专利名称：用于混凝土的成级的共振频率振动的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于在塑性混凝土结构中以连续的级或增量的方式引入振动能量的方法和装置。更具体地说，本发明涉及在混凝土浇注期间当它处于塑性状态时在湿的混凝土的共振频率下向所述结构中通过引入振动能量来实现混凝土结构的坚固形体的方法和装置。
在构筑混凝土结构例如混凝土板之类时，某些常规的步骤涉及简单地把混凝土体浇注在模子中并以各种公知的方式修整顶部表面，而不用任何振动使混凝土硬结。另一些步骤涉及使用在混凝土体上或其内部的不同位置暂时放置的振动器，通过使用刮平表面与/或抹平操作的各种组合其中包括使用手持抹子，动力转动抹子之类，进行表面修平。
以前的使用振动器浇注混凝土的方法的问题与不对振动器进行控制有关。当在浇注的混凝土板的任何部分被振动太多时，在和振动器接触的部位附近的混凝土板中产生“硬点”。此外，混凝土的过量的振动也可以在振动器附近引起填料分离。填料分离和“硬点”两者引起不均匀性并使最后形成的板的强度减弱。因此，以前的混凝土浇注操作一般都小心地“欠振动”混凝土体或根本不对其进行振动。
在本文中振动塑性混凝土的主要目的在于，通过促使和帮助水和空气的向上迁移以尽可能几乎均匀的密度加快混凝土体的固结，否则其中的水和空气将缓慢地迁移或根本不动。空气和水的驻留会使混凝土强度变差，并且这些物质的缓慢迁移会延长浇注和修平混凝土体所需的时间。
以前的对混凝土体施加振动的步骤实际上没有控制或限制振动器的振动参数(例如频率、振幅等)(而只是手动地开关振动器)，仅仅是粗略地控制或限制振动器作用在混凝土体上的时间的长短。因此，在用以前的步骤生产的混凝土体中，固结的程度依位置而不同(引起在整体上的结构不一致)，并且使水从表面蒸发所需的时间也依位置而不同(使得难于使用自动修平设备来修平混凝土结构)。
和混凝土的自然(即无振动)固结与养护有关的另一现象是在养护的混凝土体内部湿气的驻留。在浇注时，混凝土混合物通常包括的水量远远超过进行合适的养护以及达到混凝土体的最大强度实际上需要的量。故意在混凝土混合物中加入过量的水是为了有利运输、浇注、成形和修平操作，如果静止不动(即不振动)，则由混凝土体的重量而产生的压力就通过混凝土体开始慢慢地向上压某些过量的水，这便使某些过量的水开始向板的表面迁移，从而实现板底部附近的混凝土体的固结。甚至在当混凝土体可能尚未最佳地固结时就开始养护。这种养护使剩余的过量的水向板的表面的迁移放慢。与此同时，在许多情况下(尤其是当混凝土板在阳光下以及在低湿度的风天浇注时)，水可以很快地从板的顶表面蒸发，从而使顶部的混凝土过早地干燥并开始养护。这使板的上表面或上表面附近的混凝土凝结，进一步，使过量的水从混凝土体下方向表面的迁移放慢。最后，这现象引起在混凝土板内部的湿气的驻留。经过一段时间，湿气气泡干燥而放出，在固态混凝土板内留下小的气穴。这种气穴减少了混凝土板的最终强度。
在以前的混凝土板浇注操作中，有时使用脱水技术，其中混凝土体被浇注成形并形成一个具有上表面的结构，然后在湿的混凝土表面上利用真空抽水系统使混凝土体脱水。还有，通过在湿的混凝土表面上放置吸收体材料(例如麻袋之类)然后在麻袋上撒上干燥剂(例如干水泥)使混凝土体表面脱水。在脱水处理完成之后，除去麻袋或真空抽水系统。然后用常规方法把表面修平。以前的混凝土修平操作劳动强度大，并要求大量使用熟练技工而且为合适地进行这些操作需花费大量的时间。
下列美国专利和通过使用埋入混凝土体内的或和混凝土体相连结的振动装置而在混凝土体内引入振动的发展相关2,015,217；2,223,734；2,269,109；2,293,962；和2,332,687。
虽然上述专利都和混凝土体的振动相关，但它们都没有提出混凝土板、盖之类的成级的或逐步的振动，其中引到或引入混凝土体的每级振动对混凝土体中的特定的所需深度的混凝体有影响；也没有描述确定混凝土体已经固结的深度或应当被振动的深度的装置。
专利申请序列号为08/055,044的美国和本申请共同申请的待审专利披露了一种对塑性混凝土结构施加成级的振动的方法和装置。当使用这种成级的振动方法和装置时，希望为了加快混凝土体的固结而对混凝土结构内必须给予的振动能量为最小。当使用这种成级的振动方法和装置时，还希望对混凝土体的已充分固结部分给予的振动能量为最小。当使用这种成级的振动方法和装置时，还希望使振动和检测设备的结构、制造和使用简化。
因而，本发明的主要目的在于提供一种通过使用机器操作浇注混凝土板或其类似结构的方法及装置，其中使用对未养护的塑性混凝土体的成级的振动浇注混凝土。
本发明的另一个目的在于提供一种浇注混凝土板的方法及装置，其特征在于，在振动的每个中间级期间使水和空气通过未养护的混凝土向上迁移，从而形成一个可以确定的边界层，在该边界层以下混凝土体可被确定为被充分固结的，充分坚实的和足够“干”的，在该边界层以上，混凝土体可认为是“湿”的和不充分固结的。
本发明的另一个目的在于提供一种浇注混凝土板或类似结构的方法及装置，其特征在于其中未被养护的混凝土体从底部向上朝向顶表面被依次固结，从而实现从底到(或接近)顶基本上密度均匀的浇注结构，其中混凝土体的相邻水平层的固结和整体化借助于对未养护的混凝土体有利地给予振动的振动装置来实现。
本发明的另一个目的在于提供一种浇注混凝土板或其类似结构的方法及装置，其中使用机器操作，混凝土体的固结速度由许多“级”进行控制(或混凝土体的一系列的振动)，其中每一“级”只影响(或主要影响)混凝土体的总厚度的一部分。
本发明的另一个目的在于，提供一种具有所述特征的方法和装置，其中必须被引入混凝土体内以达到所需效果的振动能量被减到最小。
本发明的另一个目的在于，提供一种用于浇注混凝土板或其类似结构的方法及装置，它具有上述的特征，其中被引入边界层以上的相对“湿”的混凝土体的振动能量被最佳化，并且被引入边界层以下的相对“干”的混凝土体的振动能量被减到最小。
本发明的另一个目的在于，提供一种具有上述特征的用于浇注混凝土板或其类似结构的方法及装置，其中振动能量被有利地引入混凝土体中，其频率等于或接近边界层上方的相对“湿”的混凝土体的自然共振频率(或其谐波)。
本发明的另一个目的在于，提供一种本发明的改型，其中直接地或间接地测量在边界层以上的相对“湿”的混凝土体的共振频率，并根据这一测量有利地改变被引入混凝土体的振动能量的一个或几个参数。
这些目的以及其它的目的和优点在由下面结合附图所作的结构及其操作细节的详细说明中会看得更加清楚，图中相同的标号指相同的部件。
