一种含钢筋混凝土的智能3D打印装置及施工方法与流程

本发明涉及建筑工程智能施工，更具体地说，涉及一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置及施工方法。

背景技术：

1、随着岁月流逝，我国的很多古建筑均出现了不同程度的结构性损伤，如：掉角、开裂、破碎等。为弘扬中国文化，从根本上保护我国的古建筑，需要对存在损伤的古建筑进行维护和修缮。目前，传统的修缮方法包括：表面修饰、开模定制、3d打印等。表面修饰一般适用于建筑表面问题的修复；开模定制一般适用于重要的异形结构修复，如，卯榫结构等；3d打印是一种新型的混凝土打印技术，然而却无法很好的考虑钢筋问题，因此无法对结构性损伤的古建筑进行修复。

2、为克服异形古建筑结构性损伤修复问题，现有的异形结构打印成本高，受古建筑特异性影响，单独开模制作建筑部件成本太高，不利于古建筑的绿色修复，结构性修复效果差，3d打印修复技术无法包含钢筋，极大的削弱了古建筑的力学性能，修复美观度差，传统的3d打印修复技术无法对修复结构的表面进行处理，使得建筑结构表面的美观度较差且修复速度慢。

3、经检索，公开号cn106121090a的专利公开了3d打印填充墙体中锚固连接钢筋的方法，采用3d打印技术分别制作填充墙体的第一墙体部分和第二墙体部分，第一墙体部分和第二墙体部分的端部均形成有对接槽，将第一墙体部分和第二墙体部分的对接槽对接形成柱体空间，水平钢筋的锚固端置于柱体空间内；于柱体空间内插入竖向钢筋，通过箍筋环绑扎竖向钢筋；于柱体空间内浇筑混凝土，形成构造柱。该设计解决了3d打印填充墙体与构造柱的连接问题，提高了填充墙体的整体性和抗震性，增加了拉结强度，为3d打印提供一种新思路，行业内也陆续研发出更多技术方向以提升3d打印效果。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、鉴于现有技术中3d智能打印修复技术难以包含钢筋，极大的削弱力学性能的问题，提出了本发明的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置及施工方法，采用本发明的智能打印装置，能够在打印过程中直接结合钢筋结构，从而有效提高结构强度，并实现智能化控制。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，包括：

6、预处理机构，用于对钢筋进行预处理，包括依次分布的热柔化部和冷却部，钢筋经传送分别进行加热柔化处理和冷却处理；

7、打印机构，用于打印砂浆混凝土，包括设有浇筑槽的基座，基座侧边设有用于对砂浆混凝土塑形的风塑部；

8、预处理后的钢筋放入浇筑槽内进行砂浆混凝土打印操作，浇注完成后风塑部进行吹塑。

9、更进一步地，预处理机构包括作业台，热柔化部和冷却部分别设于作业台上；

10、热柔化部包括加热箱、位于加热箱前方的前输送组件，以及位于加热箱后方的后输送组件，后输送组件用于夹持传送钢筋并对钢筋表面形成压痕；

11、冷却部包括开设于作业台上的蓄水槽，蓄水槽侧边设有水箱和雾化喷头，用于对钢筋喷淋冷却。

12、更进一步地，风塑部包括开设于基座一侧的风塑槽，该风塑槽内设有风塑管，风塑管的一端用于与风源连接，风塑管上沿长度方向间隔设有多组喷吹管；且风塑槽的壁面上对应设有多组卡合槽，喷吹管位于卡合槽内并朝向浇筑槽喷吹，喷吹管上设有可拆卸连接的风刀。

13、更进一步地，基座上与风塑槽相对的一侧设有风感组件，风感组件的设置高度位于喷吹管的喷吹区域内，风感组件上设有用于控制风塑启停的控制开关，当喷吹管喷吹到风感组件时，将触发控制开关停止风塑过程。

14、更进一步地，基座上与风塑槽相对的一侧设有砂浆收集沟，风感组件位于砂浆收集沟上方，砂浆收集沟与浇筑槽相通，且高度低于浇筑槽的高度。

15、更进一步地，风感组件包括风感部和离心部，其中风感部包括转动配合安装于基座上的风转轴，风转轴的一端安装有风转轮，风转轴另一端朝向基座外侧延伸；

16、离心部包括安装于风转轴另一端上的离心板，离心板的外端活动配合设有触发板，触发板用于伴随离心板的转动发生离心外移，从而触发控制开关，控制开关设于基座上。

17、更进一步地，基座背向浇筑槽的侧壁上设有离心腔，离心腔内设有离心盘，风转轴另一端即延伸至该离心盘内，且离心板、触发板、控制开关均位于该离心盘内，控制开关位于离心盘内靠近边缘位置。

18、更进一步地，离心板的外端沿周向设有至少一组触发板，且离心板与触发板之间设有伸缩管，伸缩管外部套设有弹簧，离心板快速转动时，触发板在伸缩管作用下向外扩展。

19、更进一步地，触发板的外壁面采用与离心盘内壁面相适应的弧形结构，且离心板采用均匀间隔分布的多叶片形式，触发板内壁面采用弧形凹陷结构，以供初始状态下，离心板的外端部对应伸入该凹陷中。

