CN117183054A - 一种混凝土振捣系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土振捣系统及控制方法，其中混凝土振捣系统包括轮式隔振台、振捣台、振捣棒控制装置及混凝土模具，解决现有振捣装置无法适用于中大型混凝土构件和振捣效率低的问题。本发明通过现场试验以及数值模拟确定不同尺寸混凝土构件的最优振捣配方，混凝土振捣时，托轮式隔振台将混凝土模具托起，利用混凝土下料系统在模具中下料，根据混凝土构件类型选择合适的振动配方，打开振捣台对混凝土进行振捣，并通过振捣棒控制装置在模具特定开口处对振捣薄弱部位进行辅助振捣。与现有技术相比，本发明提升了振捣效率，加强了混凝土前期水化强度，提高了混凝土的整体性能，从而保证了良好的工程质量。

Description

一种混凝土振捣系统及控制方法

技术领域

本发明涉及混凝土振捣技术领域，尤其涉及一种混凝土振捣系统及控制方法。

背景技术

在悬臂式挡土墙浇筑时需采用振捣台对新浇混凝土进行振捣，现有技术中，通常将模具放置在振捣台上，并在模具上方开口供混凝土入料，模具中间开口供振捣棒控制装置插入辅助振捣。

目前工程常用的振捣台振捣仅能满足中小型构件的振捣需求，挡土墙一类中大型混凝土构件由于参振质量大，导致普通振捣台频率和振幅都难以达到良好的区间，振捣效率慢，影响施工进度和混凝土质量。而大型振捣台费用高昂、操作复杂，难以满足实际工程制作大量混凝土预制构件的需求。若采用人工振捣棒振捣挡土墙这类大型构件，不仅费时费力，也难以保证混凝土质量，有一定的安全隐患。

此外，现有振捣装置主要面向梁、柱等常规的混凝土构件，对于装配式挡土墙这类大型、非线性的复杂构件，其不同部位对于振捣的需求不同，密集的钢筋笼也影响振捣棒的使用，故一般的振捣台或振捣棒难以满足悬臂式挡土墙振捣需求。

同时挡土墙工程距离长，不同的地质地貌条件对尺寸要求不同，仅通过现场试验时间确定振捣参数时间成本较高。

发明内容

基于以上问题，为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种混凝土振捣系统及控制方法，其中混凝土振捣系统可以实现振捣台和振捣棒控制装置同时进行工作，能有效提高混凝土振捣效率，使用简单、操作方便，可以有效解决背景技术中的问题；此外，混凝土振捣控制方法提供了混凝土振捣系统的最优使用参数，提高混凝土振捣效率，且能有效的排出混凝土中的气泡，提高混凝土的强度，

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种混凝土振捣系统，包括振捣台及振捣棒控制装置；

所述振捣台包括横向振捣机构及纵向振捣机构，横向振捣机构及纵向振捣机构带动振捣台主架振动；

所述振捣棒控制装置包括控制盒、支架、振捣棒、振捣棒导向机构及振捣棒驱动机构；

所述振捣棒、振捣棒导向机构及振捣棒驱动机构设于支架上；

所述控制盒用于控制振捣棒导向机构及振捣棒驱动机构，带动振捣棒对混凝土模具中的混凝土进行辅助振捣。

作为本发明的进一步方案，所述横向振捣机构包括横向振捣台及横向振动电机，所述纵向振捣机构包括纵向振捣台及纵向振动电机；

所述横向振捣台包括多个，每个横向振捣台两端分别设有横向振动电机；

所述纵向振捣台上设有多个纵向振动电机。

作为本发明的进一步方案，所述振捣棒导向机构包括伸缩杆、升降板、导向装置、导向槽、滑槽、安装室、滑移孔及滑板；

所述伸缩杆设于支架内侧顶部，伸缩杆下方与升降板相连，升降板两侧设有导向装置，导向槽设于支架内部两侧，导向装置与导向槽相配合，导向装置可沿导向槽移动；

所述振捣棒驱动机构包括驱动电机、传动机构、推动机构及振动电机；

所述驱动电机用于控制升降板带动导向装置沿导向槽升降；所述传动机构与伸缩杆连接，传动机构用于控制伸缩杆进行伸缩。

作为本发明的进一步方案，所述安装室设于升降板底部，安装室内设有滑槽，所述滑槽与滑移孔连接，滑板可沿滑槽水平移动，所述滑板下端连接振捣棒，滑板与振捣棒间能够相对转动；