图1是示意的纵截面图，说明混凝土体被浇注之后立即构成的混凝土板；图2是图1中的混凝土板的坚实度曲线；图3是在混凝土体被浇注之后过一短的时间的图1的混凝土板的纵截面示意图，此时对混凝土体尚未施加振动；图4是图3中的混凝土体的坚实度曲线；图5是使用本发明在第一级振动期间的图1的混凝土板的示意的纵截面图；图6是使用本发明在第一级振动之后立即呈现的图1中的混凝土板的示意的纵截面图；图7是图6的混凝土板的坚实度曲线；图8是使用本发明在第二级振动期间呈现的图1所示的混凝土板的示意的纵截面图；图9是在使用过振动器之后图8的混凝土板的左手侧的坚实度曲线；图10是使用本发明的在最后一级振动期间所呈现的图1中的混凝土板的示意的纵截面图；图11是在使用过振动器之后图10中的混凝土板的左手侧的坚实度曲线；图12是本发明的最佳实施例的混凝土板的示意的纵截面图；图13是本发明的振动器装置的改型实施例的示意的纵截面图；图14是本发明在“固定”方式下进行操作的方法的流程图；图15是在“可调”方式下操作本发明的方法的流程图；图16是在“边界层”方式下操作本发明的方法的流程图；图17是在“声波发射器(pinger)”方式下操作本发明方法的流程图；图18是在“按培计”方式下操作本发明方法的流程图；以及图19是按照本发明构成的许多振动装置彼此相连的纵截面的示意图。
如下所述，本发明是一种浇注混凝土板(以及相关结构)的装置和方法，其中以受控的方式在未经养护的塑性混凝土体M中引入振动能量，从而影响(除其它之外)混凝土体的“坚实度”。在本文中，术语“坚实”和“坚实度”指混凝土体的致密性，或者更具体地说，当用来指主要呈现固态的性能的混凝土体的任何部分时，指其“固体性”，或当用来指主要呈液状的性能的的混凝土体的任何部分时，指其“流动性”。应当理解在主要呈液状性能的混凝土体的任何部分中增加“坚实度”相应于减少其“流动性”；在主要呈固态状的性能的混凝土体的任何部分中增加“坚实度”相应于增加其“固体性”。
虽然在开始浇注时混凝土体M实际上是固体(包括水泥、填料等)和液体(主要是水)的混合物，但最初浇注的混凝土体主要呈现液状性能，因此可被称为液体。在图中，线70相应于这样一个“坚实度”，在其以上，混凝土体的性能更象固体，而在其以下则更象液体。
图中的图1说明混凝土体(在图中一般用“M”表示)，当它从任意合适的源中被浇注到子基板B上的模子(未示出)或其类似物中时，可以呈板的形状。混凝土体M一般包括填料、水泥、水以及其它在混凝土板中通常使用的填加物。
当混凝土体M被开始浇注时，填料、水泥，水和包含在混凝土中的其它材料一般在子基板B和混凝土板的暴露的顶面1之间的混凝土体M的整个厚度上随机地分布。在混凝土体M被开始浇注的时刻，实际上没有混凝土体被充分地固结、坚实和足够干以便对板的顶面进行修平。(在本文中，“修平”一词是技术术语，指把混凝土板的表面弄平的方法)。此外，在混凝土体被开始浇注的时刻，在整个混凝土体上的不同位置其固结程度和湿份含量一般不同。这种浇注的混凝土的稠度的变化对本发明的操作并不妨碍，正如本领域技术人员所理解的，这是随机混合混凝土的一种固有的(也是不希望的)特性。
本领域的技术人员也可以理解，从一车混凝土到下一车混凝土在混合的混凝土的稠度上通常是有较大差别。因而，即使当从一车中浇注的混凝土的稠度相当均匀时，在由多车浇注构成混凝土板的情况下被浇注的混凝土的稠度可以有极大的不同。在由多车浇注构成的混凝土板中，即使在垂直平面的浇注的混凝土的稠度可能变化较小时，通常在水平面上的浇注的混凝土的稠度具有相当大的不同。同样，这种浇注的混凝土的稠度的变化也不妨碍本发明的操作，而是象本领域技术人员所理解的那样，这是由多车浇注构成的混凝土板中经常碰到的(也是不希望的)特点。
图2是在混凝土体M被开始浇注的时刻在板的底部和顶部之间的一般的纵向“坚实度”梯度曲线。
当混凝土板(或类似结构)被浇注时，一般的作法是使用这样的混凝土体，它最初具有比开始进行修平操作时所需的过多的含水量、太小的固结和太小的坚实度。这些特性在开始时是需要的，因为当浇注混凝土结构时，它们使混凝土体更接近“液态”更具有可成形性。此外，在开始时混凝土体中过剩的水分具有防止或延迟混凝土体的(不希望的)过早养护的作用。在过度地弄湿之后，“液态”的混凝土体被注入模子中，并使其大概地具有所需的板的深度和形状，然后需要除去过量的水份，在可以开始修平操作之前使混凝土体成为较固结的和较“坚实”的。
如图2中不规则的线50所示，在混凝土体被开始浇注的时刻，混凝土体的坚实度从板的顶部到底部可能有些不同，但平均看来从板顶部到底部它基本上是恒定的。
在图2，4，7，9和11中的线70代表一个恒定的坚实度值，并代表在开始修平操作之前所希望获得的混凝土体的“坚实度”的最小值。此外，如前所述，线70一般相应于这样一个“坚实度”，在其以上混凝土体可被认为是更象固体，在其以下可被认为是更象液体。如图2所示，在混凝土体被开始浇注的时刻，整个混凝土体具有略小于由线70表示的最小的希望值的坚实度。
现在参见图3在混凝土体M已被浇在子基板B上的板模子中之后，包括混凝土体的填料(未示出)的重量自然地向着子基板B向下压。具有相对高的密度的填料开始从混凝土体M中把水和驻留的空气挤出。因为在板的底部2附近比顶部1附近的的压力大，所以在板的底部2附近比在板的顶部附近在开始时被挤出的水分和被挤出的驻留的空气较多，所以在板的底部附近便形成了相对较固结的，相对较为坚实的和相对较为干的混凝土M1，而在板的顶部附近1形成了相对较少固结的、相对较少坚实的和相对较少干燥的混凝土M2。
图4是在混凝土体M被开始注入并开始自然脱水之后在板的底部和顶部之间的纵向坚实度梯度曲线。如图4所示，在自然脱水开始之后，在板的底部附近混凝土体的坚实度一般较大(如线段53所示)，而在板的顶部附近一般较小(如线段51所示)。在线段51和53之间是一个相对较平的线段52，它相应于在板的底部2附近相对较坚实的混凝土体M1和在板的顶部1附近相对较不坚实的混凝土体M2之间的过渡区L。
从图4所示可以说明，相对较不坚实的混凝土体M2可以认为主要呈液态特性。此外，因为在(液态的)混凝土体M2中的(平均的)水对固体的比率随着板的顶部下方的深度的增加而减小，(由于自然脱水)，在板的顶部附近比过渡区L附近的(液态)混凝土体M2坚实度更小一些。从图4还可以看出，相对较坚实的混凝土体M1可以认为主要具有固态特性。
