一种可变尺寸的混凝土预留孔器及成孔方法与流程

本发明涉及混凝土预留孔，具体为一种可变尺寸的混凝土预留孔器及成孔方法。

背景技术：

1、混凝土预留孔是指在混凝土结构构件(如梁、板)中，为满足某些特殊需要(如水、电、暖穿管、设备预埋螺栓等)，在施工时提前预留孔洞。常见的预留孔形式为圆孔、方孔两种。

2、现有的混凝土预留孔施工方法主要是使用木模具或铁模具提前预留，待混凝土浇筑完成形成一定强度后再取出木模具或铁模具。木模具虽然造价低、易取出，但其缺点是固定困难、孔径尺寸难以保证、孔内遗留杂物难清除。铁模具克服了木模具的上述缺点，但是造价高，预留孔尺寸受限于市面的铁管尺寸，且铁管难以从孔内取出(混凝土与铁粘结性能好)；施工现场常将铁模具露出孔外部分切除，将铁模具遗留在孔内，造成大量浪费。且不论木模具还是铁模具，都需要根据不同尺寸的预留孔现场制作或选购；另外，木模具和铁模具形成的预留孔侧壁较为光滑，对于需要二次灌浆的情况，不利于新老混凝土的粘结。

3、总之，现有的混凝土模具无法实现既造价低、易取出、孔内无遗留杂物，又能保证孔径尺寸。现有的混凝土模具只能制作固定形状与尺寸的混凝土预留孔，一旦混凝土预留孔的形状与尺寸发生变化，就必须制作新的混凝土模具，模具仅能使用一次，利用率低，使用成本较高。现有的混凝土模具无法保证混凝土预留孔侧壁的粗糙度。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可变尺寸的混凝土预留孔器及成孔方法。既造价低、易取出、孔内无遗留杂物，又能保证孔径尺寸、孔内如需二次灌浆时的粘结强度；能够改变尺寸，满足不同形状与尺寸的混凝土预留孔的制作需求。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种可变尺寸的混凝土预留孔器，包括支架、中心杆、第一螺母、第二螺母、第一定位圆盘、第二定位圆盘、第一刻度杆、第二刻度杆、固定器、控制器与卷皮；所述支架固定在基础面上，用于支撑中心杆；所述第一螺母、第二螺母与中心杆螺纹连接，且螺纹旋向相反；所述第一定位圆盘、第二定位圆盘安装在中心杆上，位于第一螺母、第二螺母之间；所述第一刻度杆、第二刻度杆分别铰接在第一螺母、第二螺母上，分别搭在第一定位圆盘、第二定位圆盘上，第一刻度杆、第二刻度杆之间通过弹簧相连；所述固定器固接在第一定位圆盘、第二定位圆盘上，卷皮缠绕在固定器上；所述控制器固接在第一刻度杆、第二刻度杆或弹簧上。

4、进一步地，所述支架与中心杆转动连接。

5、进一步地，还包括导轨杆，所述导轨杆依次穿过第一螺母、第一定位圆盘、第二定位圆盘与第二螺母，用于导向。

6、进一步地，所述控制器包括控制环与控制片，控制环固接在第一刻度杆、第二刻度杆上，控制片固接在弹簧上。

7、进一步地，所述第一刻度杆、第二刻度杆端部均设有通孔，弹簧两端设有挂钩，弹簧的两端分别挂在第一刻度杆与第二刻度杆上。

8、进一步地，所述卷皮采用厚度在0.5毫米以下的薄铁皮制作，外表面设有刻痕，为卷尺结构。

9、进一步地，所述第一刻度杆、第二刻度杆为四个，四个第一刻度杆与第一螺母的铰接点为矩形，四个第二刻度杆与第二螺母的铰接点为矩形，用于制作圆形预留孔或矩形预留孔。

10、一种圆形、方形混凝土预留孔制作方法，具体包括如下步骤：

11、1)通过旋转中心杆，带动第一螺母、第二螺母沿着导轨杆同时相向或相背运动，调整控制器尺寸，使得控制器尺寸与混凝土预留孔尺寸一致；

12、2)依据混凝土预留孔的粗糙度选择刻痕稀疏程度不同的卷皮，粗糙度大则刻痕密；将卷皮缠绕在控制器上1～2圈，并固定在固定器上；弹簧初始为拉紧状态，相当于施加预紧力；

13、3)通过支架将混凝土预留孔器固定在设定位置；

14、4)浇筑混凝土并养护，待混凝土成型后，旋转中心杆使第一螺母、第二螺母相背运动，缩小控制器尺寸；

15、同时，解除固定器对卷皮的约束，使其自动回收，缠绕回固定器；

16、5)将混凝土预留孔器从制好的混凝土预留孔中取出。

17、进一步地，所述步骤1)还包括建立计算模型，通过数学模型调整控制器尺寸，使得控制器尺寸与混凝土预留孔尺寸一致；

18、ⅰ设定第一定位圆盘与第一刻度杆的交点为相对固定点a，控制环外沿上的一点为外接圆控制点b，控制片外沿上的一点为c，第一刻度杆与第一螺母的铰接点为物理计算点d，第一刻度线与弹簧的交点为物理计算点e；

