一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具及预制工艺的制作方法

本发明涉及陆上风力发电技术领域，具体涉及一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具及预制工艺。

背景技术：

钢混塔架是近几年陆上风电行业推出的一种新型塔架型式，其中混凝土塔架多为预制而成，由于混凝土塔架尺寸较大，常进行分片制作。常规的混凝土管片通常采用“趴式”或“躺式”浇筑，这种施工方式混凝土人工收面面积大，施工工艺要求高，施工效率低，且不易控制施工质量和精度，难以保证混凝土管片内外侧的浇筑质量和观感，进而影响钢混塔架的整体安全性和美观性；此外，现有混凝土管片预制工艺中合模和脱模工序繁琐，人工工艺要求高，生产效率较低，脱模时通常需要在吊机的协助下完成，在此过程中不仅容易引起模具的碰撞变形，进而影响模具的循环利用次数和预制效率，也可能会对管片本体造成损伤，影响管片质量。

基于上述情况，本发明提出了一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具及预制工艺，可有效解决以上问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明首先提供一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具，能够使混凝土管片进行“立式”浇筑，减少人工收面面积，把控管片生产质量，保证管片内外表面的表观质量。本发明通过下述技术方案实现：

一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具，为锥筒形预制装配式混凝土塔架一段圆环筒节四分之一管片的预制模具，包括固定于地基上的模台，和固设于所述模台上方且具有一定弧度的内模，以及与所述内模底部固定连接的底模；还包括：

外模，通过设置在所述模台上方的滑轨与模台滑动连接，并通过顶部、底部夹具分别与所述内模、底模可拆卸连接，实现外模与所述内模、底模的合模或脱模；

侧模，对称设置于所述内模宽度方向两侧，所述侧模的一侧与内模可转动连接，另一侧通过侧面夹具与所述外模可拆卸连接，实现外模与所述侧模的合模或脱模。

以上结构中，外模底部和顶部设置若干夹具，通过夹具夹紧或释放实现外模的紧固或脱开，并通过设置在所述模台上方的滑轨与模台滑动连接，实现外模的导向性移动；左右两个侧模一侧通过旋转轴与内模铰接连接，侧模可沿旋转轴旋转实现侧模的合模或脱模，侧模另一侧沿竖向设置若干夹具，通过夹具夹紧或释放实现外模与侧模的紧固或脱开；模台、外模、内模、底模、侧模等组件通过可靠连接形成一个立式半封闭空间供混凝土管片浇筑成型，管片成型后可通过滑轨和滚轮装置实现导向性脱模。

优选的，所述内模的内侧通过内模斜撑支撑于模台上，内模斜撑两端通过螺栓连接或焊接分别与模台和内模相连，保证施工过程中内模的稳定性。

优选的，所述外模由2片外模模块拼接而成，2片外模模块底部分别设置滚轮装置，滚轮装置可沿滑轨滑动，实现外模的脱模。

优选的，所述内模和外模的外侧均设置若干竖向和环向加劲肋，所述侧模设置若干横向加劲肋，以提高模具整体刚度。

由于以上结构，加劲肋的设置可提高模具整体刚度，防止混凝土浇筑时模具变形，提高模具循环利用次数。

优选的，所述内模和外模在高度方向上均间隔设置有若干固定支架，且固定支架上固定有变频振机。

由于以上结构，可根据不同的浇筑阶段调整变频振机频率以保证混凝土管片的浇筑质量和密实度。

优选的，所述内模的左右两侧沿竖向分别设置若干个可拆卸的螺母安装槽埋件，所述每个侧模与螺母安装槽埋件对应高度处设置弧形抽拔棒穿孔，混凝土浇筑后螺母安装槽埋件和弧形抽拔棒处自然形成螺母安装槽和预应力弯螺栓孔道，用于相邻管片间的装配式拼接；抽拔棒直径较小一侧插入螺母安装槽埋件中，直径较大一侧固定于内模上，便于浇筑成型后弧形抽拔棒顺利拔出。

