專利名稱：一種復合材料模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型復合材料模板，是一種高性能的輕質(zhì) 模板，它可普遍應用于建筑行業(yè)和其它土建施工領(lǐng)域。
技術(shù)背景施工模板主要應用于各類混凝土施工。目前建筑行業(yè)普遍使 用的混凝土模板有木膠合模板、竹膠合模板、鋼模板等。這幾類 模板具有以下特點木膠合模板和竹膠合模板易于變形，使用壽命不長，采用木 膠合模板和竹膠合模板澆制的混凝土質(zhì)量有限。此外，由于竹木 資源日益缺乏，木膠合模板和竹膠合模板的生產(chǎn)成本日益增加。鋼模板無法滿足復雜混凝土構(gòu)件對于模板的要求。由于鋼模 板通常都是按一定的標準規(guī)格生產(chǎn)的，在復雜的混凝土結(jié)構(gòu)中， 鋼模板很難滿足混凝土構(gòu)件對于模板的要求。鋼模板重量大，使 用時不可避免地使用工程機械進行安裝、拆卸，施工成本增加。以上這些，都是現(xiàn)在普遍使用的模板的不足之處。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的則是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復 合材料模板。本實用新型的目的可以通過以下措施來達到一種復合材料模板，它包括芯材1,其特征在于芯材1表面開有 凹槽2，在芯材1的上下表面鋪設(shè)有纖維布層3。當所述的芯材1采用聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、 輕木、泡桐木、杉木、橡木或膠合板時，可以在芯材1上開槽打孔。在芯材1的上下表面可以開設(shè)網(wǎng)格狀的凹槽2，并同時在凹槽 2的相交處沿芯材1的厚度方向上開設(shè)穿孔4，在芯材1的上下表
面鋪設(shè)有纖維布層3，在穿孔4內(nèi)灌有樹脂柱5。其中，所述的凹槽2優(yōu)選為平行、相交布置；所述的凹槽2 進一步優(yōu)選為正交布置；所述的凹槽2還可以根據(jù)需要調(diào)整為其 它任意角度相交布置。所述的凹槽2可以為尖形、矩形、開口三角形或其他任意形狀。所述的穿孔4布置在凹槽2上，它為圓形、橢圓形、方形、 菱形或其它形狀。所述的纖維布層3包括單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維、 玻璃纖維、芳綸纖維或雜交纖維布。所述的樹脂包括不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、酚 醛樹脂。所述的纖維布層3布置于芯材1上、下表面的層數(shù)既可以一 致也可以不一致而且纖維布層3的鋪設(shè)方向與層數(shù)可根據(jù)需要靈 活調(diào)整。上述的復合材料模板可以采用手糊工藝、真空袋成型工藝、真空 導入成型工藝或RTM成型工藝等多種方法制造。 采用復合材料制造的模板具有以下優(yōu)點復合材料模板具有高強度、高剛度的特點。復合材料模板的 面板采用高強度、高彈性模量的纖維材料，同時又巧妙地借助輕 質(zhì)芯材所獲得較大的截面慣性矩，可以使復合材料模板獲得較大 的抗壓強度和剛度，使得模板不易變形。復合材料模板面板與芯材黏結(jié)性能好，不易發(fā)生面板與芯材 剝離而起殼的現(xiàn)象。由于本發(fā)明通過在芯材上開凹槽，在槽上開 孔，并在槽和孔中填滿樹脂。通過以上構(gòu)造措施，可明顯增強面 板與芯材之間的抗剝離能力，提高了芯材與面板間的協(xié)同工作性 能，并可明顯提高芯材的抗壓和抗剪能力，使復合材料模板的整 體受力性能得到明顯的改善，膠合性能較之膠合板模板有了巨大提高 復合材料模板具有質(zhì)量輕的特點。由所附圖3可知，芯材古了模板大部分體積，這類芯材本身密度非常低，因而，可有效降 低模板的自重。采用本模板進行混凝土施工，施工人員支模和拆 模都可以手工操作，不占用機械設(shè)備，節(jié)省了機械費用，支模和 拆模速度明顯加快，提高了工效、節(jié)省了施工時間。復合材料模板耐腐蝕性好，可適用于特種混凝土的施工。復 合材料模板的上下面板采用的表面覆有纖維布，并將纖維布浸漬 樹脂，然后與芯材黏結(jié)。以纖維布和樹脂構(gòu)成的面板，能有效地防止各類化學試劑的腐蝕，可以適用于特殊條件下的混凝土施工。 如，海港工程的混凝土施工、各種水下混凝土施工等。復合材料模板的保溫隔熱性能非常好，適用于冬季混凝土施 工或高寒地區(qū)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、輕木等，都是熱的不 良導體，這使得模板具備良好的保溫隔熱性能。在冬季或是在高 寒地區(qū)進行混凝土施工時，由于溫度過低，采用一般的竹木模板或鋼模板，混凝土無法有效固結(jié)，因而達不到標稱的強度；若采 用復合材料模板進行施工，由于模板的保溫隔熱性能非常好，能 夠有效保持混凝土水化反應時的熱量，保證混凝土的正常固化， 保證其能夠達到標稱強度，非常有利于低溫下的混凝土施工。復合材料模板的現(xiàn)場加工方便，適應性強。