一种新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具及预制工艺

技术领域

本发明涉及陆上风力发电技术领域，具体涉及一种新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具及浇筑式混凝土管片预制工艺。

背景技术

钢-混组合式塔架作为大型风力发电机组塔架的主流解决方案，其混凝土段多采用分片预制装配式塔筒，对预制管片的生产要求较高，主要体现在：对管片尺寸及各类预埋件定位尺寸精度要求高、外观质量要求高、集成化程度高等。随着陆上风电机组的大型化，塔架底部直径变得更大，目前直径多为8-10米，1/4片预制管片的重量也超过了15吨。预制管片大尺寸，大重量的特点，也对管片生产预制工艺提出了更高的要求。

现有的混凝土管片预制模具多采用立式或卧式浇筑方式，使用寿命短，模具合模和脱模工序繁琐，且都需要通过人工完成预制管片大面积的收面抹平工作，无法同时达到管片尺寸高精度和高表观质量的要求。亟需一种可以实现更小人工收面面积的，结构合理可实现高度机械化生产的预制模具，满足高精度的预制要求及日益增长的生产需求。

发明内容

本发明第一个目的在于，提供一种新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具，以实现更少的人工收面面积，提高管片生产质量，保证管片各面的表观质量。

为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具，其特征在于：所述新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具包括底座、设置在底座上的顶起装置、位于顶起装置上方的底模、对称设置在底模宽度方向的侧模、对称设置在底模长度方向的端模以及位于模具最上方的顶模；

所述底模为中空结构，所述底模包括底模支撑框架和底模模板，所述底模模板固定至底模支撑框架上，所述底模支撑框架的一侧与底座之间设有铰链；底座是由型材焊接而成的矩形框架，底座的一条边（长边或者短边）与底模支撑框架通过铰链连接；

所述顶起装置的一端设置在底座上，所述顶起装置的另一端与底模支撑框架铰接，所述顶起装置用于向上顶升底模使得底模倾斜不同角度；

所述顶模上表面设有浇筑口且浇筑口布置为顶起装置顶升底模后高于浇筑式混凝土管片的当前浇筑高度，保证浇筑时模具内混凝土充实且解决容易产生浮浆的问题以及只需进行小面积的人工收面抹平。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的一种优选技术方案：所述底模模板的上弧面为内凹或者外凸，所述顶模与底模相匹配的弧面方向与底模模板相一致。

作为本发明的一种优选技术方案：所述底模模板的背面设有若干固定支座，所述固定支座用于固定变频振动器，根据浇筑的不同阶段通过调节振动器频率振捣模具内混凝土。

作为本发明的一种优选技术方案：所述底模支撑框架内侧设有连接支座，所述连接支座用于铰接顶起装置。

作为本发明的一种优选技术方案：所述顶起装置包括液压缸和连杆机构；

所述连杆机构包括支撑杆和拉杆；

所述支撑杆的一端与底模支撑框架铰接，另一端与拉杆铰接，所述支撑杆的中部铰接液压缸的推杆；

所述拉杆的下端固定至底座上。

作为本发明的一种优选技术方案：所述侧模、端模均与底模铰接，所述侧模、端模与顶模之间设有可拆卸的锁紧夹具，所述侧模与端模之间设有可拆卸的锁紧夹具。

作为本发明的一种优选技术方案：所述侧模、端模的顶面设有密封槽以用于安装密封条，合模时侧模和端模与顶模通过锁紧夹具相互压紧，使模具内形成密闭空腔，防止混凝土浇筑时漏浆；

所述侧模或者端模的侧面设有密封槽以用于安装密封条，用于保证端模与侧模合模时的密封性，防止混凝土浇筑时漏浆。

作为本发明的一种优选技术方案：所述顶模上设有吊点，所述吊点用于开模和合模时的起吊。

作为本发明的一种优选技术方案：所述顶模上设有观察孔，所述观察孔用于浇筑时用于排气和检查浇筑情况，保证混凝土浇筑的密实性。

作为本发明的一种优选技术方案：所述侧模、端模在水平方向上均设有加劲肋，所述顶模设有环向的加劲肋，以提高模具整体刚度，防止混凝土预制时模具变形，提高模具循环利用次数。

作为本发明的一种优选技术方案：模具内所有与管片接触的面可以按需设置可拆卸的预埋件，可以用来作为塔架内附件固定时用的连接件，满足管片使用要求。

作为本发明的一种优选技术方案：所述侧模、端模的侧面设有定位销钉，所述定位销钉用于与顶模之间形成精确定位，以保证管片的预制精度和顶模上预埋件的定位准确。

本发明还有一个目的在于，提供前文所述的新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具的浇筑式混凝土管片预制工艺。

为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具的浇筑式混凝土管片预制工艺，包括如下步骤：

S1、施工前对所有模具进行检查，检查是否存在变形和损坏，并清除表面残渣，保证模具内表面光滑，然后对所有内表面涂刷脱模剂；按图纸要求在顶模或底模上固定预埋件，并检查预埋件的稳定性；

