体上均匀开设有排水通孔，所述板体的一面开设有排水槽，所述排水槽连通各个排水通孔，上模排水板上的排水通孔和排水槽构成上排水通道，下模排水板上的排水通孔和排水槽构成上排水通道。
[0018]
进一步的，所述上模过滤组件和下模过滤组件均包括安装框，所述安装框套设在板体外，所述安装框的一面固定安装有锦纶滤布，所述锦纶滤布与板体表面贴合，所述锦纶滤布外固定安装有不锈钢丝网。
[0019]
进一步的，所述第一驱动机构包括电机、第一连杆和第二连杆，所述电机固定安装
在下模座上，所述第一连杆的一端固定安装在电机的输出端，另一端与第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与移动平台铰接。
[0020]
本实用新型的有益效果是:本实用新型的水泥基仿石材型路沿石的成型装置，路沿石成型时间极大的被缩短，生产效率被显著提高，成型的路沿石的表面平整度、光洁度好，外观质量高，成型速度快，极大的提高了生产效率，由于双重作用，密实度高、失水率高，脱模后的路沿石半成品即可达到码垛搬运强度，模具可重复使用、路沿石脱模后即可进行再一次的装料压制生产，模具重复利用，模具上的投入低、产出高，极大的降低生产成本。
附图说明
[0021]
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0022]
图1是本实用新型的三维示意图；
[0023]
图2是本实用新型的主视图；
[0024]
图3是本实用新型的二维剖视图；
[0025]
图4是本实用新型中板体的三维示意图；
[0026]
图5是本实用新型中中间板的俯视图；
[0027]
图6是本实用新型中中间板的剖视图；
[0028]
图7是本实用新型的路沿石与干法工艺制作的路沿石、湿法工艺制作的路沿石相比，抗压强度与养护期的关系图。
[0029]
图中：3-1.型芯，3-1-1.上排水管路，3-2.下模座，3-3.导轨，3-4.移动平台，3-4-1.下排水管路，3-5.第一驱动机构，3-5-1.电机，3-5-2.第一连杆，3-5-3.第二连杆，3-6.中间板，3-6-1.型腔，3-7.第二驱动机构，3-8.导向柱，3-9.导向套，3-10.限位板，3-11.上模座，3-12.导柱，3-13.上模动板，3-14.液压机，3-15.型芯固定板，3-16.第三驱动机构，3-17.压紧块，3-18.上模排水板，3-19.上模软管，3-20.真空泵，3-21.上模过滤器，3-22.上模控制阀，3-23.下模排水板，3-24.下模软管，3-25.储水罐，3-26.下模过滤器，3-27.下模控制阀，3-28.板体，3-28-1.排水通孔，3-28-2.排水槽，3-29.安装框，3-30.锦纶滤布，3-31.不锈钢丝网。
具体实施方式
[0030]
现在结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0031]
如图1和图2所示的一种水泥基仿石材型路沿石的成型装置，型芯3-1对混凝土混合湿料上表面施压，挤出的一部分游离水运动到混凝土混合湿料下表面，而另一部分游离水会从混凝土混合湿料上表面浮现出来，这样就形成了上下两股水流，为了实现将两股水流顺畅排出，所述成型装置包括具有型芯3-1的上模机构、具有型腔3-6-1的下模机构、上排水机构和下排水机构，所述移动下模机构包括下模座3-2，所述下模座3-2上通过导轨3-3滑动安装有移动平台3-4，所述移动平台3-4通过第一驱动机构3-5驱动沿导轨3-3做往复直线运动，实现对正或远离型芯3-1，所述移动平台3-4上可升降设置有中间板3-6，所述型腔3-6-1开设在中间板3-6上，所述中间板3-6通过第二驱动机构3-7驱动沿型腔3-6-1高度方向升降，第二驱动机构3-7为气缸或液压缸。所述移动平台3-4与中间板3-6之间设置有导向限
