一种高强度混凝土构件的智能振捣方法与流程

本发明涉及一种振捣方法，具体是一种高强度混凝土构件的智能振捣方法，属于混凝土施工领域。

背景技术：

在高强度混凝土构件的生产过程中，在混凝土布料后需要对其进行密实振捣，高强度混凝土构件采用的混凝土材料以高搞压、高搞拉、高弹性模量、受拉应变硬化为主要特征，其含有大量的钢纤维，为了保证钢纤维的自分布性，技术要求钢纤维不得沉底，因而不能采用现有的构件震动平台进行混凝土振捣，只能采用人工振捣；然而该混凝土材料的流动性极差，初凝时间极短(30分钟开始初凝)，人工振捣无法保证在如此短的时间内振捣完所布的混凝土，因此可以考虑采用机械式振捣棒振捣。

在实际振捣过程中，每种规格的高强度混凝土构件的结构形式皆不相同，特别是对于一些预制拼接式桥面板来说，由于多块桥面板需要通过对接的燕尾榫配合拼接在一起，因而在预制的桥面板四周皆设有燕尾榫，由于其形状特殊、无法在振捣桥面板的同时对其准确定位振捣，因而必须单独对该部位实施振捣、增加了操作难度和延长了操作时间，需要人工控制，操作过程不够智能；且在振捣过程中偶尔会出现有些部位被遗漏振捣的现象，该部位在凝固及后期的使用过程中很容易出现内部缺陷，继而引发安全问题，即使在一次振捣工序完成后再补充振捣也会由于错过最佳时间、混凝土开始初凝无法达到预期的振捣质量。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高强度混凝土构件的智能振捣方法，可以实现自动运行、定位准确，且在振捣时可以同步对边缘的边榫和端榫精确定位振捣，且能够对因意外没有振捣到的部位在第一时间实施补振，整体各处振捣均匀、整体振捣质量好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强度混凝土构件的智能振捣方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：混凝土构件布料完毕后将车架整体移动至混凝土构件短边一侧，使门架体长度方向与混凝土构件短边平行，并使端榫振捣器靠近短边，将混凝土构件的平面位置信息以及各振捣棒的工作参数输入plc控制系统中；

步骤二：控制车架整体沿混凝土构件长边向前平移，当端榫振捣器移动至刚好位于第一端榫振捣位的上方时，plc控制系统根据混凝土构件的短边边缘该振捣位上端榫的分布位置信息确定需要用到的端榫振捣棒的数量和位置分布，使位于短边边缘未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动、不需要对其启动振捣；plc控制系统启动其余需要用到的端榫振捣棒，当端榫振捣棒的振动频率达到预设的频率时，将其快速向下插入混凝土中，停顿后拔出，端榫振捣棒脱离混凝土后回至原高度，第一端榫振捣位振捣完毕；

步骤三：控制车架继续向前平移一个振捣位到达第二端榫振捣位，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒并按步骤二的振捣方法对第二端榫振捣位的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将混凝土构件一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤四：车架前移至中部振捣位起振点，当混凝土构件长边上有边榫时，plc控制系统启动中部振捣棒组，包括两端的边榫振捣部分，当中部振捣棒的振动频率达到预设值时，将其快速向下插入混凝土中，停顿后拔出，中部振捣棒脱离混凝土后回至原高度，该振捣位完成后继续控制车架整体前移至下一中部振捣位继续振捣；当该振捣位的混凝土构件长边上没有边榫时，plc控制系统控制中部振捣器两端的边榫振捣部分在对应的驱动机构ⅱ驱动下向上移动，其余的中部振捣棒组对混凝土构件中部相应的位置进行振捣；

步骤五：按照上述步骤依次将所有中部振捣位振捣完毕后，车架前移至另一侧短边的端榫振捣位，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒并按步骤二的振捣方法对该端榫振捣位的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将混凝土构件另一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤六：在上述振捣过程中plc控制系统实时检测处于不同振捣位时各振捣棒的振动功率，如果振动功率偏离正常设定数值，则停止该振捣棒的运行，同时记录该振捣棒的位置和已振动的时间，在车架向前平移至下一振捣位后，plc控制系统驱动小车沿门架体长度方向移动至该没有振捣到部位的上方，并启动该部位正上方的补振棒，当补振棒的振动频率达到预设频率时，将其向下插入混凝土中，停顿后拔出，补振棒脱离混凝土后控制其回至原高度即完成补振。

优选的，步骤一中，根据混凝土构件中钢筋网的铺设密度在plc控制系统中预设需要用到的中部振捣棒的数量和分布间隔，使不需要的中部振捣棒在驱动机构ⅱ的驱动下向上移动，通过调整各中部振捣棒的分布间隔避免了触碰到钢筋网。

为了保证控制质量和稳定性，所述plc控制系统为西门子s7-1515-2pn型plc控制器。

为了达到最好的振捣效果，所述各振捣棒的振动频率为200hz，插入混凝土后停顿8s拔出，拔出时间12s。采用上述参数振捣后，能够保证振捣混凝土的密实性和均匀性，且缓慢匀速拔出过程使得混凝土内部的气泡能够被顺利排出，避免了由于气孔夹杂造成局部缺陷。