在有些混凝土施 工中，通常需要在現(xiàn)場對模板進行加工，以適應建筑物或結(jié)構(gòu)物 復雜的外形需求。常用的鋼模板不方便在現(xiàn)場加工，竹木模板的 剛度和強度又有限，不能適應混凝土施工的質(zhì)量要求，而復合材 料模板在遇到復雜的混凝土施工時，在現(xiàn)場只需要簡單的工具， 如刀、鋸子等，就可以根據(jù)需求加工出合適的形狀。復合材料模板的周轉(zhuǎn)使用次數(shù)高、使用壽命長。由樹脂與纖 維布固化后所形成的面板具有較高的強度，可有效防止使用過程 中的磨損。相對而言，普通竹木模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)只有3 5次，而 本模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)可以達到20次以上。此外，由于面板與芯材間
的緊密黏結(jié)，模板抵抗施工中常見的各種沖擊，極大地提高模板 的周轉(zhuǎn)次數(shù)和使用壽命。復合材料模板的脫模時間快、維護方便。本模板所使用的樹 脂浸漬纖維材料與混凝土的黏結(jié)性較弱，遠小于鋼模與混凝土間 粘結(jié)性。因此，混凝土脫模時可以人工脫模，可以不使用工程機 械輔助，脫模速度快，且脫模.后模板的維護方便，用簡單工具就 可以對模板進行清潔。復合材料模板的修補方便。復合材料模板如果出現(xiàn)微小破損， 只需要將破損處用樹脂等粘結(jié)劑封住，然后固化一至二天就可以繼續(xù)使用了，修復費用較低；如果出現(xiàn)大的破損，導致無法修復， 還可以將完好的部分切割成小塊的模板以備日后使用，充分提高 了模板的利用率。復合材料模板表面光滑，平整度高，可以用于"清水"混凝 土等高質(zhì)量混凝土的施工。隨著社會的進步，人們對于混凝土的 質(zhì)量要求越來越高，這不僅只是強度上的要求，也包括混凝土外 形質(zhì)量的要求，因而出現(xiàn)了不用脫模后不用加以裝飾的"清水" 混凝土。普遍使用的鋼模板由于其接縫多，脫模后外觀往往不易 達到"清水"混凝土的要求；而竹木膠合板由于其剛度較低，變 形大，往往也不容易達到要求。本實用新型所提出的復合材料模板 平整光滑的表面、較小的施工變形，保證了脫模后混凝土的外觀要求和質(zhì)量要求。復合材料模板成本低廉，可以節(jié)省施工費用。隨著各種纖維材料在我國的大規(guī)模生產(chǎn)，其成本日益下降，目前已經(jīng)達到了可以接受的程度；作為模板的另一組成材料，芯材包括各種泡沫、輕木等已經(jīng)在我國大規(guī)模生產(chǎn)，價格十分低廉；作為黏結(jié)劑的各種樹脂也已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，價格也十分低廉。隨著產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，本模板的成本必將進一步降低。


圖1采用本模板澆注混凝土時的示意圖。
圖2為芯材開凹槽并打孔后的模板結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為凹槽不打孔時的模板結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1為芯材；2為凹槽；3為纖維布層；4為穿孔；5 為樹脂柱；6為混凝土。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步地說明-該模板由三部分組成，最外層是面板，主要承受彎曲變形引 起的正應力，采用高強、高模量的材料制造，如層壓的碳纖維或 玻璃纖維布等；中間是芯材，為夾層結(jié)構(gòu)提供足夠的截面慣性矩， 主要承受剪應力，常用聚氨酯泡沫、輕木等材料。面板和芯材之 間是膠接層，通過樹脂將兩者粘接在一起，常用不飽和聚酯、乙 烯基樹脂等。 實施例1本實用新型的復合材料模板，它包括聚氯乙烯泡沫材質(zhì)的芯材 1，在芯材1的上下表面開有網(wǎng)格狀的凹槽2,凹槽2為尖形，在凹槽2的相交處沿芯材1的厚度方向上設(shè)有圓形的穿孔4，在芯材 1的上下表面均鋪設(shè)有兩層雙軸向碳纖維布層，在圓形的穿孔4 內(nèi)灌有乙烯基樹脂柱。 實施例2本實用新型的復合材料模板，它包括泡桐木材質(zhì)的芯材1，在 芯材1的上下表面開有相互平行的橫向矩形的凹槽2和相互平行 的縱向矩形的凹槽2,但橫向矩形凹槽和豎向矩形凹槽呈銳角相 交，并同時在它們的相交處沿芯材1的厚度方向上設(shè)有橢圓形的 穿孔4，在芯材1的上表面鋪設(shè)有三層四軸向玻璃纖維布層，在芯 材1的下表面三層芳綸纖維布層，在橢圓形的穿孔4內(nèi)灌有環(huán)氧 樹脂柱。如實施例1所述，但在穿孔時，可根據(jù)需要，在橫向槽與縱 向槽的相交處，穿孔4的個數(shù)和排列方式可靈活控制。 實施例3本實用新型的復合材料模板，它包括膠合板材質(zhì)的芯材1，在
