製造混凝土製品的混凝土鑄造方法
2023-10-06 17:38:24 2
專利名稱：製造混凝土製品的混凝土鑄造方法
技術領域：
本發明涉及一種專門為生產混凝土製品設計的鑄造方法，以及實施此方法的設備。
背景技術：
在下面的描述中，術語「混凝土」用來限定初始混合物和最終產品，包括所謂的水泥，以及由適合的添加物、集料(aggregant)或者其它實際應用中必要的材料組成的任何水泥混合物。
根據現有技術，通常用以下方法來生產混凝土產品，即採用用木頭、塑料材料，或者優選金屬製成的模型，該模型複製要生產的產品的形狀。根據這種已知的方法，混凝土在液體狀態時被鑄造在模型中，並保持在其中，直到形成為最終的產品。接著打開模型以放出產品，然後經過清理步驟除去混凝土殘留物。同樣應該注意的是，模型的內表面通常用合適的化學添加劑處理過，雖然沒有消除但可減小混凝土對金屬表面的粘附性，進而有利於清理步驟。然而，這些化學添加劑通常是危險的甚至是有毒的。
很明顯，上面所述的已知方法有很多缺點，這些缺點大大地限制了它的生產率，即使用模型，需要每次鑄造之前組裝，鑄造之後拆卸，需要經常清理模型，而且化學處理也需要很高的維護費用而且不利地影響裝設備的生產率；在模型中鑄造不允許實施連續工藝，因為每個模型不得不單獨充填；不可能生產空心的、非線性的產品，如彎管、T形連接器等。
發明內容
因此，本發明的根本目的就是提供一種克服上述缺陷的方法。
問題的解決是通過附帶的權利要求中限定的混凝土鑄造方法和相應的設備來實現的。
下面參照附圖和通過舉非限制性的例子，以及對一些實施例的詳細描述，更清楚地說明本發明混凝土鑄造方法的更多的特徵和優點，附圖中圖1是根據本發明的混凝土鑄造設備的一個細部的示意側視圖；圖2A，2B，2C和2D顯示在根據本發明的鑄模中四種不同類型的混凝土鑄件；圖3是顯示生產鑄模的手工設備的截面的側視圖；圖4A是可根據本發明的方法生產的一個綠地鋪地塊料的透視圖；圖4B是顯示生產圖4A所示塊料的鑄模的截面的側視圖；圖5A是可根據本發明的方法生產的一個洗滌滾筒配重的透視圖；圖5B是顯示生產圖5A所示產品的鑄模的截面的側視圖；圖6A是可根據本發明的方法生產的一個瓦片的透視圖；圖6B是顯示生產圖6A所示瓦片的鑄模的截面的側視圖；圖7A是顯示可根據本發明的方法生產的T形管連接器的截面的側視圖；圖7B是顯示生產圖7A所示產品的重力澆注鑄模的部分剖開的透視圖；圖7C是顯示生產圖7A所示產品的底注鑄造鑄模的截面的透視圖；以及圖8是顯示根據本發明的一個特定實施例的一個開放頂鑄鑄模的截面的側視圖。
具體實施例方式
本發明的混凝土鑄造方法特徵在於混凝土澆注到鑄模中，該鑄模採用可以通過壓縮聚集然後破碎的材料製成。材料聚集後，優選可以用機械方法破碎。更優地，此材料可以從包括砂質粘土、其它合適的粘土混合物，以及砂子的材料組中選擇，也可混合一些合適的集料。
一般地，此方法包括如下操作步驟a)依次採用可通過壓縮聚集的材料成形一個或者多個鑄模，優選地，採用造型粘土或者其它合適的粘土混合物或者砂子，這些陰模形式的鑄模可以複製要生產的產品，b)間斷或者連續將混凝土澆注進鑄模，c)依次固結鑄模中或者每個鑄模中的產品，d)可選地，依次將產品從鑄模或者每個鑄模中釋放出來，e)修整產品。
在鑄模成型步驟a)中，可以採用手工或者優選地，自動加工過程。
