CN105781114B - 一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器 - Google Patents
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Abstract
一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器，属于建筑工程机械技术领域，解决现有插入式振捣器通过振动波难以排除砼内的微气泡及自由水及附着在模板上气泡排尽的问题，强迫砼中的水泥石和水泥浆更致密，避免了砼在振捣过程中的离析现象，解决了以往砼表面气泡多、外观质量差、外界空气和水份从砼表面气孔侵入而锈蚀钢铁，使钢筋砼构件砼保护层脱落导致降低结构物和建筑物的使用寿命这一难题，提高了砼的强度，进而提高结构物和建筑物的承载力，提高了钢筋砼构件的使用寿命。插入式混凝土振捣器纳米级微孔外壳棒身是通过双孔道软管将电动机与真空泵连接成一个于振动、抽气、吸水相结合的系统。
Description
技术领域
本发明涉及用混凝土拌合机拌和好的混凝土浇筑构件时，必须排除其中气泡及自由水，进行捣固，使混凝土密实结合，消除混凝土的蜂窝麻面裂纹等现象，以提高其强度，提高砼构件的外观，保证混凝土构件的质量及使用寿命。具体地说，涉及一种用于机械化高效捣实混凝土的机具，就是一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器。
背景技术
目前，混凝土由胶凝材料将集料结合而成的整体密实的工程复合材料。已经广泛应用在建筑工程、桥梁工程、交通工程等基础施工领域。而通常情况下混凝土拌合物通过搅拌、运输、浇筑，其内部混入一定的空气，混凝土凝结硬化后造成其内部空隙率增加，导致混凝土的强度、密实度和耐久性等性能降低。另一方面，砼在搅拌时用水量难以很好控制，其中的自由水的存在对砼的强度及外观有着很大影响，也就是砼的坍落度与强度成反比，多余的自由水影响了砼的密实度，实践证明，砼的自由水增加1％，砼的强度就要相应降低10～15％，同时砼在浇筑振捣过程中自由水在砼与模板之间形成水波纹和水渍，使砼表面形成色差，砼外观质量不附合要求。为了保证砼的性能，浇筑砼时往往采取振捣的方法，迫使砼中的水泥石连续颤动，使水泥石颗粒克服或减小内摩擦力及其粘结力而相互靠拢，将其内部的空气挤出砼外，确保砼各项性能的发挥。在建筑工程、桥梁工程、交通工程等基础施工领域普遍采用混凝土振捣器，按传递振动的方法分，有内部振捣器、外部振捣器和表面振捣器三种。内部振捣器又称插入式振捣器。工作时振动头插入混凝土内部，将其振动波直接传给混凝土。这种振捣器多用于振压厚度较大的混凝土层，如桥墩、桥台基础以及基桩等。它的优点是重量轻，移动方便，使用很广泛。外部振捣器又称附着式振捣器，是一台具有振动作用的电动机，在该机的底面安装了特制的底板，工作时底板附着在模板上，振捣器产生的振动波通过底板与模板间接地传给混凝土。这种振捣器多用于薄壳构件、空心板梁、拱肋、T形梁等地施工。根据施工的需要，外部振捣器除附着式外，还有一种振动台，它是用来振捣混凝土预制品的。装在模板内的预制品置放在与振捣器连接的台面上，振捣器产生的振动波通过台面与模板传给混凝土预制品。表面振捣器是将它直接放在混凝土表面上，振捣器产生地振动波通过与之固定的振捣底板传给混凝土。由于振动波是从混凝土表面传入，故称表面振捣器。它适用于厚度不大的混凝土路面和桥面等工程的施工。这三种振捣器有相同的缺点：在实际工程施工中都不能很好的消除砼内部及表面的气泡及其泌水现象，而应用最多的内部振捣器又称插入式振捣器，按振捣器产生振动的原理分，有偏心式和行星式两种。偏心式的激振原理：它是利用振动棒中心安装的具有偏心质量的转轴，在高速旋转时产生的离心力通过轴承传递给振动棒壳体，从而使振动棒产生圆周振动的。行星式的激振原理：它是利用振动棒中一端空悬的转轴，在它旋转时，其下垂端的圆锥部分沿棒壳内的圆锥面滚动，从而形成滚动体的行星运动以驱动棒体产生圆周振动。
混凝土振捣不密实的危害有二：其一、混凝土不密实，就造成构件断面的削弱，承载力降低；其二、影响结构的寿命。混凝土不密实，就有细微的孔洞和裂隙，外部的水分和气体就很容易地侵入内部，腐蚀钢筋，导致结构过早地破坏。
所以，有必要对上述混凝土振捣器进行进一步的改进，以避免混凝土振捣不密实的危害，从而影响砼结构物及建筑物的使用寿命及其外观质量达不到施工要求的缺陷
发明内容
