本发明专利技术涉及工程建筑技术领域，提供了一种用于3D打印混凝土层间结构的筋材、装置及施工方法，该筋材，至少包括：本体，呈链式结构，包括多个相互拼接的子部，适于夹设在上下相邻的两层水泥基浆料层之间；转动关节，设置在相邻的两个所述子部之间，以使相邻的两个所述子部可转动连接；插接部，每个所述子部的两侧均设置有向远离所述子部的中心延伸的插接部，所述子部的一侧的所述插接部适于插置在上层的水泥基浆料层内，所述子部的另一侧的所述插接部适于插置在下层的水泥基浆料层内。综上，该筋材可以同时增强打印结构在水平和竖直方向的承载力，提高打印结构的整体连接强度，建筑结构不容易出现损坏或坍塌的现象，有利于减小安全隐患。隐患。隐患。
【技术实现步骤摘要】
一种用于3D打印混凝土层间结构的筋材、装置及施工方法
[0001]本专利技术涉及工程建筑
，具体涉及一种用于3D打印混凝土层间结构筋材、装置及施工方法。
技术介绍
[0002]3D打印混凝土技术(3DPC)是一种新颖的数字化方法，目前3DPC技术已成功应用于房屋、桥梁等建筑领域，未来在极端条件或无人施工等领域具有广阔的前景。3DPC技术无需利用昂贵的模板即可生成几何形状复杂的结构，同时减少了劳动强度、建造时间和经济成本，且大大减少了建筑垃圾和CO2的排放，是一种新型绿色可持续建造技术。
[0003]在制备建筑结构过程时，装入3D打印机内的储液腔内的水泥基浆料，经喷头逐层地打印在建筑基底上，待水泥基浆料层固化后即形成建筑结构。但是，水泥基浆料在相邻层之间存在界面，且由于打印浆料表面含水及存在打印时间间隔，使得层间界面处的结合强度和韧性较差，当受到外界的驱动力作用时，相邻水泥基浆料层的层间界面处极易出现分层和脱粘现象，导致采用水泥基浆料打印制备的建筑结构容易出现损坏或坍塌的现象，存在安全隐患。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有技术中采用水泥基浆料打印制备的建筑结构容易出现损坏或坍塌的现象，存在安全隐患，从而提供一种用于3D打印混凝土层间结构的筋材、装置及施工方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种用于3D打印混凝土层间结构的筋材，至少包括：本体，呈链式结构，包括多个相互拼接的子部，适于夹设在上下相邻的两层水泥基浆料层之间；转动关节，设置在相邻的两个所述子部之间，以使相邻的两个所述子部可转动连接；插接部，每个所述子部的两侧均设置有向远离所述子部的中心延伸的插接部，所述子部的一侧的所述插接部适于插置在上层的水泥基浆料层内，所述子部的另一侧的所述插接部适于插置在下层的水泥基浆料层内。
[0007]进一步地，所述转动关节包括连接块、第一转轴与第二转轴；所述第一转轴与所述第二转轴均设置在所述连接块上，且所述第一转轴与所述第二转轴相互垂直；相邻的两个所述子部中的其中一个所述子部可转动的连接在所述第一转轴上，另一个所述子部可转动的连接在所述第二转轴上。
[0008]进一步地，所述转动关节包括第一凸部与第一凹槽；所述第一凸部位于所述子部的一端，所述第一凹槽位于所述子部的另一端，相邻的两个所述子部之间通过所述第一凸部与所述第一凹槽相连。
[0009]进一步地，该筋材还包括弹性件，设置在所述子部与所述插接部之间，以使所述插接部可伸缩的设置在所述子部的两侧。
[0010]一种用于3D打印混凝土层间结构的装置，包括上述的筋材，还包括：混凝土打印系统，适于在建筑基底上打印出自下而上叠层分布的水泥基浆料层；配筋系统，适于将所述筋材铺设在打印好的水泥基浆料层上；其中，所述子部夹设在上下相邻的两层水泥基浆料层之间，所述子部的一侧的所述插接部适于插置在上层的水泥基浆料层内，所述子部的另一侧的所述插接部适于插置在下层的水泥基浆料层内。
