有光滑内涂覆表面的混凝土柱成型管及其制造方法

本发明涉及一种混凝土柱成型管及其制造方法，它用来接纳往 里灌注的混凝土以制作混凝土柱。该成型管采用由粘合在一起的 纸制的螺旋缠绕板做成的长筒形管，其特征是在成型管内有光滑 内涂覆表面以消除螺旋形缝线和其它在成型的混凝土柱外表面不 希望有的缺陷。

许多年来，人们已经采用混凝土柱成型管，成型管由粘合在 一起的纸制的螺旋缠绕板制成，确定其有一个预定直径的并且涂 覆有适应混凝土脱模性能的塑性材料的内壁表面，这些塑性涂覆 层通常在螺旋缠绕成管之前就涂覆在纸板的一个面上，这些成型 管接纳往里灌注的混凝土待干燥硬化以生产混凝土柱，然后成型 管从混凝土柱上拆除，这一过程是借助涂覆在管内侧的塑性涂覆 层的脱模性能来实现的。现有技术中这种类型的管公开在美国专 利2,677,165和2,914,833中，该专利权人也是本发明权人。

由于这些成型管是螺旋缠绕结构，在成型管的内壁表面上通 常会出现螺旋形缝线和其它不希望有的表面缺陷，在生产出来的 混凝土柱的外表面形成螺旋形缝线和刻在外表面上的凸凹不平之 处。从美观角度来看，在制造的混凝土柱上出现螺旋形疑线和其 它凸凹不平之外都是不理想的，所以有必要对其进行砂磨或其它 后续处理以生产出有光滑外表面的混凝土柱。

为有效解决这些问题，由美国专利4,595,168和专利受让人的 美国专利4,957,270公开了一种分开成型的柔性筒形内衬。该分 开式内衬在混凝土柱成型现场在管成型之后插到混凝土柱成型管 中。虽然分开式内衬可提高成型混凝土柱的表面质量，不会出现 沿成型柱长度方向的竖直缝线，但是这样造价高并很难维护、安 装，也很难解决生产和使用中存在的问题。

本发明的一个目的是提供一种混凝土成型管及其制造方法， 该管用来接纳往里灌注的混凝土以生产混凝土柱，该成型管由螺 旋缠绕的纸板构成，它能消除以上所述的现有涂覆层的缺陷，在 成型管形成一个有光滑涂覆层的内表面同时消除了出现在成型的 混凝土柱外表面上的不希望有螺旋形缝线和其它缺陷。

根据本发明可以发现上述目的可以通过提供一个混凝土柱成 型管来完成，该混凝土柱成型管由粘合在一起的螺旋缠绕纸板制 成，其内壁表面上有螺旋形缝线，当转动该管时在螺旋缠绕纸管 内壁表面上喷涂离心浇注的环氧树脂涂覆层，从而在成型管上形 成光滑涂覆层内表面，进而可消除在混凝土成型柱上的螺旋形缝 线和其它不希望有的缺陷。

优选的螺旋缠绕的成型管包括具有分层叠边的三个内侧板并 且每一个板最低重量范围大约在90-100磅/1000英尺2，密度范围 大约在3.6-4.0磅/点，另外至少有对接边的最低重量范围大约在 70-120磅/1000英尺2和密度范围大约在2.7-3.5磅/点的5个外侧板。 离心浇注的环氧树脂涂覆层最好包括大约75-95％低粘性多功能树 脂和大约25-5％速凝脂肪胺催化剂，离心浇注的环氧树脂涂覆层最 佳厚度在大约0.010-0.125英寸之间。

制造上述混凝土柱成型管的方法包括如下步骤：制成由粘合 在一起的纸制板螺旋缠绕成的长筒形管，通过下述方式在管内壁 表面离心浇注环氧树脂涂覆层，该方式为在管转动到水平位置时 通过最好为喷涂的方式将环氧树脂设置在管内壁表面上，随后使 离心浇注的环氧树脂涂覆层凝固，最好通过在确定的时间内用确 定的温度加热环氧树脂涂覆层使之凝固。

