一种轻量化中高压模具及其制备方法与流程

本发明涉及一种轻量化中高压模具。

背景技术：

中高压模具在中高压注浆生产产品中是非常重要的存在。相比传统的石膏模具，中高压模具做出的坯体致密度高、注浆效率高、缺陷少，模具使用寿命超长。搭配中高压注浆工艺，中高压吃浆压力大(0.2-1.0mpa)，模具合模压力需求高，防止模具因合模压力过大模具被压裂，对模具整体强度需求高，为提高模具强度，现中高压模具内部普遍采用普通混凝土(石子、砂子、水泥混合物)浇筑填充(模具抗压强度为45-60mpa)，单套模具总重量在900kg以上，多套模具上线注浆时，一方面线体需承受的压力大，一定的时间后，线体因压力过大的原因导致变形，模具受力不均被压坏或漏浆，影响生产；另一方面模具过重，增加现场工作人员开合模的操作强度及时间。现采用模具内部轻量化填充工艺，降低模具重量。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种轻量化中高压模具。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种轻量化中高压模具，原料按质量比，包括：

混合物ⅰ：

其中，水泥：硅灰粉：陶粒：砂子＝48-52：1.5-3.5：16-20：55-60；

聚羟酸系高效减水剂，掺量为水泥量的0.5-1.5％以及陶粒干陶粒总量的0.4-0.6％；

水/(水泥+硅灰粉)比：0.3-0.35：1；

防膨胀剂：添加量为水泥量的1.5-2.5％；

混合物ⅱ：

水泥：砂子：水质量为0.9-1.1：0.9-1.1：0.2-0.4；

聚羟酸系高效减水剂，掺量为水泥量的0.5-1.5％；

模具抗压强度40-45mpa，模具密度范围为1500～1600kg/m3。

其中，

水泥：p.o42.5及以上的普通硅酸盐水泥；如果低于该标准，制备出的产品难以达到本发明所需求的混凝土强度。

陶粒：密度等级≥700，颗粒直径在8-12mm；如果密度等级低于700，陶粒本身强度性能变低，作为骨料填充到混凝土内部，导致混凝土整体强度降低，无法达到需要的强度；颗粒直径在8-12mm是因为在该直径范围内的尺寸的颗粒比表面积大，单位可承受的压力大，增加混合物强度。但如果直径过小，虽然比表面积大，但内部空隙少，密度大，达不到减重效果。

砂子：中粗砂，模数为2.4-3.3#；砂子模数代表沙粒大小，模数为2.4-3.3#的砂子可以填补混合物中陶粒与陶粒之间的空隙，使空隙变小，降低混合物内部空隙率。

减水剂：聚羟酸系高效减水剂，掺量0.5-1％；减水剂是为了减少水的使用，在一定范围内，水/水泥的比例降低，有助于增大混合物硬化强度；小于0.5％时，掺量偏低，减水效果不明显，混合物强度提升小；掺量偏高，大于1％时，混合物内部离析、泌水无法硬化。

硅灰粉：粒径＜5μm；硅灰粉小粒径比表面积大，充分和硅灰粉与水泥水化产物氢氧化钙反应生成凝胶产物，填补水泥颗粒之间，使微观结构致密。

在本发明的优选实施例中，混合物ⅰ中，水泥：硅灰粉：陶粒：砂子＝50：2.5：18：57。

在本发明的优选实施例中，混合物ⅰ中，聚羟酸系高效减水剂掺量为水泥量的0.5-1.0％。

在本发明的优选实施例中，混合物ⅱ中，聚羟酸系高效减水剂掺量为水泥量的0.5-1.0％本发明的另一目的，在于提供一种轻量化中高压模具的制备方法，其包括如下步骤：

1)在模具浇注之前，将陶粒放入水中浸泡12-30h，浸泡时，根据陶粒量的0.4-0.6％加入减水剂，均匀混合浸泡；

2)浸泡好的陶粒滤除去外表水分，陶粒、砂子、水泥、硅灰粉按照称量好的量倒入搅拌机中，搅拌均匀；搅拌过程中加入防膨胀剂，干料充分混合均匀；

4)按照水/凝胶材料(水泥和硅灰粉总量)的比例进行水份称量，减水剂按照凝胶材料量的0.5～1％称量，减水剂和水混合均匀后，分段均匀加入搅拌机中搅拌；得混合物ⅰ；混合物ⅰ搅拌均匀后，填充模具，模具填充到离表面5-10mm处；

5)另外调制混合物ⅱ，按照混合物ⅱ的比例混合水泥：砂子：水，外加减水剂调制，使用混合物ⅱ填充铺平模具表面；

6)模具进行养护至养护结束。

一较佳实施例之中：步骤4)中，混合物ⅰ搅拌2.5min，浆料搅拌均匀，分段下料，模具狭小位置小量填充后震动填实，超狭小区域，使用手动捣塞填实，狭小位置一次下料时，应少量，防止内部出现空块；使用震动棒时，采用快插慢拔方式，每次震动时间5～8s，震动间距缩小为8～10cm，防止陶粒上浮以及使模具内部均匀填实，防止空块。

一较佳实施例之中：步骤6)的养护方法为：模具硬化24h前，禁止移动或震动，48h后，拆掉围板对表面进行处理，前一周对模具进行每天3-4次的洒水保养，放置28d后，模具上线使用。

本发明技术方案与背景技术相比，具有如下优点：

在保持抗压强度的前提下，本发明的模具能够减重约30％，模具上线注浆时，线体需承受的压力大大减小，防止线体因压力过大的原因导致变形，杜绝模具受力不均被压坏或漏浆而影响生产；同时可以减轻现场工作人员开合模的操作强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为混合物填充浇注。