例如，圖3顯示了手工鑄模成型裝置，用標號1總體指出。一個木頭或者金屬的、以陽模的形式複製要生產的產品的模型2固定在可採用木頭、塑料材料或者金屬製成的平板3上，平板3再固定在臺架4上。一個由平行六面體構成、在底部和頂部都開口的型箱5放置在平板3上；型箱5包圍著模型2，通過四個杆6與平板7固定在一起，四個杆6延伸通過臺架4和平板3上的相應對準通孔。然後型箱5填滿材料，一般為造型粘土，該材料可以通過壓縮聚集以壓實到一定程度來生產一個鑄模8，其中模型的印記保持固定的形式。下一步是移去鑄模8，如圖3所示的實施例，可以採用抬起與型箱5相連的平板7的方式抬起型箱5來實現。所描述的裝置是帶有可移動型箱的裝置。然而，也可能生產這樣一種裝置，其中型箱5保持靜止，移動承載模型的平板，進而去除鑄模8。
通過壓縮可以聚集類型的材料可以採用，如所謂的造型粘土，其含有一定量的具有凝聚特性的粘土材料，這樣，加入少量的水(大約5％)之後，粘土就具有足夠的粘性。
夯實材料以使其聚集而形成鑄模的步驟可以採用多種方法。依據第一種可能的方法，可以通過機械的、液壓的或者氣壓的壓力機來壓模。第二種方法是衝擊壓實的方法；填滿尚未聚集的材料的型箱重複從預定的高度掉落到一個合適的停止平臺上，以使所產生的慣性力壓實材料。第三種方法是引進在壓力作用下可以被聚集在型箱中的材料。
根據要生產的產品，可以採用加工方法的各種各樣的澆鑄方法(步驟b)。最容易的澆注類型是所謂的開放頂鑄，如圖2A所示，可以直接將混凝土注入鑄模8A中。相反，第二種類型如圖2B所示，提供一個包括兩箱的鑄模，上箱8B』，下箱8B」。在所示的實施例中，下箱8B」包括一個開放斷面產品的型腔(如圖2A的例子中的一個實心產品，可以採用類似的方式生產)，上箱8B』包括重力澆注的澆口9和一個或多個出氣孔10。
另一方面，圖2C顯示一個底注鑄造的鑄模的例子，即從下向上澆鑄，其包括一個上箱8C』和一個下箱8C」。這樣的話，下箱8C」包括產品的型腔和澆口9，上箱8C』包括出氣孔10。
相似地，圖2D所示的例子包括一個上箱8D』和一個下箱8D」。在這種情況中，同樣從底部鑄造，但噴嘴從上面引入，以使澆口包括一個位於上箱8D』中的第一部分9』和一個位於下箱8D」中的第二部分9」。澆口的第一部分9』包括一個朝上的喇叭形的口11，通過此口就可以澆注混凝土。另一方面，澆口的第二部分9」基本上是L形狀的，其開口在型腔的底部附近。
根據用於通過開放頂鑄生產實心產品的特別優選的實施例(如圖8所示)，噴嘴12以距底部的較短距離引入到鑄模8的內腔，以將通過噴嘴注入的混凝土流體物質的紊流降低到最小，從而將可能形成的將會成為產品疵點的氣泡降低到最小。這就是從底部注入的優點，但結構更簡單。根據這種鑄造方法，噴嘴12一般逐漸浸沒在混凝土物質中，然而，由於混凝土的流動性和相對較長的固結時間，噴嘴可以在產品固結之前取出。混凝土的流動性也允許立刻填充到噴嘴所佔據的空間，並使其表面水平。有時，可以通過鑄模8可能承受的微小的振動來促進這種操作。
優選地，用在本發明方法中的混凝土是一種液態的混凝土，例如一種特殊的用於鑄造產品或者類似產品的快凝混凝土。一種特別優選的混凝土是ITALCEMENTI的混凝土，就是通常所說的SCATTY。
