一種透光混凝土數(shù)字制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種透光混凝土數(shù)字制造方法，包括以下步驟：通過計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)光纖密度、排列形式及圖案；通過穿線及勾線機(jī)構(gòu)在兩塊光纖基板上穿插固定導(dǎo)光纖維，通過兩塊合攏的光纖基板步進(jìn)位移實(shí)現(xiàn)光纖不同排布形式及間距；預(yù)留光纖長(zhǎng)度，布置光纖完畢后，分開上下兩塊光纖基板，用粘結(jié)劑將相近光纖粘結(jié)成束以增加光纖機(jī)械強(qiáng)度并保護(hù)光纖表面；將預(yù)置光纖的光纖基板置于模具中澆筑混凝土成型后養(yǎng)護(hù)至脫模齡期，打磨光纖基板及多余光纖制得透光混凝土。本發(fā)明率先在透光混凝土光纖布置過程中采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)透光混凝土自動(dòng)化快速生產(chǎn)。
【專利說明】
一種透光混凝土數(shù)字制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及混凝土制備技術(shù)，尤其涉及一種透光混凝土數(shù)字制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，現(xiàn)代混凝土的發(fā)展不僅向著高強(qiáng)、高性能以及與環(huán)境相協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，建筑裝飾混凝土也成為混凝土一個(gè)重要的發(fā)展方向。建筑裝飾混凝土打破了傳統(tǒng)混凝土給人的沉悶、笨重、龐大、單調(diào)的感覺，成為了輕質(zhì)、活潑、靈活多變、美觀的建筑材料。2001年匈牙利建筑師Aron Losonczi將光導(dǎo)纖維一玻璃纖維
埋入混凝土制備出一種新型建筑材料，光線在光纖中由混凝土一側(cè)向另一側(cè)傳播形成一種透明混凝土。2010年，意大利水泥集團(tuán)利用“透明水泥”制作的6000多個(gè)“透明水泥板”亮相于上海世博會(huì)，該透明水泥板是通過在水泥中植入特殊的樹脂來實(shí)現(xiàn)“透明”的效果，起到了良好的藝術(shù)效果和建筑節(jié)能意義。
[0003]光纖的快速布置是透光混凝土制備工藝的技術(shù)瓶頸，要想實(shí)現(xiàn)透光混凝土的自動(dòng)化生產(chǎn)必須解決光纖的布置難題。
[0004]當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究中，透光混凝土根據(jù)光纖植入混凝土的先后順序可分為先植法和后植法。透光混凝土及其內(nèi)部光纖的陣列分散排布技術(shù)在中國(guó)已有少量的研究，中國(guó)專利200710007521.X，201210070586.X，201210070575.1均提供了一種透光混凝土塊的制作方法。前三種方法專利的光纖布置受制于人工操作，工作量大且效率低下；201210266298.1通過靜電分散光纖減少人工分散光纖工作量，但是難以控制光纖間距；201510252516.X采用光纖裹漿法排列光纖快速生產(chǎn)透光混凝土，光纖的間距需要依靠裹漿厚度實(shí)現(xiàn)，大量裹漿的光纖束堆疊后澆筑混凝土將會(huì)極大降低透光混凝土的力學(xué)性能。201110331500.X通過對(duì)半硬化混凝土打孔注入樹脂制備透光混凝土不適用于光纖密度大的排列方式，樹脂脹縮系數(shù)大，易導(dǎo)致透光混凝土內(nèi)部應(yīng)力集中，其服役性能較差。綜上所述，以上專利方法均具有一定的技術(shù)可行性，然而目前國(guó)內(nèi)外研究中尚未開發(fā)出可以同時(shí)兼顧透光混凝土光纖布置、力學(xué)性能、生產(chǎn)效率的專利方法。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)透光混凝土機(jī)械化制備專利方法是對(duì)透光混凝土制備工藝的創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種透光混凝土數(shù)字制造方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種透光混凝土數(shù)字制造方法，包括以下步驟:
