CN106320710A - 一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置，包括：支撑刚体、伸缩表皮、行动模块、以及支撑刚体与伸缩表皮之间的塑形接触模块。本发明能够替代现有的混凝土建筑施工方式，一次性完成放线、支撑架、立模、模板固定和密封、混凝土入仓、混凝土振捣、收仓、养护、拆模等工序，保障质量、安全，提高混凝土施工效率且降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置。
背景技术
自从1824年英国人J.阿斯普丁用石灰石和粘土烧制成水泥，发明波特兰水泥，并取得了专利权，以及1868年一个法国园丁，获得了包括钢筋混凝土花盆，以及紧随其后应用于公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专利以来，钢筋混凝土的应用经历了250年历史，其施工方法基本上没用太大变化。随着钢筋混凝土的广泛应用，逐步形成了一整套全世界统一的标准流程：准备工序(清仓、放线)、支撑架架设、立模、钢筋绑扎、预埋件埋设、模板固定加固与密封、成品混凝土入仓、混凝土振捣、收仓、混凝土养护、拆模和缺陷修复等工序；如果是预应力钢筋混凝土，则需增加穿钢绞线、钢绞线张拉、灌浆等工序。由此就产生了许多与生俱来的问题：工序多、专业分工细、用工多、耗时长，且质量控制难度大、混凝土易受损、安全事故频发等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置，替代现有的混凝土建筑施工方式，提高施工效率且降低成本。
本发明采用的技术方案是，所述用于混凝土浇筑的外形塑造装置，包括：支撑刚体、伸缩表皮、行动模块、以及支撑刚体与伸缩表皮之间的塑形接触模块，其中，伸缩表皮与混凝土直接接触，在浇筑过程中伸缩表皮与混凝土不发生相对位移；塑形接触模块的一侧与伸缩表皮接触，为伸缩表皮提供形态轮廓；塑形接触模块的另一侧与支撑刚体连接，支撑刚体为塑形接触模块提供支撑以使所述装置抵抗住混凝土的浇筑压力；行动模块为支撑刚体、塑形接触模块提供行进的动力，通过支撑刚体与塑形接触模块、以及塑形接触模块与伸缩表皮之间的相对移动，连续的为混凝土浇筑提供支撑塑形。
进一步的，所述塑性接触模块用于将伸缩表皮的形态轮廓调整为支持塑造平面几何图形截面的混凝土结构，所述混凝土结构包括：直线型或者曲线型的混凝土结构。
进一步的，所述支撑刚体是一个一体化的支撑刚体或者是由多个支撑刚体单元组合而成；支撑刚体与塑形接触模块是分体组合结构或者一体化结构。
进一步的，所述塑形接触模块与伸缩表皮接触的一侧是固定的平面、固定的曲面、或者是通过外接控制系统调节变形的表面；塑形接触模块与伸缩表皮接触的面之间的相对移动的方式是滚动或者滑动。
进一步的，所述装置还包括：
所述伸缩表皮辅助模块，用于通过回转的方式使伸缩表皮在混凝土浇筑过程中循环使用，与混凝土接触的伸缩表皮在混凝土材料硬化后随着所述装置的前进从混凝土表面剥离。
进一步的，所述装置，还包括：边界伸缩模块；
当需要受制于外部边界进行浇筑时，所述边界伸缩模块的一端与伸缩表皮一端的边缘连接，所述边界伸缩模块的另一端与塑形接触模块或者支撑刚体连接，通过外接控制系统对所述边界伸缩模块的伸缩控制以张拉伸缩表皮来适应所述外部边界的起伏变化，实现混凝土浇筑的密封；所述伸缩表皮与所述塑形接触模块同步运动；
所述外部边界，包括：地面，或者，建筑物的外立面。
进一步的，所述边界伸缩模块包括：基于重力、气/液压杆方式、弹簧方式或者电磁方式伸缩的机械装置。
进一步的，在所述伸缩表皮上与所述塑形接触模块接触的一面设有加强筋。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述用于混凝土浇筑的外形塑造装置，替代现有的混凝土建筑施工方式，一次性完成放线、支撑架、立模、模板固定和密封、混凝土入仓、混凝土振捣、收仓、养护、拆模等工序，保障质量、安全，提高混凝土施工效率且降低成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例的用于混凝土浇筑的外形塑造装置组成结构示意图；