如所述的，可以連續鑄造，如圖1所示。此圖以舉例的方式顯示了根據本發明的在裝置中連續澆注混凝土的鑄造步驟的示意圖。在本例中，可以從合適的裝置13依次得到鑄模8，裝置13用來由造型粘土或者合適的粘土混合物，或者類似物形成鑄模。在每半鑄模相對的表面上包括一個所要生產的產品和澆口管道的半型腔。然後，這些半個鑄模通過裝置13順序聯在一起，在位於混凝土注入噴嘴12下面的傳統的傳送帶14上前進，噴嘴12將混凝土混合物注入到鑄模中。噴嘴12與混合裝置15流體聯通，混合裝置15用固體成分製備液態混凝土物質。重力澆注裝置或者泵送混凝土混合物到噴嘴的裝置16可以放置在混合裝置和噴嘴12之間。如果需要壓力灌注鑄模8，泵送裝置16是特別重要的。
本發明方法的步驟c)，用於鑄模中產品的固結，一般在30到90分鐘內完成。對於如圖1所示的裝置，這一步可以在傳送帶14上轉移粘土鑄模8的過程中方便地完成。這樣，固結時間將依靠傳送帶14的長度和它的移動速度。然而，並不排除固結步驟c)在後處理方法或者靜止階段完成。
步驟d)，其中產品從粘土鑄模中釋放出來，通過破壞鑄模8來實現此步驟。實際上，可以通過壓縮而聚集的、組成鑄模的材料的粘合程度足可通過有力的振動來打碎材料，進而釋放混凝土產品。這種操作可以通過振動、壓力或者振實來完成。在第一種情況下，包含混凝土產品的鑄模，放在連接振動裝置的合適的平板上，例如，壓縮空氣振動裝置，鑄模受到強有力的振動(或者強烈的壓縮空氣噴射)，將聚集的材料與產品分開。然後，材料可以回收到鑄模成形裝置。另一方面，釋放產品的壓力方法可以垛放鑄模，並且可以採用合適的壓力來軸向擠壓這堆鑄模。最後，依據振實的釋放方式，鑄模置於合適的平臺上，然後下落到一個停止平臺上。衝擊傳遞給鑄模，引起聚集的材料破碎，材料如前面情況回到成型步驟。
步驟e)修整產品是可選的，可以採用如下一種或者多種操作打澆冒口，修邊以及噴砂。
打澆冒口用於去除殘留的粘貼在混凝土產品上的聚集材料的痕跡，可以通過合適的刷子或者壓縮空氣或者噴水柱來完成。
修邊用於去除由於方法要求(澆注口，立式鑄造等)增加的部分，可以手工或者通過合適的工具或者機械手完成。
在噴砂過程中，產品表面通過壓縮空氣和噴砂的衝擊來修整，或者通過擠壓水柱衝洗來修整。
為了完成如圖8所示具體實施例的鑄造，圖1所示的裝置，如上面所描述的，就必須使噴嘴12垂直運動以使其引入到鑄模8的內腔中，繼而在鑄造完成時去除。此裝置也可以包括與傳送帶14或者與直接位於傳送帶14下遊的工作站相連的振動裝置，鑄模必須在產品沒有固結的足夠短的時間段內到達此工作站。
圖4A，5A，6A，7A顯示了一些採用本發明方法生產的產品的實例。列舉的產品並不是限制本發明，實質上還可以包括任何用混凝土製造的產品類型，例如，路緣石、鐵路枕木、探井蓋(圓環和蓋)、各種類型和形狀的磚、帶空隙或者具有開放橫截面的實體、各種形狀和尺寸的管道、底座、各種形狀和類型的藝術品，如雕像、花園裝飾、花瓶，甚至是人造卵石，等等。
圖4A顯示了一個典型的塊料17，用作「綠地」鋪路石，一般用於鋪設公園地區的路面。使用這些用混凝土(惰性材料)製造的塊料，而不是已知的用塑料材料鋪面材料，使具有鋪設的路面持續更長時間，防止因與地面接觸、暴露於光線或者大氣介質而引起的塑料材料老化造成的汙染問題。圖4B顯示鑄模18的截面，鑄模18用於圖4A中塊料的開放頂鑄。