位机构，所述导向限位机构包括导向柱3-8和导向套3-9，所述导向套3-9固定安装在移动平台3-4上，所述导向柱3-8固定安装在中间板3-6上，所述导向柱3-8滑动插设在导向套3-9内，所述导向柱3-8下端固定安装有限制导向柱3-8从导向套3-9内脱出的限位板3-10。所述第一驱动机构3-5包括电机3-5-1、第一连杆3-5-2和第二连杆3-5-3，所述电机3-5-1固定安装在下模座3-2上，所述第一连杆3-5-2的一端固定安装在电机3-5-1的输出端，另一端与第二连杆3-5-3的一端铰接，所述第二连杆3-5-3的另一端与移动平台3-4铰接，下模向侧边移出的加料方式，从生产角度来讲，型腔外露，便于加料，加料快捷，可极大的提高生产效率，在每次加料时，可对型腔进行观察检测，检测型腔内是否脱模彻底，提高再一次成型质量，从模具角度来说，下模整体外侧便于对模具进行检修维护，缩短维护时间，降低维护成本，并且，该种加料方式可使模具结构相对的简单，下模整体移出加料，加料效率高，便于加料操作，不需要在模具本身上设计加料结构，降低模具复杂程度，降低模具制造成本。
[0032]
由于型腔3-6-1在路沿石初凝成型过程中受到挤压作用，试验验证其压强在8mpa～15mpa范围试件能初凝成型，成型后作用压力去除，完成一次工作循环，成型及辅助时间为3min。因此，型腔3-6-1侧壁工作状态是长时间承受交变负荷受力状况，根据路沿石的年生产量，型腔3-6-1零件的使用寿命在几十万次以上，如果侧壁厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至产生破坏。因此型腔3-6-1必须有足够的强度。型腔3-6-1由压头、中间板3-6和垫板等零部件组合而成，其中关键零件是中间板3-6，其受力状况如图6所示。
[0033]
如图5和图6所示的中间板3-6矩形型腔3-6-1侧壁每边都受到拉应力和弯曲应力的联合作用，可以按端部固定梁计算，弯曲应力的最大值在梁的两端，则弯曲应力σw为：
[0034][0035]
相邻侧壁受载所引起的拉应力σb为：
[0036][0037]
总应力σz应小于中间板3-6材料的许用应力[σ]，即：
[0038][0039]
在式中，通常路沿石b＜＜l2，因此σb＜＜σw，可以忽略σb项，则型腔3-6-1侧壁s为：
[0040][0041]
式中s―矩形向侧壁厚度，mm；
[0042]
p―型腔3-6-1内的侧壁压强，mpa；
[0043]
h1―承受压强的侧壁高度，mm；
[0044]
l―型腔3-6-1侧壁长边边长，mm；
[0045]
b―型腔3-6-1侧壁短边边长，mm；
[0046]
h―型腔3-6-1侧壁总高度，mm；
[0047]
所述上模机构包括上模座3-11，所述上模座3-11通过导柱3-12固定安装在下模座3-2的上方，所述导柱3-12上通过导套滑动安装有上模动板3-13，所述上模座3-11上固定安装有液压机3-14，液压机3-14选用公称力315千克力/cm2液压机3-14，所述液压机3-14的伸
出端穿过上模座3-11后与上模动板3-13固定连接，所述液压机3-14驱动上模动板3-13沿型腔3-6-1的高度方向做往复直线运动，所述型芯3-1通过型芯固定板3-15固定安装在上模动板3-13上。
[0048]
所述上模机构还包括分模机构，所述分模机构包括第三驱动机构3-16和压紧块3-17，第三驱动机构3-16为气缸或液压缸，所述第三驱动机构3-16固定安装在上模动板3-13上，所述第三驱动机构3-16驱动压紧块3-17沿型腔3-6-1的高度方向做往复直线运动。
[0049]
所述上排水机构包括上模排水板3-18和上模过滤组件，所述上模排水板3-18固定安装在型芯3-1下表面，所述上模排水板3-18上开设有上排水通道，如图3所示，所述型芯3-1上开设有上排水管路3-1-1，所述上排水管路3-1-1与上排水通道连通，所述上排水管路3-1-1通过上模软管3-19连通有真空泵3-20，所述上模软管3-19上连通有上模过滤器3-21，所述上模过滤器3-21与真空泵3-20之间的上模软管3-19上连通有上模控制阀3-22，所述上模过滤组件固定安装在上模排水板3-18的下表面。
[0050]
所述下排水机构包括下模排水板3-23和下模过滤组件，所述下模排水板3-23固定安装在移动平台3-4上型腔3-6-1的正下方，所述下模排水板3-23上开设有下排水通道，所述移动平台3-4上开设有下排水管路3-4-1，所述下排水管路3-4-1与下排水通道连通，所述下排水管路3-4-1通过下模软管3-24连通有储水罐3-25，所述下模软管3-24上连通有下模过滤器3-26，所述下模过滤器3-26与储水罐3-25之间的下模软管3-24上连通有下模控制阀3-27，所述下模过滤组件固定安装在下模排水板3-23的上表面。
[0051]