本发明的一些目的和优点已在上面描述，而下面通过结合附 图对本发明优选的实施例的描述可容易得出本发明的其它优点。

图1是根据本发明建造的混凝土柱成型管的透视图；

图2是图1的混凝土柱成型管沿图1中线2-2的部分横断面图；

图3是优选的生产混凝土柱成型管的方法所使用的设备的示意 图；

图4是沿图3中线4-4剖开的图3所示的设备的一个端部立面图；

图5是沿图3中线5-5剖开的图3所表示的设备的一个侧立面图；

图6是表示当转动装置带动成型管转动时在成型管内表面进行 喷涂装置的部分放大图；

图7A、B和C是图3所示的两个转动装置的立面图，表示的是 根据本发明当这些装置采用优选的生产混凝土柱成型管的方法进 行运行时位于三个不同位置上的三个装置。

现在参照附图，图1和图2所示的混凝土柱成型管10用来接纳 灌注的混凝土以生产混凝土柱，它是根据本发明制成的。

这个混凝土柱成型管10首先包括一个由多个螺旋缠绕的板12 制成的一个刚性长筒形管11，该螺旋缠绕的板由纸板粘合而成， 形成有确定直径的内壁表面，并且由于板12螺旋形缠绕形成管11 而在其表面上形成螺旋形缝线。多个板12的螺旋形缠绕以形成管 11很容易被本领域普通技术人员理解，这里不需要对此进行更深 的解释。

混凝土柱成型管还包括有一个离心浇注的环氧树脂涂覆层15， 当管10转动时，环氧树脂通过喷涂涂覆在螺旋缠绕的纸管11的内 壁表面13上，从而在成型管10中形成一个光滑的有涂层的内表面 16，上述喷涂方式和方法将在下文中论述，这样通过在一个已成 型的混凝土柱的外表面进行模压可消除螺旋形缝线和其它不希望 有的缺陷。

通过试验表明，用于涂覆层15的环氧树脂最好包括75-95％最 好是83％的低粘性多功能树脂和大约占25-5％最好是大约17％的速凝 脂肪胺催化剂。

多种涂覆材料经过实验都具有多种特性，这些特征包括脆性， 光滑度并在凝固的涂覆层中不起鼓包，能与纸相容，保持温度的 稳定性，抗磨损，低粘性这样便可成功地进行离心法浇注并节省 费用等等。最早尝试用聚酯和聚氨基甲酸酯作涂覆材料，聚氨基 甲酸酯的柔性不如聚酯，虽然采用聚酯不会在凝固的涂覆层中产 生鼓包，这与聚氨基甲酸酯相同，但它的费用太高。再次实验又 暴露出聚酯涂覆层的脆性。这些特性对船运和装卸这些成品成型 管10是不利的。聚酯涂覆层还有其它问题。

下面进行的实验是掺加多种添加剂的环氧树脂材料作涂覆层。 最后确认从Shell Oil Company买到的环氧树脂的两种混合物，它 们是“Epi-Rez 5027”和“Epi-Cure 874”作为涂覆层15离心 浇注的螺旋缠绕的纸管11的内表面上以生产出一种具备确定特性 的混凝土柱成型管10。通过实验还发现环氧树脂涂覆层15的厚度 大约在0.010-0.125英吋之间，最好是大约0.30英吋可以更好地 实现本发明的目的。

还发现，对于具有标准的24英吋的直径的成型管11，螺旋缠 绕的纸板12应该包括具有通过对边的磨削或加压而形成的边17压 并由于螺旋缠绕而彼此重叠的三层内侧板12，每一个内侧板12最 低重量范围最好有大约90-100磅/1000英尺2，密度范围为范围3. 6-4.0磅/点左右。这三个内侧板12的宽度最好为7.56英吋左右， 其厚度0.025英吋左右。

还可发现，24英吋标准螺旋缠绕纸管11有外侧板，最好至少 有5个，当板螺旋缠绕并在最低重量范围为70-120磅/1000英尺2和 密度范围为2.7-3.5磅/点时它们有对接边18。这些外侧板的宽度 最好为7.188英吋，厚度为大约0.025-0.035英吋左右。管11也包 括一个外表面板，它的最低重量范围是大约70-120磅/1000英尺2 密度范围大约为2.7-3.5磅/点，宽度大约是7.75英吋、厚度大 约是0.015英吋，这个薄外表面板在成型管10上形成了具有理想的 外表面特性。

应用上述结构坚硬有较强致密性的板12沿其分层重叠的纸边 形成管11的内侧三层板12，这样在先于在管11的内表面离心浇 注环氧树脂涂覆层15之前有助于将在管11的内表面13上形成的内 侧螺旋形缝线降到最低程度。根据试验中平均尺寸的混凝土成型 管对管11中板12的优选构造进行选择以便与所选择的环氧树脂涂 覆层15相配合从而形成本发明所希望得到的成型管10上的光滑的 内表面16，这样就克服了成型管现有技术中存在的问题。

以上所研究的板的构造和布置优选的是直径为24英吋的管， 然而对于较小直径管要减少外侧板的数量，对于较大直径管要增 加外侧板的数量，这就可能由仅仅带分层和重叠的边的三层板制 得合适的有内表面涂覆层的管，也可能采用一二个有内侧分层和 重叠的边的板，该板带有2个或3个其边对接的外侧板，而且将环 氧树脂涂覆层的厚度从0.030英吋增加到0.045英吋并且形成一 个光滑的内表面。实验还显示当增加环氧树脂涂覆层的厚度时就 可减少分层和重叠的边内侧板的数量。