因为混凝土体M2(即过渡区L以上)实际上是液体，并因为混凝土体M1(即过渡区以下)实示上是固体，所以在大多数情况下，过渡区L以上的(液态)混凝土体M2的固有共振频率和在过渡区L以下的(固态)混凝土体M1的固有共振频率不同。在任何情况下，不管(液态)混凝土体M2的固有共振频率和(固态)混凝土M1的是否相同，在所有情况下，通过前者的声音的速度(即振动传播的速率)和通过后者的声音的速度不同(即较低)。此外，由于在(液态)的混凝土体M2和(固态的)混凝土体M1之间的固有声阻抗不同，所以任何直接地引入(液态的)混凝土体M2中的机械振动将主要停留在(液态的)混凝土体M2内，因而，对(液态)混凝土体M2的影响比对(固态)混凝土体M1的影响要大得多。
再参见图3在混凝土板的表面1一般生成最好不大于1/4英寸厚的修平区7。在整个浇注操作期间迁移的水可以聚集于修平区7中。此外，可以使用这样一些修平操作(后面将要详细说明)，它们在修平区7中比在混凝土体M的其余部分中可以实现“细料”和“超细料”的相对较高的浓度以及填料的相对较低的浓度。
在板的底部2附近的相对较固结的、相对较坚实和相对较干(固体)的混凝土体M1和板的顶部1附近相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较不干(液体)的混凝土体M2之间是过渡区L。为了理解本说明，过渡区L可被认为代表一个边界层，在其以上混凝土体M2呈类似于液态的性能，在其以下混凝土体M1呈类似于固态的性能。
在过渡区L平均的坚实度梯度(即坚实度的变化除以纵向深度的变化)一般远远大于在板的底部(固态)混凝土体M1和在板的顶部(液态)混凝土体M2的平均坚实度梯度。在实践中，过渡区L可以是相当窄的一层(可能只有几毫米厚)或者是相当厚的一个区域，根据混凝土体的特性及其环境而定。
因为在混合和浇注混凝土体时固有的不一致性，在浇注的板内必然发生的过渡区L的深度是不均匀的，如图3所示。此外，从混凝土板的一个区域到另一个区域(即在混凝土板的水平分割的区域之间)过渡区L的深度存在大的变化。例如，当一块混凝土板用几车混合的混凝土浇注时，这种从混凝土板的一个区域到另一个区域的过渡区L深度的大的变化可能发生。本领域的技术人员可以理解，混凝土体M的养护速度(并且因而其强度和一致性)一般随板的顶表面1以下的过渡区L的深度而改变。更具体地说，在混凝土板的给定的垂直部分内，从表面1以下到未充分固结的未充分坚实的和未充分干的(液体的)混凝土体M2的底部的深度越大，则对混凝土板的这一特定垂直部分的养护时间越长。
〔为了便于说明和理解本发明，在本发明中提出了浇注混凝土体M的三个子表面区域，即由字母M1、M2和L表示的区域。虽然在这些规定的区域(M1、M2和L)的每个中的混凝土体具有可单独确定的物理参数(即固结度、坚实度等)，但应当理解，混凝土体的相邻的“层”是连续的，在实质上彼此是互连的，因而共同构成一块混凝土板〕。
现在参见图5一种振动器装置(总体上用数字3表示，以后对其整体称为“装置”)沿正向(图中箭头4指的方向)在板的顶表面1上运动，它能把振动引入混凝土体M。当装置3被启动时，它把振动(在第一频率下)引入振动装置3下方的混凝土体M，使水和驻留在混凝土体M内部的空气向上朝向板的顶表面1迁移。在这第一通过(或“级”)期间被引入混凝土体M中的振动的频率可在一般用于新浇注的板的(液态的)混凝土体M2的固有共振频率范围内被有利地预先选择(例如根据以前对于具有类似的水含量，类似厚度，类似填料等的混凝土板的经验)。
随着水和空气由于振动而向上迁移，板的底部2附近的相对较固结的、相对较坚实的以及相对较干(固态的)混凝土体M1的深度上升，相应地，跨过板的过渡区La的深度也上升。本领域的技术人员应当理解，随着板的底部2附近的相对较固结的、相对较坚实的和相对较干(固态的)的混凝土体M1的深度的上升，混凝土体M1的这一部分的固有共振频率改变；并且，随着板的顶部附近的相对较少固结的、相对更湿的(液态的)混凝土体M2的减少，混凝土体M2的这一部分的固有共振频率也改变。更具体地说，随着相对较少固结的和相对较湿(液态的)的混凝土体M2的厚度变薄，其固有共振频率增加。
图6说明在装置3已经完成第一次通过或混凝土体M的第一“级”振动之后的混凝土板的状态。应当理解，在完成第一级振动之后，充分固结的、充分坚实的和充分干(固态)的混凝土体M1的体积(图6中用D2表示)比在第一级振动之前存在的(图3中用D1表示)较大。
图7说明在振动装置已完成跨过混凝土板的第一次通过之后的短暂时间内板的顶部和底部之间的一般纵向坚实度梯度曲线。如图7所示，在振动装置已完成跨过混凝土体的第一次通过之后的短暂时间内，在过渡区La下方的(固态的)混凝土体M1比在振动装置第一次通过之前不仅变得较深，而且也更坚实一些(如图7中线段56和图4中相应的线段53相比那样)。在用装置3引入振动之后(固态)混凝土体M1的深度增加的原因在于，通过振动混凝土体，在混凝土体中过量的水的向上迁移被加速(相对于无振动时自然发生的水迁移的速度)。已经观察到，当液体混凝土体(例如混凝土体M2)被振时，在混凝土体的各种固体组成(即填料、水泥等)之间的过量的水只要在被振动的混凝土体中有足够量的水就以加快的速度向板的顶表面向上渗透，从而使各个固体组分彼此分离。在某种意义上，过量的水分润滑(液态)混凝土体的固态组分，从而使混凝土体具有液体特性。当从混凝土体中除去足够量的水时，水就不再能够充分润滑混凝土体的固态组分，因而单个的固态组分就开始彼此相靠着机械地“固定”。一旦足够量的水被从混凝土体的一部分中除去从而允许单个固态组分机械地彼此相靠着固定，混凝土体的那一部分就开始呈现固体特性。
在混凝土体由振动装置振动之后(如图7中线段56所示)比在自然脱水情况下发生的(如图4中线段53所示)(固态)混凝土体M1更坚实的理由在于，通过振动混凝土体中的各个组成固体，各个组成固体可运动而进入空隙，这便促进了各组成固体的较大的固结性和较大的“固定”。
参见图8在过渡区La由第一次通过振动或第一级振动而在某种程度上升高之后，可用同一(或类似的)振动装置3进行第二次通过振动或第二级振动，如图8所示，从而进一步升高过渡区Lb，借以增加在过渡区Lb下面的相对较固结的、相对较坚实的和相对较干的(固态)混凝土体M1的厚度，并减少在板的顶部附近的相对较少固结的、相对较不坚实的和相对更湿的(液态)混凝土体M2的厚度。