芯材1的上下表面開正交的開口三角形的凹槽2，同時在開口三角形凹槽的相交處沿芯材1的厚度方向上設(shè)有方形的穿孔4,在芯材1的上、下表面均鋪設(shè)有兩層玻璃/芳綸雜交纖維布層，在方形的穿孔4內(nèi)灌有酚醛樹脂柱。上述實施例1、實施例2、實施例3的復合材料模板的制備方法如下1、 在泡沫(包括聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)或輕木(包括Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、膠合板等)芯材1的上下表面開正交布置的凹槽3 (槽的形狀可包括尖形、矩 形、開口三角形等)；2、 沿開完槽的芯材1的厚度方向穿孔，孔布置在凹槽2的 相交處，孔一般為圓形，也可為橢圓形、方形、菱形等其它形 狀；3、 處理完畢的芯材1可根據(jù)構(gòu)件需要加工成梁、板、殼形 狀；4、 將一層或多層纖維布(包括單軸向、雙軸向或多軸向 的碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或雜交纖維布等)鋪設(shè)于芯材 l的上下表面，并整體置于真空袋或模具中；5、 通過真空導入成型工藝或RTM成型工藝或真空袋工藝將 樹脂(包括不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂 等)灌入到真空袋或模具中；6、 根據(jù)需要，可在常溫常壓或高溫高壓等特殊情況下將樹 脂固化，待樹脂固化成型后，取出構(gòu)件。此時，纖維布與樹脂固化成面板，填滿樹脂的凹槽2可明顯 增強面板與芯材之間的抗剝離能力，填滿樹脂的穿孔4變成圓柱 形樹脂柱，可明顯提高芯材1的抗壓和抗剪能力，即可獲得新型 的復合材料模板。其中芯材1的種類與高度、凹槽2的形狀與尺寸、穿孔4 的布置與孔徑、纖維布的鋪設(shè)方向以及種類與層數(shù)、樹脂的種類 均可根據(jù)需要靈活調(diào)整。
權(quán)利要求1、一種復合材料模板，它包括芯材(1)，其特征在于芯材(1)表面開有凹槽(2)，在芯材(1)的上下表面鋪設(shè)有纖維布層(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復合材料模板，其特征是所述的凹槽(2) 在芯材(1)表面呈平行、相交、正交或其它網(wǎng)狀布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要1所述的復合材料模板，其特征是芯材(1)沿其厚 度方向上開設(shè)有穿孔(4),穿孔(4)內(nèi)填充有樹脂柱(5)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合材料模板，其特征是所述的穿孔(4) 位于凹槽(2)內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的復合材料模板，其特征是在凹槽(2) 的相交處沿芯材(1)的厚度方向設(shè)有穿孔(4)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料模板，其特征是所述的凹槽(2) 形狀為三角形、圓形、橢圓形、方形或菱形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復合材料模板，其特征是所述的凹槽(2) 為尖形、矩形或開口三角形。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復合材料模板，其特征是所述的芯材(1) 的材質(zhì)采用聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、Balsa木、泡桐木、 杉木、橡木或膠合板。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料模板，其特征是所述的纖維布層(3) 為單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或雜 交纖維布。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合材料模板，其特征是所述的樹脂為 不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。
專利摘要本實用新型涉及一種復合材料模板，它包括芯材(1)，其特征在于芯材(1)表面開有凹槽(2)，在芯材(1)的上下表面鋪設(shè)有纖維布層(3)，并可根據(jù)需要在凹槽(2)的相交處沿芯材(1)的厚度方向上設(shè)有穿孔(4)，在穿孔(4)內(nèi)填充樹脂柱(5)。用本實用新型與目前的其他模板相比，其最大的特點是輕質(zhì)、高強、可明顯地提高混凝土施工速度，并可以節(jié)省施工費用，同時也可適用于特殊條件下的混凝土施工。
文檔編號E04G9/02GK201024661SQ200720036699
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者里 萬, 劉偉慶, 海 方 申請人:南京工業(yè)大學