本发明专利技术公开了3D打印混凝土试件成型装置，包括模具和加料斗，模具包括底模、侧模和固定板，底模的四个角部设有底模连接孔，固定板设置在侧模上，固定板上设有固定板连接孔，侧模包括有侧模单元和定位杆，每个侧模单元为由两个U形侧板拼合而成的矩形模板，U形侧板的角部沿竖向设有侧板连接孔，定位杆设置在侧板连接孔中，并且将底模、侧模和固定板连接。加料斗的底部设有限位机构，加料斗通过限位机构架设在侧模上。采用该装置制作得到的试件的抗压强度和抗冻性能与采用混凝土3D打印机成型的试件接近。而且不需要使用混凝土3D打印机，降低了试验费用。同时避免了3D打印混凝土试件切割、磨平工艺，提高了试件力学性能和耐久性能测试精度。
A 3D Printing Concrete Specimen Forming Device and Method
【技术实现步骤摘要】
一种3D打印混凝土试件成型装置及成型方法
本专利技术涉及混凝土试件
，具体为一种3D打印混凝土试件成型装置及成型方法。
技术介绍
混凝土3D打印技术是利用计算机控制3D打印机，按照设定的路径将混凝土分层堆积形成建筑构件。目前，尚未有普遍认可的3D打印混凝土材料基本性能测试装置和测试方法，一般直接参考普通混凝土材料性能测试方法对3D打印混凝土进行测试，或采用3D打印机打印出3D混凝土试件，经过切割磨平处理后进行强度或耐久性能测试。前者参考普通混凝土测试方法，将制备好的3D打印混凝土浇筑至试模中，经振捣等工艺处理，成型过程与3D打印工艺不符，难以反应3D打印混凝土材料的真实性能。后者采用3D打印机直接打印，由于无模板，3D打印试件表面平整度差，不能直接用来试验测试，需要采用切割机切割平整，普通切割处理很难保证试块相邻表面的垂直度，测试进行强度测试时两受压面不平行，造成测试结果误差较大。而且该工艺需要混凝土3D打印机，价格昂贵，投入成本较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种3D打印混凝土试件成型装置及成型方法，以解决直接参考普通混凝土材料性能测试方法对3D打印混凝土进行测试，难以反应3D打印混凝土材料的真实性能；而采用3D打印机打印出3D混凝土试件，经过切割磨平处理后进行强度或耐久性能测试，普通切割处理很难保证试块相邻表面的垂直度，测试进行强度测试时两受压面不平行，造成测试结果误差较大，而且需要混凝土3D打印机，价格昂贵，投入成本较大的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种3D打印混凝土试件成型装置，包括模具和加料斗，所述模具包括底模、侧模和固定板，所述底模的四个角部设有底模连接孔，所述固定板设置在侧模上，固定板上设有固定板连接孔，所述侧模包括有侧模单元和定位杆，每个侧模单元为由两个U形侧板拼合而成的矩形模板，U形侧板的角部沿竖向设有侧板连接孔，所述定位杆设置在侧板连接孔中，并且将底模、侧模和固定板连接；所述加料斗的底部设有限位机构，所述加料斗通过限位机构架设在侧模上。优选地，所述侧板连接孔为通孔，所述定位杆的一端插入底模连接孔，另一端穿过侧板连接孔和固定板连接孔，进而将底模、侧模和固定板连接。优选地，所述侧板连接孔为盲孔，所述定位杆连接在底模连接孔和侧板连接孔之间、相邻侧模单元的侧板连接孔和侧板连接孔之间、侧板连接孔和固定板连接孔之间，进而将底模和侧模单元、相邻的侧模单元、侧模单元和固定板连接。优选地，所述模具还包括垫板，所述垫板设置在底模的底部。优选地，所述加料斗包括储料管、活塞和压杆，所述储料管的底部设有出料口，所述压杆与活塞连接，所述活塞设置在储料管中并可在储料管中上下滑动。优选地，所述活塞的侧壁设有密封圈。优选地，所述限位机构包括横撑板和定位卡套，所述横撑板设置在出料口的两侧，并且横撑板的底面与出料口的下边缘平齐，横撑板上设有刻度线，所述定位卡套上开设有螺纹孔，定位卡套套在横撑板上，并且通过螺栓固定。另外，本专利技术还提供一种3D打印混凝土试件成型方法，利用上述3D打印混凝土试件成型装置实现，包括以下步骤，步骤一、将底模和第一层的侧模单元上涂刷脱模剂，安装底模和第一层的侧模单元，形成第一层空腔；步骤二、将配制好的混凝土注入加料斗中；步骤三、将加料斗放置在第一层的侧模单元上，通过调节限位机构来调整布料方向，将混凝土按照设定的路径和宽度灌注入第一层空腔中；步骤四、将第二层的侧模单元叠放在第一层的侧模单元上；步骤五、重复步骤二至三，将混凝土按照设定的路径和宽度灌注入上层空腔中；步骤六、重复步骤四至五，将混凝土注入上层的空腔中，直至混凝土灌注至设定层数；步骤七、最后将混凝土试件养护至设定龄期，拆除模具。优选地，所述限位机构包括横撑板和定位卡套，所述横撑板设置在出料口的两侧，并且横撑板的底面与出料口的下边缘平齐，横撑板上设有刻度线，所述定位卡套上开设有螺纹孔，定位卡套套在横撑板上，并且通过螺栓固定；所述步骤三中通过调节螺栓的旋入深度使两个横撑板在同一直线上。优选地，所述步骤三之前挤出少量混凝土，并且用刮尺将已挤出的混凝土刮平。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果为：(1)本申请采用分层式侧模制作3D打印混凝土试件，既实现逐层制作，又能保证各相邻面的垂直度和试件表面的平整性，制作得到的试件的抗压强度与抗冻性能与采用混凝土3D打印机成型的试件接近。(2)本申请不需要使用混凝土3D打印机，降低了试验费用，同时避免了3D打印混凝土试件切割、磨平工艺，提高了试件力学性能和耐久性能测试精度，性能测试结果与采用混凝土3D打印机成型的试件接近。(3)本专利技术的3D打印混凝土试件成型装置结构简单，易于制作，成本较低，而且操作方便。