本发明提供一种用于机械化高效捣实混凝土的机具，就是一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器。解决了现有插入式振捣器不能将砼内部及表面气泡及其自由水很好排除的问题，实际施工试验显示，混凝土每降低含1％的空气量，其强度就要提高5～6％；砼的自由水减少1％，砼的强度就要相应提高10～15％，解决了直接影响混凝土构件的内在质量与外观质量达不到施工要求的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于砼内部真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器，其包括：电动机及振动控制器，真空抽气吸水排水相结合的真空泵及振动控制器，软轴，插入式混凝土振捣器主体。该插入式混凝土振捣器的工作原理是：搅拌好的砼中的自由水分子的直径0.4纳米(nm)，空气中分子的直径范围在0.23-0.46纳米(nm)，水泥颗粒直径范围在10纳米(nm)-100微米(um)，砼中水泥颗粒都比水分子与空气中分子大得多，该振动器在插入混凝土工作时，通过真空泵抽气吸水，将入模的砼内的空气与自由水经1-9纳米(nm)无数微孔洞渗透到纳米合金钢壳体内被真空泵排出砼外，高频振动的振动器将砼内残留在模板上及水泥石表面的自由水与微气泡不断通过无数微孔洞渗透到纳米合金钢棒壳内部，但是砼内的结晶水、凝胶水及水泥细颗粒则不能通过壳体纳米级1-9纳米(nm)的微孔洞，而振动器内的通过电机传动给软轴中的弹簧带动振动棒具有滚锥转动轴或具有偏心块的转动轴，在高速旋转时产生的离心力通过滚道或偏心轴承传递给振动棒壳体，从而使振动棒产生圆周高频振动。振动波将壳体内的水与空气进一步混合形成水气混合物，通过软管被真空泵吸走，直至振动棒在砼中有效作用半径内空气和自由水排除为止，再进行砼下一处振捣作业。
插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身的结构组成：纳米级微孔钢尖头，橡胶密封圈，纳米级微孔钢壳体(套管)，钢轴承座，钢弹簧座，偏心轴承，偏心轴承座，钢质转轴，油封，同心轴承，弹簧传动轴，弹簧螺栓，软轴螺丝，钢软管锥套，内含双孔道的耐磨高压抗变形的纤维橡胶软管，软管一端两个支管道分别与电动机的电机轴和真空泵的吸管相连接，软轴管的另一端与振动棒软管接头的尾端相连接，软管含弹簧的管道与振动棒和电机轴相接处都是通过油封密封的，软管另一个支管道与振动棒的偏心轴承的出气孔口和真空泵进气口相连通，振动棒的振捣时间与频率与抽气吸水时间都是通过电机的控制器来实现的，以求砼振捣密实达到最理想状态。
此外，该插入式混凝土振捣器的偏心式有偏心块转动轴，行星式有滚锥转动轴。
根据上述该插入式混凝土振捣器的结构及其工作原理，能够将入模后的砼很好地振捣密实，对难以通过振动波排除砼内的微气泡及自由水及附着在模板上气泡排尽，强迫砼中的水泥石和水泥浆致密，同时振动棒的反向吸力也避免了砼在振捣过程中的离析现象，提高了砼的强度，进而有效提高结构物和建筑物的承载力。另外，解决了以往砼表面气泡多、外观质量差，由于外界空气和水份从气孔侵入而锈蚀钢铁，导致钢筋砼构件砼保护层剥落，从而降低结构物和建筑物的使用寿命这一难题，改进后的插入式混凝土振捣器提高了砼的外观质量，确保了钢筋砼结构物的使用寿命，该振动器结构简单，成本低，且操作简单，具有一定的市场前景。
附图说明
通过下面结合附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器工作原理示意图；
图2是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身结构示意图；
图3是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器结构示意图中双孔道纤维橡胶软管6的断面图；
图4是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器结构示意图中偏心轴承22的断面图；
图5是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器结构示意图中偏心轴承座16的断面图；
图6是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器结构示意图中偏心油封21的断面图；
图7是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器行星式结构示意图；
图8是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器偏心式结构示意图。
附图标记：
1、插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身； 2、电动机
3、真空泵； 4、电动机控制器；
5、真空泵控制器； 6、双孔道软管；
7、含传动弹簧软轴支管； 8、接真空泵进水(气)口支管；
9、真空泵排水(气)口； 10、电动机轴；
11、传动弹簧； 12、纳米级微孔钢尖头；
13、密封圈； 14、纳米级微孔钢套管壳体；
15、带滚锥的转动轴； 16、偏心轴承座；
17、弹簧座； 18、软管锥套；
19、软轴螺丝； 20、软管接头；