相对于现有技术，本发明具有如下优势：

(1)本发明定位准确，通过设置端榫振捣棒的数量和位置分布、以及合理控制边榫振捣部分的升降启停实现在振捣混凝土构件的同时对端榫和边榫的精确定位振捣，不需要对边缘的榫位单独实施振捣，降低了操作难度和缩短了振捣时间；plc控制系统可以实时检测处于不同振捣位时各振捣棒的振动功率，如果振捣棒工作不正常，则停止该振捣棒的运行，同时记录该振捣棒的位置和已振动的时间，在车架向前平移至下一振捣位后，plc控制系统驱动小车移动至该没有振捣到部位的上方，并启动该部位正上方的补振棒进行补振。

(2)整个设备只需在初凝时间内自动沿行走方向从混凝土构件一端走到另一端即可使混凝土构件的各个部位被均匀和密实振捣，由于各个部位均在初凝之前皆被振捣完成、大大提升了整体的振捣质量。

(3)本发明可实现自动控制，振捣参数可调节，振捣时可以在不同的振捣位上根据端榫和边榫的部位设置端榫振捣棒的数量和位置分布、以及智能自动控制边榫振捣部分的升降启停，从而可以适应振捣各种不同规格的混凝土构件。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2中a处的放大图；

图4是图2的右视图；

图5是本发明的俯视图；

图6是对混凝土构件的振捣过程的示意图；

图中，1、车架，10、门架体，11、行走梁，12、行走轮，13、行走台，14、上下楼梯，

20、端榫振捣器，21、端榫振捣棒，22、端榫升降架，

30、中部振捣器，31、中部振捣棒组，311、边榫振捣部分，31a、中部振捣棒，32、中部升降架，

40、补振器，41、补振棒，42、补振升降架，

50、小车，51、滚轮，52、轨道，53、电动机，

61、齿轮，62、齿条，

2、混凝土构件，211、第一端榫振捣位，212、第二端榫振捣位，220、中部振捣位。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图所示，本发明用到的混凝土振捣设备包括车架1，所述车架1包括门架体10和安装在门架体10上的车架行走机构，车架上设有plc控制系统；所述门架体10中在沿其宽度方向上并列设有端榫振捣器20、中部振捣器30和补振器40；

所述端榫振捣器20包括沿门架体10长度方向间隔悬垂设置的多个端榫振捣棒21，所述端榫振捣棒21由端榫升降系统驱动上下移动；

所述中部振捣器30包括沿门架体10长度方向间隔悬垂设置的多个中部振捣棒组31，其中两端的中部振捣棒组31为边榫振捣部分311，每个中部振捣棒组31包括沿门架体10宽度方向布置的一个或多个中部振捣棒31a，所述中部振捣棒31a由中部升降系统驱动上下移动；

所述补振器40包括一根或多根悬垂设置的补振棒41，所述补振棒41设置在一可沿门架体10长度方向移动的小车50上，且补振棒41由安装在小车50上的补振升降系统驱动上下振动；

每个端榫振捣棒21可以由独立的升降机构驱动作上下移动。优选的，为了减少设备投入成本，所述端榫升降系统包括沿门架体10长度方向并排设置的多个端榫升降架22，每个端榫升降架22上分别安装有一个或多个端榫振捣棒21，所述端榫升降架22由安装在门架体10上的驱动机构ⅰ驱动上下移动。通过一个端榫升降架22可以带动一个或多个端榫振捣棒21上下移动，布设灵活性更强，且减少了驱动机构ⅰ及端榫升降架22的投入数量、降低了成本。

每个中部振捣棒组可以由独立的升降机构驱动作上下移动。优选的，所述中部升降系统包括多个沿门架体10长度方向并排设置的多个中部升降架32，每个中部升降架32上分别安装有一个或多个中部振捣棒组，所述中部升降架32由安装在门架体10上的驱动机构ⅱ驱动上下移动，每个中部振捣棒组包括两个中部振捣棒31a。通过一个中部升降架32可以带动一个或多个中部振捣棒组上下移动，使用灵活性更强，且减少了驱动机构ⅱ及中部升降架32的投入数量、降低了成本。

优选的，所述补振升降系统包括补振升降架42，所述补振棒41设在补振升降架42上，且补振升降架42由一驱动机构ⅲ驱动上下移动。

优选的，所述驱动机构ⅰ、驱动机构ⅱ、驱动机构ⅲ皆为齿轮齿条机构，包括齿轮61和齿条62，所述齿轮61套设在一伺服电机的输出轴上，所述齿条62竖直设置，且齿轮61与齿条62相互啮合，齿条62的下端与各种升降架固定在一起。伺服电机的输出轴转动可以带动齿轮61转动，齿轮61通过与齿条62的啮合使齿条62上下移动，同步带动各种升降架上下移动。

优选的，所述车架行走机构包括行走梁11，所述行走梁11上设有行走轮12，所述行走轮12的中轴线延伸方向与门架体10的长度方向一致，且所述行走轮12由伺服电机驱动转动。车架整体可在行走轮12的转动带动下沿门架体10的宽度方向平移。