由于成型装置型腔3-6-1内混凝土混合湿料受到来自型芯3-1的压力，混凝土混合湿料中游离的水分很快被挤压出来，需要有效的排水，否则会影响初凝成型效率、密实度和抗压强度等物理性能也会受到影响，为了解决上述问题，所述上排水板和下排水板均包括板体3-28，所述板体3-28上每1000cm2面积内均匀开设有30个通孔，孔径φ5mm，所述板体3-28的一面开设有排水槽3-28-2，如图4所示，排水槽3-28-2深度为5mm，所述排水槽3-28-2连通各个排水通孔3-28-1，上模排水板3-18上的排水通孔3-28-1和排水槽3-28-2构成上排水通道，下模排水板3-23上的排水通孔3-28-1和排水槽3-28-2构成上排水通道。
[0052]
在成型中，为了防止黄沙、水泥等原料进入排水系统，阻塞排水管道和损害控制阀等元器件，所述上模过滤组件和下模过滤组件均包括安装框3-29，安装框3-29套设在板体3-28外，所述安装框3-29的一面固定安装有锦纶滤布3-30，所述锦纶滤布3-30外固定安装有不锈钢丝网3-31；锦纶滤布3-30透气透水性好，但不透泥沙，强度高，耐磨性好，垢污容易剥离，清洗方便，本实用新型选择的锦纶滤布3-30透气率为36.1升/平方米.秒，过滤精度≤0.15mm。不锈钢丝网3-31采用310s不锈钢丝网3-31，目数12目，孔径约2mm，锦纶滤布3-30可以绑扎在钢丝网上，对锦纶滤布3-30起到固定作用，在排水板上通过安装框3-29将整个过滤网可以平铺吸附在排水板上。
[0053]
在压力作用下，混凝土混合湿料里的游离水能够通过排水通孔3-28-1流入排水槽3-28-2，再进入下排水管路3-4-1和上排水管路3-1-1排出。安装时，排水板不能装反，开设排水槽3-28-2的一面不能与过滤组件接触，如果由排水槽3-28-2面与锦纶滤布3-30和不锈钢丝网3-31贴合，由于锦纶滤布3-30、不锈钢丝网3-31和混凝土混合湿料都有一定的塑性，在压力作用下，排水槽3-28-2内会嵌入锦纶滤布3-30和不锈钢丝网3-31，会导致排水渠阻塞，排水不顺畅。
[0054]
本实用新型的工作过程如下：
[0055]
混凝土混合湿料定量的置入成型设备的型腔3-6-1中后，电机3-5-1反转，带动第一连杆3-5-2反转，第一连杆3-5-2推动第二连杆3-5-3复位，第二连杆3-5-3推动移动平台3-4反向移动至型芯3-1的正下方后，电机3-5-1停止，移动平台3-4静止；液压机3-14启动，推动上模动板3-13向移动平台3-4移动，上模动板3-13带动型芯3-1向型腔3-6-1内移动，型芯3-1和型腔3-6-1合模构成混凝土型腔3-6-1，此时的合模压力为10mpa-16 mpa，启动真空泵3-20对混凝土型腔3-6-1进行负压抽真空，抽真空的真空度值为0.8mpa-1.0mpa，合模保压、抽真空的时间不大于5min，型芯3-1对混凝土混合湿料上表面施压，挤出的一部分游离水运动到混凝土混合湿料下表面，而另一部分游离水会从混凝土混合湿料上表面浮现出来，运动到混凝土混合湿料下表面的游离水，可以利用水的势差，通过下模过滤组件，经下模排水板3-23、下排水管路3-4-1、下模过滤器3-26后排出，进入储水罐3-25；从混凝土混合湿料上表面浮出来游离水，在真空泵3-20负压的作用下，通过上模过滤组件，经上模排水板3-18、上排水管路3-1-1、上模过滤器3-21后排出，进入储水罐3-25，储水可以作为混凝土搅拌用水循环使用；混凝土混合湿料在模具挤压、抽真空负压的双重作用下，在较短时间内混凝土混合湿料在混凝土型腔3-6-1中快速的失去90％以上的水分，水分最终进入储水罐3-25，混凝土型腔3-6-1中快速的初凝成型，得到路沿石半成品；
[0056]
初凝成型后，成型设备开模，开模时，分模机构中的第三驱动机构3-16驱动压紧块3-17向移动平台3-4移动，待压紧块3-17与移动平台3-4接触后，第三驱动机构3-16停止工作；液压机3-14工作，带动型腔3-6-1向上移出型芯3-1后停止工作；第二驱动机构3-7工作，推动中间板3-6沿导向柱3-8向型芯3-1移动，中间板3-6与移动平台3-4分离一定距离后第二驱动机构3-7停止工作；外部外部输送板向型腔3-6-1移动，外部输送板底部的转轮与移动平台3-4上表面相切设置，转轮可在移动平台3-4上移动，同时支撑外部输送板，外部输送板移动至型腔3-6-1的正下方后停止；第二驱动机构3-7再次带动中间板3-6上型芯3-1移动，第三驱动机构3-16将压紧块3-17复位，中间板3-6向上移动的过程中，型芯3-1再次插入型腔3-6-1中，并将型腔3-6-1内的路沿石半成品从型腔3-6-1内推出，路沿石半成品落在外部输送板上，外部输送板在转轮的支撑下不会出现晃动，可较稳固的支撑并运输半成品路沿石；半成本路沿石从型腔3-6-1内脱出后，第二驱动机构3-7停止工作，外部输送板将半成品路沿石输出，半成品路沿石输出后，第二驱动机构3-7复位，中间板3-6与移动平台3-4贴合；电机正转，重复以上步骤。