21、偏心轴承油封； 22、偏心轴承；
23、弹簧螺栓； 24、把手；
25、同心轴承； 26、同心轴承油封；
27、带偏心块的转动轴； 28、滚道；
29、底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
在下面的描述中，只通过说明的方式对本发明的某些示范实施例进行描述，毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同方式对所述的实施方法进行修正。因此，附图和描述在本质上只是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，相同的附图标记标示相同的部分。
图1是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器工作原理示意图。如图1所示，该插入式混凝土振捣器操作系统包括：插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身1、电动机2、真空泵3、电动机控制器4、真空泵控制器5、双孔道软管6、含传动弹簧软轴支管7、接真空泵进水(气)口支管8、真空泵排水(气)口9、电动机轴10、传动弹簧11、把手24、底座29。
其中，插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身1是通过双孔道软管6将电动机2与真空泵3连接成一个于振动、抽气、吸水相结合的近真空系统，双孔道软管6内较大孔道内贯穿传动弹簧11，传动弹簧11一端通过弹簧螺栓23、同心轴承25与电动机轴10企口榫接，另一端通过弹簧螺栓23、同心轴承25、弹簧座17与带滚锥的转动轴15螺栓连接、接通电动机2的电源打开电动机控制器4的控制开关，通过调整电动机控制器4的频率按钮，可以将各种不同频率的振动力传递给插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身1，使入模的砼产生振动；另一个较小的孔道内贯穿接真空泵进水(气)口支管8，另一端接偏心轴承22的出水(气)口上，接通真空泵3的电源打开真空泵控制器5的控制开关，通过调整真空泵控制器5的压力表读数，插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身1将通过强大的吸力将振捣中的砼自由水及气泡经纳米级微孔钢套管壳体14无数微孔洞吸进棒腔内，经支管8与真空泵排水(气)口9排出，使砼振捣密实。
图2是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器结构示意图。如图2所示，该插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身1(行星式)结构包括：纳米级微孔钢尖头12、纳米级微孔钢套管壳体14、带滚锥的转动轴15(行星式)、滚道28、偏心轴承座16、偏心轴承22、偏心轴承油封21、传动弹簧11、弹簧座17、弹簧螺栓23、密封圈13、同心轴承25、同心轴承油封26、软轴螺丝19、软管锥套18、软管接头20。
其中，纳米级微孔钢尖头12与纳米级微孔钢套管壳体14是经过合金纳米技术做成1-9纳米(nm)微孔洞的纳米合金钢，只有空气与水分子能通过，纳米级微孔钢尖头12与纳米级微孔钢套管壳体14通过螺纹连接，接头中间有密封圈13，纳米级微孔钢套管壳体14与偏心轴承座16也是螺纹连接，接头中间有密封圈13，偏心轴承22安装在偏心轴承座16的企口内，偏心轴承22两侧均安装有偏心轴承油封21，防止水与空气进入，偏心轴承座16与弹簧座17也是螺纹连接，接头中间有密封圈13，带滚锥的转动轴15(行星式)与偏心轴承22的内环螺栓连接，带滚锥的转动轴15通过软轴螺丝19与弹簧螺栓23螺纹连接，弹簧螺栓23与传动弹簧11铰结，弹簧螺栓23穿过同心轴承25，两侧安装同心轴承油封26，防止水气进入，同心轴承25安装在弹簧座17的内，弹簧座17与软管接头20螺纹连接，软管接头20的另一端与双孔道软管6螺纹连接后，再安装好软管锥套18。
图7是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器行星式结构示意图。如图7所示，纳米级微孔钢套管壳体14的下部内加工成滚道28。
图8是本发明涉及的用于一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器偏心式结构示意图。如图8所示，与行星式不同的是带偏心块的转动轴27取代了带滚锥的转动轴15，偏心轴承22取代了滚道28，其它结构与行星式类同。
下面以某市政工程某立交桥墩柱施工为例：
