CN114439236B - 一种动态优化混凝土浇筑系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种动态优化混凝土浇筑系统及方法，针对现有溜槽施工存在混凝土浇筑一致性差，且易产生离析的问题。它包括分级溜槽装置、探测设备及中央处理器，拟浇筑大体积混凝土结构的每个浇筑区域内设有分级溜槽装置及探测设备，分级溜槽装置的斜向溜槽倾斜设置于相应浇筑区域上方，其顶端连接于混凝土卸料口，其底部设有出料口，控制开关、控制系统及中央处理器信号连接。方法：将不同浇筑区域的编码、各浇筑区域对应的分级溜槽装置的控制开关编码及探测设备的编码进行关联，探测设备获取相应浇筑区域内的监测数据，根据三维模型定位发生数据突变的探测设备所在浇筑区域，确定需加速浇筑区域并控制其上方分级溜槽装置实施混凝土浇筑。

Description

一种动态优化混凝土浇筑系统及方法

技术领域

本发明涉及混凝土浇筑技术领域，特别涉及一种动态优化混凝土浇筑系统及方法。

背景技术

随着国内建筑业的不断高速发展，超高层建筑大量涌现。超高层建筑基础底板在进行大方量混凝土连续浇筑施工时，一方面会受限于施工场地作业面积及同行道路工作状况等场地条件，另一方面受限于基坑形状尺寸、浇筑设备参数、现场气温条件等因素。因此，针对工程实际情况，采用合理的输送技术进行混凝土浇筑布料对于大体积混凝土结构的整体稳定性至关重要。

常规大体积混凝土输送工艺包括泵送施工工艺、溜管施工工艺和溜槽施工工艺。泵送施工工艺，由于泵管内混凝土的落差较大，易在竖管内产生空腔造成堵管，同时施工效率较后两者低。溜管或溜槽施工工艺利用混凝土流淌性浇筑，施工效率高，能够保证混凝土的连续浇筑施工，但仍存在不同区域混凝土浇筑一致性差，以及混凝土易产生离析等问题。

发明内容

针对现有溜管或溜槽施工工艺存在不同区域混凝土浇筑一致性差，以及混凝土易产生离析的问题。本发明的目的是提供一种动态优化混凝土浇筑系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动态优化混凝土浇筑系统，它包括多个分级溜槽装置、多个探测设备及中央处理器；多个分级溜槽装置沿周向围合设置于拟浇筑大体积混凝土结构上方，拟浇筑大体积混凝土结构的每个浇筑区域对应设置一个分级溜槽装置，所述分级溜槽装置包括斜向溜槽、控制开关和控制系统，斜向溜槽倾斜设置于相应的浇筑区域上方，斜向溜槽的顶端连接于混凝土受料斗卸料口，斜向溜槽的底部设有至少一个出料口，且每个出料口处均设有一个控制开关，多个分级溜槽装置的控制开关均与控制系统信号连接；拟浇筑大体积混凝土结构的每个浇筑区域内分别对应设置至少一个探测设备，多个探测设备与中央处理器信号连接，中央处理器用于将拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型不同浇筑区域的编码、各浇筑区域对应的探测设备编码及控制开关的编码进行关联，且中央处理器与控制系统信号连接。

本发明的动态优化混凝土浇筑系统，它包括多个分级溜槽装置、多个探测设备及中央处理器，拟浇筑大体积混凝土结构的每个浇筑区域内均设有至少一个探测设备，且每个浇筑区域上方对应设置一个分级溜槽装置，通过中央处理器将拟浇筑大体积混凝土结构三维模型不同浇筑区域的编码、各浇筑区域对应的分级溜槽装置的控制开关编码及探测设备的编码进行关联，探测设备获取相应浇筑区域内的监测数据并实时传送至中央处理器，中央处理器根据三维模型定位发生数据突变的探测设备所在浇筑区域的位置，进而确定需加速混凝土浇筑的浇筑区域，并通过控制需加速浇筑区域上方分级溜槽装置的控制开关的开合准确控制混凝土的浇筑位置及流量，本发明的动态优化混凝土浇筑系统在现有溜槽结构的基础上结合监测技术、三维数字技术及自动化控制系统实现了混凝土的智能化输送及浇筑，减少了人工作业，提高了施工效率，保证了混凝土布料的均匀性，防止出现混凝土冷缝，提升了大体积混凝土结构的稳定性。

