CN109723031B - 一种全自动碳纤维锚钉成型及施工机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动碳纤维锚钉成型及施工机，包括外部固定支撑模块和内部施工模块，外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部施工模块提供支撑，外部固定支撑模块包括液压杆固定装置、支撑底板和外部固定支撑模块箱壁，支撑底板相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁，面面相对的外部固定支撑模块箱壁的顶部均安装有液压杆固定装置；本发明可以实现全程自动施工，无需控制，施工稳定方便且快捷，克服了对高桩码头梁式构件进行人工加固修复工作困难且危险的问题，使得用碳纤维锚钉对混凝土梁式构件的加固得以方便有效的实施。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维技术，具体涉及碳纤维钉成型及施工技术。
背景技术
碳纤维增强复合材料( CarbonFiber-ReinforcedPolymer，简称CFRP )是由增强纤维材料,如玻璃纤维,碳纤维,芳纶纤维等,与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。由于碳纤维增强复合材料具有如下特点：（1）比强度高，自重小，比模量大；（2）材料性能具有可设计性；（3）抗腐蚀性和耐久性能好；（4）热膨胀系数与混凝土的相近；（5）施工方便、工效高。这些特点使得CFRP材料能满足现代结构向大跨、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。
CFRP锚钉力学性能强，有较好的耐腐蚀性和耐久性，制作简单，施工方便，是阻止CFRP-混凝土剥离破坏的理想材料。CFRP锚钉的锚固作用机理主要体现在以下几个方面：CFRP锚钉锚固端伸入混凝土构件内部，增大了修复加固材料与混凝土构件的粘结面积；CFRP自由端以扇形分布在加固用CFRP材料表面，增加了 CFRP锚钉与CFRP加固材料的接触面积，有效分散了锚钉对加固材料的局部应力，减缓了应力集中；CFRP锚钉通过固定位置，限制了CFRP与混凝土表面之间的相对滑移，提高粘结荷载的传递能力，从而降低剥离的发生；通过约束滑移而限制混凝土结构的变形，控制挠度的增加，抑制混凝土内裂缝的发展。
在目前的碳纤维加固补强施工中，上述施工步骤中的钻孔、碳纤维锚钉制作及随后的胶固操作都是依靠人工完成，在人工费用持续上涨的今天，这将造成工程成本的大幅度增加，并且由于工人操作熟练水平的不同，施工质量难以保证，因此建成一种可以自动完成碳纤维锚钉成型加固补强施工的机械设备是非常必要的。
发明内容
针对现有碳纤维加固补强施工方案所存在的问题，需要一种新的碳纤维加固补强施工方案。
为此，本发明的目的在于提供一种全自动碳纤维锚钉成型及施工机，可以自动完成碳纤维锚钉成型加固补强施工。
为了达到上述目的，本发明提供的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，包括外部固定支撑模块和内部施工模块，外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部施工模块提供支撑，所述外部固定支撑模块包括液压杆固定装置(1)、支撑底板(2)和外部固定支撑模块箱壁(3)，所述支撑底板(2)相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁(3)，面面相对的外部固定支撑模块箱壁(3)的顶部均安装有液压杆固定装置(1)，两个液压杆固定装置(1)可固定待修复梁(4)；所述两个液压杆固定装置(1)互相对称；
所述内部施工模块包括自动转换系统及行走系统，所述自动转换系统上设置有钻孔系统（27）、碳纤维锚钉制作系统（28）、碳纤维锚钉贯入加固系统（29）。
进一步的，所述行走系统包括弹簧支座（5），所述弹簧支座（5）将车轮（6）与底板（7）相连接。