该桥墩柱为钢筋砼结构，砼采用C40商品砼，组合钢模板，砼入模时的坍落度为12cm，采用一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器(行星式结构)，棒身长度为70cm，棒身直径为5cm，采用高频振捣(10000次/min)，砼采用分层(50cm厚)浇筑分层振捣，振捣点按梅花形布点，点与点距离为30cm，每点振捣时间约为10S，真空泵的压力表读数为0.8Mpa，振捣棒入砼深度为60cm，三天后拆模，墩柱砼表面基本无气泡，砼密实无离析现象，色泽均匀有光泽，28天后进行实体回弹试验，砼强度达到C45，确保施工质量。
在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好地解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器， 包括：插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身、电动机、真空泵、电动机控制器、真空泵控制器、双孔道软管、含传动弹簧软轴支管、接真空泵进水/气口支管、真空泵排水/气口、电动机轴、传动弹簧、把手、底座；其特征在于，
插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身是通过双孔道软管将电动机与真空泵连接成一个于振动、抽气、吸水相结合的系统；
插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身仅能让空气分子与水分子通过；
双孔道软管内其中一个孔道内贯穿传动弹簧，传动弹簧一端与电动机轴企口榫接，另一端与带滚锥的转动轴或带偏心块的转动轴螺栓连接；双孔道软管内另一个孔道内贯穿接真空泵进水/气口支管，另一端接振捣器内后部偏心轴承外环的出水/气孔上，双孔道软管含传动弹簧的管道与插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身和电机轴相接处都是通过油封密封的。
2.按照权利要求1所述的真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器，其特征在于，
插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身包括行星式或偏心式；
行星式插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身包括纳米级微孔钢尖头、纳米级微孔钢套管壳体、带滚锥的转动轴、滚道、偏心轴承座、偏心轴承、偏心轴承油封、传动弹簧、弹簧座、弹簧螺栓、密封圈、同心轴承、同心轴承油封、软轴螺丝、软管锥套、软管接头；
行星式插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身的纳米级微孔钢尖头与纳米级微孔钢套管壳体螺纹连接，接头中间有密封圈，纳米级微孔钢套管壳体与偏心轴承座螺纹连接，接头中间有密封圈，偏心轴承安装在偏心轴承座的企口内，偏心轴承两侧均安装有偏心轴承油封，偏心轴承座与弹簧座螺纹连接，接头中间有密封圈，带滚锥的转动轴与偏心轴承的内环螺栓连接，带滚锥的转动轴通过软轴螺丝与弹簧螺栓螺纹连接，弹簧螺栓与传动弹簧铰接，弹簧螺栓穿过同心轴承，两侧安装同心轴承油封，同心轴承安装在弹簧座内，弹簧座与软管接头螺纹连接，软管接头的另一端与双孔道软管螺纹连接，外部套设软管锥套，滚道设置于纳米级微孔钢套管壳体的下部；
偏心式插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身包括纳米级微孔钢尖头、纳米级微孔钢套管壳体、带偏心块的转动轴、偏心轴承座、偏心轴承、偏心轴承油封、传动弹簧、弹簧座、弹簧螺栓、密封圈、同心轴承、同心轴承油封、软轴螺丝、软管锥套、软管接头；
偏心式插入式混凝土振捣器纳米微孔棒身的纳米级微孔钢尖头与纳米级微孔钢套管壳体螺纹连接，接头中间有密封圈，纳米级微孔钢套管壳体与偏心轴承座螺纹连接，接头中间有密封圈，偏心轴承安装在偏心轴承座的企口内，偏心轴承两侧均安装有偏心轴承油封，偏心轴承座与弹簧座螺纹连接，接头中间有密封圈，带偏心块的转动轴与偏心轴承的内环螺栓连接，带偏心块的转动轴通过软轴螺丝与弹簧螺栓螺纹连接，弹簧螺栓与传动弹簧铰接，弹簧螺栓穿过同心轴承，两侧安装同心轴承油封，同心轴承安装在弹簧座内，弹簧座与软管接头螺纹连接，软管接头的另一端与双孔道软管螺纹连接，外部套设软管锥套，纳米级微孔钢套管壳体的下部还设置有偏心轴承；
偏心轴承外环出水/气孔与接真空泵进水/气口支管卡扣连接；
偏心轴承与偏心轴承油封螺纹连接；
同心轴承与同心轴承油封螺纹连接；
真空泵进水/气口与接真空泵进水/气口支管卡扣连接。
3.按照权利要求1或2所述的真空抽气与吸水相结合的插入式混凝土振捣器，其特征在于，
连接带偏心块的转动轴上下两个都是偏心轴承。
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