1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì):根據(jù)所需的圖案與光影效果采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序設(shè)置光纖排列間距、形狀圖案；
2)導(dǎo)光纖維的數(shù)字化編制:根據(jù)步驟I)中設(shè)置的光纖排列間距、形狀圖案通過數(shù)控穿線及勾線機(jī)構(gòu)在兩塊光纖基板上編制導(dǎo)光纖維，完成光纖在基板中的排布； 3)光纖束強(qiáng)化處理:將分布于兩塊光纖基板之間的所有單根光纖結(jié)成一個(gè)或多個(gè)簇；
4)混凝土澆筑:將預(yù)置光纖的兩塊基板置于配套混凝土砌塊模具中，澆筑混凝土，振搗密實(shí)，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期脫模；
5)透光混凝土打磨:打磨脫模后透光混凝土側(cè)面的光纖基板及多余露出光纖端頭。
[0007]按上述方案，所述步驟3)中選擇結(jié)成同一個(gè)簇包含的光纖數(shù)量滿足透光混凝土光纖穿插及成型所需的機(jī)械強(qiáng)度。
[0008]按上述方案，所述步驟3)中選擇結(jié)成同一個(gè)簇包含的光纖數(shù)量為5至10束。
[0009]按上述方案，所述步驟3)中單根光纖通過黏膠粘結(jié)成簇。
[0010]按上述方案，所述步驟2)中在編制光纖過程中合并固定兩塊基板增加光纖布置效率，光纖固定完畢后可根據(jù)透光混凝土設(shè)計(jì)尺寸分開兩塊基板。
[0011]按上述方案，所述步驟2)中光纖基板設(shè)置有用于固定光纖基板的定位孔，所述定位孔通過連接傳動(dòng)設(shè)備，控制光纖基板相對(duì)穿線機(jī)構(gòu)位移。
[0012]按上述方案，所述光纖基板為半硬質(zhì)塑料板或塑料板等材質(zhì)。
[0013]按上述方案，所述混凝土為塑性、流態(tài)或自密實(shí)水泥、或石膏混凝土、或砂漿。
[0014]按上述方案，所述光纖為塑料光纖，其直徑為0.5至1.5mm。
[0015]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
1)采用計(jì)算機(jī)輸入光纖排布形式及間距，穿線機(jī)構(gòu)固定，通過配套傳感器及機(jī)械設(shè)備連接光纖基板定位孔控制光纖基板相對(duì)穿線機(jī)構(gòu)的位移，因此可實(shí)驗(yàn)光纖任意排列形式及任意間距，光纖布置快速、精確且多樣化；
2)光纖穿插完畢可將模板之間多根光纖用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，可起到保護(hù)光纖表面，增加光纖機(jī)械強(qiáng)度的效果，也為混凝土的澆筑填充提供了空間；
3)光纖固定完畢后，可將兩塊基板相對(duì)旋轉(zhuǎn)、對(duì)轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)，澆筑成型后的透光混凝土將具備多彩多樣的藝術(shù)效果。
【附圖說明】
[0016]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中光纖初步固定示意圖；
圖3是本發(fā)明中光纖成束處理示意圖；
圖4是本發(fā)明中光纖成束處理B板普通線束固定光纖示意圖；
圖5是本發(fā)明方法流程圖。
[0017]圖中:1-光纖束;2-穿線機(jī)構(gòu);3-勾線機(jī)構(gòu);4-普通線束;5-A板;6_B板;7_定位孔。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]如圖5所示，本發(fā)明采用的透光混凝土數(shù)字制造方法如下:
I)配制混凝土其質(zhì)量計(jì)配比為:水泥:水:減水劑:細(xì)集料=1:0.3:0.012:1.2，流動(dòng)度180mm；
2)在計(jì)算機(jī)中設(shè)定光纖排列形式30X 36為矩形排列，光纖間距為3mm X 3mm，光纖基板尺寸為5mm X 1 OOmm X 100mm；
3)按照?qǐng)D1和圖2所示，穿插固定光纖;根據(jù)設(shè)置的光纖排列間距、形狀圖案通過數(shù)控穿線機(jī)構(gòu)及勾線機(jī)構(gòu)(其工作原理類似于縫紉機(jī)穿線及勾線原理)在兩塊光纖基板上編制導(dǎo)光纖維，完成光纖在基板中的排布，排布時(shí)傳動(dòng)設(shè)備控制光纖基板相對(duì)穿線機(jī)構(gòu)位移或控制穿線機(jī)構(gòu)相對(duì)光纖基板位移;預(yù)留光纖長(zhǎng)度，在編制光纖過程中通過定位孔合并固定兩塊基板(A板和B板)增加光纖布置效率，光纖固定完畢后可根據(jù)透光混凝土設(shè)計(jì)尺寸分開兩塊基板。