S2、按图纸要求完成钢筋笼绑扎，并在钢筋笼内外侧及底部绑扎固定若干混凝土垫块，作为浇筑时钢筋笼的临时支撑，同时用于形成管片混凝土保护层；

S3、依次闭合侧模和端模，并夹紧侧模和端模之间的锁紧夹具，使其固定于底模之上；

S4、将钢筋笼吊入模具内，调整钢筋笼与侧模和端模的间隙，并检查模具内钢筋笼的稳定性，保证管片侧面混凝土保护层厚度；

S5、吊装顶模，通过定位销钉精准定位顶模位置，使顶模四边落在侧模和端模之上，夹紧顶模四周与侧模和端模的锁紧夹具；

S6、调节顶起装置使模具倾斜至设定的最大角度并保持，通过浇筑口向模具内浇筑混凝土，同时启动变频振动器，随着浇筑的混凝土高度上升调节不同位置振动器频率，排出管片混凝土与模具间的空气，并按需及时关闭观察孔；

S7、待混凝土浇筑至浇筑口附近，调节顶起装置缓慢降低模具至中间倾斜角度并保持，继续进行混凝土浇筑和变频振动器振捣；

S8、待混凝土再次浇筑至浇筑口附近，调节顶起装置缓慢降低模具至水平位置，继续浇筑混凝土充满模具型腔，并以顶模的浇筑口为基准进行人工收面，完成管片浇筑；

S9、对模具整体进行蒸汽养护，待混凝土强度达到脱模要求后进行脱模操作，拆卸所有锁紧夹具，吊离顶模，打开侧模和端模；

S10、利用脱模吸盘或吊具将混凝土管片吊运至管片翻身工装，完成管片翻身动作后转运至堆场养护。

本发明提供一种新型混凝土管片预制模具及浇筑式混凝土管片预制工艺，所述预制模具包括底座、位于底座上方的底模、顶起装置、对称设置在所述底模宽度方向的侧模、对称设置在所述底模长度方向的端模以及位于模具最上方的顶模；所述底座和底模之间设有顶起装置，调节顶起装置可以使底模倾斜不同角度；所述侧模和端模分别通过铰链与底模连接，侧模和端模之间通过锁紧夹具可拆卸连接；所述顶模设有浇筑口和观察孔，通过锁紧夹具与侧模和端模可拆卸连接。所述预制工艺以预制模具为基础，通过设置在顶模的浇筑口和顶起模具的浇筑方式，实现较小的人工收面，简化施工工艺，提高管片表观质量，促进混凝土管片批量化、机械化生产。

具体地，与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

（1）、混凝土管片大部分表面与模具直接接触，混凝土浇筑养护后可直接脱模，平整度高，表观质量好，可实现管片的高精度生产。

（2）、利用顶起装置实现模具浇筑过程的变形，模具倾斜状态浇筑混凝土，可有效解决浮浆问题，增加混凝土的密实度，提高预制管片强度。

（3）、采用液压缸和连杆机构组合的顶升装置，小的液压行程即可实现连杆机构支撑点的长距离移动，可有效满足预制大尺寸、大重量管片的支撑顶起要求。

（4）、顶升装置在预制过程中会依据浇筑过程连续改变顶起角度，对液压缸的多行程变化使用，可有效调节浇筑过程中混凝土的浇筑状态。

（5）、提出一种新的预制模具浇筑口结构，将浇筑口放在非拼接面，水平时浇筑口位于管片最高处，把容易产生浮浆问题的部分，和需要人工收面的部分放到管片结构之外，不影响结构强度和管片精度。

（6）、采用一种小尺寸的预制模具浇筑口结构，只需进行小面积的人工收面抹平工作，简化施工工艺，提高了管片的整体表观质量，实现预制管片的高效生产。

（7）、侧模和端模结构，脱模可完全打开，方便对管片表面质量的检查及管片的吊运转场，可有效避免转运过程中因模具和管片碰撞造成的损伤。

附图说明

图1为本发明所提供的新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具的图示。

图2为本发明所提供的新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具的另外一个示例。

图3为顶起装置顶升底模的图示。

图4为顶起装置顶升底模另一个角度的图示。

图5为本发明所提供的新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具的俯视图。

图6为顶模的内侧图示。

图7为侧模、端模打开后的图示。

图8为侧模、端模锁紧后的图示。

图9为模具内吊入钢筋笼的图示。

图10为顶起装置顶升底模至顶部浇筑位置的图示。

图11为顶起装置顶升底模至中间浇筑位置的图示。

图12为本发明所提供的新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具的侧视图。

具体实施方式

参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，一种新型顶起浇筑式混凝土管片预制模具，包括固定在预制厂地基上的底座1、底座1上方的底模2、对称设置在底模1宽度方向的侧模3、对称设置在底模1长度方向的端模4以及位于模具最上方的顶模5。

