CN112301845A - 超高性能混凝土铺装一体机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高性能混凝土铺装一体机，属于路桥施工技术领域。包括下料速度可调的布料摊铺机、对混凝土料进依次进行熨平和整平的振捣整平机、覆膜养生机以及纵向行走机构；布料摊铺机、振捣整平机和覆膜养生机沿纵向依次设置并且使用同一套纵向行走机构。本发明能够实现布料、整平和覆膜的一体化作业，效率高并且节省人工。本发明的平整度控制精确，能够提高施工质量。超高性能混凝土铺装一体机具有自动化性能高、工作效率高、平整度控制精确、节省人工的优点。

Description

超高性能混凝土铺装一体机

技术领域

本发明涉及一种超高性能混凝土铺装一体机，属于路桥施工技术领域。

背景技术

UHPC是具有超高强度，超低吸水率，超强耐久性和耐侵蚀性能的特殊混凝土。与普通混凝土原材料、配比、操作性能等方面有许多不同之处，现有的摊铺设备不能很好地适应UHPC。目前，与UHPC相关的铺装设备为单机设备，无法完成一体化施工作业，相邻工艺之间的设备换装需要耗费大量的人力物力和时间，整体的施工效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高性能混凝土铺装一体机，来实现UHPC混凝土的一体化施工作业。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超高性能混凝土铺装一体机，包括下料速度可调的布料摊铺机、对混凝土料进依次进行熨平和整平的振捣整平机、覆膜养生机以及纵向行走机构；布料摊铺机、振捣整平机和覆膜养生机沿纵向依次设置并且使用同一套纵向行走机构。

本发明上述技术方案的进一步改进为，布料摊铺机包括主箱梁、横向行走机构、布料仓、电气控制柜、布料仓液压控制泵站；主箱梁为两根固定于纵向行走机构上面的型钢，在主箱梁上端铺设有横向轨道；布料仓固定于横向行走机构上，并随横向行走机构沿横向轨道横向行走；所述铺装一体机的两侧安装能够适应两侧轨道宽度变化的伸缩节。

本发明上述技术方案的进一步改进为，布料仓内设有扇叶搅拌机构；在布料仓底部设有下料口，下料口由下料板控制放料口开闭及开口大小；下料板由液压系统控制，并且液压系统设置有电磁比例阀。

本发明上述技术方案的进一步改进为，振捣整平机包括机架部分、升降部分、熨平部分、整平部分；升降部分固定于纵向行走机构上端，且由液压驱动升降；机架部分固定设置在升降部分上端；熨平部分由高频振动电机驱动熨平板进行一次初整平；整平部分包括整平高速电机、由整平高速电机驱动转动的偏心辊以及由偏心辊驱动振动的高强整平板；熨平部分和整平部分固定设置在机架部分的下端。

本发明上述技术方案的进一步改进为，机架部分使用若干个桁架模块组装连接形成，每个桁架模块设置一组熨平部分和整平部分；振捣整平机包括机架部分两端设置摆臂，并在摆臂上设置配套使用的熨平部分和整平部分。

本发明上述技术方案的进一步改进为，覆膜养生机包括连接机架、若干个用于安装保养膜的保养膜横杆、连接横杆、以及可进行高度调节的压辊；保养膜横杆沿连接机架长度方向设置，保养膜横杆设置在两侧的连接机架中间，安装在连接横杆上；压辊设置在保养膜的后侧下方，保养膜下行穿过压辊。

本发明上述技术方案的进一步改进为，振捣整平机后方固定设置整平机平台，连接机架与整平机平台固定连接；整平机平台和连接机架为模块化组装结构；覆膜养生机为模块化结构，覆膜养生机的保养膜横杆、连接横杆以及压辊成套安装在分体模块化的连接机架上。

本发明上述技术方案的进一步改进为，相邻的保养膜横杆的高低位置和前后位置不同，相邻的保养膜横杆在横向方向上设置有重叠的部分；在覆膜前后均设置有自动喷水装置。

本发明上述技术方案的进一步改进为，布料仓上方的入料口设置用于固定天泵料管的夹装工具。

本发明上述技术方案的进一步改进为，布料摊铺机设置能够跟随布料仓移动的软管拖链，在软管拖链内安装送料软管，所述送料软管的出料端位于布料仓上方，进料端同用于送料的地泵连接；软管拖链和送料软管跟随布料仓移动收放。

