预制缝隙式排水沟、预制模具及其施工工艺的制作方法

本申请涉及排水沟技术领域，尤其是涉及一种预制缝隙式排水沟、预制模具及其施工工艺。

背景技术：

目前混凝土道路在使用一段时间后会出现路基沉降，原因是地面水会通过混凝土的接缝、裂缝等进入路基，渗入结构层，使路基发生软化。缝隙式排水沟通常用于设置中间分隔带的市政公路，顶部重建段设有纵向开口用来汇集超高段内侧路面的雨水。为了缩短施工工期，缝隙式排水沟采用预制生产工艺，然后将预制的排水沟运至现场施工。

相关技术见授权公告号为cn208167922u的中国实用新型专利，其公开了一种缝隙式排水沟模具，包括由多块模板围合成的一个上端为开口的长方体形箱体，各模板之间通过螺丝可拆卸式连接，箱体内设有膨胀装置。

针对上述相关技术，发明人发现存在以下问题：混凝土浇筑到模具后，靠近模具表面的混凝土与芯部的混凝土硬化速度差异大，导致制作的排水沟质量难以控制。

技术实现要素：

为了改善预制排水沟表面与芯部硬化速率差异大的问题，本申请提供一种预制缝隙式排水沟、预制模具及其施工工艺，其具有提高预制过程中混凝土硬化均匀性的优点。

第一方面，本申请提供一种预制缝隙式排水沟，采用如下的技术方案：

一种预制缝隙式排水沟，包括呈长方体结构且带有贯穿性排水通道的混凝土基体，混凝土基体的一面开设有与排水通道连通的开口，混凝土基体中埋设有支撑骨架，所述支撑骨架包括换热组件，换热组件包括靠近混凝土基体表面设置的多个第一换热件和靠近排水通道内壁设置的多个第二换热件。

通过采用上述技术方案，在制作排水沟的过程中，混凝土浇注后，通过靠近混凝土基体表面的第一换热件和靠近排水通道的第二换热件，能够调节混凝土表面和内部的温差，提高混凝土基体硬化时的均匀性，提高排水沟的质量。

可选的，所述第一换热件和第二换热件均包括换热管，换热管的一端设有进流孔，换热管的另一端设有出流孔，进流孔和出流孔位于开口两侧；所述第一换热件上的进流孔与第二换热件上的进流孔位于开口同一侧并露出混凝土基体，所述第一换热件上的出流孔与第二换热件上的出流孔位于开口另一侧并露出混凝土基体。

通过采用上述技术方案，水从第一换热件的进流孔和第二换热件的进流孔进入，在与混凝土进行热交换后从各自的出流孔流出，通过调节水温能够方便的对混凝土基体的硬化温度进行控制，使得混凝土硬化尽可能符合实验室调配比例时的硬化温度条件，提高混凝土硬化过程中的一致性，提高排水沟的质量。

可选的，所述第一换热件和第二换热件均包括换热管，换热管的一端设有进流孔，换热管的另一端设有出流孔，进流孔和出流孔位于开口两侧；所述第一换热件上的进流孔与第二换热件上的出流孔位于开口同一侧并露出混凝土基体，第一换热件上的出流孔与第二换热件上的进流孔连接并位于混凝土基体内。

通过采用上述技术方案，第一换热件的进流孔和第二换热件的进流孔位于混凝土基体的两侧，从而使得换热条件更加均匀，提高排水沟制作的生产条件一致性，质量稳定性提高。

可选的，所述支撑骨架还包括多个横筋和纵筋固定形成的钢筋笼，每个换热管均与多个横筋环绕固定连接。

通过采用上述技术方案，换热管一方面作为钢筋笼的一部分提高混凝土的连接强度，另一方面作为热源交换载体调控混凝土内部的温度，此外，换热管通过横筋将热量横向传递，从而能够对相邻两个换热管之间混凝土进行温度调节，增加了热交换区域。

第二方面，本申请提供一种预制缝隙式排水沟的预制模具，采用如下的技术方案：

一种预制缝隙式排水沟的预制模具，包括可拆卸连接的外模和内模，外模与内模形成用于制作混凝土基体的模腔，外模底壁设有用于形成开口的开口板，所述外模安装有用于与换热组件连接并向换热组件输送换热介质的控温源输送组件。