图2为对图1所述装置沿C-C方向切开的部分结构示意图；
图3为对图1所述装置沿D-D方向切开的部分结构示意图；
图4为本发明第一实施例的最终建造的T型梁的混凝土结构示意图；
图5为本发明第一实施例中的一个优选的用于混凝土浇筑的外形塑造装置结构示意图；
图6为本发明第二实施例的用于混凝土浇筑的外形塑造装置组成结构示意图；
图7为本发明第二实施例的最终建造的圆管结构示意图；
图8为对图6中所述装置沿A-A方向切开的部结构示意图；
图9为对图6中所述装置的B-B方向切开的部结构示意图；
图10为本发明第二实施例的外膜单元的外形结构示意图；
图11为本发明第二实施例中的一个优选的外膜单元的剖面层次结构示意图；
图12为本发明第二实施例的内膜单元的外形结构示意图；
图13为本发明第二实施例中的一个优选的内膜单元的剖面层次结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例，以在地面上建造T型梁为例介绍一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置，如图1～3所示，该装置包括：支撑刚体1、伸缩表皮2、行动模块(附图中未示出)、支撑刚体1与伸缩表皮2之间的塑形接触模块3、七套伸缩表皮辅助模块5、混凝土进料口6以及前挡板7。8为地面，9为T型梁成品部分。
其中，伸缩表皮2与混凝土直接接触，在浇筑过程中伸缩表皮2与混凝土不发生相对位移；
T型梁成品除了与地面8的接触面之外还有7个面需要伸缩表皮2去构造，在这7个面中的每个面均设有一套伸缩表皮辅助模块5，每套伸缩表皮辅助模块5中包含相隔设定距离的两个平行的转轴，用于通过回转的方式使伸缩表皮2在混凝土浇筑过程中循环使用，与混凝土接触的伸缩表皮2在混凝土材料硬化后随着所述装置的前进从混凝土表面剥离。
通过设置伸缩表皮辅助模块5，可以在行动模块推动所述装置行进的过程中，利用一段有限的支撑刚体1、伸缩表皮2以及塑形接触模块3进行混凝土浇筑的支撑，通过回转的方式使伸缩表皮2在混凝土浇筑过程中循环使用，减少支撑刚体1、伸缩表皮2以及塑形接触模块3的铺展面积，从而减少材料成本消耗。
塑形接触模块3的一侧与伸缩表皮2接触，为伸缩表皮2提供形态轮廓；塑形接触模块3的另一侧与支撑刚体1连接，支撑刚体1为塑形接触模块3提供支撑以使所述装置抵抗住混凝土的浇筑压力而不产生形变和被动位移。在本发明实施例中，存在以下三种连接运动方式：塑形接触模块3可以与支撑刚体1固定连接为一体而塑形接触模块3与伸缩表皮2之间进行相对移动；或者，塑形接触模块3也可以与伸缩表皮2固定连接为一体而塑形接触模块3与支撑刚体1之间进行相对移动；或者，塑形接触模块3与支撑刚体1之间以及塑形接触模块3与伸缩表皮2之间均进行相对移动。
行动模块为支撑刚体1、塑形接触模块3提供行进的动力，通过支撑刚体1与塑形接触模块3、以及塑形接触模块3与伸缩表皮2之间的相对移动，连续的为混凝土浇筑提供支撑塑形。
具体的，塑形接触模块3可以用于将伸缩表皮2的形态轮廓调整为包括支持塑造T型梁在内的各种平面几何图形截面的混凝土结构。根据不同应用情况，塑形接触模块3可以塑造不同的平面几何图形，包括：圆形、椭圆、扇形、弓形、多边形及其相互间的各种组合。经过连续塑型后从最终塑型成的建筑物来看，所述混凝土结构包括：直线型或者曲线型的混凝土结构；所述混凝土结构的截面是固定大小的截面或者大小连续渐变的截面或者大小突变的截面，在本实施例中，如图4所示，最终建造的T型梁的混凝土结构，其属于直线型混凝土结构且截面大小是固定不变的。
在本发明实施例中，支撑刚体1、塑形接触模块3以及连续支撑塑型所塑造的混凝土外形结构这三者的形状相匹配。支撑刚体1可以是一个一体化的支撑刚体，或者，支撑刚体1也可以是由多个支撑刚体单元组合而成。另外，支撑刚体1与塑形接触模块3可以是分体组合结构或者是一体化结构。
进一步的，塑形接触模块3与伸缩表皮2接触的一侧是固定的平面、固定的曲面、或者是通过外接控制系统调节变形的表面。
