CN113914656B - 一种混凝土钻孔取芯的修复装置及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土钻孔取芯的修复装置及修复方法，属于建筑施工技术领域，包括均连接于面板的灌料管道、出料机构；所述出料机构包括相连接的直线管道和曲线管道，曲线管道包括连接成一体的倒U形管段和L形管段，倒U形管段与直线管道连通，L形管段与抽浆泵连接，所述L形管段处设置第一单向球阀，倒U形管段处设置第二单向球阀。

Description

一种混凝土钻孔取芯的修复装置及修复方法

技术领域

本发明涉及混凝土修复技术领域，特别是涉及一种混凝土钻孔取芯的修复装置及修复方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着混凝土建筑结构地不断建成，钻孔取芯法作为检测混凝土材料性能的一种手段，越来越多地应用到实际工程检测过程中。虽然钻孔取芯法可以有效评估混凝土在建筑结构物中的性能，但是钻孔遗留的孔洞也会为结构物带来较大的损伤，影响结构物在运营期间的使用性能。

发明人发现，传统钻孔孔洞修复，通常将灌浆料直接灌入到孔洞之中，待灌浆料达到规定的强度后，在结构表面进行磨平处理。然而对于处于结构侧壁上的孔洞，采用此方式修补过程中，不仅会造成大量的灌浆料的浪费，而且在灌浆过程中，孔洞内由于灌浆不充分产生的气泡无法及时排除，影响结构的耐久性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种混凝土钻孔取芯的修复装置及修复方法，通过出料机构可排出灌浆过程中产生的气体，并可将多余的灌浆料进行回收，减少了灌浆料的浪费，解决了现有孔洞修补工作中存在的材料浪费以及灌浆不充分易产生气泡的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提出一种混凝土钻孔取芯的修复装置，包括均连接于面板的灌料管道、出料机构；所述出料机构包括相连接的直线管道和曲线管道，曲线管道包括连接成一体的倒U形管段和L形管段，倒U形管段与直线管道连通，L形管段与抽浆泵连接，所述L形管段处设置第一单向球阀，倒U形管段处设置第二单向球阀。

作为进一步的技术方案，所述L形管段和输出管段连接，抽浆泵连接于曲线管道第一单向球阀和第二单向球阀之间。

作为进一步的技术方案，所述抽浆泵内设置活塞，活塞通过联动杆与传动齿轮组连接；所述面板板面处设置橡胶垫，面板边角处设置固定杆。

作为进一步的技术方案，所述传动齿轮组还与振动杆连接，振动杆包括振动外壳，振动外壳穿过面板设置，振动外壳内设置偏心杆。

作为进一步的技术方案，所述偏心杆伸出振动外壳设置，且偏心杆伸出端与手柄连接；所述振动外壳远离手柄的一端固设限位片。

作为进一步的技术方案，所述传动齿轮组包括与第一动力装置连接的第一齿轮，联动杆与第一齿轮偏心连接。

作为进一步的技术方案，所述第一齿轮周侧啮合连接多个第二齿轮，振动外壳固定设置第三齿轮，第二齿轮与第三齿轮啮合连接。

作为进一步的技术方案，所述面板还设有检测器，检测器包括中间连接杆，中间连接杆两端固设圆形板，中间连接杆开设滑动槽以供滑块在其内滑动；滑块两侧设置霍尔元器件，圆形板与滑块相对位置处设置磁石。