在第二次通过期间被引入混凝土体的振动频率最好被设为相应于相对较少固结的，相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的固有共振频率的第二频率。通过调整在第二通过期间要被引入混凝土体的振动的频率(即从第一频率调到第二频率)使其相应于在过渡区La上方的(液态)混凝土体M2的固有共振频率，可以使用来引起固结和使水向上迁移而使(液态)混凝土体M2充分振动所需的能量减到最小。此外，本领域的技术人员可以理解，因为在大多数情况下在过渡区下面的相对较固结的(固态)混凝土体M1的固有共振频率和在过液区上方的(液态)混凝土体M2的固有共振频率很不同，又因为在(液态)混凝土体M2和(固态)混凝土体M1之间的声阻抗不同，因而由装置引入的振动在板的顶部附近的(液态)混凝土体M2中比在板的底部附近的(固态)混凝土体M1中具有大很多的效果(即将产生更大的振动，因此产生更多的颗粒固结和水迁移)。因而，通过在(液态)混凝土体M2中引入其固有共振频率或固有共振频率附近的振动能量，就可以使用来使混凝土体的组成固体实现所需的固结所要求的振动能量减到最小(因为在其共振频率或在共振频率附近振动混凝土体比在其它效率较低的频率下振动可以用较少的能量产生较大的振幅)。
不仅因为提高了通过相对湿的混凝土体M2的传输效率而可以使被引入混凝土体M中的振动能量被减小，而且还因为(液态)混凝土体M2(即仍需要被固结、被干燥和被“固定”的混凝土体部分)只包括板的整体的一部分。换句话说，按照本发明，不需要引入足够的能量激励整个混凝土板；而仅需要激励整个混凝土板的“液态”部分。
可以理解，通过使由装置引入混凝土体M的振动能量减到最小，可以减少装置的功率要求以及结构和维护的要求。
还可以理解，通过以上述方式对混凝土体M引入受控的振动，相对于由混凝土体的自然重力下沉而言，混凝土体M的固结和干燥被加快了。
除去更快地使混凝土体M固结和干燥之外，用所披露的方法使板的整体结构也得以改善了。通过使用本发明使板的整体结构得以改善是由于改善了固结的一致性(由图8中过渡区Lb的基本上呈水平方向以及图9中垂直线段59所示)；并且由于加快了水和驻留空气从混凝土体中的迁移，这有利地使在混凝土体中驻留的水和气穴减少了；并且还由于通过组成的固体成分的振动/运动大大促进了混凝土体的固体成分的固结程度。
在第二级之后(如图8所示)和最后一级(如图10所示)之前，根据被浇注的具体混凝土板的性能，可以根据需要有任意数量的中间级(或振动装置的通过)。一般地说，板越厚则所需的级数越多。由本发明的以上说明可以理解，通过在每一振动装置的通过期间调整引入混凝土体的振动频率为相应于或接近于相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的固有共振频率(在那一特定的通过期间)，可以加快板的干燥和养护，并且所得到的结构基本上有均匀的成分。
现在参见图10在完成最后一级振动或振动装置在混凝土板的表面1上最后一次通过时，充分固结的、充分坚实的和充分干燥(固体)的混凝土体M1的深度从板的底部2延伸到(或接近于)混凝土板的顶部表面1的修平区7。一般地，向板的顶部1迁移的水可以积聚在修平区7中，并可接着通过被简单地蒸发、借助重力流失、用振动装置3使板偏斜，被抽干或其它方法除去。
从上述的说明可见，借助于使用本发明的浇注混凝土的方法和装置，过渡区L(或更具体地说是充分固结的坚实的和干燥的(固态)混凝土体M1的顶部)最后达到混凝土板的顶表面1。因为过渡区L(或更具体地说是充分固结的坚实的和干燥(固体)的混凝土体M1的顶部)最后达到混凝土板的顶表面1，所以整个板的顶部1(或更具体地说，修平区7)基本上同时维持用于修平操作的条件。
从上述可以理解，在振动装置的任何一次通过期间所引入混凝土板的振动的最佳频率相应于在那一特定的装置3通过期间的相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)在装置3下方的混凝土体M2的固有共振频率。本领域的技术人员可以理解，相对较少固结的相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的固有共振频率随每级振动而改变(即增加)。下面说明用于适应(液态)混凝土体M2的固有共振频率变化的方案。
在使用本发明的一种方法中，可以使一系列的单个的装置3在湿的混凝土上以预定的固定速度通过，每一单个的振动装置在一预定的频率和振幅下振动。例如，可以有三个这样的振动装置3，其中的第一个在相对低的频率下振动，在第一个振动装置已经通过之后，在仍然湿的混凝土表面上通过的第二个振动装置可以在某一较高的固定频率下振动。第三个振动装置则在更高的固定频率下振动。振动的预定频率和振幅以及振动装置通过的速度应当根据各种“坍落度”、厚度或其它因素的混凝土的经验进行有利地选择。更具体地说，每一振动装置的预定频率最好被设定在具有一定厚度的未固结的液态混凝土的标准的共振频率范围内，所述厚度相应于使用该振动装置的期望液态混凝土的厚度。如图19所示，各个装置3C可以彼此连结(例如用刚性连结件12)，在这种情况下，当然所有三个装置3C的速度相同。
使用本发明的上述方法的一种改型是使用在用户可选择(即可变的)的频率下产生振动的振动装置。具有用户可调频率输出的振动装置在其它领域中是公知的。通过在液态混凝土上以操作者在现场(即工作场地)设定的速度、频率和振幅通过一系列的振动部件，用户具有更多的零活性，因此，可以随时设定相应于混凝土板的主要条件的振动的输出。振动的特定的频率和幅值以及装置运动的速度可以基于设计厚度、填料大小、测量的坍落度，温度与/或其它在现场可容易确定的因素选择。用这种方法，例如可以使用较少的或较多的振动装置，分别根据混凝土的薄、厚而定。
为了使性能最佳，应调整从装置3输出的振动频率，使其落在具有一定厚度，坍落度，填料大小等的未固结的，液态的混凝土的标准的共振频率范围内，所述的厚度，坍落度，填料大小等相应于振动装置下的期望液态混凝土的厚度。这种方法的优点在于可以调整，从而满足特定的工作现场的情况。利用上述的不可调的方法，不需要传感器来直接测量液态混凝土体M2的共振频率，振动装置输出频率的根据设计因素以及其它可测量的现场条件，例如(液态)混凝土M2的厚度加以选择。这种方法的局限性在于，它不考虑混凝土体中对观察者而言可能是不明显的变化。
由上述可见，振动浇注的混凝土体的最佳频率是这样一个频率，它相当于在振动装置3下方的相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的固有共振频率。还可以理解，随着相对较少固结的，相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的厚度变薄，其固有共振频率也相应地变化(即增加)。