塑形接触模块3与伸缩表皮2接触的面之间的相对移动的方式是滚动或者滑动。
优选的，在伸缩表皮2上与塑形接触模块3接触的一面设有加强筋。
优选的，如图5所示，本实施例的所述装置还包括：边界伸缩模块10；
当所述装置需要受制于外部边界进行浇筑时，边界伸缩模块10的一端与伸缩表皮2一端的边缘连接，边界伸缩模块10的另一端与塑形接触模块3或者支撑刚体1连接，在本实施例中是将边界伸缩模块10的另一端与支撑刚体1连接，通过外接控制系统(图5中未示出)对边界伸缩模块10的伸缩控制以张拉伸缩表皮2来适应所述外部边界的起伏变化，实现混凝土浇筑的密封；伸缩表皮2与塑形接触模块3同步运动。
所述外部边界，包括：地面，或者，建筑物的外立面。在本实施例中，外部边界为地面。在外部边界为地面的情况下，边界伸缩模块10针对地面的一个特殊起伏地貌所实现的对于伸缩表皮2的相应的张拉变化，以实现混凝土浇筑的密封。边界伸缩模块10包括：基于重力、气/液压杆方式、弹簧方式或者电磁方式伸缩的机械装置。
本发明第二实施例，以建造圆管为例介绍一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置，如图6～9所示，该装置包括：用于塑造圆管外表面的外模单元、用于塑造圆管内表面的内膜单元、行动模块(附图中未示出)、混凝土进料口6以及前挡板7，最终建造的圆管9的外形如图7所示。
外模单元，包括：外模支撑刚体1-1、外模伸缩表皮2-1、外模支撑刚体1-1与外模伸缩表皮2-1之间的外模塑形接触模块3-1、外模伸缩表皮收纳装置10-1、以及第一套伸缩表皮辅助模块5-1。
内膜单元，包括：内模支撑刚体1-2、内模伸缩表皮2-2、内模支撑刚体1-2与内模伸缩表皮2-2之间的内模塑形接触模块3-2、内模伸缩表皮收纳装置10-2以及第二套伸缩表皮辅助模块5-2。
在图6中，9为圆管成品部分。图8为对图6中所述装置沿A-A方向切开的部结构示意图。图9为对图6中所述装置沿B-B方向切开的部结构示意图。
图10为外膜单元的外形结构示意图。图11为外膜单元的剖面层次结构示意图。优选的，如图11所示，在外膜单元的内模塑形接触模块3-1中还包括第一组伸缩杆4-1，用于调整圆管外表面的具体形状。
图12为内膜单元的外形结构示意图，图13为内膜单元的剖面层次结构示意图，优选的，如图13所示，在内膜单元的内模塑形接触模块3-2中还包括第二组伸缩杆4-2，用于调整圆管内表面的具体形状。
在本发明实施例中，外模伸缩表皮2-1和内膜伸缩表皮2-2均与混凝土直接接触，在浇筑过程中外模伸缩表皮2-1与混凝土之间以及内膜伸缩表皮2-2与混凝土之间均不发生相对位移。
在本发明实施例中的两套伸缩表皮辅助模块，两套伸缩表皮辅助模块的工作方式相同，只是转动的方向相反。
下面以外模单元为例介绍所述装置的结构和工作过程，内膜单元的结构和工作过程与外膜单元类似。
在外模单元中，第一套伸缩表皮辅助模块5-1中包含相隔设定距离的两个环形的转轴，用于通过回转的方式使外模伸缩表皮2-1在混凝土浇筑过程中循环使用，与混凝土接触的外模伸缩表皮2-1在混凝土材料硬化后随着所述装置的前进从混凝土表面剥离。
通过设置第一伸缩表皮辅助模块5-1，可以在行动模块推动所述装置行进的过程中，利用一段有限的外模支撑刚体1-1、外模伸缩表皮2-1以及外模塑形接触模块3-1进行混凝土浇筑的支撑，通过回转的方式使外模伸缩表皮2-1在混凝土浇筑过程中循环使用，减少外模支撑刚体1-1、外模伸缩表皮2-1以及外模塑形接触模块3-1的铺展面积，从而减少材料成本消耗。
外模塑形接触模块3-1的一侧与外模伸缩表皮2-1接触，为外模伸缩表皮2-1提供形态轮廓的同时与外模伸缩表皮2-1进行相对移动；外模塑形接触模块3-1的另一侧与外模支撑刚体1-1连接，外模支撑刚体1-1为外模塑形接触模块3-1提供支撑以使所述装置抵抗住混凝土的浇筑压力而不产生形变和被动位移；
行动模块为外模支撑刚体1-1、外模塑形接触模块3-1提供行进的动力，通过外模支撑刚体1-1与外模塑形接触模块3-1、以及外模塑形接触模块3-1与外模伸缩表皮2-1之间的相对移动，连续的为混凝土浇筑提供支撑塑形。