圖5A顯示了用於洗衣機中的配重19。配重19包括一個通孔20，用於將其固定在電氣設備的底座。圖5B顯示鑄模21的截面，鑄模21用於圖5A中產品的開放頂鑄。生產產品的通孔20的型芯22是可見的。
圖6A顯示了一個混凝土瓦片23。此產品可以用圖6B顯示的鑄模生產，鑄模包括一個上半模24』和一個下半模24」。下半模24」包括瓦片的型腔25，用於生產具有開放橫截面的產品。另一方面，上半模24』包括一個用於重力鑄造的澆口26。澆口26終止在漏鬥形狀開口部分，以利於液體混凝土混合物的澆注。
圖7A顯示了一個T型管道連接器27。此產品不能採用通常的成型鑄造技術生產，這是由於一旦鑄件固結，複製管道內部空隙的型芯就不能去除了。
根據本發明方法，T型管道連接器27可以方便地採用通過壓縮聚集然後破碎的材料的型芯的形成來生產。步驟d)，釋放產品，型芯也可以破碎，進而產生所要求的T型連接器。
圖7B顯示了一個用於生產圖7A所示產品的鑄模。這個鑄模包括一個上半模28』和一個下半模28」，兩個連接的半鑄模限定了一個陰模的型腔，對應於要生產的產品的外體。此型腔產生的內腔在合適的位置包容型芯29，型芯29以陰模的形式複製要生產的產品的空隙。型芯29包括位於兩端的型芯撐30』，30」，30，它們被位於兩個半模的對應的支座所包圍，其功能是用於保持型芯在生產產品空隙時懸在合適位置。一般地，型芯位於下半模28」的半面支座上，進而與上半模28』相連。
自然地，在型芯和型腔內腔的內壁之間有一個空間31，用於以陰模形式複製要生產的產品的實體。
型芯29一般由壓縮的砂子及粘結劑製造而成，優選地採用型砂，通過接合兩個由相應的半模生產的半核的盒子來製成，並通過一種類似於上面描述生產粘土型的成型方法製成。
可選地，型芯可以採用一種在鑄造後容易從鑄件上除去的材料製造，例如聚苯乙烯。
圖7B的例子顯示了一個重力鑄造。上半模包括一個澆口32和一個排氣管33，完全相似於圖2B和上面所述的那些。
圖7C顯示了以用於生產圖7A所示產品的鑄模，唯一不同之處是鑄造類型是底注鑄造。相同的數字代表與圖7B所示鑄模和型芯的相同的部分。
應該指出的是，根據本發明的方法允許生產各種類型中空的混凝土產品，在產品內外之間至少有一個開口，並具有非線性的形狀，即，這樣的產品，其沒有破碎的型芯不可能通過滑出而除掉。
具有固定金屬型芯(鋼筋混凝土)的混凝土產品也可以採用上面所描述的方法，通過懸掛所述鑄模中的金屬加強體並鑄造混凝土的方式來生產。任何需要插入的固定型芯的組合產品，都可以採用相似的方法生產，固定型芯可以由各種材料製成，例如，金屬或者塑料材料，隔熱或者隔音材料，或者減重材料。
根據上述描述，很明顯，本發明方法與傳統技術相比，具有很多優點。
首先，採用用壓縮粘土或者帶有粘結劑的砂子製成的鑄模代替模型大大地減少了維修費用和所需的整體操作時間。
由於此方法可以採用已知的自動裝置連續循環執行，以依次製造粘土鑄模，繼而使鑄模在傳送帶上移動形成鑄件，所以此方法可以達到裝置的最大生產率。例如，為了生產路緣石，可以考慮生產鑄模，每個鑄模包括六個鑄件的型腔，和一個每小時可以處理300/500鑄模的自動機器，因而每個鑄模每小時可以生產1800/3000的鑄件。這相當於比傳統技術生產率的高3到5倍。
進一步的優點是，混凝土比通常製造模型的金屬更不易粘在粘土上。另一方面，這可以避免使用製造模型所需要的化學釋放添加劑，另外，還可以生產比傳統產品更好修整的產品，特別是拐角，邊緣或者精緻的工藝品。
