一种钢纤维定向排布混凝土预制构件装置及方法

摘要

一种钢纤维定向排布混凝土预制构件装置及方法，属于建筑机械领域，钢纤维定向排布混凝土预制构件装置包括竖向移动装置、水平移动装置、模具和振动台；竖向移动装置连接水平移动装置，模具设置在振动台上面。本发明既能降低钢纤维定向排布的操作难度，也大大提高了制备效率，改变了电磁定向操作难度大且难以实现的现状，实现了混凝土中钢纤维定向排布的自动化。

权利要求

1.一种钢纤维定向排布混凝土预制构件装置，其特征是包括竖向移动装置、水平移动装置、模具和振动台；竖向移动装置连接水平移动装置，模具设置在振动台上面；所述竖向移动装置 包括竖直的丝杆、丝套、滚珠、水平转轴，丝套、滚珠配套安装于丝杆；丝套和滚珠套装于竖直设置的丝杆上，丝杆下端焊接一个齿轮，水平转轴焊接另一个齿轮，两个齿轮啮合，焊接于两个水平转轴末端的两个转轮通过一条皮带相连，有一个水平转轴安装有主动轮，主动轮通过另一条皮带连接第一正反电动机，通过第一正反电动机的转动带动主动轮、水平转轴转动，水平转轴带动两个齿轮、丝杆转动，从而使滚珠和丝套沿着丝杆上下移动，实现扁钢上下移动；齿条通过连接板焊接于扁钢上，扁钢焊接丝套；筛网通过短钢筋条焊接于齿条上；从而实现筛网和长毛刷的竖向移动；所述水平移动装置由齿轮、齿条以及焊接于齿轮下方的长毛刷组成，齿轮与齿条啮合，齿轮连接另一个正反电动机，通过该正反电动机的旋转实现长毛刷的水平移动，从而使放置于筛网上的钢纤维均匀的散落于已浇筑的混凝土表面；红外线测距报警器焊接于筛网的下面，以控制筛网和混凝土浇筑面之间的距离，达到更好的钢纤维定向排布效果；所述筛网由1mm厚薄钢板制成，筛孔的宽度为2mm，长度为

10mm；模具放置于振动台上并位于筛网的下方；待混凝土倒入模具后，打开振动台开关，使混凝土浇筑面平整，关闭振动台，打开第一正反电动机开关使筛网和长毛刷沿着螺纹杆下降，根据红外线测距报警器预先设定的报警距离，当筛网距浇筑面30mm时报警，关闭第一正反电动机开关，在筛网上放置钢纤维，打开第二正反电动机，使齿轮沿着齿条移动，带动长毛刷来回移动，使得钢纤维顺着筛孔下落，来回移动两次，关闭第二正反电动机，打开第一正反电动机，使整体装置沿着丝杆上升，再次浇筑混凝土，如此往复，直至填满模具最后成型。

说明书

一种钢纤维定向排布混凝土预制构件装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑机械领域，具体涉及一种钢纤维定向排布混凝土预制构件装置及方法。

背景技术

[0002] 钢纤维混凝土（SFRC)是在普通混凝主内掺入一定量乱向分布的短钢纤维，使之形成可淺筑、可喷射成型的一种新型复合材料。相对普通混凝主具有强度和耐久性等方面的
优势，可明显提高抗剪、抗拉强度，特别是裂后的抗拉强度；在受荷过程中，与拉应力方向一
致的钢纤维可以承担抗拉部件的作用，提高试件的抗裂性能，与拉应力方向偏离角度较大
的钢纤维几乎不起作用，而与拉应力方向垂直的钢纤维作用微乎其微。因此实现钢纤维的
定向排列就显得尤为重要，定向分布钢纤维除了显著提高钢纤维混凝土的力学性能，还可
在保持钢纤维混凝土力学性能不变的情况下，降低钢纤维掺量以达到节约原材料的目的，
从而大幅度降低钢纤维混凝土的成本，提高钢纤维混凝土的和易性。此发明的作用就是实
现钢纤维的定向排布，从而降低生产成本并提高钢纤维混凝土力学性能。

[0003] 现阶段大多数定向钢纤维混凝土的制备是通过电磁定向来实现，更多的钢纤维混凝土构件并未进行定向处理，钢纤维仅仅和混凝土混杂在一起，这样既加大了生产成本也
没有达到理想的力学性能。如何高效低成本地实现钢纤维的定向排列就显得尤为重要，现
阶段常用的定向方法存在以下缺陷：电磁定向是将钢纤维置于方向一定的磁场中且钢纤维
方向与磁场方向不垂直时，纤维两端分别磁化成磁N极和磁S极，被磁化的钢纤维受到外部
磁场的作用根据磁场作用“同性相斥，异性相吸”的特点，钢纤维的两端分别受到大小相等
方向相反的磁场作用力，使钢纤维转动，方向趋于与磁场方向一致，从而形成单向分布。制
备定向钢纤维混凝土，关键是钢纤维受到的磁场驱动力必须足以克服混凝土拌合物阻力，
转动到设计方向，这就需要很大的磁场去实现，制备所需环境条件尤为苛刻。基体粘度是影
响钢纤维电磁定向的重要因素，而建立混凝土宏观流变性能与微观粘度的关系有很大难
度。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决了磁场定向成本高昂、操作难度大且难以在复杂的工程环境中应用的缺点，更好地实现预制混凝土构件中钢纤维的定向排布，在提高施工效率的
同时降低成本，而提出的一种钢纤维定向排布混凝土预制构件制造装置及方法。