优选的，所述内模的内侧上方设置工作台，工作台配有爬梯，施工人员可通过爬梯上下工作台。

优选的，模具顶部设置两处管片预埋吊钉临时固定点，浇筑时在两点处预埋吊钉，两点间的连线经过管片重心，管片脱模时两个吊钉作为吊点，脱模过程可满足垂直起吊，避免非垂直起吊引起的管片局部磕碰和拼接困难。

优选的，外模、内模和侧模三者结合处均进行倒角处理。

本发明另一个所要解决的问题是提供一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制工艺，利用上述分片预制装配式塔架管片预制模具，结合装配式构件机械化施工理念，实现混凝土管片批量化、集约化生产，提高管片生产效率，保证管片预制精度。为此，本发明采用以下技术方案：

一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制工艺，包括以下步骤：

s1、每施工班次起始，先检查模具各部件是否发生变形和损坏，并对模具内表面进行检查，清除表面残渣，保证模具内表面光滑，并对所有内表面涂刷脱模剂；

s2、按施工图要求绑扎管片钢筋笼，并在钢筋笼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的临时支撑，保证钢筋笼在模具内的整体稳定性。

s3、将钢筋笼吊入模具内，通过底部垫块将钢筋笼支撑于底模上，并使钢筋笼内侧垫块与内模紧密贴合，再调整钢筋笼环向位置，保证管片侧面混凝土保护层厚度；

s4、沿导轨滑动两片外模至夹具处，夹紧顶部和底部的夹具，拧紧两片外模间的连接螺栓，将外模稳定固定于模台上；

s5、检查模具内钢筋笼的稳定性，保证钢筋笼所有垫块均与模具紧密贴合，关闭左右两个侧模并用夹具夹紧；

s6、在侧模穿孔处插入抽拔棒，一端插入内模螺母安装槽埋件内，另一端固定于侧模上，将吊钉预埋件固定于模具顶部的临时固定点上，作为脱模后的管片吊点；

s7、向模具内浇筑混凝土，插入手持式振捣器，边浇筑边振捣，保证管片混凝土的密实，同时启动变频振机，随着浇筑高度的上升调节不同位置振机频率，排除管片混凝土与模具间的气泡；

s8、浇筑完成后，以模具顶沿为基准对管片上表面进行人工收面，反复抹平，管片浇筑完成；

s9、对混凝土管片和模具整体进行就地蒸汽养护，快速提升混凝土强度至脱模强度后，开始脱模操作，拔出侧模上的抽拔棒，释放所有夹具，打开左右两个侧模，拆下两片外模间的连接螺栓，人工沿导轨向外拉离外模，使外模与管片脱离；

s10、将吊钉螺杆拧入顶部预埋件中，两个吊钉作为吊点，用吊机将管片垂直起吊转运至堆场养护堆放。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明提出的一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具，结构设计合理，充分考虑混凝土管片浇筑时模具的可操作性和便捷性，满足混凝土管片的表观、质量和功能需求。

(2)本发明实现混凝土管片的“立式”浇筑，混凝土塔架管片内外侧均与模具直接接触，浇筑后直接脱模，无需进行大面积人工收面，平整度高，表观质量好，不仅简化了施工工艺，还可大幅度提高生产效率。

(3)本发明实现混凝土管片的“立式”浇筑，管片浇筑养护完成后可直接在原体态下进行拼装，无需进行翻身转体，操作简便，避免了翻身转体带来的质量风险和安全风险。

(4)本发明外模拆分为2片，相对于整片减少了脱模时混凝土对模具的吸附力和粘结力，方便脱模。

(5)本发明在每片外模底部设置滚轮和导轨，顶部和底部设置夹具，通过夹具、滚轮和导轨实现内外模的开合，左右两个侧模采用“门轴式”旋转开合设计，整个模具系统无需借助其他机械辅助设备，人工即可完成脱模，操作简便，避免了机械拆卸模具可能带来的变形和损伤，降低模具可循环利用次数。