通过采用上述技术方案，模具结构简单，从够通过控温源输送组件对浇筑的混凝土硬化温度进行控制，便于批量化生产时质量稳定控制，提高排水沟质量合格率。

可选的，所述控温源输送组件包括进流管和出流管，进流管和出流管上均连接有穿过外模底壁的连接口，连接口与第一换热件和第二换热件连接。

通过采用上述技术方案，控温源输送组件位于外模底壁，减少了模具的零件，组装模具时提高操作效率。

可选的，所述连接口与第一换热件和第二换热件插接。

通过采用上述技术方案，组装模具时，支撑骨架能够通过第一换热件和第二换热件分别与连接口插接，安装快捷，并且能够对支撑骨架起到定位和防止位移的作用。此外，浇注完毕拆模时，支撑骨架位于预支排水沟内，能够方便与外模底壁进行分离，拆模方便。

可选的，所述内模为一侧开口的弹性管，内模中连接有内模定型组件，所述内模定型组件包括内部的气囊和包覆在气囊外部的调温袋，气囊的一端固定连接有用于充放气的气嘴，调温袋的一端连接有用于充水和排水的连接头。

通过采用上述技术方案，气囊能够调节内模的轮廓外径，便于拆卸内模。调温袋能够对内模的温度进行调节，提高混凝土芯部与表面的硬化温度一致性，有利于质量稳定控制。

第三方面，本申请提供一种预制缝隙式排水沟的施工工艺，采用如下的技术方案：

一种预制缝隙式排水沟的施工工艺，包括以下步骤：

排水沟预制：支撑骨架预制，模具组装，调温充气，混凝土浇筑，拆模养护，得到预制排水沟；

沟槽开挖：根据图纸设计要求开挖沟槽；

排水沟安装：将预制排水沟铺设到沟槽内，相邻两个预制排水沟连接处密封处理；

基土回填：将开挖沟槽的基土回填到排水沟两侧的沟槽中。

通过采用上述技术方案，预制排水沟能够快速在现场施工，缩短施工周期，施工质量高。

附图说明

图1为本申请实施例制作模具的整体结构示意图；

图2为外模的底板结构示意图；

图3为显示连接管与底板连接结构在图2中a-a向的剖视图；

图4为钢筋骨架和外模结构的示意图；

图5为显示换热组件与底板连接结构的剖视图；

图6为本申请实施例预制排水沟结构整体示意图；

图7为本申请实施例预制排水沟施工流程图。

附图标记说明：1、外模；11、底板；111、开口板；12、侧板；121、定位条；13、前端板；131、插口模圈；14、后端板；141、插头模孔；142、挡圈；2、支撑骨架；21、横筋；22、纵筋；23、换热组件；231、第一换热管；232、第二换热管；233、密封垫；3、内模；4、内模定型组件；41、气囊；411、气嘴；42、调温袋；421、连接头；5、控温源输送组件；51、进流管；52、出流管；521、连接口；6、预制排水沟；61、排水腔；611、插口；62、开口。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种预制缝隙式排水沟的预制模具。参考图1，制作模具包括内部中空、一侧敞口的外模1和安装于外模1中的内模3，外模1与内模3之间的模腔中安装有支撑骨架2，内模3的内腔中安装有内模定型组件4，外模1的底部安装有控温源输送组件5。在制作排水沟时，将混凝土浇筑到外模1与内模3形成的模腔内，内模定型组件4能够调节内模3的轮廓外径大小，控温源输送组件5能够对混凝土内部的温度进行调节，提高提高混凝土凝固均匀性，支撑骨架2在混凝土凝固硬化后提高排水沟的整体强度。

参考图2和图3，外模1包括底板11、两块侧板12、前端板13和后端板14，两块侧板12通过螺栓平行固定于底板11相对两侧，前端板13通过螺栓固定于侧板12的一端，后端板14通过螺栓固定于侧板12的另一端，前端板13与后端板14平行，使得外模1呈长方体结构。根据需要，前端板13和后端板14也可以通过螺栓固定于底板11的端面。

前端板13的中部开设有圆形的通孔，通孔侧壁一体固定或焊接固定有环形的插口模圈131，插口模圈131的轮廓外径沿着通孔轴线方向自模腔内部向外模1外部逐渐增加。这样混凝土凝固后能够在该处形成圆台形的插口。