在图5，8和10所示的本发明的实施例中，装置3包括从刚性框80伸出的传感器5。传感器5和被支撑并被固定在刚性框80上的处理器装置6电气相连。根据传感器5提供的数据，处理器装置6确定处在振动装置3下方的相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的固有共振频率。和处理器装置6电气相连的电子控制器电路96调整磁致伸缩致动器81激励的刚性振动器构件82的输出频率，使其相当于被确定的振动装置3下方的(液态)混凝土M2的共振频率。振动器构件82最好是刚性板，它直接和(液态)混凝土M2接触，使(液态)混凝土体M2在磁致伸缩致动器81的输出频率下振动(即最好在或接近于(液态)混凝土体的共振频率下)。整个装置3可以通过连接于刚性框80被一横梁或导轨系统93或类似装置支撑着并被水平驱动。
下面说明用来确定在装置3下方和相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率的方法。
在图5，8和10所示的用于确定振动装置3下方的(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率的一种方法中，和处理器装置6相连的传感器(或几个传感器)5监视波前(“脉冲”)通过(液态)混凝土体M2经边界层L反射再返回传感器所需的时间。然后处理器装置6由声音在液态混凝土中的速度和波前(“脉冲”)返回所需的时间确定过渡区L的深度。借助于交叉对照所确定的过渡区L的深度和永久地存储在处理装置6中的实验数据，处理装置6就可以确定在传感器5下方的相对较少固结的，相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体(M2)的近似的共振频率。然后，电子控制器电路96根据要实现的形状和/或过渡区La高度的要求调整磁致伸缩致动的振动件82的振动的频率与/或振动的振幅以及/或者振动的持续时间(即借助于改变装置3的前进速度)。
在用于确定装置3下面的(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率的第二种方法中(如图5，8，10所示)，和处理装置6相连的传感器5通过测量对由装置3在一个频率范围内引入的混凝土板的振动的响应(主要是在振动着的混凝土体中的振动的振幅)来直接地监视装置3下方的相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率。一般地说，当装置3的输出频率处于在其下方的相对较少固结的，相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2的固有共振频率(或其一个谐波)时，响应(即振动的(液态)混凝土体M2的振幅)最大。然后和处理装置6相连的电子控制器电路装置96根据要实现的所需形状与/或过渡区La的高度调整磁致伸缩致动的振动构件82的振动频率与/或振动的振幅，以及/或者振动的持续时间(即通过改变装置3的前进的速度)。在这种用来确定装置3下方的(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率的方法中，传感器5在一个“试验”的频率范围内测量响应(即传输效率)并在实际上选择引起最大响应的频率(即相应于(液态)混凝土体M2的共振频率)。
在这种方法中使用的用于确定在装置3下方的(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率的“试验”频率可以由振动器构件82直接产生(如图5，8，10所示)，或由第二传感器发送器83产生，如图12所示。在本发明的最佳实施例中，如图12所示，从传感器发送器83发出的“试验”振动的频率范围可通过和处理器装置6b相连的电子控制器电路装置96进行调整。
现在参见图13，图13说明了本发明的的另一种改型。在本发明的这种改型中，振动器装置3a包括刚体框架80，使振动器构件82振荡的磁致伸缩致动器81连结于其上。处理器装置6a也被固定在刚性框架80上。处理器装置6a和磁致伸缩致动器81由外部电源(未示出)通过导线63提供电能供电。检测装置(例如电流表或电压表)监视使磁致伸缩致动的振动构件82振荡所需的电流(与/或电压)。可以理解，在操作中，因为振动器构件82直接和(液态)混凝土体M2接触，所以当振动器构件82在/或接近于(液态)混凝土体M2的固有共振频率下振动时，用来维持振动器构件82振动所需的能量为最小。因此，通过同时调整磁致伸缩致动器81的输出频率和监视其电(即电流与/或电压)的需求，处理器装置6就可以直接地确定振动器构件82附近的(液态)混凝土体M2的固有共振频率。和处理器装置6以及磁致伸缩致动器81相连的电子控制的电路装置96把磁致伸缩致动的振动器构件82的输出频率保持在与磁致伸缩致动器81的最小的电(即电流与/或电压)需求相应的频率上。这相当于振动器构件82输出的频率近似等于振动器构件82附近的(液态)混凝土体M2的固有共振频率(或其谐振)。当(液态)混凝土体M2的固有共振频率改变时，磁致伸缩致动器81将需要更多的能量使振动器构件82振动(由于非共振振动波的干扰)，因而磁致伸缩致动器81的电量需求将增加。这增加的电量需求由电流表或电压表(未示出)检测。当用于磁致伸缩致动器81的电量需求超过预定值时，电子控制器电路装置96a将使磁致伸缩致动器81的输出频率改变(即增加)，直到电量需求再下降到预定值以下为止。可以理解，在本发明的这一实施例中，处理器装置6，电流表或电压表(未示出)以及磁致伸缩致动器构件82起把振动引入(液态)混凝土体和“检测”混凝土体的共振频率的双重作用。此外，处理器和电子控制器电路装置利用对处理器输入的电流或电压表并使电子控制器周期地调整磁致伸缩振荡器频率可以使磁致伸缩振动器周期地“扫描”频率范围。
本发明通过在或接近于(液态)混凝土体M2的共振频率下施加振动能量，不仅加快混凝土体M2的固结和水从混凝土体M2的内部到其表面的迁移，而且还可以通过对湿的以及未固结的混凝土的相对浅的区域减少(非共振)振动能量的影响来限制这些区域过早地硬化。可以理解，如果在随机频率下的恒定的振动力被相同地给予不均匀的混凝土的所有区域(即不同的水对水泥之比，或不同的厚度等)，将在某些区域中比另一些区域中的过渡区会更早地接近板的表面，因而在混凝土体中具有引起“硬点”的不希望的效果。在混凝土中的硬点一般会使养护不均匀，增加板的断裂，增加修平操作的困难，妨碍自动修平设备的使用并严重地减低板的结构的整体性。通过调节给予混凝土M的不同区域的振动能量，使得均匀地朝向板的表面1形成过渡区L，用本发明的方法和装置制成的混凝土板具有较少的(或没有)硬点，更容易被修平，具有较少的裂缝，并在结构上比用不受控制的振动或使用无振动输入方法生产的混凝土体板具有较高的强度。