如图3所示，底模2是中空结构，包含底模支撑框架6和底模模板7。底模模板7和底模框架6固定连接，底模模板7呈内凹形。底模模板7背面设有若干固定支座8，用于固定变频振动器，根据浇筑的不同阶段通过调节振动器频率振捣模具内混凝土。

底模支撑框架6由型材和钢板焊接而成，并设置有连接支座9。

底座1是由型材焊接而成的矩形框架，底座1的一条长边与底模支撑框架6通过铰链20连接。底座1和底模2之间还设有顶起装置10，顶起装置10工作可以使底模2绕着铰链20旋转一定角度。

如图10所示，顶起装置10由液压缸21和连杆机构22组成，连杆机构22包括连接液压缸的支撑杆23、连接支撑杆和底座的拉杆24。

如图3所示，顶起装置10采用组合的方式，将液压缸21产生的压力通过连杆机构22直接作用在底模支撑框架6上，小的液压行程即可实现连杆机构22支撑点的长距离移动，可有效满足预制大尺寸、大重量管片的支撑顶起要求。

如图10-12所示，管片预制过程中可依据浇筑状态，将模具顶起不同高度。

端模4整体呈四分之一环形，底部通过带限位功能的铰链与底模2连接，开模时可完全打开。端模4设有加劲肋，以提高模具整体刚度，防止混凝土预制时模具变形。

侧模3一边通过带限位功能的铰链与底模2连接，同样设有加劲肋。侧模3的两端设有锁紧夹具11，合模时与端模4可拆卸连接。

顶模5外形与底模模板7保持一致，呈内凹形，四周均匀设有若干锁紧夹具11，通过锁紧夹具11与侧模3和端模4可拆卸连接。

顶模5的顶面还设有环形加劲肋和吊点12，吊点12用于开模和合模时的起吊。

顶模5设有若干浇筑口13，位于合模后底模铰链对侧方向，模具顶起时浇筑口13位于模具最高处。浇筑口13为30 cm×30 cm的方形，位于成品管片的两角。顶模5还设有若干观察孔14，浇筑时用于排气和检查浇筑情况，保证混凝土浇筑的密实性。

模具所有与管片接触的面可以按需设置可拆卸的预埋件16，如图6所示，在顶模上设有若干预埋件16，可以用来作为塔架内附件固定时用的连接件，满足管片使用要求。

侧模和端模的侧面设有定位销钉17，用于和顶模5的精确定位，以保证管片的预制精度和顶模上预埋件16的定位准确。

端模的侧面设有密封槽18，用于安装密封条19，保证端模4与侧模3合模时的密封性，防止混凝土浇筑时漏浆。

侧模和端模的顶面设有密封槽18，用于安装密封条19，合模时侧模3和端模4与顶模5通过锁紧夹具11相互压紧，使模具内形成密闭空腔，防止混凝土浇筑时漏浆。

如图2所示，预制模具还可以是外凸形混凝土管片预制模具，顶模5和底模模板7呈外凸形。

一种浇筑式混凝土管片的预制工艺，包括以下步骤：

S1、施工前对所有模具进行检查，检查是否存在变形和损坏，并清除表面残渣，保证模具内表面光滑，然后对所有内表面涂刷脱模剂；按图纸要求在顶模5或底模上2固定预埋件16，并检查预埋件16的稳定性；

S2、按图纸要求完成钢筋笼15绑扎，并在钢筋笼15内外侧及底部绑扎固定若干混凝土垫块，用于形成管片混凝土保护层，并作为浇筑时钢筋笼15的临时支撑；

S3、如图7所示，依次闭合侧模3和端模4，并夹紧侧模3和端模4之间的锁紧夹具11，将四片模具固定于底模2之上；

S4、如图8所示，将钢筋笼15吊入模具内，调整钢筋笼15与侧模3和端模4的间隙，并检查模具内钢筋笼15的稳定性，保证管片侧面混凝土保护层厚度；

S5、吊装顶模5，通过定位销顶精准定位顶模位置，使顶模5四边落在侧模3和端模4之上，并夹紧顶模5四周与侧模3和端模4的锁紧夹具11；

S6、如图9所示，液压缸10顶起底模2至较大角度，通过浇筑口13向模具内浇筑混凝土，同时启动变频振动器，随着浇筑高度的上升调节不同位置振动器频率，排除管片混凝土与模具间的气泡，并按需及时关闭观察孔14；

S7、待混凝土浇筑至浇筑口13附近，如图10所示缓慢降低底模2顶起高度，继续进行混凝土浇筑和振捣；

S8、待混凝土再次浇筑至浇筑口13附近，如图11所示缓慢降低底模2至水平，完成最后浇筑，并以顶模5的浇筑口13为基准进行人工收面，完成管片浇筑；

S9、对模具整体进行蒸汽养护，待混凝土强度达到脱模要求开始脱模操作，拆卸所有锁紧夹具11，吊离顶模5，打开侧模3和端模4；

S10、利用脱模吸盘吊起混凝土管片至管片翻身工装，完成管片翻身动作后转运至堆场养护。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。