[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0006] 一种钢纤维定向排布混凝土预制构件制造装置，包括竖向移动装置、水平移动装置、模具和振动台。竖向移动装置连接水平移动装置，模具设置在振动台上面。

[0007] 所述竖直移动装置包括竖直的丝杆、丝套、滚珠、水平转轴，丝套、滚珠配套安装于丝杆。

[0008] 水平转轴两端通过齿轮啮合连接丝杆，两个水平转轴通过皮带轮、皮带连接，有一个水平转轴连接一个正反电动机；通过该正反电动机的旋转带动丝杆旋转从而使丝套带动
齿条上下移动，实现筛网和长毛刷的竖向移动；

[0009] 所述水平移动装置由齿轮、齿条以及焊接于齿轮下方的长毛刷组成，齿轮与齿条啮合，齿轮连接另一个正反电动机，通过该正反电动机的旋转实现长毛刷的水平移动，从而
使放置于筛网上的钢纤维均匀的散落于已浇筑的混凝土表面。

[0010] 红外线测距报警器焊接于筛网的下面；模具放置于振动台上并位于筛网的下方。

[0011] 本发明既能降低钢纤维定向排布的操作难度，也大大提高了制备效率，改变了电磁定向操作难度大且难以实现的现状，实现了混凝土中钢纤维定向排布的自动化。

[0012] 本发明可用于实验室和工厂钢纤维混凝土预制构件的生产，可实现标准化设计、工厂化生产，机械化程度高且能够有效的提高现场施工速度；能够节约制作和施工成本；降
低试件制作过程的安全风险，具有良好的经济效益；本发明操作简单且不需要严格的试验
操作环境，所制作的混凝土构件钢纤维定向排布率高。

附图说明

[0013] 图1是本发明一种钢纤维定向排布混凝土预制构件制造装置的结构图。

[0014] 图2是图1的左视图。

[0015] 图3是筛网局部详图。

[0016] 图中，1—丝套，2—丝杆，3—第二齿轮，4—第三齿轮，5—水平转轴，6—转轮，7—皮带，8—筛网，9—长毛刷，10—齿条，11—第一齿轮，12—红外线测距报警器，13—模具，
14—短钢筋条，15—连接板，16—扁钢，17—振动台。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[0018] 图1、图2、图3所示，一种钢纤维定向排布混凝土预制构件制造装置，包括丝杆2、若干齿轮、两个水平转轴5、转轮、两条皮带、筛网8、长毛刷9、齿条10、红外线测距报警器12、模
具13和振动台17。

[0019] 丝套1和滚珠套装于竖直设置的丝杆2上，丝杆2下端焊接第二齿轮3，水平转轴5焊接第三齿轮4，第二齿轮3与第三齿轮4啮合，焊接于两个水平转轴5末端的两个转轮6通过一
条皮带7相连，有一个水平转轴5安装有主动轮，主动轮通过另一条皮带连接第一正反电动
机，通过第一正反电动机的转动带动主动轮、水平转轴转动，水平转轴带动第三齿轮4、第二
齿轮3、丝杆的转动，从而使滚珠和丝套1沿着丝杆上下移动，实现扁钢16上下移动。

[0020] 齿条10通过连接板15焊接于扁钢16上，扁钢16焊接丝套1；筛网8通过短钢筋条14焊接于齿条10上。

[0021] 长毛刷9焊接于第一齿轮11的下方，第一齿轮11连接第二正反电动机，第二正反电动机控制长毛刷和筛网贴合，红外线测距报警器12焊接于筛网8的下面。

[0022] 在筛网下面，浇筑混凝土的模具13放置于振动台17上。

[0023] 所述筛网由1mm厚薄钢板制成，筛孔的宽度为2mm，长度为10mm。

[0024] 所述丝杆采用直径是20mm螺纹杆；所述水平转轴的直径是15mm；

[0025] 所述第二齿轮为定制伞型齿轮1.5模30齿，所述第三齿轮为定制伞型齿轮1.5模15齿。

[0026] 所述第一齿轮为定制圆柱型齿轮2模20齿 ,所述齿条为定制2模*20*20，与第一齿轮11搭配使用，长度由所预制构件的长度决定，所述连接板和扁钢均由50×5mm的扁钢加工
而成，所述短钢筋条由直径为6mm的钢筋加工而成，所述模具用厚为10mm的木胶合板加工而
成。

[0027] 振动台17采用新乡市共成振动设备有限公司生产的zp型振动台。

[0028] 工艺具体流程如下：

[0029] 研究结果表明，对于同一试件，当浇筑次数相同时，等厚浇筑的试件的抗剪和抗拉等力学性能均优于不等厚浇筑的试件，所以必须严格把控每次浇筑的混凝土厚度相同。

[0030] 根据试验要求，可将搅拌后的混凝土放置于特定容积的容器中，以控制每次浇筑的混凝土量相同，达到每次等厚浇筑混凝土的目的，待混凝土倒入模具后打开振动台开关，
使混凝土浇筑面平整，关闭振动台，打开第一正反电动机开关使筛网和长毛刷沿着螺纹杆
下降，根据红外线测距报警器预先设定的报警距离，当筛网距浇筑面30mm时报警，关闭第一
正反电动机开关，在筛网上放置钢纤维，打开第二正反电动机，使齿轮沿着齿条移动，带动
长毛刷来回移动，使得钢纤维顺着筛孔下落，来回移动两次，关闭第二正反电动机，打开第
一正反电动机，使整体装置沿着丝杆上升，再次浇筑混凝土，如此往复，直至填满模具最后
成型。