一种自膨胀材料固结体成型模具的制作方法

本实用新型属于试验模具加工制造及应用技术领域，特别涉及用于工程材料力学性能测试的一种自膨胀材料固结体成型模具。

背景技术：

与水反应类聚氨酯材料相比，非水反应类聚氨酯材料具有更强的自膨胀特性。无约束状态下，其体积可在数秒内膨胀20倍以上。该技术的基本原理是通过注浆管将双组份聚氨酯注入至预定位置，利用双组份间的化学反应快速形成固结体并伴随体积膨胀，实现填充空洞、挤密土体、抬升结构等目的。由于此类聚氨酯材料为双组份预聚体，聚合反应不需要现场水的参与，既适用于富水条件，又适用于无水条件，而且反应生成的固结体对环境没有污染，因而成为堤坝、公路、机场道面等基础设施防渗加固、突涌水封堵，地下管道渗漏和沉降修复中最具有发展前景的高分子化学浆材。

非水反应聚氨酯材料在膨胀力作用下对介质产生渗透胶结，而且当预聚体发生聚合反应后，材料的结构和性质发生变化，最明显的就是体积迅速膨胀。膨胀力不仅受介质特性影响，而且与材料密度、注浆速率、注浆量及反应时间等多种因素有关。目前大多是利用自行研制的测试装置或借鉴其它材料试验方法对其进行物理力学性能试验。有文献报道，在研究该材料密度与力学行为关系时采用自制的反压装置进行试件的制备。其由上压盘、钢桶、下托盘组成，上压盘、下压盘与钢桶通过丝扣进行连接并实现密封。上压盘上设有注浆孔和排气孔，采用脱模器将固结体顶出，在精密车床上将固结体试件切割成规定尺寸。目前还没有较为完善或成熟的室内试验模具，所存在的主要问题包括：一是注浆孔密封性差。自膨胀材料注浆过程中会产生很大的膨胀力，若注浆孔堵塞不严或模具构件的接触面密封不严，过大的膨胀力会使浆体和模具飞射，严重危害试验操作人员的安全；二是现有简易模具无压力表。一方面，在进行材料不同密度与力学关系试验时无法得知模具内膨胀产生的压力值；另一方面，对模具内压力难以预估，脱模时难以准确采取合理的防护措施；三是固结体试件脱模困难。自膨胀材料反应迅速，最快数秒钟即可发生反应，且自膨胀材料在发泡成型时粘性大，膨胀力强，试件成型后表面黏附与模具内腔，脱模难度大，极易导致试件受损或模具变形。四是固结体试件切割误差大。直接对制得的整个试件进行切割，所得试件尺寸和规整度均不能严格的满足实验要求，试件表面完整性较差，直接影响试验结果的精确度和科学性。因此为准确科学的进行自膨胀材料力学性能试验，设计一套科学实用的成型模具，具有重要的经济意义。模具是进行室内材料的力学性能试验的必需品，模具的问题直接影响成型试件的质量，是试验成败的核心之一。再者，大量的模具或装置因其设计不合理，消耗极大，而模具的加工周期长。因此，根据实际需要对各种模具进行科学设计与改进，延长使用寿命，具有重要的经济意义。

技术实现要素：

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种自膨胀材料固结体成型模具，以使模具获得更加广泛的使用性能，保证试件质量，提高实验效率，延长模具使用寿命。

本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。

一种自膨胀材料固结体成型模具，由筒体、封盖、固定支架和平板组成，所述筒体的两端分别设置有封盖，筒体下端的封盖底部设置有第一平板，平板的四周通过固定支架与第二平板连接；所述筒体上端的封盖顶部分别设置有穿过第二平板连接压力表的管路、穿过第二平板连接进浆口的管路、穿过第二平板连接排气口的管路，进浆口管路、排气口管路上分别设置有阀门。

一种自膨胀材料固结体成型模具，所述固定支架为螺杆。

一种自膨胀材料固结体成型模具，所述筒体的上口、下口分别设置有连接封盖的凸槽，封盖对应设置有连接筒体的凹槽。

一种自膨胀材料固结体成型模具，所述平板设置有螺孔和圆形凹槽，所述固定支架设置有螺杆。

一种自膨胀材料固结体成型模具，所述封盖内设置密封圈。

与现有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型可按照力学性能试验要求直接成型规定尺寸的试件，不需对试件进行切割，大幅提高试件的成型效率和精度。

2、本实用新型利用固定支架、密封圈、筒体凹槽、封盖凸槽对接的方式密封模具，避免浆材溢出。

3、本实用新型既容易快速组装模具，又便于顺利脱模，减少脱模过程中对试件和模具造成的损坏，保证了试样的平整度和科学性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为筒体示意图；

图3为固定支架示意图。

图中：1.压力表，2.阀门，3.进浆口，4.排气口，5.平板，6.螺杆，7.空心筒体，8.封盖。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、2、3所示，一种自膨胀材料固结体成型模具由筒体7、封盖8、固定支架6和平板5组成，所述筒体7的两端分别设置有封盖8，筒体7下端的封盖8底部设置有第一平板5，平板5的四周通过固定支架6与第二平板5连接；所述筒体7上端的封盖8顶部分别设置有穿过第二平板5连接压力表1的管路、穿过第二平板5连接进浆口3的管路、穿过第二平板5连接排气口4的管路，进浆口3管路、排气口4管路上分别设置有阀门2所述封盖8内设置密封圈。所述筒体7的上口、下口分别设置有连接封盖8的凸槽，封盖8对应设置有连接筒体7的凹槽。所述筒体7和封盖8均为聚四氟乙烯材质。

所述平板5设置有螺孔和圆形凹槽，所述固定支架6为螺杆。

即自膨胀材料固结体成型模具由压力表，筒体、阀门、固定支架组成；在所述筒体的上部封盖上设置有压力表、进浆口、排气口和阀门；在所述固定支架设置四根螺杆，上下平板上开设有圆形凹槽。

一种自膨胀材料固结体成型模具成型工装方法，包括以下操作步骤：

步骤一：将进浆口、排气口、压力表与筒体组装；

步骤二：将密封圈置于筒体封盖的内部凹槽；

步骤三：将组装的筒体放置在固定支架内；

步骤四：通过蝶形螺母拧紧固定支架，使固定支架上部平板与组装筒体上表面紧密压实，确保筒体完全密封；

步骤五：打开进浆口、排气口阀门，将内有单向出流阀的注浆机灌注嘴连接筒体的进浆口，开始注浆；

步骤六：待排气口溢出浆液时，迅速关闭进浆口阀门与排气口阀门；

步骤七：待浆液固化规定时间后，将固定支架上部平板拆除，取出装有固结体试件的筒体，打开筒体上下封盖，取出固结体试件，利用制备获得的试件进行相关力学性能试验，并清理模具以便再用。