作为进一步的技术方案，所述中间连接杆中部固设传动杆，传动杆开设竖向开槽，滑块与第二动力装置固接，第二固定装置与转盘连接，转盘端部设置凸起，凸起卡合于开槽内。

第二方面，本发明提出如上所述的混凝土钻孔取芯的修复装置的修复方法，包括以下步骤：

将面板固定于混凝土结构侧壁；

拌制灌浆料，将灌浆料从灌料管道填充到钻孔遗留的孔洞内，抽浆泵动作抽出孔洞内空气，将检测器置于孔洞检测灌浆的饱满度和气泡；

灌浆后，将振动杆插入孔洞，浆液中存在的气泡在振动的作用下会汇集至浆液上方；

振捣设定时间后，继续补充灌浆料，待出料机构中的浆液排出均匀，且检测器检测到浆液饱满时停止灌浆；

待检测器检测到浆液强度达到设定值后，将修复装置拆除，并对表面进行抹平处理。

上述本发明的有益效果如下：

本发明设置了出料机构，能够将多余取芯孔洞内多余的灌浆料抽出，避免了灌浆料的浪费，且在抽浆的过程中利用浆液的流动性，能够有效的排出孔洞内的气泡。

本发明设置了振动杆，通过振动杆的振动作用能够将取芯孔洞内灌浆料中的气泡汇集，便于气泡的收集和排出，使得灌浆料内不存在气泡，有效保证了结构的耐久性能。

本发明通过一个传动齿轮组即可实现出料管道和振动杆的驱动，只需要使用一个驱动电机，简化了装置结构，操作方便，降低了使用成本。

本发明通过霍尔元器件的设置，能够有效的检测浆液的饱满度及凝固状态，使得取芯孔洞的修补工作能够得到数据的支持，有效保证了混凝土结构的修补质量。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种混凝土钻孔取芯的修复装置的爆炸示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的修复装置的整体结构示意图；

图3是本发明修复装置隐藏第三固定板后的结构示意图；

图4是本发明修复装置隐藏第二固定板、第三固定板后的结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的面板的剖面结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的传动齿轮组的结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的振动杆的结构示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的出料管道的结构示意图；

图9是本发明根据一个或多个实施方式的检测器的结构示意图；

图10是本发明检测器在空气中振动周期和输出电压的变化示意图；

图11是本发明检测器在灌浆料中振动周期和输出电压的变化示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、面板；1-1、固定孔；1-2、振动杆孔；1-3、灌浆孔；1-4、出浆孔；1-5、橡胶圈；

2、固定杆；3、固定板；3-1、第一固定板；3-2、第二固定板；3-3、第三固定板；

4、振动杆；4-1、手柄；4-2、第三齿轮；4-3、偏心杆；4-4、振动外壳；4-5、限位片；

5、出料管道；5-1、曲线管道；5-2、活塞；5-3、抽浆泵；5-4、第一单向球阀；5-5、第二单向球阀；5-6、直线管道；

6、灌料管道；7、传动齿轮组；7-1、第一齿轮；7-2、第二齿轮；

8、联动杆；9、第一电机；

10、检测器；10-1、哑铃形杆；10-2、磁石；10-3、传动杆；10-4、转盘；10-5、第二电机；10-6、霍尔元器件；10-7、滑动槽；10-8、滑块；10-9、供电及信号传输模块；

11、控制系统；12、橡胶垫。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，现有孔洞修补工作中存在着材料浪费以及灌浆不充分易产生气泡导致结构耐久性差的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种混凝土钻孔取芯的修复装置及修复方法。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图9所示，提出一种混凝土钻孔取芯的修复装置，包括，面板1、固定杆2、固定板3、振动杆4、出料管道5、灌料管道6、传动齿轮组7、联动杆8、第一电机9、检测器10、控制系统11以及橡胶垫12。

其中，固定板3和橡胶垫12分别安装于面板1的两侧，橡胶垫12位于面板1与混凝土结构接触的一侧，用于减少面板1对混凝土结构表面的损伤，且能够保证面板1与混凝土结构之间的密封性，固定板3位于面板1的另一侧。

面板1上设有灌浆孔1-3、出浆孔1-4、振动杆孔1-2以及固定孔1-1，用于灌料管道6、出料管道5、振动杆4以及膨胀螺栓的穿过。

具体的，面板1的四个角部位置分别安装有一个固定杆2，面板1可通过固定孔1-1安装膨胀螺栓将整个装置固定于混凝土结构侧壁上，并通过调整固定杆2的松紧状态，使面板一侧的橡胶垫12更加紧密地贴合结构侧壁。

固定杆2由螺栓、螺母构成，螺母固定设置在面板1上，通过旋紧螺栓将面板1贴合在混凝土结构侧壁上。

可以理解的是，在其他实施例中也可以取消膨胀螺栓的设置，通过在橡胶垫12表面涂抹胶体将孔洞修补装置粘贴到混凝土结构体的表面，只要能够实现装置的固定安装即可，这里不做过多限制。

固定板3分为三层，分别为依次设置的第一固定板3-1、第二固定板3-2以及第三固定板3-3。其中，第一固定板3-1固定安装在面板1上，第二固定板3-2与第一固定板3-1平行设置，第一固定板3-1与第二固定板3-2之间安装第一电机9和灌料管道6；第三固定板3-3为罩型结构，第三固定板3-2将第二固定板3-2罩住并与第二固定板3-2固定连接，第二固定板3-2与第三固定板3-3之间安装有传动齿轮组7和联动杆8，第三固定板3-3的外表面上固定设有控制系统11。

