CN108979178A - 一种适用于多种混凝土面的智能养护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，包括箱体，箱体底部围护有脱脂棉围裙。箱体中安装有管道喷淋装置，管道喷淋装置包括管道，管道转动设置在箱体中的转轴上，管道上安装有若干个喷头。箱体中还安装有湿度探头，湿度探头包括伸缩杆和湿度传感器，湿度传感器安装于伸缩杆的端部，伸缩杆在箱体中处于管道喷淋装置下侧。箱体底部外侧安装有可通过中央处理计算机操控的万向轮。该装置可实现平面、隧道和侧壁混凝土养护期喷水养护工序的电子化和信息化。在我国缺乏淡水资源的地区，也可以通过该装置的水循环系统以及装置的封闭工作特性大大节约养护过程中的耗水量，从而起到节水节能，绿色环保的效果。

Description

一种适用于多种混凝土面的智能养护装置

技术领域

本发明属于混凝土施工的智能化和节水环保领域，具体涉及一种适用于多种混凝土面的智能养护装置。

背景技术

现代建筑工程中，混凝土作为不可或缺的建筑材料，具有原材料丰富、可塑性、耐久性好以及制作简单、施工方便等一系列优点，因此被广泛运用于桥梁，道路，水坝等工程中去。在混凝土的水化硬化过程中，会消耗大量的水。尤其在传统工艺中，常采用人工或机械洒水来进行养护，随意性很大，温湿度掌握不准确，且过程中混凝土块暴露在空气中，由于水分的渗透流失和蒸发散失，对养护水的需求量很大。显然在水资源匮乏的中西部地区和淡水资源不足的岛礁上，采用传统的人工喷洒养护方法是不科学的，必须寻找一种既能有效满足混凝土水化养护期的水量要求，又能较好减少水分流失的养护方案。现有的解决手段通常是在混凝土的原料及拌制手段入手，也有部分发明针对特定的养护区提出新型养护薄膜以及较为科学的管道喷淋系统等。

发明内容

本发明为解决施工现场水分渗透流失和蒸发散失，以及喷洒时间、喷洒速率不均匀等问题，提供一种更为科学节约和可持续的混凝土水化养护方法。本发明设计了一套适用于平面混凝土和隧道的智能养护装置，通过箱型喷洒装置可以封闭喷水的工作空间，减少水分的流失，并由集中封闭式水箱循环利用喷洒过程中的水。箱内可以自由移动的湿度探头可以准确获取养护中平面混凝土块区的湿度数据，从而结合温度传感器由中央处理程序设计出不同的养护方案，包括喷洒路线和喷洒速率等。装置的输水网络通过转轴可进行转动，从而应用到隧道建筑的混凝土智能养护中。在严寒的施工环境下，还可以通过箱内的辅热装置提高箱内温度以满足养护条件。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，包括四周和顶部均封闭的箱体，所述箱体顶部可拆卸设置，所述箱体底部围护有脱脂棉围裙；

所述箱体中安装有管道喷淋装置，所述管道喷淋装置包括管道，所述管道通过电机转动设置在箱体中的转轴上，所述管道上安装有若干个喷头；

所述箱体中还安装有湿度探头，所述湿度探头安装在横杆上，所述横杆安装在箱体中，所述横杆平行于箱体顶部，所述湿度探头包括伸缩杆和湿度传感器，所述伸缩杆连接在横杆远离箱体顶部的侧面，所述伸缩杆垂直于横杆，所述湿度传感器安装于伸缩杆远离横杆的端部，所述伸缩杆在箱体中处于管道喷淋装置下侧；

所述箱体底部外侧安装有可通过中央处理计算机操控的万向轮。

进一步的，所述管道为处于唯一平面的连续S形管道结构，所述管道上的喷头朝向均相同。

进一步的，所述喷头上均设置有可远程控制的水阀。

进一步的，所述管道连通有输水装置，所述管道包括进水口和出水口，所述输水装置包括储水桶、进水管和出水管，所述进水管一端伸入储水桶，所述进水管另一端连通管道的进水口，所述出水管一端伸入储水桶，所述出水管另一端连通管道的出水口，所述进水管和出水管上均安装有输水泵。