當然，這裡僅描述了本發明的混凝土鑄造方法的一些特殊的具體實施例，本領域普通技術人員可以適應特定的應用作出必要的修改，但沒有脫離本發明的保護範圍。
例如，可以在圖1所示的裝置是採用多個混凝土注入噴嘴。而且，噴嘴同樣可以用於重力鑄造(如圖所示)或者底注鑄造。
權利要求
1.一種生產混凝土產品的鑄造方法，其特徵在於混凝土注入到鑄模中，鑄模採用可以壓縮而聚集進而破碎的材料製成。
2.根據權利要求1所述的方法，其中採用可以聚集的材料製成的鑄模通過機械方式破碎。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中可以壓縮而聚集的材料從包括以下材料的組中選出造型粘土、其它合適的粘土混合物，可混有合適的集料的砂子。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的方法，該方法包括以下操作步驟a)採用可壓縮聚集的材料依次製成一個或者多個鑄模，鑄模以陰模的形式複製要生產的產品，b)間斷或者連續將混凝土澆注進鑄模，c)依次固結鑄模中或者每個鑄模中的產品，d)依次將產品從鑄模或者每個鑄模中釋放出來，和可選地，e)修整產品。
5.根據權利要求4所述的方法，其中形成鑄模的步驟包括以下操作步驟i)準備模型(2)，該模型以陽模的形式複製要生產的產品，ii)在型箱(5)中將模型(2)固定在平臺(3)上，iii)將可壓縮聚集的材料夯實進型箱(5)中，施加足夠壓力以聚合材料形成鑄模(8)，iv)從型箱(5)中去除鑄模(8)。
6.根據權利要求1到5中任何一個所述的方法，其中鑄模包括一個上半模(8B』)和一個下半模(8B」)，下半模(8B」)包括一個產品的型腔，上半模(8B』)包括一個由一個或者幾個澆口通道組成的用於重力鑄造的澆口(9)，以及一個或者幾個出氣孔(10)。
7.根據權利要求1到5中任何一個所述的方法，其中模型包括一個上半模(8C』)和一個下半模(8C」)，下半模(8C」)包括一個產品的型腔，以及一個由一個或者幾個澆口通道組成的用於底注鑄造的澆口(9)，上半模(8B』)包括一個或者幾個出氣孔(10)。
8.根據權利要求1到5中任何一個所述的方法，其中鑄模(8)包括用於開放頂鑄的產品的型腔。
9.根據權利要求1到8中任何一個所述的方法，其中混凝土是液態混凝土，優選用於鑄件或者類似產品的特殊快凝類型。
10.根據權利要求9所述的方法，其中混凝土是ITALCEMENTI的SCATTO混凝土。
11.根據權利要求1到10中任何一個所述的方法，其中固結鑄模中產品的步驟持續的時間在30到90分鐘之間變化。
12.根據權利要求1到11中任何一個所述的方法，其中釋放鑄模中產品的步驟通過振動、壓力、搖動，或者射流技術完成。
13.根據權利要求1到12中任何一個所述的方法，其中修整鑄模中產品的步驟包括下面一個或者多個方法打澆冒口，切邊以及噴砂處理。
14.根據權利要求13所述的方法，其中打澆冒口步驟採用刷子或者壓縮空氣或者噴水柱來完成。
15.根據權利要求13或14所述的方法，其中切邊步驟手工完成或者通過適當的工具或者機械手完成。
16.根據權利要求13到15中任何一個所述的方法，其中噴砂步驟通過用加壓的砂子、空氣或者噴水柱衝擊產品表面來完成。
