[發明專利]一種掘進式混凝土結構離心智能建造設備及應用

有效

• 申請號: 202210260909.5
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114589784B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 王海龍;吳振楠;孫曉燕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B1/20;B28B23/02;B28C5/00;B33Y10/00;E21D9/06;E21D9/12;E21D11/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭

1.一種掘進式混凝土結構離心智能建造設備，其特征在于，所述設備包括：

推進掘進裝置，對巖石、地基掘進施工，并對碎石、砂料、土料及水分進行收集；

離心篩分裝置，對收集進入的碎石、砂料、土料及水分進行離心篩分，分類收集；所述離心篩分裝置通過布置自內向外輻射布置的鋼輥以轉動實現過大顆粒碎石的再加工，以鋼輥和篩網實現不同粒徑碎石和砂料、土料的篩分，以透水層完成混凝土細骨料和水分的加工和篩分，將篩分好的各部分材料按粗骨料、細骨料、水分別自離心篩分裝置輸送至智能配料裝置；

智能配料裝置，對分類的碎石、砂料、土料及水分進行質量和細度配合，加入膠凝材料、輔料、外加劑和激發劑并攪拌混合得到拌和濕料；所述智能配料裝置利用圓心距離不同的料筒稱重混合，將粗骨料、細骨料、水、膠凝材料、輔料、外加劑和激發劑進行組合設計，攪拌混合得到混凝土拌和濕料；

離心打印裝置，對拌和濕料進行泵送擠出，利用離心旋轉外筒打印密實成型；所述離心打印裝置可沿軸心平移，利用螺旋輸送濕料并泵送擠出，將混凝土層疊擠出在旋轉且表面凸凹布點的外筒壁上，通過離心作用將增材制造的混凝土密實成型；

智能配筋裝置，在離心打印過程中，采用掛壁鋪設和定位插筋的方式一體化整體配筋。

2.根據權利要求1所述的掘進式混凝土結構離心智能建造設備，其特征在于，所述推進掘進裝置通過刀片切割粉碎巖石并掘進施工，將碎石、砂料、土料及水分利用馬達經螺旋輸送機傳送收集進入離心篩分裝置。

3.根據權利要求1所述的掘進式混凝土結構離心智能建造設備，其特征在于，所述智能配筋裝置包括采用掛壁鋪設的方法將筋材布置在打印混凝土條帶層間，采用定位插筋的將筋材布置在打印混凝土條帶內部，形成一體化整體配筋混凝土結構。

4.根據權利要求3所述的掘進式混凝土結構離心智能建造設備，其特征在于，所述智能配筋裝置利用機械臂對筋材以離心旋轉外筒的壁柱面坐標定位鋪設。

5.一種權利要求1-4任一所述的掘進式混凝土結構離心智能建造設備在地下、水下和極端建造環境中的應用。

6.根據權利要求5中所述的掘進式混凝土結構離心智能建造設備在地下、水下和極端建造環境中的應用，其特征在于，所述掘進式混凝土結構離心智能建造設備的應用方法為：

第一步：在巖土與地質勘測信息的基礎上，以定位系統導引進行工程掘進，推進掘進裝置將碎石與砂石、土料收集處理成為混凝土骨料原材料導入離心篩分裝置進行加工；

第二步：離心篩分裝置將原材料粉碎并離心篩分，區分碎石、砂料、土料和水傳送入智能配料裝置進行材料制作；

第三步：智能配料裝置將混凝土骨料原材料、膠凝材料、輔料、外加劑、激發劑、水按質量、粒徑參數配合拌制成為濕態混凝土；

第四步：離心打印裝置將濕態混凝土泵送擠出，層疊加工在高速旋轉的外筒壁上，利用增材制造和離心成型工藝得到致密高強的混凝土結構物；

第五步：智能配筋裝置將筋材按外筒壁坐標定位，鋪設在打印層疊混凝土層間，插入在打印混凝土內部，形成空間整體配筋混凝土結構；

第六步：將成型混凝土結構物頂推外送，繼續下一工段的結構物打印配筋制作；

第七步：重復上述步驟，直至結構物建造完成。