小车50可通过多种方式设置在门架体10上。优选的，所述小车50两侧分别设有滚轮51，所述门架体10顶部平行设有两条轨道52，所述滚轮51由电动机53驱动沿着轨道52移动。

优选的，所述门架体10顶部在宽度方向的两侧或其中一侧设有行走台13，每个行走台13的一端或两端设有上下楼梯14。操作人员通过上下楼梯14攀登至行走台13上，且可在行走台13上行走并对整个设备进行维护。

为实现自动控制，本发明的plc控制系统分别与车架行走机构电连接以控制车架1的行走，与各振捣器中的各个振捣棒的驱动机构ⅰ、驱动机构ⅱ、驱动机构ⅲ电连接以分别控制振捣棒的上下升降，与端榫振捣棒21、中部振捣棒组31、补振棒41的启停开关连接以控制各振捣棒的开启和停止。

利用本发明的上述设备对混凝土构件振捣的振捣方法包括如下步骤：

步骤一：混凝土构件2布料完毕后将车架1整体移动至混凝土构件2短边一侧，使门架体10长度方向与混凝土构件2短边平行，并使端榫振捣器20靠近短边，将混凝土构件2的平面位置信息以及各振捣棒的工作参数输入plc控制系统中；

步骤二：控制车架1整体沿混凝土构件2长边向前平移，当端榫振捣器20移动至刚好位于第一端榫振捣位211的上方时，plc控制系统根据混凝土构件2的短边边缘该振捣位上端榫的分布位置信息确定需要用到的端榫振捣棒20的数量和位置分布，使位于短边边缘未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒21在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动、不需要对其启动振捣；plc控制系统启动其余需要用到的端榫振捣棒21，当端榫振捣棒21的振动频率达到预设的频率时，将其快速向下插入混凝土中，停顿后拔出，端榫振捣棒21脱离混凝土后回至原高度，第一端榫振捣位211振捣完毕；

步骤三：控制车架1继续向前平移一个振捣位到达第二端榫振捣位212，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒21在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒21并按步骤二的振捣方法对第二端榫振捣位212的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将混凝土构件2一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤四：车架1前移至中部振捣位220起振点，当混凝土构件2长边上有边榫时，plc控制系统启动中部振捣棒组31，包括两端的边榫振捣部分311，当中部振捣棒31a的振动频率达到预设值时，将其快速向下插入混凝土中，停顿后拔出，中部振捣棒31a脱离混凝土后回至原高度，该振捣位完成后继续控制车架1整体前移至下一中部振捣位继续振捣；当该振捣位的混凝土构件2长边上没有边榫时，plc控制系统控制中部振捣器30两端的边榫振捣部分311在对应的驱动机构ⅱ驱动下向上移动，其余的中部振捣棒组31对混凝土构件2中部相应的位置进行振捣；

步骤五：按照上述步骤依次将所有中部振捣位220振捣完毕后，车架1前移至另一侧短边的端榫振捣位，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒21在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒21并按步骤二的振捣方法对该端榫振捣位的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将混凝土构件2另一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤六：在上述振捣过程中plc控制系统实时检测处于不同振捣位时各振捣棒的振动功率，如果振动功率偏离正常设定数值，则停止该振捣棒的运行，同时记录该振捣棒的位置和已振动的时间，在车架1向前平移至下一振捣位后，plc控制系统驱动小车50沿门架体10长度方向移动至该没有振捣到部位的上方，并启动该部位正上方的补振棒41，当补振棒41的振动频率达到预设频率时，将其向下插入混凝土中，停顿后拔出，补振棒41脱离混凝土后控制其回至原高度即完成补振。

在实际振捣过程中，由于混凝土构件中间夹设了两层钢筋网，钢筋网由纵向与横向钢筋按固定间距编织形成，振捣时经常会无意碰到钢筋网，因此上述步骤一中，根据混凝土构件2中钢筋网的铺设密度在plc控制系统中预设需要用到的中部振捣棒31a的数量和分布间隔，使不需要的中部振捣棒31a在驱动机构ⅱ的驱动下向上移动，通过调整各中部振捣棒的分布间隔避免了触碰到钢筋网。

为了保证控制质量和稳定性，所述plc控制系统为西门子s7-1515-2pn型plc控制器。

为了达到最好的振捣效果，所述各振捣棒的振动频率为200hz，插入混凝土中端部距离底板10mm，停顿8s拔出，拔出时间12s。采用上述参数振捣后，能够保证振捣混凝土的密实性和均匀性，且缓慢匀速拔出过程使得混凝土内部的气泡能够被顺利排出，避免了由于气孔夹杂造成局部缺陷。

可以将本发明用到的设备和混凝土布料机、混凝土平振机(控制混凝土构件高度)、混凝土构件覆膜机(保养)等设备共轨工作，各设备之间通过工业无线ap联网，实现数据共享。混凝土布料机布料完成后，混凝土振捣设备的plc控制系统立即被触发开启，控制车架的移动和对混凝土构件实施振捣工序，从而全面实现自动控制。