[0057]
本实施例以规格为100*25*12cm的路沿石为例，进行详细说明，试验原料配方为：水泥:黄沙:石膏:水重量比为c:g:s:w＝1:1.83:3.33:0.60，水泥为:p.o.42.5级水泥。生产工艺参数如表1所示。
[0058][0059]
路沿石初凝成型时间和养护期影响生产效率。当混凝土在型腔3-6-1中初凝成型
为固态后，就可以脱模、输送剁码，成型时间减少，生产效率就会提高。如表1所示，本实用新型初凝成型时间为2min，与干法工艺装置相当，而原湿法工艺初凝成型时间需要24小时，生产效率有了显著的提高。
[0060]
本实用新型的路沿石与干法工艺制作的路沿石、湿法工艺制作的路沿石相比，抗压强度与养护期的关系见图7，新装置产品养护期与干法工艺相当，3天抗压强度已达到成品的85％左右，7天抗压强度已达到成品的90％以上；而原湿法工艺装置，3天达到成品的50％左右，7天达到成品的70％左右。相对原湿法工艺，新装置生产产品7天抗压强度已达到成品的90％以上，可以正常的周转和运输，生产周期缩短，生产需要的场地减少，成本降低。
[0061]
本实用新型的路沿石密实度可达到2300/kg.m-3，抗压强度可达到55mpa，与干法工艺制作的路沿石、湿法工艺制作的路沿石相比，工艺产品有较大的提高。外观质量有明显改善；如表2所示，各工艺加工出的路沿石检验项目指标对比
[0062][0063]
本实用新型的水泥基仿石材型路沿石的成型装置，路沿石成型时间极大的被缩短，生产效率被显著提高，通过合模的10mpa压力值，以及1.0mpa的抽真空值，双重作用下，结合路沿石新配方，首先，在2-3min极短的时间内可以快速的排出混凝土混合湿料中90％以上的水以及混合湿料中的气体，排水、排气的效率极高，极大的提高了混凝土混合湿料凝结成固态的速度，其次，正向的强压、底部负压的双重作用，结合不采用石粒、加入石膏、采用细沙，湿料在初凝时被充分的压凝、压实，成型后内部无缝隙，显著提高了路沿石的密实度，继而显著的提高结构强度，10mpa-16mpa的型腔3-6-1内合模压力值配合0.8mpa-1.0mpa的抽真空度值，实现混凝土混合湿料快速有效凝结，既满足在极短时间内路沿石初凝成型、具有极高的密实度、强度，又避免压力值、抽真空值过大造成的路沿石被过渡的压缩，失水过多，避免初凝失败、出现破裂，无法脱模或者难以成行，有效的保证了初凝后的路沿石达到脱模强度，第三，成型的路沿石的表面平整度、光洁度好，外观质量高，成型速度快，极大的提高了生产效率，由于双重作用，密实度高、失水率高，脱模后的路沿石半成品即可达到码垛搬运强度，该强度的路沿石可承受不低于初凝成型路沿石半成品自身的重量的压力值，在该压力值作用下，初凝成型的路沿石半成品不会破损、干裂，便于后续的码垛堆放操作，从此处即可显示出本制备工艺制备的路沿石的性能出众，旧法配方用水量较多，需要加入减水剂使水泥颗粒分散，改善和易性，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，而本制备方法采用细黄沙，不使用助剂、不使用石粒、减小了水泥比重，从而极大的降低了用水量，用细黄沙可提高路沿石的致密性和表面光洁度，而旧法只能用中沙，因为旧法用细沙的话需水量更大，将会导致混凝土强度降低，而要保证同强度的话又会增大水泥用量导致成本提高，水泥含量较旧法极大的减少，既节省水泥用量，又避免混凝土干缩较大易开裂的问题，极大
的降低了路沿石的生产成本，同时获得质量更高的路沿石，在短短的5min时间内路沿石即可压制成型、脱模、移出码垛，生产高效，还极大的降低了成型设备的动力能源消耗，进一步的降低了生产成本，另外，模具可重复使用、路沿石脱模后即可进行再一次的装料压制生产，模具重复利用，模具上的投入低、产出高，极大的降低生产成本。
[0064]
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。