[0011]进一步地，所述配筋系统包括存储箱与输送结构；所述存储箱上设置有出筋口，所述筋材盘绕设置在所述存储箱中；所述输送结构位于所述存储箱的外部，且正对所述出筋口设置，所述筋材的一端经所述出筋口伸出并受所述输送结构的驱动被输送至目标位置。
[0012]进一步地，所述配筋系统还包括导向管；所述导向管的一端与所述存储箱的出筋口相连通，另一端伸向水泥基浆料层的方向；所述筋材位于所述导向管内时，插接部与子部之间的弹性件处于压缩状态；所述导向管的管壁设置开口，所述输送结构的工作部至少部分经所述开口位于所述导向管内并与所述筋材接触，适于驱动所述筋材在所述导向管内沿输送方向前进。
[0013]进一步地，所述输送结构包括第一输送轮、第二输送轮以及动力件；所述第一输送轮与所述第二输送轮对称设置在所述导向管的两侧，所述第一输送轮与所述第二输送轮均至少部分伸入所述导向管内，所述筋材夹设在所述第一输送轮与所述第二输送轮之间，所述插接部的长度方向与所述第一输送轮的轴线保持平行；所述动力件的输出端与所述第一输送轮相连，适于驱动所述第一输送轮转动。
[0014]进一步地，所述配筋系统还包括分离调姿箱，所述分离调姿箱包括分离部、控制阀以及挡件；所述分离调姿箱位于所述输送结构远离所述存储箱的一侧，所述导向管穿过所述分离调姿箱；所述分离部与所述挡件均设置在所述分离调姿箱内，所述导向管内的筋材夹设在所述分离部与所述挡件之间；所述控制阀与所述分离部相连，适于驱动所述分离部靠近所述挡件，以将所述筋材分离。
[0015]进一步地，所述混凝土打印系统包括搅拌器、料斗、螺旋挤出机以及打印头；所述搅拌器的出口与所述料斗的进口相连，适于为所述料斗提供混凝土；所述螺旋挤出机设置在所述料斗内，适于将所述混凝土挤出所述料斗；所述打印头设置在所述料斗的出口处，以使挤出所述料斗的混凝土具有预设的3D结构。
[0016]进一步地，该装置还包括升降基架；所述混凝土打印系统与所述配筋系统均可沿所述升降基架的长度方向运动的设置在所述升降基架上；所述升降基架可沿纵向升降运动，以带动所述混凝土打印系统与所述配筋系统同步运动。
[0017]进一步地，该装置还包括控制系统；所述控制系统与所述混凝土打印系统及所述配筋系统均信号连接，适于控制所述混凝土打印系统与所述配筋系统沿所述升降基架同步运动。
[0018]一种3D打印混凝土层间结构的施工方法，包括上述的筋材，以及上述的装置，还包括如下步骤：采用混凝土打印系统在建筑基底上打印水泥基浆料层；采用配筋系统在打印好的水泥基浆料层的表面铺设所述筋材；逐层进行打印和配筋，以将所述子部夹设在上下相邻的两层水泥基浆料层之间；所述子部的一侧的所述插接部适于插置在上层的水泥基浆料层内，所述子部的另一侧的所述插接部适于插置在下层的水泥基浆料层内，直至建筑结构打印完成。
[0019]进一步地，采用混凝土打印系统在建筑基底上打印水泥基浆料层之前还包括如下步骤；对打印结构进行数字化建模，并生成G代码；对配筋系统进行筋材装填，并设置运行参数；对水泥基材料充分搅拌，并将搅拌好的水泥基材料输送到混凝土打印系统；控制系统启动，导入G代码，调试打印参数；混凝土打印系统和配筋系统随升降基架同步移动。
[0020]进一步地，逐层进行打印和配筋时：打印完一层后，将混凝土打印系统的打印头和配筋系统抬升一层的高度，进行下一层水泥基浆料层的打印和筋材的布置；其中，配筋系统抬升过程中持续配筋，以使相邻的两层水泥基浆料层之间的所述筋材连续不间断。