进一步的，所述储水桶为密封桶，所述储水桶的顶盖上开设有气压孔，且所述气压孔中塞有橡胶塞。

进一步的，所述湿度传感器上安装有回弹力检测装置，所述回弹力检测装置的弹簧套设在湿度传感器上，所述湿度传感器连通中央处理计算机进行数据传输。

进一步的，所述箱体内安装有加热器和温度传感器，所述湿度传感器和温度传感器连通中央处理计算机进行数据传输，所述中央处理计算机通过接收到的数据调节输水泵的输水功率和输水时长，并调节加热器的加热状态。

进一步的，所述万向轮采用无级变速器微型马达进行驱动。

进一步的，所述脱脂棉围裙从箱体底部下垂的高度比万向轮与箱体底部之间的高度大1-2cm。

本发明的有益效果为：

(1)本发明专利实现了地平面、隧道混凝土水化期的智能养护。本发明可以产生均匀的喷淋养护水，提供混凝土水化所需要的环境条件，适用于大部分的混凝土施工场地。

(2)本装置是一种智能化的混凝土水化养护装置，处于箱内的混凝土表面湿度和箱内的温度均可实时获取，根据获取的实时数据，进行针对性的养护。混凝土的类别标号，施工场地的面积以及施工期限和施工环境要求都可以作为参数输入中央处理计算机，通过编程控制器调节装置的移动速率、喷淋速率，进行智能养护。对于严寒地区或有热养护需求的平面混凝土块区，箱内的加热器可以辅助发热，提高箱内温度以满足要求。整个养护装置节约了混凝土养护过程中的人力、财力资源，也使养护工作更加科学、精确及智能化。同时，养护期的工作数据都可以保存下来，可供相关施工试验单位研究，也方便工程后期的检查验收。

(3)本装置是一种多用的混凝土水化养护装置，不仅可以运用到平面混凝土的水化养护上，还可以运用到隧道、竖直混凝土面的智能养护上。通过调节管道喷淋装置的摆动，结合本发明装置下部万向轮的移动，养护系统可以适应于各种养护要求和现场工况。

(4)护装置的密封性、输水装置的水循环系统都大大节约了整个养护周期过程中的耗水量。密封箱体使得蒸发产生的水汽不易从上部散失，防漏水底部围裙则防止水汽 从底部外逸。集中输水泵密封，作为养护水储存的终端，也能有效防止水的蒸发散失。 在西部缺水地区以及远洋岛礁建设中该装置都能发挥巨大作用。本装置针对上述地区缺 水的现实情况做出设计改进，为他们提供了一种既节约水资源，又提高施工效率的混凝 土养护方案。同时本发明装置的驱动系统都采用电机工作，没有有害废气排放。内部设 置的液体循环系统也确保了液体的有效利用，减少废液的排放。

(5)本发明装置质量较轻，易搬运操作。箱体、管道喷淋装置等均采用的轻型材料，装置整体质量大大减少，对原混凝土面的影响较小。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图；

图2是本发明装置中管道的结构示意图；

图3是本发明装置中湿度探头的结构示意图；

图4是本发明装置中万向轮的结构示意图；

图5是本发明装置中输水装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-箱体、2-管道、3-喷头、4-湿度探头、5-伸缩杆、6-湿度传感器、7-回弹力检测装置、8-万向轮、9-水阀、10-加热器、11-温度传感器、12-无级变速器微型马达、13-储水桶、14-进水管、15-出水管、16-疏水泵、17-气压孔、18-脱脂棉围裙、19-横杆。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1至图5所示，一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，包括四周和顶部均封闭的箱体1，箱体1顶部可拆卸设置，箱体1底部围护有脱脂棉围裙18，脱脂棉围裙 18采用聚酯纤维为制造材料，下部做成密集的褶皱状，以提高整个装置内部的密封性。箱体1底部外侧安装有可通过中央处理计算机操控的万向轮8，万向轮8采用无级变速器微型马达12进行驱动。本发明装置可以通过中央处理计算机操控万向轮8在养护区内自由移动，并可以通过特定的养护要求指定装置的工作路线和工作速率。本发明万向轮8采用橡胶制造，轮面整体光滑轻微毛起，增加和混凝土养护面之间的摩擦力，不宜做成凹纹面，防止破坏混凝土表面的浇筑效果和美观程度。脱脂棉围裙18从箱体1底部下垂的高度比万向轮8与箱体1底部之间的高度大1-2cm，保证箱体1在移动时脱脂棉围裙18也能充分围护所要养护的混凝土地面，保持一定程度的密封，防止水汽从底部外逸。本发明装置的箱体1采用钢化玻璃加工，方便在不影响正常运作条件下及时观察箱内情况。箱体1的设计尺寸可采用长2m，宽2m，高1m，玻璃板厚0.8cm，箱体1 的大小也可以根据实际工作环境进行调节，箱体1边缝处采用玻璃胶粘接，保证优良的密封性。箱体1的八个角利用三角钢固定，保证其结构的稳定性。本发明装置使用时有封闭箱体外壳和底部脱脂棉围裙18的防护，可以有效阻止水分的蒸发散失和底部逸失，对减少整个装置工作过程中的耗水量有重要意义。