进一步的，所述钻孔系统（27）包括电机驱动的钻孔机及直流电机（11），钻孔机安装于直流电机（11）下方位置。
进一步的，所述钻孔机由转盘，转盘底部的中心位置的钻头（10）及转盘底部四周的自动喷胶装置配合构成，所述转盘的内部由第一环氧树脂储存箱（22）构成。
进一步的，所述自动喷胶装置由第一环氧树脂储存箱（22）及喷胶孔（23）配合构成，第一环氧树脂储存箱（22）与喷胶孔（23）相接处设置有自动阀门。
进一步的，所述碳纤维锚钉制作系统（28）包括碳纤维卷材、碳纤维卷材安放滚筒(12)、碳纤维锚钉制作滚筒(13)、碳纤维挤压滚筒(14)、碳纤维布截断铡刀(15)、碳纤维布侧向胶水刷（16）、碳纤维布固定滚筒（17）和碳纤维布开口切割刀及碳纤维锚钉电动抓手。
进一步的，所述碳纤维布开口切割刀由碳纤维锚钉内部的压实弹簧（18）及外部的分散式刀片（19）组成。
进一步的，所述碳纤维锚钉电动抓手由可左右移动的伸缩杆（20）及位于杆端的可开闭的抓手（21）组成。
进一步的，所述碳纤维锚钉贯入加固系统（29）包括碳纤维锚钉加固块（26）、第二环氧树脂储存箱（24）、输胶管（25）。
进一步的，所述输胶管（25）和第二环氧树脂储存箱（24）的相接处设置有自动阀门。
本发明提供的施工机方案能够实现自动运行，保障了效率与质量，节省了大量的人力物力以及时间，实现了碳纤维锚钉制作成型及加固高桩码头梁式构件的自动化目的。
本发明的方案能够有效克服现有对高桩码头梁式构件进行人工加固修复工作存在困难且危险的问题，使得用碳纤维锚钉对混凝土梁式构件的加固得以方便有效的实施。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中全自动碳纤维锚钉成型及施工机的结构示意图；
图2为本发明实例中内部施工模块的结构示意图；
图3为本发明实例中钻孔系统的结构示意图；
图4为本发明实例中碳纤维锚钉制作系统的结构示意图；
图5为本发明实例中碳纤维锚钉贯入加固系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，其所示为本实例提供的全自动碳纤维锚钉成型及施工机的结构示意图。
由图可知，该全自动碳纤维锚钉成型及施工机，包括外部固定支撑模块和内部施工模块，外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部施工模块提供支撑，所述外部固定支撑模块包括液压杆固定装置1、支撑底板2和外部固定支撑模块箱壁3，支撑底板2相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁3，面面相对的外部固定支撑模块箱壁3的顶部均安装有液压杆固定装置1，两个液压杆固定装置1 互相对称设置，能够固定待修复梁4。
如图2所示，本锚钉成型及施工机中的内部施工模块包括自动转换系统及行走系统，其中自动转换系统的三个侧面分别放置钻孔系统27、碳纤维锚钉制作系统28、碳纤维锚钉贯入加固系统29。该自动转换系统还包括步进电机8及由步进电机控制的转换轴9。
行走系统包括弹簧支座5，所述弹簧支座5将车轮6与底板7相连接，弹簧支座5可以使其他系统与梁式构件紧密接触，能处理各种复杂工况。
如图3所示，内部施工模块中的钻孔系统27包括电机驱动的钻孔机及直流电机11，钻孔机安装于直流电机11下方位置。
其中，钻孔机包括转盘，设置在转盘底部的中心位置的钻头10及设置在转盘底部四周的自动喷胶装置，该转盘内部四周为第一环氧树脂储存箱22。
而自动喷胶装置包括第一环氧树脂储存箱22及喷胶孔23，第一环氧树脂储存箱22与喷胶孔23相接处设置有自动阀门。
如图4所示，内部施工模块中的碳纤维锚钉制作系统28包括碳纤维卷材、碳纤维卷材安放滚筒12、碳纤维锚钉制作滚筒13、碳纤维挤压滚筒14、碳纤维布截断铡刀15、碳纤维布侧向胶水刷16、碳纤维布固定滚筒17和碳纤维布开口切割刀及碳纤维锚钉电动抓手。