(6)本发明在内模顶部设置工作平台，整个模具四周均设置有爬梯，混凝土浇筑时操作和观察方便；内外模外侧均设置若干变频振机，根据不同的浇筑阶段调整振机频率对混凝土进行振捣，能够充分保证管片的浇筑质量。

(7)本发明管片棱角处模具均设置倒角，能够有效避免脱模过程管片棱角的磕碰损伤，也有利于后续施工阶段对管片接缝处的二次处理。

(8)本发明在所述一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具的基础上提供了一种管片预制工艺，该工艺引入装配式构件机械化施工理念，规范施工流程，降低人工干预程度，提高管片预制精度，实现混凝土管片批量化、集约化生产，既提高了管片生产效率，同时高精度混凝土塔筒管片也有利于施工阶段管片的快速干式拼装，可大幅缩减施工周期。

附图说明

图1是本发明实施例中一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具的内侧轴侧图。

图2是本发明新型实施例中一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具的外侧轴侧图。

图3是本发明实施例中一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具的平面图。

图4是本发明实施例中内外模拼装示意图。

图5是本发明实施例中内外模脱模示意图。

图6是本发明实施例中内模正视图。

图7是本发明实施例中外模正视图。

图8是本发明实施例中外模侧视图。

图9是本发明实施例中侧模正视图。

图10是本发明实施例中底模平面图。

图11是本发明实施例中工作台平面图。

图12是本发明实施例中弧形抽拔棒与螺母安装槽埋件的连接示意图。

图13是本发明实施例中合模过程剖面图。

图14是本发明实施例中合模后整体轴测图。

图15是本发明实施例中合模后剖面图。

图16是本发明实施例中脱模过程剖面图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1至12所示，一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具，所述混凝土管片预制模具为钢制模具，由模台1、底模2、内模3、外模4、侧模5(左右)、工作台6、变频振机、爬梯7、弧形抽拔棒9、滚轮装置12、滑轨16、螺母安装槽埋件17和支撑系统等组件组成。其中，所述模台1为箱型钢结构平台，由型钢和钢板焊接而成，底部通过螺栓组件与地基紧固连接，为混凝土管片模具提供固定平台。该混凝土管片在圆周方向上为1/4圆，并具有一定锥度。

所述模台1通过若干螺栓组件固定于地基上，内模3通过螺栓连接或焊接于模台1上，内模内侧通过内模斜撑8支撑于模台1上，内模斜撑8两端通过螺栓连接或焊接分别与模台1和内模3相连，保证施工过程中内模3的稳定性。所述模台1设置四根滑轨16，滚轮装置12可沿滑轨16移动。

所述底模2钢板下方设置若干加劲肋，每块加劲肋一端通过螺栓连接或焊接与内模3相连，另一端设置底部夹具10，通过调节底部夹具10夹紧或释放可实现外模4底部的紧固与脱开。

所述外模4分为两片，在每片外模模块外侧合适的加劲肋间焊接2个固定支架11，将变频振机固定于固定支架11上，根据浇筑的不同阶段通过调节振机频率振捣模具内混凝土。所述外模4的每片外模模块底部设置两组滚轮装置12，滚轮装置12上设有外模斜撑13，外模4的不同高度处的加劲肋与外模斜撑13分别通过螺栓连接或焊接相连，保证外模4整体与滚轮装置12稳定连接。

所述侧模5包括左右两块侧模，侧模5一端分别通过旋转轴固定于内模3的左右两个侧壁上，侧模5可沿旋转轴旋转，侧模另一端设置若干侧面夹具15，可通过调节侧面夹具15使外模4与侧模5拉紧或脱离。

所述内模3顶部设置若干顶部夹具14，合模时，通过滑动滚轮装置12沿滑轨16移动外模4，同时旋转侧模5，外模4和侧模5就位后，调节顶部夹具14，使外模4顶部夹紧，调节底部底部夹具10，使外模4底部夹紧，调节侧面侧面夹具15，使外模4与侧模5夹紧，完成整个合模过程。脱模时，释放所有夹具，沿滑轨16方向移动外模4，使外模4脱离，旋转侧模5，使侧模5脱离，再用吊机吊离管片，完成整个脱模过程。