本发明上述技术方案的进一步改进为，纵向行走机构的行走轮为钢轮，并且沿钢轨行走。

本发明上述技术方案的进一步改进为，向行走机构的行走轮为橡胶轮或履带，并且在地面上或钢筋网上行走。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明的自动化性能高、工作效率高，能够实现布料、整平和覆膜的一体化作业，效率高并且节省时间和人工。

本发明的平整度控制精确，能够提高施工质量。

本发明的布料仓可以对料进行一次缓存，能够保证摊铺的连贯性。在布料仓内设有扇叶搅拌机构，在工作的时候不断的转动，可保证UHPC混凝土料的活性。在布料仓底部设有下料口，下料口由液压控制料仓开关以及放料口开口大小，实现下料量的精准控制，保证摊铺厚度的均匀。

本发明的振捣整平机具有熨平部分和整平部分固下端，先由高熨平板进行一次初整平，保证混凝土料的密实度。再由整平部分进行二次精整平，保证摊铺面的平整度。整平机为整幅进行铺装，一次成型，效率高，质量好。

本发明的覆膜养生机采用纵向整幅覆盖模式，压辊可进行高度调节，待调节稍高于整平完成后的平面后，带动保养膜平滑的贴附于混凝土平面上。本发明能够在振捣整平机刚刚进行完整平后立即进行覆膜，此时水分保持比较高，可使混凝土得到更好的养护。

本发明在覆膜前后均设置有自动喷水装置。在覆膜同时，前喷水装置进行喷水，保证在覆膜前达到技术要求的湿度，在覆膜后，后喷水装置在养护膜上层再次进行喷水压盖。

本发明采用纵向整幅覆膜的方式，与传统的横向覆膜的方式相比，施工更加简单，无需换向，操作便捷，覆膜后保养膜的连续性好，并且覆膜效果更好。

附图说明

图1是本发明工作状态立体示意图；

图2是本发明立体示意图；

图3是本发明振捣整平机和覆膜养生机部分立体示意图；

图4是本发明振捣整平机和覆膜养生机部分侧视图；

图5是本发明布料摊铺机的布料仓部分示意图；

图6是本发明布料摊铺机的布料仓部分俯视图；

图7是本发明布料摊铺机设置软拖链的示意图；

图8是本发明布料摊铺机下料口示意图；

图9是本发明布料摊铺机的布料仓部分一种实施方式示意图；

其中，1、布料摊铺机，11、主箱梁，12、横向行走机构，13、布料仓，14、电气控制柜，15、布料仓液压控制泵站，16、横向轨道，17、软管拖链，18、送料料管，19、夹装工具，20、下料板；

2、振捣整平机，21、机架部分，22、升降部分，23、熨平板，24、高强整平板，25、整平机平台；

3、覆膜养生机，31、连接机架，32、保养膜横杆，33、连接横杆，34、压辊，35、保养膜，36、压辊升降调节轮；

4、纵向行走机构。

具体实施方式

为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，本发明是一种超高性能混凝土铺装一体机，主要用于对超高性能混凝土(又称为UHPC、STC或RBPC)混凝土进行布料、整平以及覆膜的一体化施工。该机器也可以应用于普通混凝土的铺装施工。

该铺装一体机包括布料摊铺机1、振捣整平机2以及覆膜养生机3三个主要部分，还包括一套纵向行走机构4。布料摊铺机1、振捣整平机2以及覆膜养生机3沿纵向依次设置并均同纵向行走机构4固定安装。布料摊铺机1、振捣整平机2以及覆膜养生机3使用一套纵向行走机构4，实现一体化施工作业。纵向行走机构4包括具有行走轮能够行走的基座，还包括动力机，例如电机。纵向行走机构4起到的是类似于行走小车的作用。本文中的纵向指的是路面的铺设的长度方向，横向指的是路面铺设的宽度方向。在具体的实施中，纵向行走机构4的行走轮为钢轮，此时，纵向行走机构设置在钢轨上。或者，纵向行走机构4的行走轮为橡胶轮或履带，此时，纵向行走机构在地面上或钢筋网上行走。

如图5、图6、图9所示，本发明的布料摊铺机1包括主箱梁11、横向行走机构12、布料仓13、电气控制柜14、布料仓液压控制泵站15。其中，主箱梁11为两根固定于纵向行走机构4上面的型钢，一般可以使用H型钢。在主箱梁11上端铺设有横向轨道16，用于使横向行走机构13行走。布料仓13固定于横向行走机构12上，并随横向行走机构12沿横向轨道16横向行走。横向行走机构13与纵向行走机构4的原理类似，也是类似于行走小车，布料仓13固定安装在横向行走机构13上。横向行走机构13和纵向行走机构4的行走轮类似于火车的轮子，具有轮缘，而相应的轨道也类似于火车轨道的结构。