在本实施例中，如图7所示，最终塑型成圆管的混凝土结构，其属于直线型混凝土结构且截面大小是变化的。
在本发明实施例中，外模支撑刚体1-1、外模塑形接触模块3-1以及连续支撑塑型所塑造的混凝土结构这三者的形状相匹配。外模支撑刚体1-1可以是一个一体化的支撑刚体也可以是由多个支撑刚体单元组合而成。另外，外模支撑刚体1-1与外模塑形接触模块3-1可以是分体组合结构或者是一体化结构。
进一步的，外模塑形接触模块3-1与外模伸缩表皮2-1接触的一侧是通过外接控制系统调节变形的连续面。
外模塑形接触模块3-1与外模伸缩表皮2-1接触的面之间的相对移动的方式是滚动或者滑动。
优选的，在外模伸缩表皮2-1上与外模塑形接触模块3-1接触的一面设有加强筋。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (8)
1.一种用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，包括：支撑刚体、伸缩表皮、支撑体与伸缩表皮之间的塑形接触模块、以及行动模块，其中，伸缩表皮与混凝土直接接触，在浇筑过程中伸缩表皮与混凝土不发生相对位移；塑形接触模块的一侧与伸缩表皮接触，为伸缩表皮提供形态轮廓；塑形接触模块的另一侧与支撑刚体连接，支撑刚体为塑形接触模块提供支撑以使所述装置抵抗住混凝土的浇筑压力；行动模块为支撑刚体、塑形接触模块提供行进的动力，通过支撑刚体与塑形接触模块、以及塑形接触模块与伸缩表皮之间的相对移动，连续的为混凝土浇筑提供支撑塑形。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，所述塑性接触模块用于将伸缩表皮的形态轮廓调整为支持塑造平面几何图形截面的混凝土结构，所述混凝土结构包括：直线型或者曲线型的混凝土结构。
3.根据权利要求1所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，所述支撑刚体是一个一体化的支撑刚体或者是由多个支撑刚体单元组合而成；支撑刚体与塑形接触模块是分体组合结构或者一体化结构。
4.根据权利要求1所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，所述塑形接触模块与伸缩表皮接触的一侧是固定的平面、固定的曲面、或者是通过外接控制系统调节变形的表面；塑形接触模块与伸缩表皮接触的面之间的相对移动的方式是滚动或者滑动。
5.根据权利要求1所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，所述装置还包括：
所述伸缩表皮辅助模块，用于通过回转的方式使伸缩表皮在混凝土浇筑过程中循环使用，与混凝土接触的伸缩表皮在混凝土材料硬化后随着所述装置的前进从混凝土表面剥离。
6.根据权利要求3所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，所述装置，还包括：边界伸缩模块；
当需要受制于外部边界进行浇筑时，所述边界伸缩模块的一端与伸缩表皮一端的边缘连接，所述边界伸缩模块的另一端与塑形接触模块或者支撑刚体连接，通过外接控制系统对所述边界伸缩模块的伸缩控制以张拉伸缩表皮来适应所述外部边界的起伏变化，实现混凝土浇筑的密封；所述伸缩表皮与所述塑形接触模块同步运动；
所述外部边界，包括：地面，或者，建筑物的外立面。
7.根据权利要求6所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，所述边界伸缩模块包括：基于重力、气/液压杆方式、弹簧方式或者电磁方式伸缩的机械装置。
8.根据权利要求1所述的用于混凝土浇筑的外形塑造装置，其特征在于，在所述伸缩表皮上与所述塑形接触模块接触的一面设有加强筋。
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