所述振动电机及振捣棒设于安装室内部，振捣棒贯穿安装室底部；

所述振捣棒通过滑板连接推动机构，发生振捣时，振动电机驱使推动机构推动滑板沿滑移孔发生水平移动，带动振捣棒产生水平移动。

作为本发明的进一步方案，所述振捣棒控制装置还包括万向轮，所述万向轮设于支架底部，万向轮用于带动整体振捣棒控制装置进行位移。

作为本发明的进一步方案，该混凝土振捣系统还包括托轮式隔振台及混凝土模具；

所述托轮式隔振台用于支撑所述混凝土模具；

托轮式隔振台底部设有高度调节机构，用于调节振捣高度；

托轮式隔振台设于振捣台上，托轮式隔振台随振捣台主架振动。

作为本发明的进一步方案，所述混凝土模具包括吊耳、对拉杆、上模、侧模、第一端模、第二端模及底模。

一种混凝土振捣控制方法，基于如上所述的一种混凝土振捣系统实现，包括以下步骤：

获取需振捣构件信息；

根据不同参数混凝土构件对应的振动配方，确定所述需振捣构件的振动配方；

基于所述需振捣构件的振动配方对应的摇晃模式，控制振捣台的振动电机运行，振动电机带动所述振捣台的主架振动；

在所述振动电机运行的同时，通过振捣棒控制装置对模具中的混凝土进行补充和辅助振捣。

作为本发明的进一步方案，所述不同参数混凝土构件对应的振动配方采用以下步骤确定：

通过数值模拟确定不同参数混凝土构件对应的最优振捣参数，得到数值模拟结果；

通过现场试验，验证所述数值模拟，并确定不同参数混凝土构件对应的振动配方。

作为本发明的进一步方案，所述摇晃模式包括振动时长和振捣棒振动时长；

当振捣台的振动电机工作时长达到所述振动时长时，若混凝土与侧板接触处不再连续冒出气泡，则振捣充分完成；

若振捣未充分完成，控制所述振动电机按对应摇晃模式继续运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过设置纵向振捣机构及横向振捣机构，有助于促进水泥石与集料颗粒之间的相互碰撞，填补空隙，从而加速混凝土中的气泡外溢，游离水上升，帮助混凝土更加密实，并且还能增加混凝土颗粒间摩擦生热，即可加速混凝土的水化反应，帮助混凝土更快成型。

2、本发明示例的混凝土振捣系统，振捣台振捣的过程中，可通过混凝土模具的开口处用振捣棒对下落混凝土料进行振捣，引导混凝土流动填充模具的同时加速混凝土中气泡的排出，实现振捣台与振捣棒同时工作，提高效率和质量。

3、本发明可应用在悬臂式挡土墙这类中大型混凝土构件的修建，能有效的排出混凝土中的气泡，提高混凝土的强度，同时可以通过托轮式隔振台对振捣高度进行调节，满足边浇灌边振捣的需求，能有效提高混凝土振捣效率；通过振捣棒控制装置对浇灌的混凝土进行辅助振捣，能够提高混凝土浇灌的质量，弥补模具在振捣台振捣过程中的薄弱部位，使用简单、操作方便。

4、本发明通过数值模拟及现场试验确定不同参数混凝土构件对应的最优振捣参数对混凝土构件进行振捣，可以在最短的时间内提高混凝土强度，帮助混凝土成型，从而保证施工质量。

附图说明

图1为振捣台的结构示意图；

图2为本发明实施例中振捣棒控制装置的结构正视图；

图3为本发明实施例中振捣棒控制装置的结构侧视图；

图4为本发明实施例中悬臂式挡土墙模具的安装示意图；

图5为本发明中混凝土振捣控制方法的流程示意图。

图中标号：7-横向振捣台；8-横向振动电机；9-纵向振捣台；10-纵向振动电机；11-控制盒；12-支架；13-万向轮；14-驱动电机；15-传动机构；16-伸缩杆；17-升降板；18-导向装置；19-导向槽；20-推动机构；21-滑槽；22-安装室；23-振动电机；24-滑移孔；25-滑板；26-振捣棒；27-吊耳；28-对拉杆；29-上模；30-侧模；31-第一端模；32-第二端模；33-底模。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。