图3-7为生产上述的混凝土柱成型管10的优选方法的示意图， 该方法包括以下基本步骤，首先提供一种刚性长筒形管11，其结 构已在上面论述过了，该长筒形管用来接纳向内灌注的混凝土以 形成柱，然后在管的内壁表面上通过最好是喷涂的方式将环氧树 脂涂覆层15离心浇注于其上，环氧树脂涂覆在管11的内侧，将管 11转动到水平位置，使离心浇注环氧树脂涂覆层15凝固。

尽管实现本发明方法的基本步骤有多种类型的装置，设备和 机构，但本申请人发现最好优选用来接纳和放置管11在一个基本 水平位置上和可转动的设备，它是转动设备20，如图3-7所示，它 包括一个框架21，它固定在装在导轨23上的轮22上，它在相对于 管11的横向位置上运动。转动设备20还包括滚子24，其中一个由 马达带动，滚子在水平位置上支撑管11并用来转动管11。另外还 包括一个压紧装置25，它可转动到11的上方位置以便将管压在滚 子24上，该装置25有一个用于转动管11的传动机械，这个压紧装 置25可转动到竖直方向脱离压紧位置从而可将管10加到转动设备 20上或从其上卸下管10。另外也可将两个转动设备20平行地边靠 边放置，其目的将在下文论述。

将环氧树脂涂覆层15喷涂在管11的内壁的步骤可通过采用喷 涂装置30实现。这个装置包括一个喷头31，它固定在伸缩往复式 喷管装置32的端部，该喷管装置32装在通过固定在导轨35上的滚 轮34支撑的框架33上。这样布置，喷管装置32和喷头31可以往复 进入管11，此时当管11由转动装置20转动并且喷管装置30抽出管 11时可将环氧树脂喷涂在管11的内表面13上。橡皮圈36放置在管 11的每一个端部上以封闭住环氧树脂，因为环氧树脂用喷头喷涂 并且在凝固形成环氧树脂涂覆层15之前都是容易溢漏出来的。

还可发现最好当管的转动速度大约在400-850英尺/分钟最好 在750-850英尺/分钟时将环氧树脂涂覆层15离心浇注在管11的内 表面上，喷头31的速度大约0.15-0.50磅/英尺2最好在0.17-0.25 磅/英尺2喷涂环氧树脂，喷头31可用多种适于喷涂环氧树脂材料 的喷头，可采用从商店里可买到的空气助推真空喷枪。

为了使在管11的内表面13上的离心浇注的环氧树脂涂覆层15 凝固，转动装置20要在管的横向位置上运动并离开喷涂装置30向 加热装置40运动。加热装置40还包括一个往复式喷管装置42，其 上有一个适当形式的加热装置41，喷管装置42装在固定在滚轮和 轨道机械上的框架43上，喷涂装置30在环氧树脂涂覆层15涂其上 并凝固后将加热装置伸到管11中，可以发现当在20-25分钟之间加 热温度大约为150°-200°华氏时环氧树脂涂覆层15凝固的效果最理 想。

本发明的最佳实施例是采用如上述的边靠边平行放置的两个 转动装置20和两个加热装置40，该装置40各自设在喷涂装置的每 一边，这样管11就可边靠边水平旋转在转动装置20上，并且每个 转动装置20在管11的横向可以前后运动，这样当一个其上设置 有管11的转动装置20设置在喷涂装置30的位置时，另一个转动装 置20便设置在第一和第二加热装置40的前方的位置上。在这种情 况下，喷涂环氧树脂涂覆层15在管11的内表面13的步骤可以由设 置在两个转动装置20的一个上的一个管11来完成，此时其上带有 离心浇注的环氧树脂涂覆层15的设置在其它转动装置20上的其它 的管11同时用加热装置40来凝固。两个转动装置20同一时间在第 一第二加热装置40上用来同步凝固管11上的涂覆层15。在环氧树 脂涂覆层15凝固后，制成的成型管10从每个的转动装置20上卸下， 待涂覆的管11放到转动装置20上用来随后横向运动到喷涂装置30 的前方。这种连续操作节省了时间、因为离心浇注步骤比凝固 步骤要快。本发明的方法的连续步骤由图7A、B和C图解表示。

这里不可能将所有用于实施本发明的方法的装置逐一描述， 但是通过所图示和描述的足够的细节人们可完全理解本发明的方 法及其优选的步骤。

本发明的混凝土柱成型管和制造该成型管的方法的优选实施 例已在附图和说明书进行了描述，尽管使用的是特定的术语但这 些术语具有一般描述意义并不作为限定使用，本发明的范围由后 附的权利要求加以限定。