[0020]穿線機(jī)構(gòu)及勾線機(jī)構(gòu)原理與縫紉機(jī)機(jī)構(gòu)的工作原理相同。
[0021]光纖束強(qiáng)化處理:將分布于兩塊光纖基板之間的所有單根光纖通過黏膠粘結(jié)成多個(gè)簇；
本實(shí)施例中，以列為單位將同一列的順序排列的30根光纖通過黏膠粘結(jié)成3簇，每簇均包含1束光纖；
本發(fā)明實(shí)施例中光纖成束處理后，如圖3和圖4所示。
[0022]4)將光纖基板置于10mmX 10mmX 10mm的混凝土成型模具中，光纖基板置于模具側(cè)面對(duì)置，然后澆筑混凝土振搗密實(shí)；
5)將成型后的混凝土養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，打磨去掉兩側(cè)光纖基板以及混凝土表面多余光纖至光纖端頭露出，制備出外形尺寸為100_ X 100_ X 80mm的透光混凝土砌塊。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì):根據(jù)所需的圖案與光影效果采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序設(shè)置光纖排列間距、形狀圖案； 2)導(dǎo)光纖維的數(shù)字化編制:根據(jù)步驟I)中設(shè)置的光纖排列間距、形狀圖案通過數(shù)控穿線及勾線機(jī)構(gòu)在兩塊光纖基板上編制導(dǎo)光纖維，完成光纖在基板中的排布； 3 )光纖束強(qiáng)化處理:將分布于兩塊光纖基板之間的所有單根光纖結(jié)成一個(gè)或多個(gè)簇； 4)混凝土澆筑:將預(yù)置光纖的兩塊基板置于配套混凝土砌塊模具中，澆筑混凝土，振搗密實(shí)，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期脫模； 5)透光混凝土打磨:打磨脫模后透光混凝土側(cè)面的光纖基板及多余露出光纖端頭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述步驟3)中選擇結(jié)成同一個(gè)簇包含的光纖數(shù)量滿足透光混凝土光纖穿插及成型所需的機(jī)械強(qiáng)度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述步驟3)中選擇結(jié)成同一個(gè)簇包含的光纖數(shù)量為5至10束。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述步驟3)中單根光纖通過黏膠粘結(jié)成簇。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述步驟2)中在編制光纖過程中合并固定兩塊基板增加光纖布置效率，光纖固定完畢后可根據(jù)透光混凝土設(shè)計(jì)尺寸分開兩塊基板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述步驟2)中光纖基板設(shè)置有用于固定光纖基板的定位孔，所述定位孔通過連接傳動(dòng)設(shè)備，控制光纖基板相對(duì)穿線機(jī)構(gòu)位移。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述光纖基板為半硬質(zhì)塑料板或塑料板。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述混凝土為塑性、流態(tài)或自密實(shí)水泥、或石膏混凝土、或砂漿。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光混凝土數(shù)字制造方法，其特征在于，所述光纖為塑料光纖，其直徑為0.5至1.5_。
【文檔編號(hào)】B24B19/22GK105946108SQ201610280793
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】沈衛(wèi)國(guó), 陳星 , 李秋, 黃海巍, 何鵬濤, 周聰聰, 章長(zhǎng)應(yīng), 蔣娜, 張燕玲, 劉安琪
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)