控制系统11可以控制第一电机9与检测器10的开启和闭合状态，以及对检测器10产生的信号进行成像处理。

具体的，传动齿轮组7固定设置在第二固定板3-2邻近第三固定板3-3的一侧上，联动杆8、第一电机9均与传动齿轮组7连接，第一固定板3-1上开设有与面板1对应的灌浆孔，灌料管道6穿过第一固定板和面板的灌浆孔，伸入混凝土结构的钻孔取芯后的孔洞内，通过灌料管道向孔洞内灌浆。

第一固定板3-1、第二固定板3-2和第三固定板3-3上均设有数量相同且与面板1位置对应的出浆孔和振动杆孔，分别用于出料管道5和振动杆4的安装，出料管道5穿过固定板和面板的出浆孔伸入混凝土结构的钻孔取芯后的孔洞内；振动杆4穿过固定板和面板的振动杆孔伸入混凝土结构的钻孔取芯后的孔洞内。

其中，振动杆4与传动齿轮组7连接，出料管道5通过联动杆8也与传动齿轮组7连接，从而能够通过第一电机9带动振动杆4和出料管道5同时工作，不仅排出了因灌浆不充分产生的气泡，还能将多余的震出的灌浆料进行回收，保证了结构的耐久性，降低了灌浆料的浪费。

本实施例中，为了避免灌浆料在振动过程中从振动杆孔1-2内渗出，在振动杆孔1-2内还设有橡胶圈1-5，不仅能起到密封的作用，还能降低振动杆4振动对装置本身的影响。

第二固定板3-2邻近第三固定板3-3的一侧上设有传动齿轮组7，传动齿轮组7分别与第一电机9、联动杆8以及振动杆4连接，用于动力的传递。

传动齿轮组7由第一齿轮7-1和第二齿轮7-2组成，第一齿轮7-1为传动轮，第二齿轮7-2为从动轮，第一齿轮7-1设有一个，第二齿轮7-2设有多个并沿第一齿轮7-1的周向均匀设置，其中，第一齿轮7-1分别与第一电机9、联动杆8连接，第二齿轮7-2与振动杆4连接，从而第一电机9在第一齿轮7-1和第二齿轮7-2的作用下分别带动振动杆4和联动杆8工作。

具体的，第二齿轮7-2为双层齿结构，第一层与第一齿轮7-1啮合，第二层与振动杆4上的齿轮啮合，从而当第一齿轮7-1带动第二齿轮7-2转动时能够通过第二齿轮7-2同时带动振动杆4工作。

可以理解的是，第二齿轮7-2的数量根据振动杆4进行确定，例如，本实施例中振动杆4设置了四个，相应的第二齿轮7-2的数量也为四个，具体数量不做过多限制。

振动杆4主要用于灌浆料中气泡的排出，由手柄4-1、第三齿轮4-2、偏心杆4-3、振动外壳4-4以及限位片4-5组成，手柄4-1用于将振动杆4推入孔洞或从孔洞内拔出。

其中，偏心杆4-3设置在振动外壳4-4的内部，主要是将动力转化为振动效果；第三齿轮4-2位于振动外壳4-4的一端的外部并与振动外壳4-4固定连接，第三齿轮4-2一侧与偏心杆连接，另一侧与手柄4-1固定连接；振动外壳4-4的另一端固定设有限位片4-5，限位片卡于面板的振动杆孔，以防止振动杆4从面板1的振动杆孔1-2中完全抽出，即，振动外壳4-4靠近面板1的一端固定设有限位片4-5，另一端固定设有第三齿轮4-2。

第三齿轮4-2与第二齿轮7-2的第二层齿啮合，第二齿轮7-2的第一层齿与第一齿轮7-1啮合，从而第一齿轮7-1带动第二齿轮7-2转动，第二齿轮7-2带动第三齿轮4-2转动，第三齿轮4-2带动偏心杆4-3转动，进而实现振动外壳4-4的振动。

出料管道5用于灌浆料以及孔洞内空气的排出，由曲线管道5-1、活塞5-2、抽浆泵5-3、第一单向球阀5-4、第二单向球阀5-5以及直线管道5-6组成。

其中，曲线管道5-1中设有第一单向球阀5-4和第二单向球阀5-5，曲线管道5-1在第一单向球阀5-4和第二单向球阀5-5之间的管道处与抽浆泵5-3固定连接，曲线管道5-1在设置有第二单向球阀5-5一端的管道开口处与直线管道5-6连接，直线管道5-6和曲线管道5-1采用插拔的方式连接。

