[发明专利]一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置及方法

说明书

本发明提供了一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，包括混凝土喷头装置，所述的混凝土喷头装置包括依次连接的料筒、搅拌筒、传料通道和喷嘴，还包括与混凝土喷头装置连接的配筋装置，所述的配筋装置与喷嘴连接；料筒、搅拌筒、传料通道中均设置有搅拌传送装置。本发明通过设置配筋装置，在混凝土打印过程中加入钢筋，使得混凝土打印构件抗拉强度得以增强。本发明通过在转杆上依次设置的传送叶片、搅拌叶片和锥形旋叶；以及传料通道内壁四周设有的向外突出的锥形突起部件，其与锥形旋叶交错布置，共同作用下可使打印混凝土充分搅拌均匀并满足其流变要求，从而避免在打印过程中发生管道或喷嘴的堵塞。

技术领域

本发明属于建筑业3D混凝土打印技术领域，涉及一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置及方法。

背景技术

应用于建筑行业的3D混凝土打印技术是一项基于挤压的增材制造技术，即可打印的混凝土通过喷嘴挤出形成打印层，层与层之间相互堆叠，在不依赖模板的情况下逐层形成建筑实体，与传统混凝土施工技术相比较，不难发现，该打印技术不仅施工速度快，而且具有无需模板即可建造复杂几何实体结构，同时可最大限度的减少材料损耗和降低劳动力成本等优势。

然而大范围的将3D混凝土打印技术推向实际应用的一个主要挑战就是打印构件缺乏抗拉强度，究其原因：在打印结构中缺少钢筋的集成。为了使3D打印混凝土在未来能够逐步替代传统现浇混凝土，必须开发出行之有效的配筋方法。

目前已有多种加筋方法正在探索用于3D混凝土打印技术，包括在混凝土打印之前就预先安装钢筋；在带有预设孔道的混凝土打印之后手动插入钢筋继而灌浆锚固。然而上述两种加筋方案都构不成一种省时又经济、流线型的自动化加筋系统。除此之外应用最广泛的加筋技术是现浇模板法，即将已打印的混凝土长丝层建立成一个永久性的模板，然后安装水平和竖向钢筋，最后填充现浇混凝土以形成配筋结构，但这种方法其中一个最大不足就是可能会限制打印结构的几何自由度。同时，现有的3D混凝土打印技术除了难以加筋外，还存在如打印混凝土易堵塞管道或喷嘴、打印面粗糙不平、喷嘴及管道清洗困难等问题。

发明内容

针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置及方法，解决现有技术中的3D混凝土打印技术难以加筋、混凝土易堵塞管道或喷嘴、打印面粗糙不平、喷嘴及管道清洗困难的技术问题。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案予以实现：一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，包括混凝土喷头装置，所述的混凝土喷头装置包括依次连接的料筒、搅拌筒、传料通道和喷嘴，还包括与混凝土喷头装置连接的配筋装置，所述的配筋装置与喷嘴连接。

所述的料筒、搅拌筒、传料通道中均设置有搅拌传送装置。

本发明还具有如下技术特征：

所述的配筋装置包括依次连接的步进电机、控制通道和线材挤出机，所述的线材挤出机朝向喷嘴一侧安装有钢筋孔道，钢筋孔道与喷嘴和线材挤出机分别连通；

所述的钢筋孔道为管状结构，可以为多个且相互平行设置。

所述的搅拌传送装置包括连接在料筒顶端的减速电机和与减速电机连接的搅拌器；

所述的搅拌器包括与减速电机连接的转杆和安装在转杆上的搅拌装置；

所述的转杆伸入混凝土喷头装置内部并与混凝土喷头装置同轴，转杆的长度与料筒、搅拌筒和传料通道的长度相同。

所述的转杆包括依次连接的第一转杆、第二转杆和第三转杆；

所述的第一转杆布置在料筒中并与料筒同轴，第二转杆布置在搅拌筒中并与搅拌筒同轴，第三转杆布置在传料通道中并与传料通道同轴；

所述的搅拌装置包括连接在第一转杆上传送叶片、连接在第二转杆上的搅拌叶片和连接在第三转杆上的锥形旋叶；