所披露的用于浇注混凝土的成级振动的方法和装置是有效的，这是由于湿(或液态)的混凝土对振动的反应所致。在振动期间，水，空气以及某些较细较轻的材料向上迁移，这些材料的迁移由包括振幅、频率和持续时间这些振动参数来控制。按照本发明调整这些振动参数，从而在受控的速度下使(液态)混凝土体M2固结或“坚实”起来。
从上述可以理解，把振动引入塑性混凝土板的最佳频率是在振动装置3下方的(液态)混凝土体M2的固有共振频率。还已经发现，如果装置3的输出频率(或更具体地说是振动器构件82的振动频率)不在(液态)混凝土M2的固有共振频率或其谐波的25％内，由振动器构件给予混凝土体的能量会很快地被消耗掉，这会激振(液态)混凝土体的组成颗粒从而具有极不利的影响。因而，除非振动构件82的振动频率在与其接触的(液态)混凝土体的固有共振频率的谐波的25％内，则要求不希望的大量的能量用来振动混凝土体以实现混凝土体M2的加速固结和“坚实”。因而，在本发明的全部实施例中，最好磁致伸缩致动的振动构件82的输出频率在(液态)混凝土M2的固有共振频率或其谐波的25％内。通过在液态混凝土体M2的固有共振频率或在其附近(即25％)在混凝土体中引入振动能量，振动装置的功率要求可以减到最小，因为在这一频率下引入仍然湿的未固结的混凝土的能量比在任何其它频率下对于给定的能量输入而言将引起(液态)混凝土体M2的较大振动振幅。
已经确定了对于给定的厚度的混凝土的所需频率的有代表性的范围。为了使板快速地固结，通过液态混凝土体M2的声波(即振动)需要使固体颗粒运动并移动位置直到它们被固定为止。所需的频率和通过液态混凝土M2的声波波长以及液态混凝土M2的厚度紧密相关。下表表示不同厚度的湿的未固结的混凝土层在加速其固结时所需的共振频率的典型的计算值未固结厚度 频率范围(英寸) (最小) (最大)1/4 21600 432001/2 10800 2160015400108002270054003180036004135027005108021606900 18007770 15408675 13509600 1200
10 540 108011 490 98012 450 900尽管没有一个单个的频率能给出完好的结果，但给出了一个有效的频带范围，在这有效的共振频率范围的振动相对较少固结的、相对较不坚实的和相对较湿的(液态)混凝土体M2可以使用低得多的功率的振动装置达到所需的效果。因为当(液态)混凝土体M2的厚度减少时，一般其共振频率增加，并因为一般在每“级”振动期间(液态)混凝土体的厚度减少；所以可以用振动装置这样在混凝土体中引入振动，即或者在每级期间在(液态)混凝土体M2的瞬时共振频率下引入振动或者在每级开始时以比(液态)混凝土体M2的共振频率略高的频率引入振动。在后一种情况下，振动装置的输出频率可以被有利地选择为当(液态)混凝土体M2的厚度处于每级开始和结束之间的中间厚度时的相应的共振频率。
本领域的技术人员可以理解，现有的混凝土浇注振动器一般包括小的汽油发动机，其输出频率低于1500rpm(25Hz)。从上表可以看出，即使在相当厚的(12英寸)液态混凝土板的情况下，液态混凝土的固有共振频率(450Hz)至少为原有的混凝土浇注振动器的最大输出频率的18倍；并且对大多数普通混凝土板，液态混凝土体的共振频率高于原有混凝土浇注振动器输出频率的100倍。
因为在通常厚度(即1/4″到12″)下的混凝土的固有共振频率如此之高(即高达25000Hz或以上)，所以本发明最好包括能很好地适用于相当高的输出频率的磁致伸缩致动器而不用内燃机。
虽然上述说明本发明通过一次混凝土浇注用来浇注具有恒定厚度的水平的混凝土板，但应当理解，本方法和装置可以应用于浇注具有基本上呈扁平倾斜顶面的混凝土板，也可应用于具有不平坦的顶面或倾斜的子基板的混凝土板。此外，所述方法和装置也可应用于浇注具有完整的接合顶端的混凝土板，其中在第一混凝土浇注的顶上可以引入第二混凝土浇注(即封顶)。在浇注具有完整地接合的顶部的混凝土板时，最好在按照本发明对第一浇注的混凝土已开始引入一系列的成级的振动之后而在边界层太接近第一浇注的混凝土体的顶部之前进行第二浇注。
为了帮助理解本发明的构成和操作，附图(即图1-13和19)以及上面的说明描述了按照本发明构成的振动装置影响浇注的混凝土板的典型的截面的方式，所述截面是当装置在混凝土板上行进时沿其纵向路径取的。本领域的技术人员可以理解，混凝土体M的参数(例如水分含量，坚固度，过渡区高度等)也可以(并在大多数情况下将)沿垂直于振动装置行进的方向而变化，其理由和上述关于平行于振动装置行进方向的这种变化的理由相同。因而，应当理解，提供多个振动装置，每一个都按照本发明构成，它们彼此并排地连结在一起(未示出)；或者提供包括一个处理器装置但却有多个磁致伸缩致动的刚性振动件，它们在横向上彼此离开并由公共的框架支撑(未示出)，这些都在本发明的范围之内。通过以这两种方式中的每一种方式设置本发明，可以独立地适应垂直于振动装置的行进方向以及平行于其行进方向上的混凝土体的参数的变化。
下面总结所说明的实施本发明的方法。在相应的附图中每一步用三位数字表示。
现在参见图14和19在实施本发明的最简单的方法中，在步100把具有以固定的频率和振幅振动的刚性振动件82的振动装置3C放在(液态)混凝土体M2的顶面1上。在步101刚性振动件82以固定频率和振幅振动(在或接近(液态)混凝土体M2的固有共振频率或其谐波时是理想的)。然后，在步102操作者根据混凝土体的厚度和其它参数，设定装置3C的行进速度，在步103，振动装置3C在(液态)混凝土体的表面上行进。
参见图5和15在实施本发明的“可调方式”时，在步201把振动装置3放在(液态)混凝土体M2的上表面上。装置3具有可调频率(和可调振幅)的磁致伸缩致动的刚体振动件82。在步202，操作者根据查表或查类似的资料确定(液态)混凝土体的可能的固有共振频率。然后在步203操作者在或接近于所确定的固有共振频率或其谐波频率下设定装置的输出频率。在步204，操作者根据(液态)混凝土体的厚度与/或其它参数设定装置的输出振幅。在步205操作者根据(液态)混凝土体的厚度和/或其它参数还可以设定装置的行进速度。然后，在步206，振动装置3在操作者设定的频率和振幅下振动，然后在步207在(液态)混凝土的表面上行进。操作者可以根据其需要或觉得有必要经常重复这一步骤(例如当他在同一混凝土板上进行新的“通过”时，或当他有理由相信(液态)混凝土的参数已经改变时)。