抽浆泵5-3中设有活塞5-2，活塞5-2通过联动杆8与第一齿轮7-1连接，联动杆8两端连接位置均可以产生平面转动(可通过铰接连接实现)，从而在第一齿轮7-1的带动下实现活塞5-2的上下运动。

直线管道5-6与混凝土结构钻孔取芯后孔洞连通，曲线管道5-1包括依次连接的倒U形管段、L形管段、输出管段，其中，倒U形管段与直线管道5-6连接，且第二单向球阀5-5设置于倒U形管段处，L形管段与抽浆泵连接，第一单向球阀5-4设置于L形管段的竖向段内，L形管段顶部开口与输出管段连接，且L形管段与输出管段连接处圆滑过渡设置，输出管段水平设置，将灌浆料和空气从孔洞中抽出后由输出管段将其排出。

U形管段可使单向球阀的运动状态为上下运动；L形管段可使单向球阀的运动状态为上下运动，而且还可以使浆液从侧面排出，避免浆液从正面排出，落到控制系统上，影响控制系统的操作。静止状态时单向球阀在自身重力作用下落在其下方对应的槽孔内，便于实现在灌料过程中抽浆和孔洞内部的气体排放。

当抽浆泵5-3内活塞5-2下拉时，空气扩张，抽浆泵5-3内压强减小，大气压作用于第一单向球阀5-4上，第一单向球阀5-4在其槽孔位置卡紧，因此该位置处于密闭状态，同时，第二单向球阀5-5会在大气压作用下向上运动，其该位置处于开放状态，气体进入。同理，当抽浆泵5-3内活塞5-2上推时，气体压缩，抽浆泵5-3内压强增大，抽浆泵内气体作用于第二单向球阀5-5上，第二单向球阀5-54在其槽孔位置卡紧，因此该位置处于密闭状态，同时第一单向球阀5-4在抽浆泵内气体作用下向上运动，其该位置处于开放状态，气体排出。浆料的排放方式与上述原理相同。

具体的，当联动杆带动活塞5-2向下拉伸时，第二单向球阀5-5打开，第一单向球阀5-4关闭，灌浆料从直线管道5-6进入曲线管道5-1；活塞5-2向上压缩时，第二单向球阀5-5关闭，第一单向球阀5-4打开，灌浆料从曲线管道5-1排出。

检测器10主要用于检测取芯孔洞内灌浆料是否饱满，由哑铃形杆10-1、磁石10-2、传动杆10-3、转盘10-4、第二电机10-5、霍尔元器件10-6、滑动槽10-7、滑块10-8和供电及信号传输模块10-9组成，检测器10中的供电及信号传输模块10-9与控制系统11采用无线通信连接。

其中，哑铃形杆10-1由两个圆形板和一个中间连接杆组成，两端圆形板的内侧安装有磁石10-2，中间连接杆上设有滑动槽10-7,滑动槽10-7内滑动设有滑块10-8，滑块10-8的中间位置固定安装有第二电机10-5，滑块10-8靠近圆形板的两端分别设有一个霍尔元器件10-6，霍尔元器件10-6与磁石10-2处于同一水平面，第二电机10-5一端设有供电及信号传输模块10-9，另一端设有转盘10-4；中间连接杆的中部位置处还固定设有一个传动杆10-3，传动杆10-3与转盘10-4连接。

具体的，转盘10-4上偏心设有一个凸起，传动杆10-3上设有竖向开槽，转盘10-4上的凸起安装在传动杆10-3的开槽内，当第二电机10-5启动后带动转盘10-4旋转，转盘10-4上的凸起通过在传动杆10-3开槽内上下滑动，传动杆10-3带动哑铃形杆10-1往复移动，在哑铃形杆10-1往复移动过程中磁石10-2反复靠近、远离霍尔元器件10-6，通过磁场的变化速率，检测孔洞内浆液是否饱满。

如图10-图11所示，分别给出了检测器10在空气、灌浆料中振动周期T和输出电压V的变化关系。当检测器10处于空气中时，相同电压输出的周期为T1；当检测器10处于灌浆料中时，相同电压输出的周期为T2，其中，T1<T2，当T2大于5min时，浆液饱满且凝固。