碳纤维卷材绕过碳纤维卷材安放滚筒12、绕向碳纤维锚钉制作滚筒13，由碳纤维锚钉制作滚筒13侧方的碳纤维挤压滚筒14压实，碳纤维挤压滚筒14与碳纤维卷材接触的尾端安装有碳纤维布截断铡刀15、碳纤维布固定滚筒17、碳纤维布侧向胶水刷16。碳纤维锚钉制作滚筒13上方安装碳纤维布开口切割刀。碳纤维锚钉制作滚筒13侧方安装碳纤维锚钉电动抓手。
这里的碳纤维布开口切割刀包括碳纤维锚钉内部的压实弹簧18及外部的分散式刀片19。
碳纤维锚钉电动抓手由可左右移动的伸缩杆20及位于杆端的可开闭的抓手21组成。
如图5所示，内部施工模块中的碳纤维锚钉贯入加固系统29包括碳纤维锚钉加固块26、第二环氧树脂储存箱、输胶管25。碳纤维锚钉加固块26上方安装第二环氧树脂储存箱24，碳纤维锚钉加固块26下方呈倒梯形，碳纤维锚钉加固块26中心及下方安装输胶管25。同时，输胶管25和第二环氧树脂储存箱24的相接处设置有自动阀门。
由此构成的全自动碳纤维锚钉成型及施工机能够实现碳纤维锚钉制作成型及加固高桩码头梁式构件的自动化。应用时，将本锚钉成型及施工机送至待加固梁下方，两端的液压杆开始伸长接触待修复梁4的梁侧，达到一定压力值以确保将施工机稳定固定在待修复梁4上，完成外部固定支撑模块的工作，此时，即可进行内部施工模块的运行操作。
以下通过一具体应用实例来说明一下本锚钉成型及施工机进行碳纤维锚钉制作成型及加固高桩码头梁式构件的自动实施过程。
某高桩码头经相关部门评估决定需要对该高桩码头的纵梁进行加固修复工作以确保高桩码头的正常运行。在将各个加固修复措施对比协商后，决定采用碳纤维锚钉自动制作成型及加固修复技术。
由于高桩码头纵梁位于水面上方较高处，人工实施困难且危险，决定使用本实例提供的全自动碳纤维锚钉成型及施工机进行加固修复工作。
全自动碳纤维锚钉成型及施工机运至施工现场后，将设计使用的碳纤维卷材放到施工机的碳纤维卷材安放滚筒12上，将环氧树脂胶结剂添加进第一环氧树脂储存箱22内，并打开自动阀门注满输胶管25后再关闭自动阀门。
待耗材安置准备完毕，将装置送至梁下方，此时，两端的液压杆固定装置1开始伸长接触待修复梁4并压紧，达到一定压力值以确保将施工机稳定固定在梁上，完成外部固定支撑模块的工作。
施工机启动前，梁上钻孔系统27的直流电机11处于待开启状态。
手持施工模块至待碳纤维锚钉施工位置，使用外部固定支撑模块固定，滑动小车至碳纤维锚钉施工位置上方。此时启动转换系统，待钻孔系统27转至加固点上方时，启动钻孔上方的直流电机11。
钻孔系统27先行进行垂直钻孔作业，待钻孔作业完成后，液压活塞紧接着将环氧树脂胶结剂挤出第一环氧树脂储存箱22，开启阀门，通过第一环氧树脂储存箱22下方的均匀分布的喷胶孔23涂抹在待加固锚钉位置的梁表面上。
碳纤维锚钉制作系统28中，碳纤维挤压滚筒14将碳纤维卷材从碳纤维卷材安放滚筒12处抽出，并经由布置在侧方的碳纤维布侧向胶水刷16涂刷正在传送中的碳纤维布外侧后绕向碳纤维锚钉制作滚筒13，并经由碳纤维锚钉制作滚筒13旁的碳纤维挤压滚筒14压实确保碳纤维锚钉外侧表面趋于平直 。待碳纤维锚钉制作滚筒13运转数圈后，位于碳纤维挤压滚筒14与碳纤维卷材接触的尾端安装有碳纤维布截断铡刀15截断碳纤维布后，碳纤维锚钉制作滚筒13继续旋转一圈，并同时碳纤维布固定滚筒17固定住截断后的碳纤维布。随后位于碳纤维锚钉制作滚筒13上方的碳纤维布开口切割刀开始运作，碳纤维锚钉内部的压实弹簧18向外压实，同时外部的分散式刀片对碳纤维锚钉上方自下而上进行切割。待切割完成后，内部压实弹簧松开，外部的分散式刀片向上回收。
碳纤维锚钉制作完成后，转换系统将碳纤维锚钉制作系统28转换至已经钻孔的上方，待碳纤维锚钉制作滚筒13转至钻孔位置后，开启碳纤维锚钉制作系统28中的电动抓手，电动抓手中的伸缩杆20向前移动同时保持电动抓手打开，待伸缩到碳纤维锚钉制作滚筒13出的碳纤维锚钉电动抓手闭合，向下抓取碳纤维锚钉至钻孔中。放置完毕后电动抓手打开，向上移动并且伸缩杆20向回收缩。
碳纤维锚钉放置完成后，转换系统将碳纤维锚钉贯入加固系统29转换至钻孔内的碳纤维锚钉上方，碳纤维锚钉加固块26向下移动对碳纤维锚钉进行压实，碳纤维锚钉加固块26下方呈倒梯形有利于碳纤维锚钉开口的完全展开。待碳纤维锚钉加固块26压至梁上方时，开启自动阀门，第二环氧树脂储存箱24内环氧树脂胶结剂流入输胶管25，碳纤维锚钉内部补充完毕后，自动阀门关闭。压实块向上回收。