现在参见图5和图16如图16所示，本发明也可以以称为“边界层”方式来实施。在这种实施本发明的方法中，包括和处理装置6相连的传感器5的振动装置3确定过渡区L的深度，并且处理器和电子控制器电路装置一起把刚性振动件82的输出调整为最佳的频率和振幅。如图16所示，在步301振动装置3被放在(液态)混凝土体的上表面上。在步302，传感器(它实际上可以是一个发送机/接收机或单独的发送机和接收机)，作短时间的预定频率的振动。然后在步303，传感器5测量收到回声的时间。在步304，处理器装置6根据声音在混凝土中的速度确定到过渡区L的距离，然后在步305处理器装置6由试验数据估算固有共振频率。在步306，处理器装置和电子控制器电路装置96一起根据(液态)混凝土体的厚度和其他性能设定振幅。然后在步307，处理器6根据(液态)混凝土体的厚度和其它性能设定装置的行进速度。然后在步308装置3在上述(液态)混凝土体的固有共振频率以上的规定的偏移下振动；在步309振动装置在(液态)混凝土的表面上行进。振动装置的振动的振幅和频率以及行进速度随着装置3在(液态)混凝土体M2上行进而定期地调整。
现在参见图12和图17本发明的最佳实施例可以以被称为“声波发射器方式”工作，如图17所示。在步401振动器装置3b被放在(液态)混凝土体M2的上表面上，它具有和(液态)混凝土体M2接触的磁致伸缩致动振动件82，传感发送器10和传感接收器5。在步402，传感发送器10以恒定振幅扫描一个频率范围。然后在步403传感接收器5测量不同频率下的回声振幅。在步404，处理器装置6确定具有最高回声振幅的频率(在步405，它相当于(液态)混凝土体M2的固有共振频率)。然后在步406处理器6以(液态)混凝土体的固有共振频率以上的规定的偏移设定磁致伸缩致动器81的振动频率，并在步407根据(液态)混凝土体的厚度和其他参数设定磁致伸缩致动器81的振幅，在步408设定装置的行进速度。然后在步409，振动件82在规定的振幅和频率下振动，在步410振动器装置3b在(液态)混凝土体的表面上行进。振动器装置3b的振动频率和振幅以及行进速度在装置沿表面行进时可以定期地调整，以便适应(液态)混凝土体M2内的状态变化。
此外，在步404a，处理器装置6确定在不同频率下的多个共振点，然后在步405a处理器装置6根据谐波频率之间的差(等于固有频率本身的谐波之间的差)确定(液态)混凝土体的固有共振频率。然后在步406、407和408分别如上所述设定振频率、振幅和速度。
现在参看图13和18图1 3和18所示为可以称为“安培表方式”的本发明的实施例的实施方法。在步501，把振动装置3a放到(液态)混凝土体M2的上表面上。在步502，磁致伸缩致动的刚性振动件82在一个频率范围内振动一段短的时间。在步503，处理装置6a内的主要包括安培表或电压表的传感器测量在各个频率下磁致伸缩致动器81吸收的能量(吸收的电流或电压)。在步504处理器装置6a确定具有最低提取电流的频率，(这相应于(液态)混凝土体M2的固有共振频率)。在步505，处理器6a根据(液态)混凝土体的厚度和其它参数设定振动件82的振动频率，在步506设定振幅，在507设定行进速度。然后在步508振动件82在上述(液态)混凝土体的固有谐振频率以上的规定的偏移下以规定的振幅振动；在步509，装置在(液态)混凝土体M2的表面上行进。随着装置在(液态)混凝土体M2上的移动，振动装置3a的振幅和频率以及行进速度可周期地调节。
以上所述仅是对本发明作的原理性说明。在结构上可以作出各种改变，例如
由振动装置引入的振动的频率可以是(液态)混凝土体M2的固有共振频率的谐波，而不是实际的固有共振频率；以及处理器装置6(或6a)可以远离刚体框架80；框架80不一定和混凝土体M接触，而可以被(例如被导轨系统93)支撑在混凝土体表面的上方；刚性振动件82可以和液态混凝土体的表面接触，或可以和混凝土板的顶面1下面的液态混凝土体M2接触；振动件82可以是各种形状的(包括杆、棒、板状等)；振动件可以利用压电的、电磁的或磁致伸缩元件，或是电动的(例如电旋转的或往复运动的电机驱动)，或由内燃机或外燃机驱动，或由其它装置驱动；以及因为在每一次振动器的通过期间，对于湿的混凝土体的共振频率从(较低的)第一频率到(较高的)第二频率变化，所以在振动装置的任何一个给定的通过期间，希望把振动装置的频率设定为第一和第二频率之间的中间频率上。
另外，因为对本领域技术人员而言，容易实现各种改型和变化，所以不希望把本发明精确地限制于所说明的结构和操作上，而是所有的合适的改型和等效替换都被认为落在本发明的范围内。因而，本发明的范围不应由所说明的实施例确定，而应由所附的权利要求和它们的合法的等效物确定。
权利要求
1.一种用来浇注混凝土结构的装置，所述混凝土结构具有液态混凝土第一部分(M2)和直接在其下面的固态混凝土第二部分(M1)，所述液态混凝土第一部分从所述混凝土结构的基本上平的顶面(1)延伸到所述顶面下的第一高度，所述固态混凝土第二部分从所述混凝土结构的底面(2)延伸到第二高度，所述第二高度不高于所述第一高度，其中包括用来把振动能量引入所述混凝土结构的第一装置；所述用来把振动能量引入所述混凝土结构的第一装置包括第一刚性构件(82)；以及第一致动装置(81)，用来当所述第一刚性构件和所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分接触时使所述第一刚性构件以第一频率振动；其中所述第一刚性构件(82)可动地连结于所述第一致动装置(81)上；并且其中所述第一频率在所述混凝土结构的所述液态第一部分(M2)的固有共振频率的谐波的25％内。
2.如权利要求1的装置，还包括第一框架构件(80)；并且其中所述第一致动装置(81)被固定在所述第一框架构件(80)上。
3.如权利要求2的装置，还包括用来使所述第一刚性构件相对于所述混凝土结构的所述顶面水平运动的装置(93)，其中所述使所述第一刚性构件水平运动的装置(93)被固定在所述第一框架构件(80)上。