进一步的，所述斜向溜槽包括一个主溜槽节及多个次溜槽节，主溜槽节的底部间隔布设至少一个出料口，多个次溜槽节沿垂直方向呈夹角设置并首尾相接，位于最顶部的次溜槽节倾斜设置并连接于主溜槽节出料口底部，位于最底部的次溜槽节的出料口距混凝土浇筑面的距离满足混凝土倾落高度限值。

进一步的，所述斜向溜槽还包括竖向设置并连接于位于最底部的次溜槽节出料口的串筒或布料管。

进一步的，所述探测设备包括温度传感器，与温度传感器信号连接的数据采集器，以及与数据采集器连接的数据存储模块，且数据存储模块与中央处理器信号连接。

进一步的，所述主溜槽节和次溜槽节的多个出料口沿垂直方向等间距布设，多个探测设备的温度传感器沿垂直方向等间距布设于各个浇筑区域内，使得同一浇筑区域内的温度传感器与溜槽节出料口之间的间距基本保持一致。

进一步的，所述分级溜槽装置的控制开关包括相连接的电机，驱动机构及电磁控制阀，且电磁控制阀的阀门尺寸与多根溜槽节出料口的尺寸相适应。

另外，本发明还提供了一种动态优化混凝土浇筑方法，步骤如下：

S1：将拟浇筑大体积混凝土结构沿周向划分为多个浇筑区域，在每个浇筑区域上方均搭设一个分级溜槽装置，在每个浇筑区域内设置至少一个探测设备，建立拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型，将各个浇筑区域的编码、分级溜槽装置的控制开关的编码，探测设备的编码及三维坐标录入拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型并进行关联；

S2：当某一浇筑区域混凝土浇筑面没过探测设备，探测设备测得的温度数据发生突变，中央处理器读取该反馈数据对应的探测设备编码，并基于拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型定位该探测设备所在浇筑区域的三维坐标，确定探测设备未提示区域即需加速浇筑区域；

S3：控制与需加速浇筑区域对应的分级溜槽装置实施混凝土浇筑，待需加速浇筑区域内探测设备所测温度数据恢复一致时，控制分级溜槽装置对该浇筑区域停止混凝土浇筑，如此反复，由下至上依次完成各个浇筑区域的混凝土浇筑施工。

本发明的动态优化混凝土浇筑方法，将拟浇筑大体积混凝土结构沿周向划分为多个浇筑区域，在每个浇筑区域分别设置一个分级溜槽装置和至少一个探测设备，建立拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型，将各个浇筑区域的编码、分级溜槽装置的控制开关的编码，探测设备的编码及三维坐标录入拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型并进行关联，当某一浇筑区域的监测数据发生突变，基于拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型定位该探测设备所在浇筑区域的三维坐标，并确定未提示区域即需加速浇筑区域，控制与需加速浇筑区域对应的分级溜槽装置实施混凝土浇筑，直至监测数据变化平稳停止浇筑，如此反复，由下至上依次高效、均匀地完成各个浇筑区域的混凝土浇筑施工，本发明的动态优化混凝土浇筑方法结合监测技术、三维数字技术及自动化控制系统实现了混凝土的智能化输送及浇筑，减少了人工作业，提高了施工效率，保证了混凝土布料的均匀性，防止出现混凝土冷缝，提升了大体积混凝土结构的稳定性。

进一步的，所述步骤S1中，当主溜槽节出料口距混凝土浇筑面的倾落高度不大于6米时，在主溜槽节出料口底部连接竖向设置的串筒或布料管；当主溜槽节出料口距混凝土浇筑面的倾落高度大于6米，在主溜槽节的出料口底部连接至少一个次溜槽节，至少一个次溜槽节呈夹角设置并首尾相接逐级分流，使得位于最底部的次溜槽节的出料口距混凝土浇筑面的距离满足混凝土倾落高度限值。

