[發明專利]一種3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料及其建造裝置

有效

• 申請號: 201810909129.2
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN108952003B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 馬國偉;王里;李之建
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: E04C3/20
• 分類號: E04C3/20;E04G21/04;E04G21/12
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料的建造裝置，其特征在于該裝置包括螺旋葉片式擠出型混凝土打印頭、鋼絲繩擠出設備和控制系統，鋼絲繩擠出設備通過固定環平行固定在混凝土打印頭上部的料桶的桶壁上；

所述鋼絲繩擠出設備包括鋼絲繩線軸、送筋單元、剪斷單元、再送筋單元和輸筋管；所述送筋單元、剪斷單元、再送筋單元由上到下依次固定在固定板上；所述輸筋管一端從混凝土打印頭側壁伸入到混凝土打印頭的中部軸線位置，輸筋管出口的中軸線與混凝土打印頭出口的中軸線重合，輸筋管的終端位于打印頭出口上方；鋼絲繩線軸固定在送筋單元上方的固定板上；

所述的送筋單元包括第一主動齒輪和第一從動滑輪，第一主動齒輪和第一從動滑輪并排緊密接觸，鋼絲繩線軸位于第一主動齒輪和第一從動滑輪正中間的上方，在第一主動齒輪和第一從動滑輪相接觸的位置穿插鋼絲繩；

所述剪斷單元在送筋單元的下方，包括安裝在固定板上的激光發射器和分光散熱部件；激光發射器和分光散熱部件以鋼絲繩為軸線相對布置；

所述再送筋單元包括固定在固定板上的第二主動齒輪和第二從動滑輪，第二主動齒輪和第二從動滑輪斜向緊密接觸，第二主動齒輪靠近混凝土打印頭一側，且位于第二從動滑輪的斜上方，

所述第一從動滑輪和第二從動滑輪的側面中間位置均設有一周凹槽，凹槽尺寸與鋼絲繩尺寸相吻合；

在剪斷單元與再送筋單元之間的固定板表面設有上導槽，上導槽的始端設在剪斷單元的中心處，上導槽終端與再送筋單元的第二從動滑輪側面上的凹槽接觸，且上導槽終端緊挨第二主動齒輪和第二從動滑輪的接觸位置；第二從動滑輪和第二主動齒輪相接觸的位置的凹槽與輸筋管間設有下導槽，下導槽設置在固定板的表面；

在固定板的背面設置有步進電機、第一同步輪、第二同步輪、第三同步輪和同步帶，第三同步輪通過軸與第二主動齒輪連接，步進電機的輸出軸連接第二同步輪，第一同步輪通過軸與第一主動齒輪連接，第一同步輪和第二同步輪通過齒嚙合傳動，第三同步輪和第二同步輪之間通過同步帶連接傳動；

所述的步進電機、激光發射器、分光散熱部件均與控制系統連接。

2.根據權利要求1所述的3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料的建造裝置，其特征在于所述第二主動齒輪和第二從動滑輪的圓心連線與水平面的夾角為30-60°。

3.根據權利要求1所述的3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料的建造裝置，其特征在于所述上導槽的始端設為喇叭口。

4.根據權利要求1所述的3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料的建造裝置，其特征在于輸筋管的終端位于打印頭出口上方1-2mm處。

5.一種3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料，其特征在于該復合材料采用權利要求1所述的建造裝置制備，由多層重復單元構成一個整體，每層重復單元均由3D打印混凝土和包裹在3D打印混凝土內部的單根鋼絲繩組成。

6.根據權利要求5所述的3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料，其特征在于所述單根鋼絲繩的直徑不大于3mm。

7.根據權利要求5所述的3D打印鋼絲繩增強混凝土復合材料，其特征在于所述的3D打印混凝土為水泥基3D打印混凝土、地聚物3D打印混凝土中的一種或兩種；所述的鋼絲繩為304、316和316L不銹鋼鋼絲繩中的任一種，鋼絲繩的結構形式為7*7、7*19、1*19中的任意一種。