[0021]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0022]本专利技术提供的该用于3D打印混凝土层间结构的筋材，子部可平稳的布置在水泥基浆料层的表面，且具有一定的刚度，可起到箍筋的作用，有利于在水平方向上增大打印结构的层间结合强度及承载力。而且，由于转动关节的存在使得整个筋材可以弯曲，以使相邻的两层水泥基浆料层之间的筋材连续不间断，有利于提高打印结构整体的连接强本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印混凝土层间结构的筋材，其特征在于，至少包括：本体，呈链式结构，包括多个相互拼接的子部，适于夹设在上下相邻的两层水泥基浆料层之间；转动关节，设置在相邻的两个所述子部之间，以使相邻的两个所述子部可转动连接；插接部，每个所述子部的两侧均设置有向远离所述子部的中心延伸的插接部，所述子部的一侧的所述插接部适于插置在上层的水泥基浆料层内，所述子部的另一侧的所述插接部适于插置在下层的水泥基浆料层内。2.根据权利要求1所述的用于3D打印混凝土层间结构的筋材，其特征在于，所述转动关节包括连接块、第一转轴与第二转轴；所述第一转轴与所述第二转轴均设置在所述连接块上，且所述第一转轴与所述第二转轴相互垂直；相邻的两个所述子部中的其中一个所述子部可转动的连接在所述第一转轴上，另一个所述子部可转动的连接在所述第二转轴上。3.根据权利要求1所述的用于3D打印混凝土层间结构的筋材，其特征在于，所述转动关节包括第一凸部与第一凹槽；所述第一凸部位于所述子部的一端，所述第一凹槽位于所述子部的另一端，相邻的两个所述子部之间通过所述第一凸部与所述第一凹槽相连。4.根据权利要求2或3所述的用于3D打印混凝土层间结构的筋材，其特征在于，还包括弹性件，设置在所述子部与所述插接部之间，以使所述插接部可伸缩的设置在所述子部的两侧。5.一种用于3D打印混凝土层间结构的装置，其特征在于，包括权利要求1
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4中任一项所述的筋材，还包括：混凝土打印系统，适于在建筑基底上打印出自下而上叠层分布的水泥基浆料层；配筋系统，适于将所述筋材铺设在打印好的水泥基浆料层上；其中，所述子部夹设在上下相邻的两层水泥基浆料层之间，所述子部的一侧的所述插接部适于插置在上层的水泥基浆料层内，所述子部的另一侧的所述插接部适于插置在下层的水泥基浆料层内。6.根据权利要求5所述的用于3D打印混凝土层间结构的装置，其特征在于，所述配筋系统包括存储箱与输送结构；所述存储箱上设置有出筋口，所述筋材盘绕设置在所述存储箱中；所述输送结构位于所述存储箱的外部，且正对所述出筋口设置，所述筋材的一端经所述出筋口伸出并受所述输送结构的驱动被输送至目标位置。7.根据权利要求6所述的3D打印混凝土层间结构的装置，其特征在于，所述配筋系统还包括导向管；所述导向管的一端与所述存储箱的出筋口相连通，另一端伸向水泥基浆料层的方向；所述筋材位于所述导向管内时，插接部与子部之间的弹性件处于压缩状态；所述导向管的管壁设置开口，所述输送结构的工作部至少部分经所述开口位于所述导向管内并与所述筋材接触，适于驱动所述筋材在所述导向管内沿输送方向前进。8.根据权利要求7所述的用于3D打印混凝土层间结构的装置，其特征在于，
所述输送结构包括第一输送轮、第二输送轮以及动力件；所述第一输送轮与所述第二输送轮对称设置在所述导向管的两侧，所述第一输送轮与所述第二输送轮均至少部分伸入所述导向管内，所述筋材夹设在所述第一输送轮与所述第二输送轮之间，所述插接部的长度方向与所述第一输...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振地，王玲，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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