附图说明

图1为本发明的动态优化混凝土浇筑系统一实施例中分级溜槽装置的示意图；

图2为图1的A部分的局部放大图；

图3为本发明的动态优化混凝土浇筑方法一实施例的平面示意图；

图4为本发明的动态优化混凝土浇筑方法一实施例的立体图。

图中标号如下：

拟浇筑大体积混凝土结构1；汽车泵2；分级溜槽装置10；主溜槽节11；次溜槽节12；电机14；驱动机构15；电磁控制阀16；串筒或布料管17。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

结合图1至图4说明本发明的动态优化混凝土浇筑系统，它包括多个分级溜槽装置10、多个探测设备及中央处理器；多个分级溜槽装置10沿周向围合设置于拟浇筑大体积混凝土结构1上方，拟浇筑大体积混凝土结构1的每个浇筑区域对应设置一个分级溜槽装置10，所述分级溜槽装置10包括斜向溜槽、控制开关和控制系统，斜向溜槽倾斜设置于相应的浇筑区域上方，斜向溜槽的顶端连接于汽车泵2的混凝土受料斗卸料口，斜向溜槽的底部设有至少一个出料口，且每个出料口处均设有一个控制开关，多个分级溜槽装置10的控制开关均与控制系统信号连接；拟浇筑大体积混凝土结构1的每个浇筑区域内分别对应设置至少一个探测设备，多个探测设备与中央处理器信号连接，中央处理器用于将拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型不同浇筑区域的编码、各浇筑区域对应的探测设备编码及控制开关的编码进行关联，且中央处理器与控制系统信号连接。

本发明的动态优化混凝土浇筑系统，它包括多个分级溜槽装置10、多个探测设备及中央处理器，拟浇筑大体积混凝土结构1的每个浇筑区域内均设有至少一个探测设备，且每个浇筑区域上方对应设置一个分级溜槽装置10，通过中央处理器将拟浇筑大体积混凝土结构1三维模型不同浇筑区域的编码、各浇筑区域对应的分级溜槽装置10的控制开关编码及探测设备的编码进行关联，探测设备获取相应浇筑区域内的监测数据并实时传送至中央处理器，中央处理器根据三维模型定位发生数据突变的探测设备所在浇筑区域的位置，进而确定需加速混凝土浇筑的浇筑区域，并通过控制需加速浇筑区域上方分级溜槽装置10的控制开关的开合准确控制混凝土的浇筑位置及流量，本发明的动态优化混凝土浇筑系统在现有溜槽结构的基础上结合监测技术、三维数字技术及自动化控制系统实现了混凝土的智能化输送及浇筑，减少了人工作业，提高了施工效率，保证了混凝土布料的均匀性，防止出现混凝土冷缝，提升了大体积混凝土结构的稳定性。

如1所示，本实施例中的斜向溜槽由多根溜槽节构成，它包括一个主溜槽节11及两个次溜槽节12，溜槽节的横截面呈U型，主溜槽节11的底部间隔布设两个出料口，两个次溜槽节12倾斜设置于主溜槽节11底部并分别与主溜槽节11的两个出料口连接，次溜槽节12的设置改变了主溜槽节11内混凝土的流动方向，实现了对主溜槽节11内混凝土的逐级分流，降低了混凝土的倾落高度，使得位于最底部的次溜槽节12的出料口距混凝土浇筑面的距离小于《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)规定的混凝土倾落高度限值，避免了混凝土因倾落高度高大而出现离析。另外，当主溜槽节11底部连接一个次溜槽节12仍无法满足混凝土倾落高度的要求时，可以连接多个次溜槽节12，多个次溜槽节12沿垂直方向呈夹角设计并首尾相接，直至位于最底部的次溜槽节12的出料口距混凝土浇筑面的距离满足混凝土倾落高度限值。

请继续参考图1，本实施例中的斜向溜槽还包括竖向设置并连接于位于最底部的次溜槽节12出料口的串筒或布料管17，使得混凝土平稳流动至浇筑面。

上述探测设备(图中未示出)包括温度传感器，与温度传感器信号连接的数据采集器，以及与数据采集器连接的数据存储模块，且数据存储模块与中央处理器信号连接。当混凝土浇筑面没过温度传感器时，温度传感器的监测数据发生突变，其以无线信号方式传输至数据采集器，由数据采集器汇总传输至数据存储模块，便于施工人员通过中央处理器获取现场监测数据，进而实时获知当前浇筑区域内混凝土浇筑面的情况。