施工完成后，液压固定装置开始释放压力松开对梁的固定，碳纤维布加固高桩码头梁式构件的自动施工机被回收，固定上销钉，移动至下一处待加固梁段，重复上述操作，直至完成所有加固工作。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，包括外部固定支撑模块和内部施工模块，外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部施工模块提供支撑，所述外部固定支撑模块包括液压杆固定装置(1)、支撑底板(2)和外部固定支撑模块箱壁(3)，所述支撑底板(2)相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁(3)，面面相对的外部固定支撑模块箱壁(3)的顶部均安装有液压杆固定装置(1)，两个液压杆固定装置(1)可固定待修复梁(4)；
所述内部施工模块包括自动转换系统及行走系统，所述自动转换系统上设置有钻孔系统（27）、碳纤维锚钉制作系统（28）、碳纤维锚钉贯入加固系统（29）；
所述碳纤维锚钉制作系统（28）包括碳纤维卷材、碳纤维卷材安放滚筒(12)、碳纤维锚钉制作滚筒(13)、碳纤维挤压滚筒(14)、碳纤维布截断铡刀(15)、碳纤维布侧向胶水刷（16）、碳纤维布固定滚筒（17）和碳纤维布开口切割刀及碳纤维锚钉电动抓手；碳纤维卷材绕过碳纤维卷材安放滚筒(12)、绕向碳纤维锚钉制作滚筒(13)，由碳纤维锚钉制作滚筒(13)侧方的碳纤维挤压滚筒(14)压实，碳纤维挤压滚筒(14)与碳纤维卷材接触的尾端安装有碳纤维布截断铡刀(15)、碳纤维布固定滚筒（17）、碳纤维布侧向胶水刷（16），碳纤维锚钉制作滚筒(13)上方安装碳纤维布开口切割刀，碳纤维锚钉制作滚筒(13)侧方安装碳纤维锚钉电动抓手；
所述碳纤维锚钉贯入加固系统（29）包括碳纤维锚钉加固块（26）、第二环氧树脂储存箱（24）、输胶管（25）；碳纤维锚钉加固块（26）上方安装第二环氧树脂储存箱（24），碳纤维锚钉加固块（26）下方呈倒梯形，碳纤维锚钉加固块（26）中心及下方安装输胶管（25）。
2.根据权利要求1所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述行走系统包括弹簧支座（5），所述弹簧支座（5）将车轮（6）与底板（7）相连接。
3.根据权利要求1所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述钻孔系统（27）包括电机驱动的钻孔机及直流电机（11），钻孔机安装于直流电机（11）下方位置。
4.根据权利要求3所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述钻孔机由转盘，转盘底部的中心位置的钻头（10）及转盘底部四周的自动喷胶装置配合构成，所述转盘的内部由第一环氧树脂储存箱（22）构成。
5.根据权利要求4所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述自动喷胶装置由第一环氧树脂储存箱（22）及喷胶孔（23）配合构成，第一环氧树脂储存箱（22）与喷胶孔（23）相接处设置有自动阀门。
6.根据权利要求1所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述碳纤维布开口切割刀由碳纤维锚钉内部的压实弹簧（18）及外部的分散式刀片（19）组成。
7.根据权利要求1所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述碳纤维锚钉电动抓手由可左右移动的伸缩杆（20）及位于杆端的可开闭的抓手（21）组成。
8.根据权利要求1所述的全自动碳纤维锚钉成型及施工机，其特征在于，所述输胶管（25）和第二环氧树脂储存箱（24）的相接处设置有自动阀门。
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