本发明提供了一种混凝土振捣系统及控制方法，属于混凝土振捣领域，解决现有振动装置无法适用于中大型混凝土构件和振捣效率低的问题。

请参考图1至图4，一较佳实施例中，一种混凝土振捣系统，包括振捣台、振捣棒控制装置、托轮式隔振台及混凝土模具；通过现场试验以及数值模拟确定不同尺寸混凝土构件最优振捣配方，混凝土振捣时，托轮式隔振台将模具托起，利用混凝土下料系统，打开放料斗，根据构件类型选择数值模拟确定的振动配方，启动振捣台对混凝土进行振捣，并通过振捣棒控制装置在混凝土模具特定开口处对振捣薄弱部位进行辅助振捣。

其中，所述托轮式隔振台用于支撑混凝土模具；托轮式隔振台底部设有高度调节机构，能够调节振捣高度；托轮式隔振台设于振捣台上，托轮式隔振台随振捣台主架振动。

如图1所示，振捣台包括横向振捣机构及纵向振捣机构，横向振捣机构及纵向振捣机构共同带动振捣台主架振动；具体的，横向振捣机构包括横向振捣台7及横向振动电机8，纵向振捣机构包括纵向振捣台9及纵向振动电机10；横向振捣台7包括多个，每个横向振捣台7两端分别设有横向振动电机8；纵向振捣台9上设有多个纵向振动电机10。

本实施例中，横向振捣台7共设有3个，在其他实施方式中，横向振捣台7至少包括3个，可根据具体需求进行设置。横向振捣台7沿纵向等距垂直布置，每个横向振捣台7两端分别沿纵轴线对称布置横向振动电机8；纵向振捣台9沿纵向平行布置，纵向振捣台9上设有6个纵向振动电机10，分别安装在纵向振捣台9的四角和中间两侧。

作为一种优选的实施方式，本实施例中振捣台为高频气动式振捣台，振动电机通过气囊和支撑油缸产生振动，从而带动振捣台的主架振动。本实施例共设有6个气囊,每个气囊顶升载荷为3吨,支撑油缸为12根HSG- 63X50-D45,顶升载荷为 48 吨,压力为 130kg/cm2。

本实施例中，横向振动电机8功率为 2.2KW，每一个电机的激振力为 30kN。纵向振动电机10功率为 1.1KW，每一个电机的激振力为 15KN。横向振动电机8及纵向振动电机10调节频率的范围为 0 至 50 Hz。

具体工作时，基于混凝土构件振动配方对应的摇晃模式，控制振动电机运行，分别控制横向和纵向振捣台电机的运行频率，以使振捣台同步运行。

如图2至图3所示，所述振捣棒控制装置包括控制盒11、支架12、驱动电机14、万向轮13、传动机构15、伸缩杆16、升降板17、导向装置18、导向槽19、推动机构20、滑槽21、安装室22、振动电机23、滑移孔24、滑板25、振捣棒26；

振捣棒控制装置整体由连接支架的控制盒11控制操作，支架下部安装万向轮13以进行整体位移；

伸缩杆16设于支架12内侧顶部，伸缩杆16下方与升降板17相连，升降板17两侧设有导向装置18，导向槽19设于支架12内部两侧，导向装置18与导向槽19相配合，导向装置18可沿导向槽19移动；

驱动电机14用于控制升降板17带动导向装置18沿导向槽19升降；传动机构15与伸缩杆16连接，传动机构15用于控制伸缩杆16进行伸缩；

所述安装室22设于升降板17底部，安装室22内设有滑槽21，滑槽21与滑移孔24连接，滑板25可沿滑槽21水平移动，滑板25下端连接振捣棒26，滑板25与振捣棒26间能够相对转动；所述振动电机23及振捣棒26设于安装室22内部，振捣棒26贯穿安装室22底部；

振捣棒26通过滑板25连接推动机构20，发生振捣时，振动电机23驱使推动机构20推动滑板25沿滑移孔24发生水平移动，带动振捣棒26产生水平移动。

进一步理解工作原理，振捣台振动同时，振捣棒装置通过万向轮13到达混凝土模具特定开口位置，控制盒11控制升降板17通过伸缩杆16带动部分或全部安装室22沿导向槽19下降到合适高度，由控制盒11控制振动电机23启动振捣棒26对作用范围内混凝土进行振捣。

如图2所示，本实施例中，振动电机23、传动机构15、升降板17、安装室22及其附属设备设有7组，伸缩杆16、导向装置18、万向轮13设有14组，所述装置均安装于支架12上，且均可单独控制运作。