如图2和图3所示，多个溜槽节的出料口沿垂直方向(即拟浇筑大体积混凝土结构1高度方向)等间距布设，从而更为高效、均匀地对每个浇筑区域实施混凝土浇筑布料。多个温度传感器也沿垂直方向等间距布设于各个浇筑区域内，也就是说，多个温度传感器布设于周向排列的多个浇筑区域内，使得同一浇筑区域内的温度传感器与溜槽节出料口之间的间距基本保持一致，保证各个浇筑区域内混凝土浇筑布料的一致性。本实施例中，根据拟浇筑大体积混凝土结构1各个浇筑区域的划分情况，相邻两个出料口之间沿垂直方向的间距，以及相邻两个温度传感器之间沿垂直方向的间距均为50cm。

如图2所示，分级溜槽装置10的控制开关包括相连接的电机14，驱动机构15及电磁控制阀16，且电磁控制阀16的阀门尺寸与多根溜槽节出料口的尺寸相适应，便于通过调整阀门开度控制混凝土的流量。

结合图1至图3说明本发明的动态优化混凝土浇筑方法，具体步骤如下：

S1：如图3所示，将拟浇筑大体积混凝土结构1沿周向划分为多个浇筑区域，即浇筑区域1-1、1-2，…，1-6，在每个浇筑区域上方均搭设一个分级溜槽装置10，在每个浇筑区域内设置至少一个探测设备，建立拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型，记录各个浇筑区域边界所形成的封闭线条，提取封闭线条的关键点坐标，将各个浇筑区域的编码、分级溜槽装置10的控制开关的编码，探测设备的编码及三维坐标录入拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型并进行关联；

S2：如图3和图4所示，当某一浇筑区域混凝土浇筑面没过探测设备，探测设备测得的温度数据发生突变，中央处理器读取该反馈数据对应的探测设备编码，并基于拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型定位该探测设备所在浇筑区域的三维坐标，进而确定探测设备未提示区域即需加速浇筑区域；

S3：控制与需加速浇筑区域对应的分级溜槽装置10实施混凝土浇筑，待需加速浇筑区域内探测设备所测温度数据恢复一致时，控制分级溜槽装置10对该浇筑区域停止混凝土浇筑，如此反复，由下至上依次完成各个浇筑区域的混凝土浇筑施工。

本发明的动态优化混凝土浇筑方法，将拟浇筑大体积混凝土结构1沿周向划分为多个浇筑区域，在每个浇筑区域分别设置一个分级溜槽装置10和至少一个探测设备，建立拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型，将各个浇筑区域的编码、分级溜槽装置10的控制开关的编码，探测设备的编码及三维坐标录入拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型并进行关联，当某一浇筑区域的监测数据发生突变，基于拟浇筑大体积混凝土结构1的三维模型定位该探测设备所在浇筑区域的三维坐标，并确定未提示区域即需加速浇筑区域，控制与需加速浇筑区域对应的分级溜槽装置10实施混凝土浇筑，直至监测数据变化平稳停止浇筑，如此反复，由下至上依次高效、均匀地完成各个浇筑区域的混凝土浇筑施工，本发明的动态优化混凝土浇筑方法结合监测技术、三维数字技术及自动化控制系统实现了混凝土的智能化输送及浇筑，减少了人工作业，提高了施工效率，保证了混凝土布料的均匀性，防止出现混凝土冷缝，提升了大体积混凝土结构的稳定性。

如图2所示，上述步骤S1中，当主溜槽节11出料口距混凝土浇筑面的倾落高度h不大于6米时，在主溜槽节11出料口底部连接竖向设置的串筒或布料管17；当主溜槽节11出料口距混凝土浇筑面的倾落高度h大于6米，在主溜槽节11的出料口底部连接至少一个次溜槽节12，至少一个次溜槽节12呈夹角设置并首尾相接逐级分流，确保位于最底部的次溜槽节12的出料口距混凝土浇筑面的倾落高度h小于6米。