所述内模3左右两侧沿高度方向各设置4个可拆卸的螺母安装槽埋件17，侧模5在对应高度出设置4个穿孔，每个穿孔穿入一根弧形抽拔棒9，弧形抽拔棒9直径较小一侧插入螺母安装槽埋件17中，直径较大一侧通过螺帽固定于侧模5上，管片浇筑完成脱模后拔出弧形抽拔棒9，形成螺母安装槽和预应力弯螺栓孔道。侧模5在所需位置处设有开孔，通过螺栓和垫片将弧形抽拔棒9临时固定在侧模5上，浇筑到混凝土管片中。

所述内模3和外模4顶部设置两处吊钉临时固定点，浇筑时在两点处预埋吊钉，两点间的连线经过管片重心，管片脱模时两个吊钉作为吊点，可保证管片垂直起吊，避免非垂直起吊引起的管片局部磕碰和拼接困难。

所述工作台6通过螺栓连接或焊接固定于内模3上，工作台6下设内模斜撑8，保证工作台6结构稳定性，混凝土浇筑时工作台6提供人员操作空间，工作台6侧面设置爬梯7，供施工人员上下使用。

如图13～16所示，本发明在所述的一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具基础上提供一种分片预制装配式混凝土塔架管片生产工艺，该工艺包含以下步骤：

(1)每施工班次起始，先检查模具各部件是否发生变形和损坏，并对内模3、外模4、侧模5和底模2内表面进行检查，清除表面残渣，保证表面光滑，并对所有内表面涂刷脱模剂；

(2)按施工图要求绑扎管片钢筋笼18，并在钢筋笼18内外侧及底部绑扎固定若干混凝土垫块19，保证混凝土垫块19牢固固定于钢筋笼18上。

(3)起吊钢筋笼18至模具内，将钢筋笼18通过垫块19支撑在底模2上，并使钢筋笼18内侧垫块19与内模3紧密贴合，再以左右侧模5为边界，调整钢筋笼18环向位置，满足侧面保护层厚度要求；

(4)沿导轨16滑动两片外模4至顶部夹具14和底部夹具10处，夹紧顶部夹具14和底部夹具10，拧紧两片外模间的连接螺栓，将外模4稳定固定于模台上；

(5)检查模具内钢筋笼18的稳定性，保证钢筋笼18上的所有垫块19均与内模3、外模4、和底模2紧密贴合，关闭左右两个侧模5并用夹紧侧面夹具15；

(6)在侧模穿孔处插入抽拔棒9，一端插入内模螺母安装槽埋件17内，另一端固定于侧模5上。同时在钢筋笼18顶部预埋吊钉预埋件，作为脱模后的管片吊点；

(7)向模具内浇筑混凝土，从模具上口插入手持式振捣器，边浇筑边振捣，启动固定支架11上的变频振机，随着浇筑高度的上升调节不同位置的振机频率，排除管片混凝土与模具内表面间的气泡；

(8)浇筑完成后，以外模4和内模3的顶沿为基准对管片上表面进行人工收面，反复抹平，形成管片20；

(9)就地搭设蒸汽棚，对管片20进行蒸汽养护，达到脱模强度后，开始进行脱模操作，拔出侧模5上的抽拔棒9，并释放顶部夹具14、底部夹具10和侧面夹具15，打开左右两个侧模5，拆下两片外模4间的连接螺栓，人工滑动外模4下部的滚轮装置12，沿导轨16向外拉离外模4，使外模4与管片20脱离；

(10)将吊钉螺杆拧入管片20顶部预埋件中，两个吊钉作为吊点，用吊机将管片20垂直起吊至堆场养护堆放。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种分片预制装配式混凝土塔架管片预制模具，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。