4.一种用来浇注混凝土结构的装置，所述混凝土结构具有液态混凝土第一部分(M2)和直接在其下的固态混凝土第二部分(M1)，所述液态混凝土第一部分从所述混凝土结构的基本上平的顶面(1)延伸到所述顶面下的第一高度，所述固态混凝土第二部分从所述混凝土结构的底面(2)延伸到第二高度，所述第二高度不高于所述第一高度，其中包括用来把振动能量引入所述混凝土结构的第一装置；所述用来把振动能量引入所述混凝土结构的第一装置包括第一刚性构件(82)；以及第一致动装置(81)，用来当所述第一刚性构件和所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分接触时，使所述第一刚性构件振动；其中所述第一刚性构件(82)可动地连结于所述第一致动装置(81)上；以及第一调整装置(96)，它与所述第一致动装置(81)相连系，用来从第一频率到第二频率改变所述第一刚性构件的振动；其中所述第一频率在所述混凝土结构(M2)的所述液态第一部分的固有共振频率的谐波的25％内。
5.如权利要求4的装置，还包括检测装置(5)，它和所述第一调整装置(96)电气连系，用来测量代表所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分(M2)的参数的固有共振频率。
6.如权利要求5的装置，还包括处理器装置(6)，和所述检测装置(5)以及所述第一调整装置(96)电气联系，用来确定所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分(M2)的25％内的固有共振频率的谐波。
7.如权利要求6的装置，其中所述共振频率代表的参数是所述混凝土结构的顶面(1)到所述第一高度的深度。
8.如权利要求7的装置，还包括第一框架构件(80)；并且其中所述第一致动装置(81)被固定在所述第一框架构件(80)上。
9.如权利要求8的装置，还包括用于使所述第一刚性构件相对于所述混凝土结构的所述顶面水平运动的装置(93)，所述用来使所述第一刚性构件水平运动的装置(93)被固定在所述第一框架构件(80)上。
10.如权利要求6的装置，其中所述检测装置测量输入所述第一致动器构件(91)的电能的速率。
11.如权利要求10的装置，还包括第一框架构件(80)；并且其中所述第一致动器装置(81)被固定在所述第一框架构件(80上)。
12.如权利要求11的装置，还包括用来使所述第一刚性构件相对于所述混凝土结构的所述顶面作水平运动的装置(93)，所述使第一刚性构件水平运动的装置(93)被固定在所述第一框架构件(80)上。
13.如权利要求4的装置，还包括用来在所述混凝土结构中引入振动能量的第二装置；所述用来在所述混凝土结构中引入振动能量的第二装置包括传感器发送器(83)；它和所述混凝土结构的所述液体混凝土第一部分接触；以及第二调整装置(95)，它和所述传感器发送器(83)相连系，用来从第三频率到第四频率改变所述第二刚性构件的振动；其中所述第三频率在所述混凝土结构的所述液体第一部分(M2)的固有共振频率的谐波的25％内；以及第一框架构件，其中所述用来在所述混凝土结构中引入振动能量的第一和第二装置被固定在所述第一框架构件上。
14.如权利要求13的装置，还包括检测装置(5)，用来测量代表所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分(M2)的性能的固有共振频率；其中所述检测装置(5)被固定在所述第一框架构件上。
15.如权利要求14的装置，还包括处理器装置(6)，它与所述检测装置(5)电气联系，用于确定25％以内的所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分(M2)的固有共振频率的谐波。
16.如权利要求15的装置，其中所述固有共振频率表示的性能是由所述第二刚性构件给予的所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分的振动能量通过所述液态混凝土第一部分传输的效率。
17.如权利要求15的装置，其中所述检测装置(5)测量所述混凝土结构的所述液态混凝土第一部分的振动的振幅以及在所述第三频率和所述第四频率之间的相应的频率；并且其中所述处理器装置确定相应于所述振动的振幅最大值的频率。
18.如权利要求1的装置，其中所述第一致动器构件包括磁致伸缩构件。
19.如权利要求4的装置，其中所述第一致动器构件包括磁致伸缩构件。
20.如权利要求13的装置，其中所述第二致动器构件包括磁致伸缩构件。
21.如权利要求1的装置，其中所述第一频率至少为200Hz。
22.如权利要求1的装置，其中所述第一频率至少为1000Hz。
23.如权利要求4的装置，其中所述第一频率或所述第二频率至少为200Hz。
24.如权利要求4的装置，其中所述第一频率或所述第二频率至少为1000Hz。
25.如权利要求13的装置，其中所述第三频率或所述第四频率至少为200Hz。
26.如权利要求13的装置，其中所述第三频率或所述第四频率至少为1000Hz。
27.一种用来浇注混凝土结构的方法，包括下列步骤在固体件(B)上浇注混凝土体(M)，从而形成具有底面(2)和基本上平的顶面(1)的混凝土结构；在所述混凝土体(M)中引入第一系列振动；其中所述第一系列振动处于第一频率，所述第一频率是所述混凝土体的第一部分(M2)的固有共振频率的谐波；其中所述混凝土体的所述第一部分(M2)从所述混凝土结构的所述顶面(1)垂直地延伸到第一高度(L)；并且还包括相继于在所述混凝土体中引入第一系列振动的步骤的在所述混凝土体中引入第二系列振动的步骤；其中所述第二系列振动处于第二频率，所述第二频率是所述混凝土体的第二部分的固有共振频率的谐波；并且其中所述混凝土体的所述第二部分从所述混凝土结构的所述顶面(1)垂直地延伸到第二高度(La)，所述第二高度在所述第一高度(L)之上；并且所述混凝土体的所述第一部分(M2)包括基本上呈液态的混合物。
全文摘要
对例如混凝土板、盖及其类似的或相关的塑性混凝土结构引入振动能量以加快其固结和凝固，振动频率大约为液态混凝土体(M)的固有共振频率。振动装置(3)以连续的级在混凝土体(M)的上下表面给予受控的振动，其振动频率逐级增加，这相应于因为在混凝土结构顶部的液态混凝土体(M2)逐级变窄而其固有共振频率逐级增加。相对较固结的和较干的混凝土(M1)(一般在板的底部)基本上不受其非共振频率的影响。在一种改型中，在振动装置(3)的每次通过期间，传感器(5)确定液态混凝土体(M2)的共振频率并相应地自动调节振动件(82)的频率。振动的级数、振动的振幅、振动产生装置(3)的安放方向以及每级的持续时间根据混凝土体(M2)的物理参数而改变。
文档编号E04G21/08GK1141659SQ9419484
公开日1997年1月29日 申请日期1994年7月4日 优先权日1993年12月3日
发明者小萨缪尔·A·法斯, 布莱德巴利·R·法斯, 格伦·F·罗格斯, 达雷尔·L·达卢, 理查德·P·比绍普 申请人:约翰·F·威廉姆斯