如图4所示，本实施例中，混凝土模具包括吊耳27、对拉杆28、上模29、侧模30、第一端模31、第二端模32及底模33。

本实施例以悬臂式挡土墙振捣流程为例，悬臂式挡土墙振捣流程为流水线作业，即承载相应混凝土模具的小车通过轨道依次完成安装、涂油、放置钢筋笼到达浇筑振动区。具体的，混凝土模具根据实际工程情况设置为组装式以应对不同的悬臂式挡土墙高度需求。

更具体的，混凝土模具采取倒置放置，即模具墙体部分水平地面放置于小车上，模具底板垂直地面放置于小车上，模具墙体上侧安装侧板以防止混凝土流出，模具墙体中间开口以便振捣棒使用，模具底板处开口以便混凝土下料。使用时，通过托轮式隔振台将模具小车托起，与轨道分离，同时打开振捣台，以及使用振捣棒控制装置对混凝土进行振捣，振捣时边放料边振捣直至混凝土与侧板接触处不再有连续冒出气泡，并均匀为止。浇筑和振动完成后，关闭操作系统，放下模具小车。

请参考图5，一较佳实施例中，一种混凝土振捣控制方法，提供一种混凝土振捣系统的最优使用参数，包括以下步骤：

步骤1，通过数值模拟确定不同参数混凝土构件对应的最优振捣参数，得到数值模拟结果；

本实施例中，选定悬臂式挡土墙尺寸进行数值建模和振捣模拟，确定出该挡土墙对应的最佳参数，即在最短时间内达到需求强度和密实度的频率、幅值和振动时长。

步骤2，通过现场试验，验证所述数值模拟，并确定不同参数混凝土构件对应的振动配方；

本实施例中，对所模拟的挡土墙进行现场试验，验证数值模拟成果，确定不同悬臂式挡土墙尺寸对应振动配方。

步骤2，获取需振捣构件信息；

本实施例中，振捣台是混凝土预制构件生产过程中的一道工序。振动电机安装在振捣台上，振动电机通过气囊和支撑油缸产生振动，从而带动振捣台的主架振动。而托轮式隔振台放置于主架上，主架振动，托轮式隔振台随之振动，从而实现托轮式隔振台中挡土墙构件的振捣。

步骤4，根据不同参数混凝土构件对应的振动配方，确定所述需振捣构件的振动配方；

本实施例中，已预先通过现场试验和数值模拟得到不同挡土墙对应的振动配方，根据振捣的挡土墙构件信息例如尺寸即可找到对应的振动配方。

步骤5，基于所述需振捣构件的振动配方对应的摇晃模式，控制振捣台的振动电机运行，其中，振动电机安装于振捣台，振动电机通过气囊带动振捣台的主架振动。

本实施例中，通过控制横向及纵向振动电机的运行，即可实现不同的摇晃模式，从而实现主架在水平方向进行振动，同时通过模具开口使用振捣棒引导下落混凝土填满模具，并搅拌辅助振捣台进行混凝土振捣。

进一步说明，基于所述需振捣构件的振动配方对应的摇晃模式，控制振捣台的振动电机运行，包括：在振动配方对应的摇晃模式为悬臂式挡土墙模式的情况下，控制横向、纵向振捣台上的12台振动电机、振捣棒控制装置中的驱动电机和振动电机，按悬臂式挡土墙的尺寸及参振质量，分别调整至对应的横向振动频率和纵向振动频率。

具体实施时，所述摇晃模式包括振动时长和振捣棒振动时长；

步骤6，当振捣台的振动电机工作时长达到所述振动时长时，若混凝土与侧板接触处不再连续冒出气泡，则振捣充分完成；

若振捣未充分完成，控制所述振动电机按对应摇晃模式继续运行，再次振捣挡土墙构件，以使挡土墙构件振捣充分直至满足要求。

本实施例通过将振捣台和人工振捣结合，并针对中型混凝土构件的振捣进行现场试验和数值模拟，找到最优的振捣参数。

如表1所示，为一种优选的悬臂式挡土墙的振动配方配置。

表1

综上所述，本发明提供的混凝土振捣系统及控制方法，可以通过混凝土模具的放置和开口实现振捣台、下料系统、振捣棒同时工作，通过振捣棒引导混凝土流动和辅助振捣，从而通过不同尺寸、不同类型构件对应的振捣参数来实现悬臂式挡土墙一类中大型构件的快速、高质量振捣。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语诸如 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种混凝土振捣系统，其特征在于，包括振捣台及振捣棒控制装置；