(4)本专利技术为制作3D打印混凝土试件提供了一种全新的模式，在3D打印混凝土试件制作方面具有很好的借鉴意义。附图说明图1为一种3D打印混凝土试件成型装置的结构示意图(侧模单元的层数不限)。图2为底模的结构示意图。图3为U形侧板的结构示意图。图4为固定板的结构示意图。图5另一种3D打印混凝土试件成型装置的结构示意图(侧模单元的层数不限)。图6为图5中侧模单元与定位杆的连接示意图。图7为加料斗的结构示意图。图8为横撑板、定位卡套与加料斗的出料口的连接示意图。图9为定位卡套的结构示意图。图10为模具和加料斗的使用状态图。附图标记：1-底模、101-底模连接孔、2-侧模、21-侧模单元、211-U形侧板、212-侧板连接孔、22-定位杆、3-固定板、31-固定板连接孔、4-垫板、5-储料管、6-活塞、7-压杆、8-出料口、9-密封圈、10-压板、11-横撑板、12-定位卡套、13-螺纹孔、14-螺栓。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本专利技术实施方式及本专利技术范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。如图1～4所示，一种3D打印混凝土试件成型装置，模具包括垫板(4)、底模(1)、侧模(2)和固定板(3)，底模(1)设置在垫板(4)上，底模(1)的四个角部设有底模连接孔(101)，固定板(3)设置在侧模(2)上，固定板(3)上设有固定板连接孔(31)，侧模(2)包括有侧模单元(21)和定位杆(22)，每个侧模单元(21)为由两个U形侧板(211)拼合而成的矩形模板，U形侧板(211)的角部沿竖向设有侧板连接孔(212)。侧模单元(21)采用两个U形侧板(211)拼合，是为了方便拆模。U形侧板(211)包括一条长边和两条短边。U形侧板(211)可以选用铸铁、钢或塑料等材料。定位杆(22)设置在侧板连接孔(212)中，并且将底模(1)、侧模(2)和固定板(3)连接。底模(1)和侧模(2)之间形成一个矩形空腔，用于灌注混凝土。加料斗的底部设有限位机构，加料斗通过限位机构架设在侧模(2)上。侧板连接孔(212)为通孔，定位杆(22)为螺杆，定位杆(22)的一端插入底模连接孔(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印混凝土试件成型装置，其特征在于包括模具和加料斗，所述模具包括底模(1)、侧模(2)和固定板(3)，所述底模(1)的四个角部设有底模连接孔(101)，所述固定板(3)设置在侧模(2)上，固定板(3)上设有固定板连接孔(31)，所述侧模(2)包括有侧模单元(21)和定位杆(22)，每个侧模单元(21)为由两个U形侧板(211)拼合而成的矩形模板，U形侧板(211)的角部沿竖向设有侧板连接孔(212)，所述定位杆(22)设置在侧板连接孔(212)中，并且将底模(1)、侧模(2)和固定板(3)连接；所述加料斗的底部设有限位机构，所述加料斗通过限位机构架设在侧模(2)上。
【技术特征摘要】
1.一种3D打印混凝土试件成型装置，其特征在于包括模具和加料斗，所述模具包括底模(1)、侧模(2)和固定板(3)，所述底模(1)的四个角部设有底模连接孔(101)，所述固定板(3)设置在侧模(2)上，固定板(3)上设有固定板连接孔(31)，所述侧模(2)包括有侧模单元(21)和定位杆(22)，每个侧模单元(21)为由两个U形侧板(211)拼合而成的矩形模板，U形侧板(211)的角部沿竖向设有侧板连接孔(212)，所述定位杆(22)设置在侧板连接孔(212)中，并且将底模(1)、侧模(2)和固定板(3)连接；所述加料斗的底部设有限位机构，所述加料斗通过限位机构架设在侧模(2)上。2.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土试件成型装置，其特征在于：所述侧板连接孔(212)为通孔，所述定位杆(22)的一端插入底模连接孔(101)，另一端穿过侧板连接孔(212)和固定板连接孔(31)，进而将底模(1)、侧模(2)和固定板(3)连接。3.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土试件成型装置，其特征在于：所述侧板连接孔(212)为盲孔，所述定位杆(22)连接在底模连接孔(101)和侧板连接孔(212)之间、相邻侧模单元(21)的侧板连接孔(212)和侧板连接孔(212)之间、侧板连接孔(212)和固定板连接孔(31)之间，进而将底模(1)和侧模单元(21)、相邻的侧模单元(21)、侧模单元(21)和固定板(3)连接。4.根据权利要求2或3所述的一种3D打印混凝土试件成型装置，其特征在于：所述模具还包括垫板(4)，所述垫板(4)设置在底模(1)的底部。5.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土试件成型装置，其特征在于：所述加料斗包括储料管(5)、活塞(6)和压杆(7)，所述储料管(5)的底部设有出料口(8)，所述压杆(7)与活塞(6)连接，所述活塞(6)设置在储料管(5)中并可在储料管(5)中上下滑动。6.根据权利要求5所述的一种3...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国友，张涛，霍亮，戢文占，蔺喜强，张楠，
申请(专利权)人：中国建筑股份有限公司，中建工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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