CN108060779A - 一种混凝土施工振捣装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土施工振捣装置，包括两根横向导轨、成对出现的纵向导轨、伸缩型振捣棒、制动系统、数据采集卡和监控电脑。纵向导轨中的一根在两端安装主动轮，另一根的两端为从动轮。所述主动轮和从动轮均安装在横向导轨上。纵向导轨上分别安装驱动轮，两根纵向导轨的驱动轮间连接有连杆。所述伸缩型振捣棒上安装有振动感应计时器和激光位移传感器；所述制动系统分别与各个驱动电机及控制手柄连接；所述数据采集卡通过信号线分别与振动感应计时器及激光位移传感器相连接。本发明还涉及振捣装置的施工方法。本发明能够实现混凝土振捣质量立体网格化的4D(x，y，z，t)实时监控并减少过振和欠振。

Description

一种混凝土施工振捣装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土施工振捣装置和施工方法，尤其是指，一种用于混凝土立体网格化施工的振捣装置及施工方法，属于建筑及市政工程施工技术领域。

背景技术

混凝土振捣，是指依据振捣棒的长度和振动作用有效半径，有次序地分层振捣，振捣棒移动距离一般可在40cm左右，振捣棒插入下层已振混凝土深度应不小于5cm，每点的振捣时间宜为20～30s，以混凝土不再沉落，不出现气泡，表面泛浆为度，防止漏振或过振。传统的大体积混凝土振捣在施工过程中需要人工一直保持一定的振捣深度，而且需要两个人配合才能正常作业，导致工人的生产效率较低。现有技术已经关注到振捣棒的棒体插入深度对混凝土振捣质量的影响，如公开号为CN 106499189A的发明专利申请文件，公开了外表面带有刻度的混凝土振捣棒，便于操作人员控制振捣深度。但是在实际施工中，振捣棒表面经常被混凝土覆盖无法进行刻度观察，而且人工不能准确把握振捣的部位和振捣的时间，振捣过程中常出现过振、欠振和漏振等现象，严重过振会使混凝土产生离析，欠振和漏振都会使混凝土内部不密实，甚至出现蜂窝和孔洞，不仅影响砼外观，而且砼强度不符合要求，影响工程质量。

目前，本领域的研究人员已经通过确定振捣时间来对混凝土的振捣质量进行评判。但人工操作导致的漏振和过振的现象难以避免，监测到的振捣时间只能作为振捣密实性的一个间接指标，其结果误差较大、不能直观的反应出人工振捣混凝土的密实度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种混凝土施工振捣装置，通过有效控制振捣路径、振捣深度及振捣时间，实现对施工去区域的立体网络化振捣施工。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种混凝土施工振捣装置，它包括两根横向导轨、成对出现的纵向导轨、伸缩型振捣棒、制动系统、数据采集卡和监控电脑，

两根横向导轨安装于施工区域的边界位置；

成对出现的纵向导轨中的一根在两端分别安装由驱动电机控制的主动轮，另一根的两端安装有从动轮，所述主动轮和从动轮均安装在横向导轨上；

纵向导轨上分别安装由驱动电机控制的驱动轮，两根纵向导轨的驱动轮间连接有连杆；

所述伸缩型振捣棒固接在连杆的底部，伸缩型振捣棒上安装有振动感应计时器和激光位移传感器；

所述制动系统通过电缆分别与各个驱动电机及控制手柄连接；

所述数据采集卡通过信号线分别与振动感应计时器及激光位移传感器相连接，将采集处理后的数据无线传输到监控电脑。

上述混凝土施工振捣装置的工作原理是，纵向导轨通过两端的主动轮、从动轮沿横向导轨做横向移动，纵向导轨间的连杆随之移动，实现伸缩型振动棒的横向移动；伸缩型振动棒又能随驱动轮在纵向导轨上沿纵向移动，从而实现伸缩型振捣棒横向、纵向两个方向的移动；主动轮和驱动轮均由驱动电机控制，各驱动电机通过电缆与制动系统连接，通过操作控制手柄，制动系统根据操作命令控制驱动电机正向或反向转动，达到振捣棒横向或纵向移动的目的；所述数据采集卡用于处理并储存振动感应计时器及激光位移传感器采集到的信息，将采集处理后的数据通过现有的远程通信技术传送到监控电脑，然后由监控电脑绘制振动棒空间位置和振捣时间分布图，并可实时或后期生成振捣施工质量分析图。