后端板14的中部开设有圆形的通孔，通孔的直径自外模1外侧向内腔逐渐增加，以便在混凝土凝固后在此处形成插头。通孔的小端侧壁沿周向延伸一体形成有挡圈142。内模3的端部抵接到挡圈142内壁，挡圈142能够防止混凝土流出到外模1外部。前端板13和后端板14上的通孔同轴设置。

侧板12为矩形板，侧板12、前端板13和后端板14均可以采用蜂窝板制作，具有良好的隔热性能。侧板12靠近底板11一侧的内壁一体设有定位条121，定位条121靠近底板11一侧熔接有一层橡胶密封层。定位条121一方面能够提高快速使得侧板12安装到位，以便侧板12上的螺纹孔与底板11上的螺纹孔对齐；另一方面定位条121压在底板11边缘，橡胶密封层能够防止混凝土渗入到侧板12与底板11连接处的间隙。再者，定位条121使得预制的排水沟在该处的棱角位置形成倒角，降低了拆模时棱边位置损坏的可能。

参考2和图3，底板11靠近模腔的一面沿着前端板13的通孔轴线固定有开口板111，开口板111的横截面可以呈梯形，用于形成排水沟的开口。底板11位于开口板111一侧的厚度小于另一侧的厚度，以便制作的排水沟形成防水台。

控温源输送组件5包括穿设于底板11内部的进流管51和出流管52，进流管51和出流管52各有两个，一个进流管和一个出流管为一组并位于开口板111的一侧；进流管和出流管上沿长度方向均固定有连接口521，连接口521穿过底板11并露出，连接口521可以为圆台形的扩孔。进流管51和出流管52的两端均安装有一个控制阀。在其他实施例中，进流管51的一端封闭和另一端安装有控制阀，出流管52的一端封闭和另一端安装有控制阀。

参考图4和图5，支撑骨架2包括多个平行设置的横筋21和垂直于横筋21焊接固定的纵筋22，纵筋22由矩形的外框和带有开口的圆形的内框组成，外框和内框可以为钢筋弯折制成，内框上的开口用于开口板111穿过。

在横筋21上安装有多个换热组件23，换热组件23包括垂直于横筋21固定设置的第一换热管231和第二换热管232，第一换热管231的轮廓为一侧敞口的矩形，第二换热管232的轮廓为一侧开口的圆形，第二换热管232上的开口与纵筋22上的开口位置一致。

参考图4和图5，第一换热管231的一端为进流口和另一端为出流口，第二换热管232的一端为进流口和另一端为出流口。此处第一换热管231的出流口与第二换热管232的进流口通过管道连通，第一换热管231的进流口与第二换热管232的出流口在开口板111的同一侧，第一换热管231的进流口插入到进流管51的连接口521中，第二换热管232的出流口插入到出流管52的连接口521中。

水能够沿着进流管51进入，并经连接口521分流到各个第一换热管231中，水再经过第二换热管232后流出到出流管52中，从而形成循环，以便通过控制水的温度来调节浇筑的混凝土内部的温度，提高混凝土的凝固均匀性。这里水也可以换成其他可进行热交换的流体。

在安装支撑骨架2时，由于第一换热管231的进流端和第二换热管232的出流端插入到底板11上的连接口521中，能够快速进行定位，在浇筑过程中还能防止支撑骨架2发生位移，提高排水沟质量一致性。

为了防止模腔中浇筑的混凝土进入到连接口521中，在第一换热管231的进流端和第二换热管232的出流端固定有弹性的密封垫233，密封垫233可以为熔固在换热管上的橡胶垫。在其他实施方式中，连接口521还可以突出于底板11一段距离，如3-5cm，连接口521插入到第一换热管231和第二换热管232中。

在其他实施方式中，相邻两个第一换热管231的进流口交替设置在开口板111的两侧，与之对应的相邻两个第二换热管232的出流口交替设置在开口板111的两侧。这样可以进一步提高水在混凝土中热交换的均匀性。

在其他实施方式中，第一换热管231与第二换热管232不连通，第一换热管231的进流端与连接口521插接，第一换热管231的出流端也与开口板111另一侧的连接口521插接。第二换热管232的进流端与连接口521插接，第二换热管的出流端也与开口板111另一侧的连接口521插接。

