装配式建筑预制构件模具材质多样化研究论文_周克家

(昌大建筑科技有限公司 山东 潍坊 261000)

【摘 要】装配式建筑改变了建筑业的传统生成方式,是今后建筑业的发展方向。随着国家大力推动建筑产业现代化,预制构配件生产工厂迅猛发展。预制构件企业的生命是质量,而控制质量的核心便是模具。目前,预制构件模具主要有钢制模具、塑料模具、铝合金模具等。模具材质多种多样,本文主要对预制构件模具材质多样化的可行性进行研究以及综合考虑加工成本、周转次数、操作难度等方面合理的选用模具材质,得以认识到模具材质多样化的重要性和可操作性,使预制构件模具更贴近于生产,有利于行业的技术进步和生产方式的转变。

【关键词】装配式建筑;预制构件;模具;材料

【中图分类号】TU755.2 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544(2017)16-0187-02

1.引言

近年来,建筑产业现代化得到了各方面的高度重视和大力推广,呈现出良好的发展态势,同时建筑产业现代化的核心便是建筑工业化。建筑工业化中集先进制造技术、先进生产效率于一身的预制构件生产企业的核心便是模具。模具无论从构件的生产、成本控制还是从成品质量等方面都起到了至关重要的作用,模具重要性毋庸置疑。模具材质多种多样,目前采用最多的是钢制模具,具有加工精度高,刚度、塑性较好,具有抛光面,周转次数高等优点,但生产成本高,重量大组装较为复杂,易生锈等问题较为突出。综合实际生产中成本,加工难度,使用周期等因素,可以充分发挥模具材质的多样化结合生产现状,对木模具、塑料模具、铝合金模具作相应研究并合理选择。

2.预制构件模具概况

2.1 模具现状

预制构件是在工厂中生产的,由于预制构件的形式各种各样,就需要设计、制造大量的模具。按预制构件产品分类,加工的模具主要有市政类的预制地下综合管廊模具、预制路缘石模具、预制路面板、水槽模具等,建筑类的预制叠合板、内外墙、梁、柱、楼梯、阳台等模具,艺术产品如艺术板凳艺术家居类模具。我国的建筑预制构件模具起步较晚,大部分建筑模具企业是由普通的模具企业转行的,技术水平较低。但综合国家大力号召装配式建筑发展,建筑行业转型需要,预制构件模具的需求量大使用要求较高,市场前景广阔。目前的装配式建筑预制构件模具发展主要存在以下问题:(1)建筑模具结构不合理、重量大。由于预制构件尺寸大,使得模具尺寸大而重,模具变形问题严重,预制构件模具结构有待优化。(2)目前预制构件模具主要为钢制模具,由于水与混凝土都具有腐蚀性,在预制构件浇筑后需要高温高湿度养护,模具易锈蚀。(3)预制构件模具标准化程度低,通用性差。由于建筑企业的技术标准不同,预制构件的标准程度不高。因此,预制构件模具标准化程度低,通用性差,造成严重浪费。

针对上述问题,需拓展思路,首先要从模具材质入手,不能仅限于钢制模具,根据材质性能发展多样化材质模具。模具发展方向趋近于标准化、通用性及轻量化。

2.2 模具设计思路

根据预制构件生产条件及使用要求,模具设计要符合以下几点:(1)模具强度、刚度、稳定性好,形状与尺寸精确,重复安装精度高。(2)模具装拆简便,定位可靠,保养方便。(3)模具必须满足工厂化大批量生产及蒸养环境。

为了方便混凝土浇筑和构件质量,预制构件模具大多数都采用构件正立面朝下的设计,由侧模、端模和模台密贴成型,保证外观质量。

3.模具材质研究

3.1 钢模

钢制模具是目前装配式建筑行业的主流模具,主要是利用了钢的高硬度、强度、耐磨性,足够的韧性及高的淬透性、淬硬性、表面平整等物理性能。模具主要为钢制拼接模具,拼接方式主要有焊接,螺栓连接两种。钢制模具的加工工艺主要分为下料、机加工、焊接、喷漆、组装调试等。其中下料是指根据模具图纸对钢板进行切割以达到规定尺寸,要求加工精度高一次成型。机加工是机械加工的简称,是指根据模具的功能要求,需要在机床对钢板精确去除部分材料的加工工艺。一般的机加工包括钻孔、铣槽、铣边、折弯等。模具组装是指对各部分模具零件按照图纸要求通过特定的连接方式进行组装,使模具最终成型的工艺。加工标准按精度又大致分为粗加工、精加工。模具精度直接关系着产品质量,而质量是企业的生命,因此模具加工要高标准,严要求,做到全面精加工,打造高质量产来提升企业的竞争力。