进一步，为了防止驱动轮在振捣过程中倾覆，增加驱动轮移动的稳定性，每根纵向导轨上还分别安装有两个滚轮，两个滚轮分别位于所述驱动轮的前、后方，两个滚轮和驱动轮之间通过连接杆相连接，所述连接杆铰接在两个滚轮及驱动轮外侧同一位置安装的随动轴上。

进一步，所述伸缩型振捣棒包括固定座、安装于固定座底部的可伸缩导向杆和固接于可伸缩导向杆底部的振捣棒，所述固定座安装在所述连杆上，所述激光位移传感器安装于所述固定座上。

进一步，为了利于确定可伸缩型振动棒的竖向起始位置，所述伸缩杆的表面标有行程刻度线。

进一步，为了增加振捣施工效率，所述纵向导轨的数量为两对或两对以上。

进一步，为了在振捣过程减少电缆对伸缩型振捣棒运动的阻碍，所述制动系统安装在所述伸缩型振捣棒的顶部。

本发明还公开了一种混凝土振捣施工方法，包括以下步骤：

S1、在施工区域安装上述混凝土施工振捣装置；

S2、根据施工区域的大小以及振捣棒的影响范围参数，确定可伸缩振捣棒的型号；

S3、进行试验性振捣，测算混凝土振捣时间与混凝土密实度的关系，确定施工区域合理的振捣时间；

S4、确定伸缩型振捣棒工作的初始空间位置，根据初始空间位置与施工区域边界的位置关系以及平面振捣进尺和竖向振捣进尺的大小，依次确定振捣工作点的平面振捣路径和竖向振捣路径；

S5、伸缩型振捣棒从初始空间位置开始振捣，完成首层混凝土振捣，然后重复步骤S4进行上一层混凝土的振捣，直至完成施工区域混凝土的浇捣。

进一步，在步骤S4中，伸缩型振捣棒在每一振捣点的平面振捣路径优选为先横向移动再纵向移动。

进一步，步骤S4中，平面振捣进尺的大小为振捣棒平面影响半径R1；竖向混凝土分层浇筑，竖向振捣进尺的大小为竖向影响半径R2的2倍；步骤S5中，每一层的浇筑厚度为振捣棒竖向影响半径R2的2倍。

进一步，上述混凝土振捣施工方法还包括以下步骤：

S6、通过监控电脑实时获取的振捣工作点的平面位置、竖向位移绘制振捣棒空间位置分布图；通过实际振捣时间，绘制振捣时间分布图，通过与试验确定的振捣时间对比以及振捣棒空间位置分布图，对混凝土振捣质量进行评判，避免欠振和过振；

S7、根据已绘制的振捣棒空间位置分布图和振捣时间分布图，实时或后期生成振捣施工质量分析图。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的混凝土施工振捣装置只需一人操作控制手柄即可进行振捣施工，操作方便并大大提高了施工效率。

