一种磁纤维混凝土施工装置及其施工方法 |
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| 申请号 | CN202210481089.2 | 申请日 | 2022-05-05 | 公开(公告)号 | CN114856633A | 公开(公告)日 | 2022-08-05 |
| 申请人 | 三峡大学; | 发明人 | 刘杰; 石磊; 王斌; 艾文亮; 梁杰成; 汪岩松; 莫承林; 胡源聂弘; 王昊; 蔡显灿; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种磁 纤维 混凝土 施工装置及其施工方法，该装置包括两组磁 力 装置 支撑 机构，磁力装置支撑机构包括两组安装座，安装座沿其长度方向设置导槽，导槽上设有与其配合的第一滑 块 ，两组安装座之间设有 水 平磁力装置，水平磁力装置与滑块连接，两组磁力装置支撑机构对应的水平磁力装置靠近的一端的磁极相同，两组磁力装置支撑机构之间设有支撑架，支撑架两端与第二滑块连接，竖直磁力装置设置在支撑架上。该施工装置及其施工方法利用磁纤维混凝土的抗冲击性，通过在受力关键部位，改变磁纤维排列，利用磁纤维有序排列增强混凝土的抗剪性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种磁纤维混凝土施工装置，其特征在于，包括两组磁力装置支撑机构，磁力装置支撑机构包括两组安装座（1），安装座（1）沿其长度方向设置导槽（101），导槽（101）上设有与其配合的第一滑块（2），两组安装座（1）之间设有水平磁力装置（3），水平磁力装置（3）与滑块（2）连接，两组磁力装置支撑机构对应的水平磁力装置（3）靠近的一端的磁极相同，两组磁力装置支撑机构之间设有支撑架（4），支撑架（4）两端与第二滑块（11）连接，竖直磁力装置（5）设置在支撑架（4）上。 |
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| 说明书全文 | 一种磁纤维混凝土施工装置及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及一种磁纤维混凝土施工领域，特别涉及一种磁纤维混凝土施工装置及其施工方法。 背景技术[0002] 钢筋混凝土结构一直是工业与民用建筑中最主要的结构形式。然而大量钢筋混凝土结构建筑建成后不久，在使用过程中就出现的种种影响使用功能、危及结构安全的问题,主要是由于构件承受了较大的弯矩和剪力，超出了钢筋混凝土的承载能力。并且由于钢筋混凝土自重大，抗裂性能差，以及费工费料的缺点，使得这些问题不易解决。在隧洞工程中初衬和二衬之间，由于深部软岩应力分布复杂，方向错乱、大小不均匀，常用钢筋混凝土受力不均，导致支护效果不理想。水泥公路由于地基沉降，以及路上的车荷载导致受剪切破坏。 [0003] 钢纤维混凝土虽然能够克服抗拉强度低、极限延伸率小、性脆的缺点，但钢纤维无法根据构件的受力情况排列，材料的利用率较低，造成一些不必要的浪费。 [0004] 若将混凝土中加入磁性纤维，使磁性纤维在构件中根据不同部位的受力结构排布，利用磁性纤维在剪力方向垂线上排列，使混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性得以提高，并能充分利用材料，从而有效地节省成本。这项技术可以应用于房屋建造中的预制梁、板结构，路面路基工程以及深部软岩隧道工程，以及涵洞的建造等多个技术领域。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种磁纤维混凝土施工装置及其施工方法，利用磁纤维混凝土的抗冲击性，通过在受力关键部位，改变磁纤维排列，利用磁纤维有序排列增强混凝土的抗剪性能。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种磁纤维混凝土施工装置，包括两组磁力装置支撑机构，磁力装置支撑机构包括两组安装座，安装座沿其长度方向设置导槽，导槽上设有与其配合的第一滑块，两组安装座之间设有水平磁力装置，水平磁力装置与滑块连接，两组磁力装置支撑机构对应的水平磁力装置靠近的一端的磁极相同，两组磁力装置支撑机构之间设有支撑架，支撑架两端与第二滑块连接，竖直磁力装置设置在支撑架上。 [0007] 优选的方案中，包括上表面扣板，上表面扣板设置在两组磁力装置支撑机构之间，上表面扣板与安装座连接。 [0008] 优选的方案中，所述安装座底部和上侧均设有安装孔，通过将地钉插入安装孔内对安装座进行固定，上表面扣板设有与安装座上侧的安装孔对应的通孔，上表面扣板通过螺钉与安装座连接。 [0009] 优选的方案中，所述两组磁力装置支撑机构之间设有端部挡板，端部挡板设置在相邻的两个安装座之间并设置在安装座的端部，端部挡板垂直混凝土注浆面设置。 [0010] 优选的方案中，所述安装座靠近竖直磁力装置的一侧设有竖直封板。 [0011] 优选的方案中，所述安装座为“工”字形钢，竖直封板卡装在“工”字形钢的上下翼缘之间。 [0012] 优选的方案中，所述安装座的上下翼缘的相对侧设有与竖直封板对应的滑槽。 [0013] 优选的方案中，所述第一滑块上侧设有与水平磁力装置配合的安装槽。 [0015] 本发明还提供一种磁纤维混凝土施工装置的施工方法，包括以下步骤：步骤一、根据需要混凝土施工的长度选择安装座的长度，将两组磁力装置支撑机构安装在混凝土施工面，两组磁力装置支撑机构相邻的安装座之间的距离即为混凝土施工宽度； 步骤二、将水平磁力装置安装在第一滑块上，竖直磁力装置安装在支撑架上，水平磁力装置和竖直磁力装置沿导槽滑动调整位置； 步骤三、安装竖直封板对两组磁力装置支撑机构之间的施工区域进行两侧的限位，安装端部挡板对施工区域进行端部封堵限位，安装上表面扣板对施工区域的上表面进行封堵限位； 步骤四、磁纤维混凝土配制完成后，在竖直封板、端部挡板和上表面扣板组成的注浆区域进行分段注浆； 步骤五、开启水平磁力装置，并使水平磁力装置在注浆区域内沿滑槽上下滑动，使磁纤维沿着磁感线方向排列，关闭水平磁力装置，然后打开竖直磁力装置，对磁纤维混凝土中的磁纤维进行排布，重复步骤四和步骤五，直至完成混凝土施工。 [0016] 本发明提供的一种磁纤维混凝土施工装置及其施工方法，具有以下有益效果：1、利用磁纤维混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。通过设置水平磁力装置和竖直磁力装置，诱导磁纤维偏转，利用磁性纤维在剪力方向垂线上排列，使混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性得以提高，并能充分利用材料，从而有效地节省成本。 [0017] 2、该装置用于磁纤维混凝土代替钢筋混凝土，可用于磁纤维混凝土代替钢筋混凝土可用于隧洞，公路，桥梁的建设以及预制梁、预制板的制作，磁纤维与混凝土的粘结能力相对于钢筋与混凝土粘结能力更好，在进行隧道施工时比起钢筋混凝土等刚性支护效果更优。 [0019] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的整体结构示意图； 图2为安装座的结构示意图； 图3为支撑机构的结构示意图； 图4为支撑架的结构示意图； 图5为上表面扣板的结构示意图； 图6为水平磁力装置或竖直磁力装置的结构示意图； 图7为本发明的原理图； 图8为实施例1的结构示意图； 图中：安装座1，第一滑块2，水平磁力装置3，支撑架4，竖直磁力装置5，上表面扣板 6，端部挡板7，竖直封板8，铁硅合金柱体9，导线10，第二滑块11，导槽101，安装孔102，滑槽 103，安装槽201，通孔601。 具体实施方式[0020] 如图1 4所示，一种磁纤维混凝土施工装置，包括两组磁力装置支撑机构，每一组~磁力装置支撑机构均包括两组安装座1，安装座1的高度与混凝土的浇筑厚度相同，安装座1沿其长度方向设置导槽101，导槽101可以设置为贯通槽，也可以设置为两组平行的槽体，分别设置在安装座1的两侧，导槽101上设有与其配合的第一滑块2，两组安装座1之间设有水平磁力装置3，水平磁力装置3与滑块2连接，两组磁力装置支撑机构对应的水平磁力装置3相互靠近的一端的磁极相同，两组磁力装置支撑机构之间设有支撑架4，支撑架4两端与第二滑块11连接，第二滑块11滑动安装在导槽101内，第二滑块11与第一滑块2的结构相同，竖直磁力装置5设置在支撑架4上，水平磁力装置3和竖直磁力装置5可以选用电磁铁。 [0021] 在本实施例中，支撑架4的结构如图4所示，包括连接板和与竖直磁力装置5适配的凹槽，支撑架4为铁片弯折制成，其根据竖直磁力装置5的配置数量，将铁片弯折对应数量的凹槽，方便对竖直磁力装置5进行卡装定位。 [0022] 优选的，包括上表面扣板6，上表面扣板6设置在两组磁力装置支撑机构之间，上表面扣板6与安装座1连接。 [0023] 通过设置上表面扣板6，可以对混凝土施工区域的浇筑厚度进行限位。 [0024] 如图5所示，所述安装座1底部和上侧均设有安装孔102，通过将地钉插入安装孔102内对安装座1进行固定，上表面扣板6设有与安装座1上侧的安装孔102对应的通孔601，上表面扣板6通过螺钉与安装座1连接。 [0025] 优选的，所述两组磁力装置支撑机构之间设有端部挡板7，端部挡板7设置在相邻的两个安装座1之间并设置在安装座1的端部，端部挡板7垂直混凝土注浆面设置。 [0026] 通过设置端部挡板7，可以对混凝土施工区域的一端进行封堵，有助于混凝土的浇筑。 [0027] 优选的，所述安装座1靠近竖直磁力装置5的一侧设有竖直封板8。通过设置竖直封板8对导槽101进行遮盖，减少混凝土对安装座1以及导槽101的污染。 [0028] 在本实施例中，所述安装座1为“工”字形钢，两组“工”字形钢平行设置，竖直封板8卡装在“工”字形钢的上下翼缘之间。 [0029] 为便于竖直封板8的安装，所述安装座1的上下翼缘的相对侧设有与竖直封板8对应的滑槽103。 [0030] 在浇筑时，边分段浇筑边沿滑槽103移动竖直封板8，既能实现封护，又不影响竖直磁力装置5的移动。 [0031] 优选的，所述第一滑块2上侧设有与水平磁力装置3配合的安装槽201。安装槽201为“U”形结构，与水平磁力装置3外侧适配，对水平磁力装置3进行卡紧。 [0032] 优选的，如图6所示，所述水平磁力装置3和竖直磁力装置5均包括铁硅合金柱体9，铁硅合金柱体9为空心管结构，铁硅合金柱体9外侧缠绕导线10，通过导线10通电，使铁硅合金柱体9产生磁力，通过改变导线10的电流方向改变水平磁力装置3或竖直磁力装置5的磁极方向。 [0033] 一种磁纤维混凝土施工装置的施工方法，包括以下步骤：步骤一、根据需要混凝土施工的长度选择安装座1的长度，将两组磁力装置支撑机构安装在混凝土施工面，两组磁力装置支撑机构相邻的安装座1之间的距离即为混凝土施工宽度； 步骤二、将水平磁力装置3安装在第一滑块2上，竖直磁力装置5安装在支撑架4上，水平磁力装置3和竖直磁力装置5沿导槽101滑动调整位置； 步骤三、安装竖直封板8对两组磁力装置支撑机构之间的施工区域进行两侧的限位，安装端部挡板7对施工区域进行端部封堵限位，安装上表面扣板6对施工区域的上表面进行封堵限位； 步骤四、磁纤维混凝土配制完成后，在竖直封板8、端部挡板7和上表面扣板6组成的注浆区域进行分段注浆； 步骤五、开启水平磁力装置3，并使水平磁力装置3在注浆区域内沿滑槽103上下滑动，使磁纤维沿着磁感线方向排列，关闭水平磁力装置3，然后打开竖直磁力装置5，对磁纤维混凝土中的磁纤维进行排布，重复步骤四和步骤五，直至完成混凝土施工。 [0034] 实施例1：以隧道混凝土施工为例，针对深部软岩硐室初衬与二衬之间，对于隧道侧壁，根据钢筋混凝土的厚度选择安装座1的高度，根据隧洞的高度选择安装座1的长度，安装座1垂直地面设置，利用钢钉对安装座1进行固定，将水平磁力装置3卡装在第一滑块2上，此时水平方向上的磁场已布置完成。将支撑架4与第二滑块11固定，可以采用焊接固定，将竖直磁力装置5卡装在支撑架4上，此时竖直方向上的磁场已布置完成。水平磁力装置3和竖直磁力装置5均可以沿安装座1的长度方向移动。安装竖直封板8对两组磁力装置支撑机构之间的施工区域进行两侧的限位，安装端部挡板7对施工区域进行端部封堵限位，安装上表面扣板6对施工区域的上表面进行封堵限位，使混凝土施工区域形成上端开口的注浆腔体。将磁纤维混凝土装入高压注浆机，注浆管道从施工区域的上端开始分段注浆，开启水平磁力装置3，使两个水平磁力装置3相同磁极相对，如图7所示，并使水平磁力装置3在注浆区域内沿滑槽103上下滑动，使磁纤维沿着磁感线方向排列，关闭水平磁力装置3，然后打开竖直磁力装置5，对磁纤维混凝土中的磁纤维进行排布，再次注浆按上述操作依次进行，直至完成该施工段的混凝土施工。后续将磁力装置支撑机构沿隧道的长度方向调整位置，进行下一施工段的混凝土施工。 [0035] 实施例2：针对预制梁或预制板，首先分析结构所需力学特性，选择磁纤维及含量。受力分析其最大剪力弯矩点，针对这些受力较大的位置，可以利用改变磁纤维含量来增强结构抗弯、抗剪性能，从而代替钢筋混凝土。 [0036] 针对梁，首先对预制梁的长、宽、高做测量，选择安装座1的长度与预制梁的长度相同，两组磁力装置支撑机构之间的间隔为预制梁的款，安装座1的高度即为预制梁的高，然后将安装座1固定在地面上，再完成水平磁力装置3和竖直磁力装置5的安装。安装竖直封板8对两组磁力装置支撑机构之间的施工区域进行两侧的限位，安装端部挡板7对施工区域进行端部封堵限位，安装上表面扣板6对施工区域的上表面进行封堵限位，使混凝土施工区域形成一端开口的注浆腔体。开启水平磁力装置3，使两个水平磁力装置3相同磁极相对，并使水平磁力装置3在注浆区域内沿滑槽103上下滑动，使磁纤维沿着磁感线方向排列，关闭水平磁力装置3，然后打开竖直磁力装置5，对磁纤维混凝土中的磁纤维进行排布，然后移动竖直磁力装置5调整其位置，再次注浆按上述操作依次进行，直至完成混凝土施工。 |
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