图1 钢制模具

钢模作为预制构件主流模具有诸多优点。(1)钢模具强度大、刚度高。系统拼接后形成一个完整的框架,稳定性好。(2)钢模平整度好,尺寸精度高,产出构件精度高,外观美。(3)模具受力合理,塑性较好,能承受混凝土涨模力而不变形,模具循环次数高,周转次数可达100~200次。(4)钢制模具表面光滑,脱模效果好,模具清理方便。(5)模具无错台、互换性强、调节方便、拆装灵活。钢模具组装比较简单、方便、灵活拆装,施工周期短,人工成本低。(6)可回收利用,节能环保。钢模具具有一定的回收利用价值,在一定程度上节省了资源,避免资源浪费,节能环保。

但钢模的缺陷也异常显著。(1)钢模具造价昂贵,加工设备为大型设备,加工成本较高。性价比低、造价昂贵是限制钢制模具发展的主要因素,模具成本高导致产品价格较高,造成企业竞争力下降。(2)维护费用高。模具平时的防锈维护及变形修正费用较高造成产品成本增加。(3)预制构件需进蒸养室蒸养,对钢模具耐腐蚀性考验较大。(4)钢模具重量较大,组装及拆卸劳动强度大。

3.2 铝合金模

图2 铝合金模具

鉴于钢制模具限制较多,铝合金密度小、强度高、导电导热性能好、耐蚀性高且易加工,因而铝合金模具成为钢制模具良好的替代品。铝合金模具具有以下优势:(1)重量轻,均重24~25kg/m2,为同等厚度钢板的1/3,节省材料成本。拆模组模方便快捷,劳动强度低。符合模具发展轻量化的标准。(2)铝合金表面平整光滑,尺寸精度高,产品构件表面平整光洁达到饰面及装饰清水要求。(3)铝合金抗腐蚀性能优越,耐酸碱腐蚀及高温氧化腐蚀,适用于预制构件蒸养处理。(4)铝合金塑性较高,受力均匀,能承受混凝土涨模力而不变形,周转次数可达50~150次。(5)铝合金模具可回收利用,节能环保。缺陷有:(1)刚度及强度相较钢板有所降低,在大型模具上的使用合理性有待考察。(2)塑性不足,易产生模板不可恢复性变形,承载力相对较差且模具变形后维修较为困难,对生产工艺要求较高。(3)造价相对较高,性价比跟钢制模具差别不大。

3.3 塑胶模具

目前,塑料模具在整个行业中所占比例约为30%,在模具进出口中比例高达50%-70%。而近年来我国塑料模具发展迅速,塑料制品的应用日渐广泛,为塑料模具提供了非常广阔的市场。塑胶模板是利用PE废旧塑料和粉煤灰、碳酸钙及其他填充物挤出工艺生产的建筑模板,其优缺点显著。

图3 塑胶模具

塑胶模具优点为:(1)造价低廉,因为其材料为废旧塑料及填充物,生产工艺较为简单,造价仅为钢制模板1/3。(2)表面光滑,拆模效果好。塑胶模板表面十分光滑,拆模后混凝土的表面质量平整光洁达到饰面及装饰清水要求。(3)耐酸碱,不易开裂,适合蒸养环境。(4)塑胶模板不吸湿,不霉变,周转次数较多。塑胶模板是采用PE废旧塑料、粉煤灰等原材料,成型后塑胶模板不吸湿、不霉变、易保养,周转次数可达50~150次。缺陷为:(1)强度刚度小,目前仅满足作为叠合板等小型预制构件模板。(2)塑性大且变形不恢复,受混凝土涨模影响模具易变形造成尺寸不精确。()3塑胶模板难以进行折弯等工艺处理且连接方式不能采用传统的螺栓连接、焊接,对模具造型要求较高。(4)回收利用价值较低。

3.4 木模具

4.结论

(1)预制装配式结构体系具有不可代替的优势,它不但可以提高工程质量,还可以最大限度的满足节能、节地、节水、节材和保护环境的绿色建筑设计要求,是建筑业的一个巨大进步,市场前景广阔。

(2)装配式建筑预制构件模具市场潜力大,我国预制构件模具起步晚,装配率不高模具利用率受限,模具发展需趋向于标准化、通用性及轻量化。

(3)预制构件模具可行性材质多种多样,性能各有不同。可以充分利用各个预制构件的要求及材料的性能选择合适材质的模具。或对不同材质模板进行合理组合,形成混合模具,如钢模木模混合模具,铝模木模混合模具,钢模塑料模混合模具等等,充分发挥不同预制构件及模板材质的优势,打造高品质,高性价比的预制构件模具。

(4)通过对装配式预制构件模具材质进行充分研究,得以认识到模具材质多样化的重要性和可操作性,使预制构件模具更贴近于生产,有利于行业的技术进步和生产方式的转变。

论文作者:周克家

论文发表刊物:《建筑知识》2017年16期

论文发表时间:2017/7/19

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