箱体1中安装有管道喷淋装置，管道喷淋装置包括管道2，管道2直径为5cm，管壁厚0.8cm。管道2采用加厚高强度pvc管，一方面可以减轻其自重，另一方面也保证其在湿度、温度相对较高工作环境中依旧保持良好的耐久性。管道2为处于唯一平面的连续S形管道结构，管道2在初始状态时所在的平面平行于箱体1顶部。本发明将管道 2采用这种设计，是为了均匀的覆盖整个养护面。管道2上安装有若干个喷头3，喷头3 与管道2通水的通口直径为5cm。喷头3朝向均相同，喷头3上均设置有可远程控制的水阀9。通过管道2及喷头3喷洒水覆盖养护区的混凝土，以提供混凝土水化所需的淡水。管道2通过电机转动设置在箱体1中的转轴3上，可360度自由旋转，并可由中央处理计算机控制。转轴3采用金属材料，直径取为7cm，转轴3可在箱体1内上下升降，以满足不同养护条件。对于隧道混凝土工程，打开箱体1顶部，转动管道2使喷头3的朝向为上并左右匀速摆动，从而使得装置在隧道内对整个隧道拱面进行循环的喷淋养护。针对于不同的弧面地形，喷头3可部分开启部分关闭，以节约用水量。

管道2连通有输水装置，管道2包括进水口和出水口，输水装置包括储水桶13、进水管14和出水管15。储水桶13为密封的桶，储水桶13的顶盖上开设有半径为1cm的气压孔17，防止储水桶13内由于气压差原因难以抽水工作，且气压孔17中塞有橡胶塞。进水管14一端伸入储水桶13，进水管14另一端连通管道2的进水口，出水管15一端伸入储水桶13，出水管15另一端连通管道2的出水口，进水管14和出水管15上均安装有输水泵16，输水泵16的泵送功率在2L/min～10L/min之间，与输水泵16匹配使用的水管为直径为5cm，壁厚为0.5cm的软管。输水装置的输送和回收通过中央处理计算机对疏水泵16的控制来实现，工作时针对实际需求可通过相应的输水泵16使整个管道2上的出水口部分开启部分关闭，从而节约用水量的同时也提高施工效果。输水装置的输送和回收采取异步控制，先从进水管14泵送五分钟后，出水管15的输水泵再启动；而泵送溶液的进水管14上的输水泵停止后，出水管15上的输水泵继续工作5分钟再停止工作，两个泵的异步控制可最大限度回收管道内养护水，节约整个装置的耗水量。

箱体1中还安装有湿度探头4，湿度探头4安装在横杆19上，横杆19安装在箱体 1中，横杆19平行于箱体1顶部，湿度探头4包括伸缩杆5和湿度传感器6，伸缩杆5 连接在横杆19远离箱体1顶部的侧面，伸缩杆5垂直于横杆19，湿度传感器6安装于伸缩杆5远离横杆19的端部，伸缩杆5在箱体1中处于管道喷淋装置下侧。湿度传感器6上安装有回弹力检测装置7，回弹力检测装置7的弹簧套设在湿度传感器6上，湿度传感器6连通中央处理计算机进行数据传输并进行显示。结合相关手册和模拟实验经验，若湿度低于标准，则通过水阀9加大喷淋速率，若湿度高于标准，减小水阀9或输水装置的喷淋速率。可以通过设置回弹力检测装置7的回弹力值使得湿度传感器6精确贴合在待检测的混凝土块区上，从而得到及时且准确的混凝土表面湿度数据。由胡克定律可知，弹簧的回弹力与其形变呈正相关关系，即F＝kx，所以通过设置回弹力值可以准确控制弹簧的压缩形变量。检测初伸缩杆5前部不断向下伸长，当湿度传感器6较好贴合平面混凝土表面后，弹簧的回弹力达到所设阈值，则伸缩杆5固定，此时便可较为精确地读取平面混凝土表面的湿度数据。箱体1内也安装有加热器10和温度传感器11，不同的平面混凝土块区会需要不同的养护方法，在严寒地区或者热养护过程中，将需要通过加热器10辅助加热以满足温度要求。加热器10联合温度传感器11组成箱内温度调控系统，从而针对于有不同温度需求的混凝土块进行更为合理的养护。湿度传感器6 和温度传感器11连通中央处理计算机进行数据传输，中央处理计算机通过接收到的数据调节输水泵16的输水功率和输水时长，并调节加热器10的加热状态。