2、本发明的混凝土施工振捣装置能够确保振捣深度，通过有效控制振捣路径，减少过振和漏振。

3、本发明的混凝土施工振捣装置能够实现混凝土振捣质量立体网格化的的4D(x，y，z，t)实时监控。

4、本发明的混凝土施工振捣方法能够获得振捣和未振捣的区域分布位置，减少过振和欠振。

5、本发明的混凝土施工振捣方法能够获得振捣施工质量分析图，为以后的振捣施工提供参考依据。

附图说明

图1为本发明混凝土施工振捣装置实施例的构结示意图。

图2为本发明混凝土施工振捣装置实施例的剖面视图。

图3为本发明混凝土施工振捣装置实施例中主动轮与横向导轨间的配合示意图。

图4为本发明混凝土施工振捣装置实施例中纵向导轨上驱动轮及连杆的连接示意图。

图5为本发明混凝土施工振捣装置另一实施例中纵向导轨上驱动轮、滚轮及连杆的连接示意图。

图6为图5的侧面示意图。

图7为本发明混凝土施工振捣装置中振动感应计时器、激光位移传感器、数据采集卡及监控电脑间的连接示意图。

图8为本发明混凝土振捣施工方法中振捣施工区域的平面图。

图9为本发明混凝土振捣施工方法中振捣路径的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1、图2所示并参考图7，一种混凝土施工振捣装置，包括两根横向导轨1、成对出现的纵向导轨4、伸缩型振捣棒5、安装在伸缩型振捣棒5的顶部的制动系统7、数据采集卡8和监控电脑10。其中，两根横向导轨安装于施工区域A的边界位置。纵向导轨4中的一根在两端分别安装由驱动电机9控制的主动轮21，另一根的两端安装有从动轮22，所述主动轮21和从动轮22均安装在横向导轨1上，图3为主动轮21与横向导轨1间的配合示意图，从动轮22与横向导轨1的配合关系同主动轮21。

如图4所示，每个纵向导轨4上分别安装由驱动电机9控制的驱动轮31，两根纵向导轨的驱动轮间连接有连杆6。根据施工范围的需要，所述纵向导轨的数量一般为两对或两对以上。

继续参考图1和图2，所述伸缩型振捣棒5固接在连杆6的底部，伸缩型振捣棒5的上端安装有振动感应计时器11和激光位移传感器12。优选的，所述伸缩型振捣棒5包括固定座51、安装于固定座底部的可伸缩导向杆52和固接于可伸缩导向杆底部的振捣棒53，所述固定座51安装在所述连杆6上，所述激光位移传感器12安装于所述固定座51上。参考图4，为了利于确定可伸缩振动棒的起始位置，所述伸缩杆的表面标有行程刻度线C。

结合图1和图4，所述制动系统7通过电缆14分别与各个驱动电机9及控制手柄15连接。

参考图7所示，所述数据采集卡8通过信号线13分别与振动感应计时器11及激光位移传感器12相连接，数据采集卡用于采集并处理振动感应计时器11及激光位移传感器12发出的信号，并将采集处理后的数据无线传输到监控电脑10。

结合图5和图6所示，为了防止驱动轮在振捣过程中倾覆，增加驱动轮移动的稳定性。每根纵向导轨上还分别安装有两个滚轮32，两个滚轮分别位于所述驱动轮的前方、后方，两个滚轮和驱动轮之间通过连接杆34相连接，两个滚轮及驱动轮外侧同一位置处安装有随动轴33，所述连接杆34铰接在各随动轴上。

一种混凝土振捣施工方法，包括以下步骤：

S1、在施工区域安装混凝土施工振捣装置；

S2、根据施工区域的大小以及振捣棒的影响范围参数，确定伸缩振捣棒5的型号；

S3、进行试验性振捣，测算混凝土振捣时间与混凝土密实度的关系，确定施工区域合理的振捣时间t1；

S4、确定伸缩型振捣棒5工作的初始空间位置，根据初始空间位置与施工区域边界的位置关系(即振捣的初始空间位置距离纵向边界的距离△x0和距离横向边界的距离△y0)，以及平面振捣进尺和竖向振捣进尺的大小，依次确定振捣工作点的平面振捣路径和竖向振捣路径；

S5、伸缩型振捣棒5从初始空间位置B(x0，y0，z0)开始振捣，完成后移动至下一振捣点，完成首层混凝土振捣，浇筑第一层混凝土后，重复步骤S4，将振捣棒移动至起始振捣平面位置，进行上一层混凝土的振捣，直至完成施工区域混凝土的浇捣。

在步骤S4中，伸缩振捣棒在每一振捣点的平面振捣路径为先横向移动再纵向移动。优选的，平面振捣进尺的大小为振捣棒平面影响半径R1；竖向混凝土分层浇筑，竖向振捣进尺的大小为竖向影响半径R2的2倍；步骤S5中，每一层的浇筑厚度为振捣棒竖向影响半径R2的2倍。

S6、通过监控电脑10实时获取的振捣工作点的平面位置、竖向位移绘制振捣棒空间位置分布图；通过实际振捣时间，绘制振捣时间分布图，通过与试验确定的振捣时间t对比以及振捣棒空间位置分布图，对混凝土振捣质量进行评判，避免欠振和过振；