本实施例的拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型可采用但不限于BIM平台辅助生成，在BIM平台上构建相互联系、相互制约的不同功能软件，如IFC+IFD、Revit、Microstation和HIM等，均可实现本发明的技术方案。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (4)

1.一种动态优化混凝土浇筑系统，其特征在于：它包括多个分级溜槽装置、多个探测设备及中央处理器；多个分级溜槽装置沿周向围合设置于拟浇筑大体积混凝土结构上方，拟浇筑大体积混凝土结构的每个浇筑区域对应设置一个分级溜槽装置，所述分级溜槽装置包括斜向溜槽、控制开关和控制系统，斜向溜槽倾斜设置于相应的浇筑区域上方，斜向溜槽的顶端连接于混凝土受料斗卸料口，斜向溜槽的底部设有至少一个出料口，且每个出料口处均设有一个控制开关，多个分级溜槽装置的控制开关均与控制系统信号连接；拟浇筑大体积混凝土结构的每个浇筑区域内分别对应设置至少一个探测设备，多个探测设备与中央处理器信号连接，中央处理器用于将拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型不同浇筑区域的编码、各浇筑区域对应的探测设备编码及控制开关的编码进行关联，且中央处理器与控制系统信号连接;

所述斜向溜槽包括一个主溜槽节及多个次溜槽节，主溜槽节的底部间隔布设至少一个出料口，多个次溜槽节沿垂直方向呈夹角设置并首尾相接，位于最顶部的次溜槽节倾斜设置并连接于主溜槽节出料口底部，位于最底部的次溜槽节的出料口距混凝土浇筑面的距离满足混凝土倾落高度限值，所述斜向溜槽还包括竖向设置并连接于位于最底部的次溜槽节出料口的串筒或布料管；

所述探测设备包括温度传感器，与温度传感器信号连接的数据采集器，以及与数据采集器连接的数据存储模块，且数据存储模块与中央处理器信号连接，所述主溜槽节和次溜槽节的多个出料口沿垂直方向等间距布设，多个探测设备的温度传感器沿垂直方向等间距布设于各个浇筑区域内，使得同一浇筑区域内的温度传感器与溜槽节出料口之间的间距基本保持一致。

2.根据权利要求1所述的动态优化混凝土浇筑系统，其特征在于：所述分级溜槽装置的控制开关包括相连接的电机，驱动机构及电磁控制阀，且电磁控制阀的阀门尺寸与多根溜槽节出料口的尺寸相适应。

3.一种动态优化混凝土浇筑方法，采用如权利要求1或2任一项所述的动态优化混凝土浇筑方法，其特征在于，步骤如下：

S1：将拟浇筑大体积混凝土结构沿周向划分为多个浇筑区域，在每个浇筑区域上方均搭设一个分级溜槽装置，在每个浇筑区域内设置至少一个探测设备，建立拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型，将各个浇筑区域的编码、分级溜槽装置的控制开关的编码，探测设备的编码及三维坐标录入拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型并进行关联；

S2：当某一浇筑区域混凝土浇筑面没过探测设备，探测设备测得的温度数据发生突变，中央处理器读取该反馈数据对应的探测设备编码，并基于拟浇筑大体积混凝土结构的三维模型定位该探测设备所在浇筑区域的三维坐标，确定探测设备未提示区域即需加速浇筑区域；

S3：控制与需加速浇筑区域对应的分级溜槽装置实施混凝土浇筑，待需加速浇筑区域内探测设备所测温度数据恢复一致时，控制分级溜槽装置对该浇筑区域停止混凝土浇筑，如此反复，由下至上依次完成各个浇筑区域的混凝土浇筑施工。

4.根据权利要求3所述的动态优化混凝土浇筑方法，其特征在于：所述步骤S1中，当主溜槽节出料口距混凝土浇筑面的倾落高度不大于6米时，在主溜槽节出料口底部连接竖向设置的串筒或布料管；当主溜槽节出料口距混凝土浇筑面的倾落高度大于6米，在主溜槽节的出料口底部连接至少一个次溜槽节，至少一个次溜槽节呈夹角设置并首尾相接逐级分流，使得位于最底部的次溜槽节的出料口距混凝土浇筑面的距离满足混凝土倾落高度限值。