实施例2

本申请的另一典型实施例中，提供如实施例1所述的一种混凝土钻孔取芯的修复装置的修复方法，本实施例中灌浆料采用具有一定流动性的环氧砂浆，具体步骤如下：

(1)将各装置进行组装并焊接成型，将检测器10远离哑铃形杆10-1的位置安装于孔洞上缘最内侧，防止孔洞内部限制哑铃形杆10-1的移动，影响检测效果；

由于在混凝土结构侧壁上进行钻孔取芯，因此孔洞方向呈垂直于混凝土侧壁的水平向，故可以将孔洞内壁分为孔洞内曲面侧壁和孔洞内垂直面侧壁，此处孔洞上缘最内侧是指孔洞内曲面侧壁最上侧且靠近孔洞内垂直面侧壁的位置；供电及信号传输模块10-9的一侧粘贴于孔洞上缘最内侧，另一侧安装于第二电机10-5上，而且检测器10中的哑铃形杆10-1要垂直于孔洞内垂直面侧壁放置。

(2)利用膨胀螺栓将修复装置的面板固定于混凝土结构侧壁上，通过调整固定杆2提升装置与混凝土结构侧壁的贴合紧密度；

(3)拌制灌浆料，将灌浆料从灌料管道6填充到钻孔遗留的孔洞内，灌料过程中启动第一电机9，通过联动杆8带动抽浆泵5-3中的活塞5-2运动，抽出孔洞内空气，方便灌浆料的灌入；

(4)灌料过程中还需启动检测器10，利用检测器10一方面检测灌浆的饱满程度，另一方面检测孔洞内是否存在大气泡，检测器检测到的信号传输到控制系统11上；

(5)当检测器10检测到灌浆料时，停止灌浆，同时停止第一电机9，将振动杆4插入孔洞内，保证振动杆4上的第三齿轮4-2与传动齿轮组中的第二齿轮7-2啮合完好；

(6)启动第一电机9，浆液中存在的气泡在振动的作用下会汇集至浆液上方，即孔洞上缘部分会汇集气泡；

(7)振捣一段时间后，继续补充灌浆料，待出料管道5中的浆液排出均匀，且检测器10检测到浆液饱满时，关闭控制系统11；

(8)待检测器检测到浆液具有一定的强度后，将整个装置拆除，并对表面进行抹平处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混凝土钻孔取芯的修复装置，其特征是，包括均连接于面板的灌料管道、出料机构；所述出料机构包括相连接的直线管道和曲线管道，曲线管道包括连接成一体的倒U形管段和L形管段，倒U形管段与直线管道连通，L形管段与抽浆泵连接，所述L形管段处设置第一单向球阀，倒U形管段处设置第二单向球阀；

所述L形管段和输出管段连接，抽浆泵连接于曲线管道第一单向球阀和第二单向球阀之间；

所述抽浆泵内设置活塞，活塞通过联动杆与传动齿轮组连接；所述面板板面处设置橡胶垫，面板边角处设置固定杆；

所述传动齿轮组还与振动杆连接，振动杆包括振动外壳，振动外壳穿过面板设置，振动外壳内设置偏心杆；

所述偏心杆伸出振动外壳设置，且偏心杆伸出端与手柄连接；所述振动外壳远离手柄的一端固设限位片；

所述传动齿轮组包括与第一动力装置连接的第一齿轮，联动杆与第一齿轮偏心连接；

所述第一齿轮周侧啮合连接多个第二齿轮，振动外壳固定设置第三齿轮，第二齿轮与第三齿轮啮合连接。

2.如权利要求1所述的混凝土钻孔取芯的修复装置，其特征是，所述面板还设有检测器，检测器包括中间连接杆，中间连接杆两端固设圆形板，中间连接杆开设滑动槽以供滑块在其内滑动；滑块两侧设置霍尔元器件，圆形板与滑块相对位置处设置磁石。

3.如权利要求2所述的混凝土钻孔取芯的修复装置，其特征是，所述中间连接杆中部固设传动杆，传动杆开设竖向开槽，滑块与第二动力装置固接，第二固定装置与转盘连接，转盘端部设置凸起，凸起卡合于开槽内。

4.如权利要求1-3任一项所述的混凝土钻孔取芯的修复装置的修复方法，其特征是，包括以下步骤：

将面板固定于混凝土结构侧壁；

拌制灌浆料，将灌浆料从灌料管道填充到钻孔遗留的孔洞内，抽浆泵动作抽出孔洞内空气，将检测器置于孔洞检测灌浆的饱满度和气泡；

灌浆后，将振动杆插入孔洞，浆液中存在的气泡在振动的作用下会汇集至浆液上方；

振捣设定时间后，继续补充灌浆料，待出料机构中的浆液排出均匀，且检测器检测到浆液饱满时停止灌浆；

待检测器检测到浆液强度达到设定值后，将修复装置拆除，并对表面进行抹平处理。

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