布料仓13对料进行一次缓存，以保证摊铺的连贯性。在布料仓13内设有扇叶搅拌机构，在工作的时候不断的转动，可保证UHPC混凝土料的活性。扇叶搅拌机构对布料仓13内的混凝土料进行无间断、全方位的搅拌，扇叶对对布料仓13的内壁进行触壁式搅拌刮料，使布料仓13的内壁无料。在布料仓13底部设有下料口，下料板20覆盖下料口，下料口由下料板20控制开闭及开口大小。具体的，下料板由液压系统控制，液压系统的伸缩杆驱动下料板直线移动，下料板20覆盖下料口的大小实现对开口大小的控制。液压系统设置有电磁比例阀，能够实现下料量的精准控制，保证摊铺厚度的均匀。在液压系统的控制下配合以扇叶搅拌机构，能够使混凝土料从下料口下落时成稳定的瀑布式下落。下料板在完成一个横向的摊铺后，布料仓门关闭。具体结构如图8所示。

本发明的布料摊铺机1采用天泵或地泵为布料仓13进行不间断供料。具体的，如果是使用天泵供料，则在布料仓13上方的入料口设置用于固定天泵料管的夹装工具19。该夹装工具19用于将送料软管的出料端进行固定。可以是设置在布料仓13上端侧面的支架然后使用卡带将送料软管进行固定。该夹装工具19在地泵供料时也可以使用。

如果是采用地泵供料，则在主箱梁11的一侧设置能够跟随布料仓13移动的软管拖链17，并且在软管拖链17内安装送料软管18。软管拖链17具有柔性支撑作用，可以对送料软管17进行支撑。软管拖链17和送料软管18能够跟随布料仓13移动收放，送料软管的出料端位于布料仓13上方，送料软管的进料端同用于送料的地泵连接。具体如图7、图8、图9所示。

在布料仓13上端面设置有工作平台，在该平台上安装电气控制柜14和布料仓液压控制泵站15，用于控制布料摊铺机1的工作。工作人员可以站立在工作平台上，工作平台的四周设置护栏。

如图3、图4所示，本发明的振捣整平机2包括机架部分21、升降部分22、熨平部分、整平部分。其中，升降部分22固定于纵向行走机构4上端，升降部分22的上端固定安装机架部分21。升降部分22通常是使用液压升降杆或者电动升降杆来带动机架部分21以及安装在机架部分21上的功能组件上升或下降。进一步的，在振捣整平机2的机架部分21的两端设置摆臂，并在摆臂上设置配套使用的熨平部分和整平部分，该设置能够适用于渐变桥路面的铺装。在遇到桥面逐渐变宽时，摆臂带动熨平部分和整平部分逐渐打开角度，实现对于渐变部分的整平。

如图4所示，熨平部分和整平部分固定设置在机架部分21的下端，熨平部分在前，整平部分在后。先进行熨平，再进行整平。具体的是，熨平部分由高频振动电机驱动熨平板23进行一次初整平，保证混凝土料的密实度。整平部分进行二次精整平，整平部分包括整平高速电机、由整平高速电机驱动转动的偏心辊以及由偏心辊驱动振动的高强整平板24，保证摊铺面的平整度。整平机为整幅进行铺装，一次成型，铺装厚度由升降机构来进行调整，升降部分高程控制采用行程限位开关发送反馈讯号，升降部分根据信号确定动作要求控制整机的升降，动作可靠平稳，达到更好的整平厚度、平整度。此外，振捣整平机也可以采用超声波感应信号控制的方式，来控制高程，保证高程控制的精确度。

在具体的实施中，熨平板23振动频率为3000次/分；高强整平板24振动频率为3510次/分。熨平部分和整平部分可以采用该领域通用的熨平组件和整平组件。完成一个横向的摊铺后，布料仓门关闭，纵向行走机构进行纵向行走，此时振捣整平机开始工作，在纵向行走达到设定距离，整平机工作停止；横向机构继续准备进行下一个工作面的摊铺，如此往返进行摊铺。