图2为填充成型模具表面。

图3为良好浇注样块。

图4为空块样块。

图5为模具试验实物图。

具体实施方式

本发明轻量化模具包含如下6种材料：水、水泥、陶粒、砂子、减水剂、硅灰粉、防膨胀剂：

其中原料参数需要控制如下：

1、水泥(参数要求：p.o42.5及以上的普通硅酸盐水泥)，在本发明以下实施例中，使用的为金狮牌普通硅酸盐p.o42.5型号的水泥。

2、陶粒：(参数要求：密度等级≥700，颗粒直径在8～12mm，圆球状)。

3、砂子：(参数要求：中粗砂，模数为2.4-3.3#)

4、减水剂：(参数要求：聚羟酸系高效减水剂，在本发明以下实施例中，使用的为沈阳兴正和化工有限公司的聚羟酸减水剂。

5、硅灰粉(参数要求：粒径＜5μm)；

6.防膨胀剂：在本发明以下实施例中，使用的为厦门鑫田达商贸有限公司的uea型膨胀剂。

7、水/胶比(参数要求：0.3～0.35)

操作步骤：

1.以水泥为计算参照，确定总量需要水泥量

2.按照表1至表4水泥：硅灰粉：陶粒：砂子的重量比例计算好各组分材料重量

3.在模具浇注的前一天晚上，将计算好的陶粒放入水中浸泡12h以上，水加入量高过陶粒面即可，浸泡时，根据干陶粒总量的0.5％加入减水剂，均匀混合浸泡。

4.将浸泡好的陶粒滤除外表水分，陶粒、砂子、水泥、硅灰粉按照称量好的量倒入强制式搅拌机中，陶粒及干料加入时，均匀分散开，防止在规定时间内搅拌不均匀。

5.干料搅拌过程中加入防膨胀剂(步骤4水泥量的2％)，混合均匀1min。

6.按照水/凝胶材料比例进行水份称量，减水剂按照凝胶材料量的1％称量，减水剂和水混合均匀后，分段均匀加入搅拌机中搅拌，得混合物ⅰ。

7.混合物搅拌2.5min，浆料搅拌均匀，分段下料，模具狭小位置小量填充后震动填实，超狭小区域，使用手动捣塞填实，狭小位置一次下料时，应少量，防止内部出现空块。

8.使用震动棒时，采用快插慢拔方式，每次震动时间5-8s，震动间距缩小为8-10cm，防止陶粒上浮以及使模具内部均匀填实，防止空块。

9.模具填充到离表面5mm处，按照水泥：砂子：水质量为1：1：0.3的比例，外加1％水泥量的减水剂调制混合物，得混合物ⅱ，填充铺平模具表面。

10.模具硬化24h前，禁止移动或震动，48h后，拆掉围板对表面进行处理，前一周对模具进行每天3～4次的洒水保养，放置28d后，模具上线使用。

作为模具内部填充材料，为了满足模具生产要求，需要把控模具的重要性能为模具强度，模具注浆时需要承受巨大的合模压力，注浆压力越大，合模压力越高；模具整体强度越高，其能承受的压力越大，合模压力对模具影响越小，所以在模具重量减轻的同时，模具强度需满足生产条件。

以下为各组分配比对混凝土强度的试验数据

表1

由上表数据可知：1号试验相比最佳，初始配比设为1号配比

表2

备注：普通混凝土密度约为2.15

抗压强度的测试方法使用万能试验机，按照标准混泥土样块150mm*150mm*150mm的尺寸进行抗压强度试验

由试验结果可知：4号试验陶粒过多，样块出现空块现象，综合强度和减重，1号试验样块为最佳，减重越30％，陶粒添加量为水泥用量的0.3～0.4

表3

由上表数据可知：前几组试验随着硅灰粉外加量增加，试验样块强度增大，随着外加量继续加大后，样块强度提升缓慢，直到强度不再增加；综合试验组数据，优质试验组为4.5.6号，硅灰粉添加量为水泥量的0.05～0.06

混合物浇注时，使用震动棒进行均匀平铺时，由于陶粒轻质属性，震动时易上浮，所以，控制混合物水添加量，减小震动过程中陶粒上浮的问题，且控制水添加量，可以提高样块硬化强度。

表4

由试验可知：在控制水/胶比为0.3～0.35的状态下，通过调整减水剂的添加量，1、2号无法混匀成型；7号添加减水剂过多，样块出现析水、水泥离析空块现象；3、4、5号试验良好，强度高，优质试验组，减水剂添加量为水泥量的0.5％～1.0％

以上试验组样块为150mm*150mm*150mm的尺寸，在样块保养28d后万能试验机进行抗压强度测试得出数据。

减重前模具重量为893kg；减重后模具重量为628kg(表4的第3组)。模具减重约30％。

根据试验数据得出陶粒添加量为0.3～0.4；硅灰粉添加量为0.05～0.06；减水剂添加量为0.5％～1.0％，进一步得出配比(水泥：硅灰粉：陶粒：砂子＝50：2.5：18：57)，水固定添加0.3～0.35倍水泥量，使用模具轻量化填充工艺制作模具，模具强度约为40-45mpa，减重约为30％。

由于新模具制作完成后总重量约620kg，模具上线注浆时，线体需承受的压力大大减小，防止线体因压力过大的原因导致变形，杜绝模具受力不均被压坏或漏浆，影响生产；同时减轻现场工作人员开合模的操作强度。

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