在其他实施方式中，进流管51与出流管52的位置可以互换。

参考图4和图5，内模3为圆形管状结构，内模3具有一定弹性能够发生形变，内模3的侧壁沿母线方向开有缺口，以便内模3在内模定型组件4的作用下调节轮廓外径。此处内模3为pvc材质的内模，在其他实施方式中，内模3也可以为橡胶内模、0.3-0.8mm厚的不锈钢内模。

内模定型组件4整体呈圆柱状，内模定型组件4包括内部的气囊41和包覆在气囊41外部的调温袋42，气囊41的一端固定连接有气嘴411，气嘴411用于向气囊41中充放气，以改变整个内模定型组件4的外轮廓直径；调温袋42的一端连接有连接头421，连接头421用于向调温袋42内充入水和排出水，以调节混凝土靠近内模3处的温度。

参考图6，混凝土浇筑完成并硬化后拆模，形成预制排水沟6。预制排水沟6的内部设有由内模3形成的排水腔61，排水腔61的一端设有插口611，排水腔61的另一端连接有插头，以便安装时相邻两个预制排水沟6能够顺利插接。预制排水沟6的一侧开有与排水腔61连通的开口62，用于收集路面积水。

该预制缝隙式排水沟的预制模具进行生产的方法如下：

组装外模：将侧板12、前端板13、后端板14和底板11通过螺栓固定连接在一起形成外模1。

预制支撑骨架2：将钢筋剪切成所需尺寸，一部分形成横筋21，另一部分弯折制成纵筋22，把纵筋22套在横筋21上焊接固定。将铝合金管剪切成所需尺寸，该尺寸大于用于制作纵筋22的钢筋5-10cm，然后弯折制成换热组件23，在换热组件23的端部套设橡胶密封垫并熔固。将换热组件23焊接固定在横筋21上。

组装模具：将支撑骨架2放置到外模1内并定位固定，把内模3从前端板13的通孔插入，然后放入未充气的内模定型组件4。

调控温度：根据实验室测定的配比混凝土在不同温度下的凝固硬化曲线，结合环境温度和拆模时间，选择确定供水温度。通过进流管51向换热组件23通入调温水，通过连接头421向调温袋42内通入调温水，然后对气囊41进行充气。

浇筑混凝土：向模腔中浇筑预先搅拌均匀的混凝土。

拆模：待混凝土硬化达到一定要求后，放气并排水，将内模定型组件4拆除后，取下内模3。继续保持对换热组件23通水，待达到拆模时间后，停止供水，将外模1拆除后进行洒水养护，即可得到预制缝隙式排水沟。

本申请实施例还公开了一种预制缝隙式排水沟的施工方法，如图7所示，包括以下步骤：

支撑骨架2预制：将钢筋剪切成所需尺寸，一部分形成横筋21，另一部分弯折制成纵筋22，把纵筋22套在横筋21上焊接固定。将铝合金管剪切成所需尺寸，该尺寸大于用于制作纵筋22的钢筋5-10cm，然后弯折制成换热组件23，在换热组件23的端部套设橡胶密封垫并熔固。将换热组件23焊接固定在横筋21上。

模具组装：将侧板12、前端板13、后端板14和底板11通过螺栓固定连接在一起形成外模1。将支撑骨架2放置到外模1内并定位固定，把内模3从前端板13的通孔插入，然后放入未充气的内模定型组件4。

调温充气：根据实验室测定的配比混凝土在不同温度下的凝固硬化曲线，结合环境温度和拆模时间，选择确定供水温度。通过进流管51向换热组件23通入调温水，通过连接头421向调温袋42内通入调温水，然后对气囊41进行充气。

浇筑混凝土：向模腔中浇筑预先搅拌均匀的混凝土。

拆模：待混凝土硬化达到一定要求后，放气并排水，将内模定型组件4拆除后，取下内模3。继续保持对换热组件23通水，待达到拆模时间后，停止供水，将外模1拆除，即可得到预制缝隙式排水沟。

沟槽开挖：根据图纸设计要求使用工具开挖出沟槽，修平沟槽底部。

预制排水沟6安装：将预制排水沟6依次铺装，相邻两个预制排水沟6的连接处放置密封条。

基土回填：将开挖沟槽的基土回填到预制排水沟6两侧的沟槽内并压实。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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