如图3、图4所示，本发明的覆膜养生机3包括连接机架31、若干个用于安装保养膜35的保养膜横杆32、连接横杆33、以及可进行高度调节的压辊34。覆膜养生机3部分可以通过连接机架31直接与纵向行走机构4固定连接，从而能够随一体机同进退。也可以通过连接机架31与振捣整平机2后方固定设置的整平机平台25连接，从而能够随一体机同进退。整平机平台25还可以供工人站立，从而便于观察施工情况。

如图3、图4所示，连接机架31为覆膜养生机3部分的主体支架，连接机架31设置两个位于横向的两端，在两个连接机架31之间设置保养膜横杆32。而保养膜横杆32安装在连接横杆33上，且沿连接机架31长度方向固定设置。压辊34设置在保养膜35的后侧下方。压辊34可进行高度调节，压辊升降调节轮36通过转动能够实现对于压辊34的高度调节。

覆膜养生机采用纵向整幅覆盖模式，保养膜35下行穿过压辊34。所述压辊34可进行高度调节，待调节其高度稍高于整平完成后的平面后，带动保养膜35平滑的贴附于混凝土平面上，由于振捣整平机刚刚进行完整平，水分保持比较高，这时进行覆膜可使混凝土得到更好的养护。优先地，在覆膜前后均设置有自动喷水装置。在覆膜同时，前喷水装置进行喷水，保证在覆膜前达到技术要求的湿度，在覆膜后，后喷水装置在养护膜上层再次进行喷水压盖。采用纵向整幅覆膜的方式，与传统的横向覆膜的方式相比，施工更加简单，无需换向，操作便捷，并且覆膜效果更好。

覆膜养生机采用纵向整幅覆盖模式，为了确保实现全面的覆膜养护。相邻的保养膜横杆32的高低位置和前后位置不同，并且相邻的保养膜横杆32在横向方向上设置有重叠的部分，重叠部分就是覆膜后保养膜重叠的部分。

本发明的超高性能混凝土铺装一体机，振捣整平机2整体采用模块化组装的结构，具体的是，将机架部分21采用若干个桁架模块组装形成，每个桁架模块设置一组熨平部分和整平部分。用户可以根据需要组装合适的长度使用。

本发明的超高性能混凝土铺装一体机，覆膜养生机在整体上也采用模块化组装的结构，具体的是，将整平机平台25和连接机架31均设置为模块化组装结构，覆膜养生机3的保养膜横杆32、连接横杆33以及压辊34成套安装在分体模块化的连接机架31上。

本发明采用模块化组装的形式，可以任意拆分，组装长度，从而能够适用于各种宽度路面的铺装需求。实现一机多用、一机多种宽度使用，从而节约设备投入成本。

进一步的，该铺装一体机的两侧安装能够适应两侧轨道宽度变化的伸缩节。具体的，一般是安装在振捣整平机2的机架21的两侧，也安装在布料摊铺机1的主箱梁两侧。伸缩节能够实现单侧至少1m长的延伸。

超高性能混凝土铺装一体机施工的工艺过程如下：

布料工艺如下，混凝土料运送至布料摊铺机1处，下放至布料仓13接料口处，由布料仓13对料进行一次缓存。在布料仓13底部的下料口通过对料仓开关以及放料口开口大小进行调节，控制下料量，实现下料量的精准控制，保证摊铺厚度的均匀。在完成一个横向的摊铺后，布料仓门关闭，纵向行走机构4进行纵向行走，此时振捣整平机2开始工作，在纵向行走达到设定距离，振捣整平机2工作停止；横向行走机构12继续准备进行下一个工作面的摊铺，如此往返进行摊铺。

整平工艺如下，振捣整平机2对摊铺后的路面分别进行一次初整平以及二次精整平；熨平部分由高频振动熨平板进行一次初整平，保证混凝土料的密实度；整平部分进行二次精整平，保证摊铺面的平整度。高频振动熨平板振动频率控制为3000次/分，高速整平板振动频率控制为3510次/分。振捣整平机2为整幅进行铺装。在整平完成后进行覆膜。

覆膜工艺如下，覆膜养生机3对整平后的路面进行覆膜，覆膜养生机3采用纵向整幅覆盖模式；保养膜横杆32设置在两侧的连接机架31中间，由各个连接横杆33进行固定，保养膜35下行穿过压辊34，调节压辊34高度，待调节稍高于整平完成后的平面后，带动保养膜平滑的贴附于混凝土平面上；在覆膜同时，前喷水装置进行喷水，保证在覆膜前达到技术要求的湿度，在覆膜后，后喷水装置在养护膜上层再次进行喷水压盖。覆膜养生机3随着一体机向前运行实现覆膜。