19、设定支架与固定面的交点为原点m(0，0)，建立由x轴、y轴构成的直角坐标系；

20、状态一时d、e、a三点的坐标为：d(l+r1，h-h1)、e(l+r2，h-h1-h2)、a(l+r3，h-h1-h)；

21、ⅱ设定中心杆顺时针旋转α3°、中心杆向下移动kα3、第一螺母向下移动h’为状态二，相对于原点m，d’、a’的坐标为：d’(l+r1，h-h1-h’)、a’(l+r3，h-h1-h-kα3)；

22、若求得e’点坐标，则状态二下的所有点的坐标均已解出；

23、ⅲ求e’点的坐标：

24、在状态一变换到状态二时，插入一个中间状态，记作状态三；将状态一变换到状态二拆解为，先假设固定第一定位圆盘位置不变，相对移动至d1、e1点，利用相似三角形可求解d1、e1坐标，记此状态为状态三；再让第一定位圆盘、第一螺母共同向下移动kα3，d1、e1共同运动至d’、e’，则点e’坐标可解；

25、不考虑z方向坐标，则d(l+r1，h-h1)，a1(xa,ya)，d1(xd1,yd1)，e1(xe1,ye1)；

26、xa＝l+r3，ya＝h-h1-h，xd1＝l+r1，yd1＝h-h1-h'+kα3          (1)

27、根据相似三角形规律可知：

28、

29、刻度杆的长度d1e1＝l1，则:

30、

31、进而可求得e1点坐标为：

32、

33、

34、将第一定位圆盘的运动加入到整体运动中，即第一定位圆盘、第一螺母共同向下运动了kα3，可得：

35、

36、

37、则最终可求得e’点坐标为：

38、

39、将公式(1)及k值、l1值带入公式(8)，则e’点坐标可解；

40、若e’的坐标为e(x，y)，则通过几何关系和几何尺寸可求得b、c点坐标分别为b(x+a1cosβ1，y+a1sinβ1)、c(x+a2cosβ2，y-a2sinβ2)。

41、对于任意形状的预留孔，可仿照圆形、方形混凝土预留孔制作方法中的计算方法，找到任意形状预留孔的计算控制点位置，仅通过修改控制器和第一、第二刻度杆的尺寸、数量即可实现任意形状的预留孔。

42、与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果或优点：

43、1、本发明能满足不同形状与尺寸的混凝土预留孔的制作需求：通过旋转中心杆，带动第一螺母、第二螺母沿着导轨杆同时相向或相背运动，调整控制器尺寸，使得控制器尺寸与混凝土预留孔尺寸一致；进而能够适配不同尺寸的混凝土预留孔，而且能够保证孔径尺寸，能够多次使用，利用率高，使用成本较低。

44、本发明容易取出：待混凝土成型后，旋转中心杆使第一螺母、第二螺母相背运动，缩小控制器尺寸；便可将混凝土预留孔器从制好的混凝土预留孔中取出，且孔内无遗留杂物。

45、2、本发明卷皮外表面设有刻痕，所形成的预留孔侧壁较为粗糙，满足了预留孔侧壁粗糙度的要求，而且通过刻痕的稀疏能够调整粗糙度，以适应不同混凝土预留孔对粗糙度的要求。

46、3、本发明第一刻度杆、第二刻度杆端部均设有通孔，弹簧两端设有挂钩，弹簧的两端分别挂在第一刻度杆与第二刻度杆上。弹簧装卸方便，提高了装置的简便性。

47、4、本发明控制环固接在第一刻度杆、第二刻度杆上，控制片固接在弹簧上；第一刻度杆、第二刻度杆为四个，四个第一刻度杆与第一螺母的铰接点为矩形，四个第二刻度杆与第二螺母的铰接点为矩形，用于制作圆形预留孔或矩形预留孔。能够同时对圆形混凝土与方形混凝土进行施工，适应性强。

48、5、本发明导轨杆依次穿过第一螺母、第一定位圆盘、第二定位圆盘与第二螺母，用于导向，控制运动，防止运动时发生不必要的移动和偏转，进而提高稳定性和精度。

49、总之，本发明可变换形状、尺寸，基本可以满足现场混凝土预留孔的全部要求。除此之外，本发明可实现孔内不同粗糙度的要求，保证孔内新浇筑的混凝土与原混凝土的粘结强度，进而保证孔内工程质量。最后，本发明操作简单，使用方便，能够大幅度提高混凝土预留孔施工效率和质量。