S7、根据已绘制的振捣棒空间位置分布图和振捣时间分布图，实时或后期生成振捣施工质量分析图。

以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土施工振捣装置，其特征在于：它包括两根横向导轨(1)、成对出现的纵向导轨(4)、伸缩型振捣棒(5)、制动系统(7)、数据采集卡(8)和监控电脑(10)，

两根横向导轨安装于施工区域(A)的边界位置；

成对出现的纵向导轨(4)中的一根在两端分别安装由驱动电机(9)控制的主动轮(21)，另一根的两端安装有从动轮(22)，所述主动轮(21)和从动轮(22)均安装在横向导轨(1)上；

纵向导轨上分别安装由驱动电机(9)控制的驱动轮(31)，两根纵向导轨的驱动轮间连接有连杆(6)；

所述伸缩型振捣棒(5)安装在连杆(6)的底部，伸缩型振捣棒(5)上安装有振动感应计时器(11)和激光位移传感器(12)；

所述制动系统(7)通过电缆(14)分别与各个驱动电机(9)及控制手柄(15)连接；

所述数据采集卡(8)通过信号线(13)分别与振动感应计时器(11)及激光位移传感器(12)相连接，将采集处理后的数据无线传输到监控电脑(10)。

2.根据权利要求1所述的混凝土施工振捣装置，其特征在于：

每根纵向导轨上还分别安装有两个滚轮(32)，两个滚轮(32)分别位于所述驱动轮(31)的前、后方，两个滚轮和驱动轮之间通过连接杆(34)相连接，所述连接杆(34)铰接在两个滚轮及驱动轮外侧同一位置安装的随动轴(33)上。

3.根据权利要求1所述的混凝土施工振捣装置，其特征在于：

所述伸缩型振捣棒(5)包括固定座(51)、安装于固定座底部的可伸缩导向杆(52)和固接于可伸缩导向杆底部的振捣棒(53)，所述固定座(51)安装在所述连杆(6)上，所述激光位移传感器(12)安装于所述固定座(51)上。

4.根据权利要求3所述的混凝土施工振捣装置，其特征在于：

所述可伸缩导向杆(52)的表面标有行程刻度线(C)。

5.根据权利要求1所述的混凝土施工振捣装置，其特征在于：

所述纵向导轨(4)的数量为两对或两对以上。

6.根据权利要求1所述的混凝土施工振捣装置，其特征在于：

所述制动系统(7)安装在所述伸缩型振捣棒的顶部。

7.一种混凝土振捣施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在施工区域安装如权利要求1所述的混凝土施工振捣装置；

S2、根据施工区域的大小以及振捣棒的影响范围参数，确定伸缩型振捣棒(5)的型号；

S3、进行试验性振捣，测算混凝土振捣时间与混凝土密实度的关系，确定施工区域合理的振捣时间t1；

S4、确定伸缩型振捣棒(5)工作的初始空间位置B(x0，y0，z0)，根据初始空间位置与施工区域边界的位置关系以及平面振捣进尺R1和竖向振捣进尺R2的大小，依次确定振捣工作点的平面振捣路径和竖向振捣路径；

S5、伸缩型振捣棒(5)从初始空间位置(x0，y0，z0)开始振捣，完成首层混凝土振捣，然后重复步骤S4进行上一层混凝土的振捣，直至完成施工区域混凝土的浇捣。

8.根据权利要求7所述的混凝土振捣施工方法，其特征在于：

步骤S4中，伸缩型振捣棒(5)在每一振捣点的平面振捣路径为先横向移动再纵向移动。

9.根据权利要求7所述的混凝土振捣施工方法，其特征在于：

步骤S4中，平面振捣进尺的大小为振捣棒平面影响半径R1；竖向混凝土分层浇筑，竖向振捣进尺的大小为竖向影响半径R2的2倍；步骤S5中，每一层的浇筑厚度为振捣棒竖向影响半径R2的2倍。

10.根据权利要求7或8或9所述的混凝土振捣施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S6、通过监控电脑(10)实时获取的振捣工作点的平面位置、竖向位移绘制振捣棒空间位置分布图；通过实际振捣时间，绘制振捣时间分布图，通过与试验确定的振捣时间t对比以及振捣棒空间位置分布图，对混凝土振捣质量进行评判，避免欠振和过振；

S7、根据已绘制的振捣棒空间位置分布图和振捣时间分布图，实时或后期生成振捣施工质量分析图。