20、本发明同时提供一种含钢筋混凝土的智能3d打印施工方法，采用如上所述的智能3d打印装置，过程如下：

21、s1、将钢筋放置在作业台上进行传输，先经过热柔化部进行加热柔化，再经冷却部进行冷却处理；

22、s2、将预处理后的钢筋放入基座的浇筑槽中，浇筑槽上方具有3d打印设备，用于进行砂浆混凝土打印，打印完成后开启风塑部进行风塑处理；

23、s3、风塑过程后，伴随砂浆高度降低，风塑部逐渐朝向风感组件喷吹，风塑完成后，风感组件的控制开关被触发，停止风塑。

24、3.有益效果

25、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

26、(1)本发明的含钢筋混凝土的智能3d打印装置，首先通过热柔化部和冷却部对钢筋进行柔化和淬火处理，然后将钢筋放置在浇筑槽内进行3d打印，能够在打印过程中直接结合钢筋结构，从而有效提高结构强度，且结构设计相对简单，生产成本可控，加工质量有所保障。

27、(2)本发明的含钢筋混凝土的智能3d打印装置，打印机构中采用风塑部对砂浆混凝土塑形，有利于保障砂浆表面结构光滑平整，且利用风感组件与风塑部相配合，当砂浆风塑完成后，风感组件能够在空气喷吹下自动触发控制开关，以停止风塑过程，实现风塑工序的智能化自动检验功能。

28、(3)本发明的含钢筋混凝土的智能3d打印装置，加热箱采用电磁加热方式，不仅加快了钢筋柔化的效率，同时加热箱外表并不会产生高温，从而会减少高温烫伤事故的发生，以此使得钢筋的柔化工序更加安全高效，有利于保证工作人员的人身安全。

29、(4)本发明的含钢筋混凝土的智能3d打印装置，在加热箱后方设有主加工齿轮和从加工齿轮相配合，使钢筋从两组齿轮间穿过进行传送，并可以同时对钢筋表面施加夹痕，并进一步形成加劲肋，促进后续与砂浆混凝土的打印效果；且可以根据力学性能的要求，更换加工齿轮从而使得钢筋能够根据不同工况被施加不同的加劲肋。

技术特征：

1.一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：预处理机构(100)包括作业台(101)，热柔化部(103)和冷却部分别设于作业台(101)上；

3.根据权利要求1所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：风塑部(303)包括开设于基座(301)一侧的风塑槽(303a)，该风塑槽(303a)内设有风塑管(303b)，风塑管(303b)的一端用于与风源连接，风塑管(303b)上沿长度方向间隔设有多组喷吹管(303d)；且风塑槽(303a)的壁面上对应设有多组卡合槽(303c)，喷吹管(303d)位于卡合槽(303c)内并朝向浇筑槽(302a)喷吹，喷吹管(303d)上设有可拆卸连接的风刀。

4.根据权利要求3所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：基座(301)上与风塑槽(303a)相对的一侧设有风感组件，风感组件的设置高度位于喷吹管(303d)的喷吹区域内，风感组件上设有用于控制风塑启停的控制开关(304b-4)，当喷吹管(303d)喷吹到风感组件时，将触发控制开关(304b-4)停止风塑过程。

5.根据权利要求4所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：基座(301)上与风塑槽(303a)相对的一侧设有砂浆收集沟(302b)，风感组件位于砂浆收集沟(302b)上方，砂浆收集沟(302b)与浇筑槽(302a)相通，且高度低于浇筑槽(302a)的高度。

6.根据权利要求5所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：风感组件包括风感部和离心部，其中风感部包括转动配合安装于基座(301)上的风转轴(304a-1)，风转轴(304a-1)的一端安装有风转轮(304a-2)，风转轴(304a-1)另一端朝向基座(301)外侧延伸；

7.根据权利要求6所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：基座(301)背向浇筑槽(302a)的侧壁上设有离心腔(304b-1)，离心腔(304b-1)内设有离心盘(304b-2)，风转轴(304a-1)另一端即延伸至该离心盘(304b-2)内，且离心板(304b-3)、触发板(304b-6)、控制开关(304b-4)均位于该离心盘(304b-2)内，控制开关(304b-4)位于离心盘(304b-2)内靠近边缘位置。

8.根据权利要求6所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：离心板(304b-3)的外端沿周向设有至少一组触发板(304b-6)，且离心板(304b-3)与触发板(304b-6)之间设有伸缩管，伸缩管外部套设有弹簧(304b-5)，离心板(304b-3)快速转动时，触发板(304b-6)在伸缩管作用下向外扩展。

9.根据权利要求7所述的一种含钢筋混凝土的智能3d打印装置，其特征在于：触发板(304b-6)的外壁面采用与离心盘(304b-2)内壁面相适应的弧形结构，且离心板(304b-3)采用均匀间隔分布的多叶片形式，触发板(304b-6)内壁面采用弧形凹陷结构，以供初始状态下，离心板(304b-3)的外端部对应伸入该凹陷中。

10.一种含钢筋混凝土的智能3d打印施工方法，采用如权利要求109任一项所述的智能3d打印装置，其特征在于，过程如下：

技术总结
本发明公开了一种含钢筋混凝土的智能3D打印装置及施工方法，属于建筑工程智能施工领域。本发明的打印装置，包括：预处理机构，用于对钢筋进行预处理，包括依次分布的热柔化部和冷却部，钢筋经传送分别进行加热柔化处理和冷却处理；打印机构，用于打印砂浆混凝土，包括设有浇筑槽的基座，基座侧边设有用于对砂浆混凝土塑形的风塑部；预处理后的钢筋放入浇筑槽内进行砂浆混凝土打印操作，浇注完成后风塑部进行吹塑。本发明能够在打印过程中直接结合钢筋结构，从而有效提高结构强度。

技术研发人员：黄献文,金仁才,陈湘生,钱元弟,胡义,尹万云,黄金坤,陈鑫,宋志强
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24