17.根據權利要求1到16中任何一個所述的方法，其中產品是一個中空的混凝土產品，在產品內部和外部之間至少有一個連通的開口，該產品具有非線性的形狀，其中鑄模包括一個上半模(28』)和一個下半模(28」)，相互接合後兩個半鑄模限定了一個陰模形式的型腔，該型腔對應於要生產的產品的外體，限定型腔的空腔在適當的位置容納一個型芯(29)，型芯(29)以陰模形式複製要生產的產品中的空隙，型芯(29)包括位於兩端的型芯撐(30』，30」，30)，型芯撐(30』，30」，30)容納在形成於兩個半模的對應的支座中，從而將型芯保持懸掛在適於生產產品中的空隙的位置，在型芯(29)和型腔空腔的內壁之間限定一個混凝土鑄件空間(31)，用於以陰模形式複製要生產的產品的實心體。
18.根據權利要求17所述的方法，其中型芯(29)由加壓的砂子製造而成，優選型砂，並通過連接由相應的半模生產的兩個半盒製成。
19.一種根據權利要求1到18所述的方法生產的混凝土產品。
20.根據權利要求19所述的產品，該產品從下組中選出，該組包括路緣石、鐵路枕木、探測孔蓋(環和蓋)、各種類型和形狀的磚、帶空隙或者開放橫截面的實體、各種形狀和尺寸的管道、底座、各種形狀和類型的藝術品，如雕像、花園裝飾、花瓶、甚至是人造卵石、用作「綠地」鋪路石的塊料(17)，配重(19)或者壓載物，和瓦片(23)。
21.根據權利要求19所述的產品，其中所述產品是一個中空的混凝土產品，在產品內部和外部之間至少有一個連通的開口，該產品具有非線性的形狀。
22.一種用於實施權利要求1到18所述的方法的設備，此設備包括裝置(13)，用來製造採用可壓縮聚集的材料製成的鑄模(8)；一個傳送帶(14)，傳送帶依次承載來自鑄模形成裝置(13)的鑄模，並將它們運送到混凝土澆注區，一個或者多個噴嘴(12)設置在該區，噴嘴(12)用於將液態混凝土混合物引入到鑄模中，該一個或多個噴嘴(12)與混合裝置(15)流體連通，混合裝置(15)用於將固體成分製備為液態混凝土物質；重力澆注裝置或者將混凝土混合物泵送到噴嘴的裝置(16)，可選的設置在混合裝置(15)和一個或多個噴嘴(12)之間。
23.根據權利要求22所述的設備，其中一個或者多個噴嘴用於底部澆注。
24.根據權利要求22所述的設備，其中一個或者多個噴嘴用於重力或者開放頂部澆注。
25.根據權利要求24所述的設備，其中設置有用於使一個或者多個噴嘴(12)垂直運動的裝置，以使噴嘴引入到鑄模(8)的空腔中，繼而在鑄造完成時將其去除掉。
26.根據權利要求25所述的設備，其還設置有振動裝置，此裝置與傳送帶(14)或者與一個工作站相連，該工作站緊鄰傳送帶下遊，鑄模必須在產品沒有固結的足夠短的時間段內到達此工作站。
全文摘要
本發明涉及一種專門為生產混凝土產品設計的鑄造方法，以及實施此方法的裝置。更具體地，本發明涉及一種用於生產混凝土產品的鑄造方法，其特徵在於混凝土注入到鑄模中，鑄模採用可以壓縮而聚集進而破碎的材料製成。
文檔編號B28B1/14GK1537042SQ01823498
公開日2004年10月13日 申請日期2001年7月20日 優先權日2001年7月20日
發明者馬裡奧·博爾薩託, 馬裡奧 博爾薩託 申請人:A·馬菲奧萊蒂Cts公司, 馬裡奧·博爾薩託, A 馬菲奧萊蒂Cts公司