混凝土的养护期间，应重点加强混凝土面的温度和湿度控制，并尽量减少混凝土表面水分的散失。经由湿度传感器6和温度传感器11所搜集的数据，本装置可控的施工参数主要为单个喷头3的喷淋速率Q(cm³/s)，工作的喷淋孔个数N个，装置的移动速率V(m/s)，加热器10的加热功率W(kj/s)，以及在对隧道工程应用中的管道2 的转动速率ω(rad/s)，针对于不同混凝土的养护要求和养护安排，运用时各参数满足函数关系f(Q,N,V,W,ω)，其具体数值的设置还需通过试验进行数值拟合确定，以制定针对不同情况的工作方案。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：包括四周和顶部均封闭的箱体(1)，所述箱体(1)顶部可拆卸设置，所述箱体(1)底部围护有脱脂棉围裙(18)；

所述箱体(1)中安装有管道喷淋装置，所述管道喷淋装置包括管道(2)，所述管道(2)通过电机转动设置在箱体(1)中的转轴(3)上，所述管道(2)上安装有若干个喷头(3)；

所述箱体(1)中还安装有湿度探头(4)，所述湿度探头(4)安装在横杆(19)上，所述横杆(19)安装在箱体(1)中，所述横杆(19)平行于箱体(1)顶部，所述湿度探头(4)包括伸缩杆(5)和湿度传感器(6)，所述伸缩杆(5)连接在横杆(19)远离箱体(1)顶部的侧面，所述伸缩杆(5)垂直于横杆(19)，所述湿度传感器(6)安装于伸缩杆(5)远离横杆(19)的端部，所述伸缩杆(5)在箱体(1)中处于管道喷淋装置下侧；

所述箱体(1)底部外侧安装有可通过中央处理计算机操控的万向轮(8)。

2.如权利要求1所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述管道(2)为处于唯一平面的连续S形管道结构，所述管道(2)上的喷头(3)朝向均相同。

3.如权利要求1所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述喷头(3)上均设置有可远程控制的水阀(9)。

4.如权利要求3所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述管道(2)连通有输水装置，所述管道(2)包括进水口和出水口，所述输水装置包括储水桶(13)、进水管(14)和出水管(15)，所述进水管(14)一端伸入储水桶(13)，所述进水管(14)另一端连通管道(2)的进水口，所述出水管(15)一端伸入储水桶(13)，所述出水管(15)另一端连通管道(2)的出水口，所述进水管(14)和出水管(15)上均安装有输水泵(16)。

5.如权利要求4所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述储水桶(13)为密封桶，所述储水桶(13)的顶盖上开设有气压孔(17)，且所述气压孔(17)中塞有橡胶塞。

6.如权利要求1所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述湿度传感器(6)上安装有回弹力检测装置(7)，所述回弹力检测装置(7)的弹簧套设在湿度传感器(6)上，所述湿度传感器(6)连通中央处理计算机进行数据传输。

7.如权利要求6所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述箱体(1)内安装有加热器(10)和温度传感器(11)，所述湿度传感器(6)和温度传感器(11)连通中央处理计算机进行数据传输，所述中央处理计算机通过接收到的数据调节输水泵(16)的输水功率和输水时长，并调节加热器(10)的加热状态。

8.如权利要求1所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述万向轮(8)采用无级变速器微型马达(12)进行驱动。

9.如权利要求1所述的一种适用于多种混凝土面的智能养护装置，其特征在于：所述脱脂棉围裙(18)从箱体(1)底部下垂的高度比万向轮(8)与箱体(1)底部之间的高度大1-2cm。