所述振捣台包括横向振捣机构及纵向振捣机构，横向振捣机构及纵向振捣机构带动振捣台主架振动；

所述振捣棒控制装置包括控制盒（11）、支架（12）、振捣棒（26）、振捣棒导向机构及振捣棒驱动机构；

所述振捣棒（26）、振捣棒导向机构及振捣棒驱动机构设于支架（12）上；

所述控制盒（11）用于控制振捣棒导向机构及振捣棒驱动机构，带动振捣棒（26）对混凝土模具中的混凝土进行辅助振捣。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土振捣系统，其特征在于，所述横向振捣机构包括横向振捣台（7）及横向振动电机（8），所述纵向振捣机构包括纵向振捣台（9）及纵向振动电机（10）；

所述横向振捣台（7）包括多个，每个横向振捣台（7）两端分别设有横向振动电机（8）；

所述纵向振捣台（9）上设有多个纵向振动电机（10）。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土振捣系统，其特征在于，所述振捣棒导向机构包括伸缩杆（16）、升降板（17）、导向装置（18）、导向槽（19）、滑槽（21）、安装室（22）、滑移孔（24）及滑板（25）；

所述伸缩杆（16）设于支架（12）内侧顶部，伸缩杆（16）下方与升降板（17）相连，升降板（17）两侧设有导向装置（18），导向槽（19）设于支架（12）内部两侧，导向装置（18）与导向槽（19）相配合，导向装置（18）可沿导向槽（19）移动；

所述振捣棒驱动机构包括驱动电机（14）、传动机构（15）、推动机构（20）及振动电机（23）；

所述驱动电机（14）用于控制升降板（17）带动导向装置（18）沿导向槽（19）升降；所述传动机构（15）与伸缩杆（16）连接，传动机构（15）用于控制伸缩杆（16）进行伸缩。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土振捣系统，其特征在于，所述安装室（22）设于升降板（17）底部，安装室（22）内设有滑槽（21），所述滑槽（21）与滑移孔（24）连接，滑板（25）可沿滑槽（21）水平移动，所述滑板（25）下端连接振捣棒（26），滑板（25）与振捣棒（26）间能够相对转动；

所述振动电机（23）及振捣棒（26）设于安装室（22）内部，振捣棒（26）贯穿安装室（22）底部；

所述振捣棒（26）通过滑板（25）连接推动机构（20），发生振捣时，振动电机（23）驱使推动机构（20）推动滑板（25）沿滑移孔（24）发生水平移动，带动振捣棒（26）产生水平移动。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土振捣系统，其特征在于，所述振捣棒控制装置还包括万向轮（13），所述万向轮（13）设于支架（12）底部，万向轮（13）用于带动整体振捣棒控制装置进行位移。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土振捣系统，其特征在于，还包括托轮式隔振台及混凝土模具；

所述托轮式隔振台用于支撑所述混凝土模具；

托轮式隔振台底部设有高度调节机构，用于调节振捣高度；

托轮式隔振台设于振捣台上，托轮式隔振台随振捣台主架振动。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土振捣系统，其特征在于，所述混凝土模具包括吊耳（27）、对拉杆（28）、上模（29）、侧模（30）、第一端模（31）、第二端模（32）及底模（33）。

8.一种混凝土振捣控制方法，其特征在于，基于如权利要求1-7任一所述的一种混凝土振捣系统实现，包括以下步骤：

获取需振捣构件信息；

根据不同参数混凝土构件对应的振动配方，确定所述需振捣构件的振动配方；

基于所述需振捣构件的振动配方对应的摇晃模式，控制振捣台的振动电机运行，振动电机带动所述振捣台的主架振动；

在所述振动电机运行的同时，通过振捣棒控制装置对模具中的混凝土进行补充和辅助振捣。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土振捣控制方法，其特征在于，所述不同参数混凝土构件对应的振动配方采用以下步骤确定：

通过数值模拟确定不同参数混凝土构件对应的最优振捣参数，得到数值模拟结果；

通过现场试验，验证所述数值模拟，并确定不同参数混凝土构件对应的振动配方。

10.根据权利要求8所述的一种混凝土振捣控制方法，其特征在于，所述摇晃模式包括振动时长和振捣棒振动时长；

当振捣台的振动电机工作时长达到所述振动时长时，若混凝土与侧板接触处不再连续冒出气泡，则振捣充分完成；

若振捣未充分完成，控制所述振动电机按对应摇晃模式继续运行。