在工作过程中，布料仓13横向行走速度为0～10m/min，并且变频可调；整机纵向行走速度为0～10m/min，并且变频可调。

整套设备配备有遥控控制，可以保证施工人员不在机器上面就可进行全部操作，本套机器具有自动化性能高、工作效率高、平整度控制精确、节省人工等特点。

本发明的超高性能混凝土铺装一体机能够很好地适应UHPC的铺装要求，在布料后及时进行整平，在整平后及时进行覆膜，从而使UHPC铺装后实现良好的性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和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 (12)

1.一种超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：包括下料速度可调的布料摊铺机(1)、对混凝土料进依次进行熨平和整平的振捣整平机(2)、覆膜养生机(3)以及纵向行走机构(4)；布料摊铺机(1)、振捣整平机(2)和覆膜养生机(3)沿纵向依次设置并且使用同一套纵向行走机构(4)。

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：布料摊铺机(1)包括主箱梁(11)、横向行走机构(12)、布料仓(13)、电气控制柜(14)、布料仓液压控制泵站(15)；主箱梁(11)为两根固定于纵向行走机构(4)上面的型钢，在主箱梁(11)上端铺设有横向轨道(16)；布料仓(13)固定于横向行走机构(12)上，并随横向行走机构(12)沿横向轨道(16)横向行走；所述铺装一体机的两侧安装能够适应两侧轨道宽度变化的伸缩节。

3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：布料仓(13)内设有扇叶搅拌机构；在布料仓(13)底部设有下料口，下料口由下料板控制放料口开闭及开口大小；下料板由液压系统控制，并且液压系统设置有电磁比例阀。

4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：振捣整平机(2)包括机架部分(21)、升降部分(22)、熨平部分、整平部分；升降部分(22)固定于纵向行走机构(4)上端，且由液压驱动升降；机架部分(21)固定设置在升降部分(22)上端；熨平部分由高频振动电机驱动熨平板(23)进行一次初整平；整平部分包括整平高速电机、由整平高速电机驱动转动的偏心辊以及由偏心辊驱动振动的高强整平板(24)；熨平部分和整平部分固定设置在机架部分(21)的下端。

5.根据权利要求4所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：机架部分(21)使用若干个桁架模块组装连接形成，每个桁架模块设置一组熨平部分和整平部分；振捣整平机(2)包括机架部分(21)两端设置摆臂，并在摆臂上设置配套使用的熨平部分和整平部分。

6.根据权利要求3所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：覆膜养生机(3)包括连接机架(31)、若干个用于安装保养膜(35)的保养膜横杆(32)、连接横杆(33)、以及可进行高度调节的压辊(34)；保养膜横杆(32)沿连接机架(31)长度方向设置，保养膜横杆(32)设置在两侧的连接机架(31)中间，安装在连接横杆(33)上；压辊(34)设置在保养膜(35)的后侧下方，保养膜(35)下行穿过压辊(34)。

7.根据权利要求6所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：振捣整平机(2)后方固定设置整平机平台(25)，连接机架(31)与整平机平台(25)固定连接；整平机平台(25)和连接机架(31)为模块化组装结构；覆膜养生机(3)为模块化结构，覆膜养生机(3)的保养膜横杆(32)、连接横杆(33)以及压辊(34)成套安装在分体模块化的连接机架(31)上。

8.根据权利要求7所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：相邻的保养膜横杆(32)的高低位置和前后位置不同，相邻的保养膜横杆(32)在横向方向上设置有重叠的部分；在覆膜前后均设置有自动喷水装置。

9.根据权利要求3所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：布料仓(13)上方的入料口设置用于固定天泵料管的夹装工具。

10.根据权利要求3所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：布料摊铺机(1)设置能够跟随布料仓(13)移动的软管拖链(17)，在软管拖链(17)内安装送料软管(18)，所述送料软管的出料端位于布料仓(13)上方，进料端同用于送料的地泵连接；软管拖链(17)和送料软管(18)跟随布料仓(13)移动收放。

11.根据权利要求1～10任一项所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：纵向行走机构(4)的行走轮为钢轮，并且沿钢轨行走。

12.根据权利要求1～10任一项所述的超高性能混凝土铺装一体机，其特征在于：纵向行走机构(4)的行走轮为橡胶轮或履带，并且在地面上或钢筋网上行走。

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