用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法技术

本申请涉及用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法，涉及3D打印技术的领域，其包括获取图纸设计模型参数；分析钢筋放置区域；分析钢筋放置时间节点；于第一竖直钢筋放置时间节点时在第一竖直钢筋放置区域插入第一导管；于第一导管内注入第一液态材料；将单个钢筋放置于第一液态材料内；将第一导管从第一竖直钢筋放置区域取出直至第一液态材料凝固，所述第一液态材料凝固配合钢筋形成第一竖直加强筋。改善了后插入的钢筋与混凝土的界面存在着大量空隙，对混凝土耐久性及力学性能都有影响的问题，本申请具有强钢筋和混凝土之间的结合强度，提升了力学性能和耐久性的效果。提升了力学性能和耐久性的效果。提升了力学性能和耐久性的效果。

【技术实现步骤摘要】
用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法


[0001]本申请涉及3D打印技术的领域，尤其是涉及用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法。

技术介绍

[0002]3D打印混凝土就是通过利用计算机分层建模并发出程序指令。工业机器人受控逐层重复铺设材料从而构建出自由形式的建筑结构。原理就是将建筑的图形设计模型，转化为三维的打印路径，利用打印系统，将凝结时间短，强度发展快的混凝土材料，精确分层布料逐层叠加累积成型，实现免模板施工，3D打印混凝土不仅能缩短施工周期，减少污染，能更有效地利用混凝土材料，减少了水泥的需求，降低成本，更能大幅度提高建筑物服役寿命，减少了建筑垃圾的产生。
[0003]针对上述中的相关技术，专利技术人认为在3D打印的混凝土浆体中插入钢筋是有效增强混凝土材料的一种方式，但是后插入的钢筋与混凝土的界面存在着大量空隙，对混凝土耐久性及力学性能都有影响，尚有改进的空间。

技术实现思路

[0004]为了改善后插入的钢筋与混凝土的界面存在着大量空隙，对混凝土耐久性及力学性能都有影响的问题，本申请提供用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法。
[0005]本申请提供的用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法采用如下的技术方案：用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法，包括以下步骤：获取图纸设计模型参数；根据图纸设计模型参数分析出钢筋长度和混凝土打印路径；根据混凝土打印路径分析出钢筋放置区域，所述钢筋放置区域供钢筋放置；根据钢筋放置区域、钢筋长度和混凝土打印路径分析出钢筋放置时间节点，所述钢筋放置时间节点将混凝土打印路径分成至少一层，所述混凝土打印路径包括至少一个打印层，将最底下的一个打印层定义为第一打印层，将最底下的一个打印层分层的钢筋放置时间节点定义为第一竖直钢筋放置时间节点，将位于第一打印层的钢筋放置区域定义为第一竖直钢筋放置区域；于第一竖直钢筋放置时间节点时在第一竖直钢筋放置区域插入第一导管，所述第一导管和第一竖直钢筋放置区域的内侧壁贴合；于第一导管内注入第一液态材料，所述第一液态材料的体积等于第一导管容积和钢筋体积的差值；沿第一导管的长度方向将单个钢筋放置于第一液态材料内；将第一导管从第一竖直钢筋放置区域取出直至第一液态材料凝固，所述第一液态材料凝固配合钢筋形成第一竖直加强筋。
[0006]通过采用上述技术方案，通过在钢筋四周注入高流动性的第一液态材料，从而填
补因钢筋插入混凝土时产生的空隙，增强钢筋和混凝土之间的结合强度，提升了力学性能和耐久性。
[0007]可选的，若混凝土打印路径包括至少二个打印层，则将导管取出后于液态材料固化前还包括如下步骤：根据钢筋长度和预设的钢筋连接段计算出第二打印层的厚度，定义位于第一打印层上侧的打印层为第二打印层；根据第二打印层的厚度和第一竖直钢筋放置区域分析出第二竖直钢筋放置区域和第二竖直钢筋放置时间节点，所述第二竖直钢筋放置区域和第一竖直钢筋放置区域同轴且同径设置；于第二竖直钢筋放置时间节点时在第二竖直钢筋放置区域插入第二导管，所述第二导管和第二竖直钢筋放置区域的内侧壁贴合；于第二导管内注入第二液态材料，所述第二液态材料的体积等于第二导管容积和钢筋体积之间的差值，所述第二液态材料和第一液态材料的材料种类相同；沿第二导管的长度方向将单个钢筋放置于第二液态材料并延伸至第一液态材料内；将第二导管从第二竖直钢筋放置区域取出并继续执行剩余第二打印层的打印直至第二打印层均打印完毕；当第二打印层均打印完毕时静置直至第二液态材料和第一液态材料均凝固，所述第一液态材料和第二液态材料凝固后配合放置同一轴线上的第一液态材料和第二液态材料内的钢筋形成第二竖直加强筋。
[0008]通过采用上述技术方案，如果存在第二层甚至二层以上的混凝土时，单根钢筋无法满足结构高度的需求，故而需要多根钢筋拼接，此时在第一竖直钢筋放置区域上方生成第二竖直钢筋放置区域，然后在其中加入第二液态材料，使得第二根钢筋可以安装于第一竖直钢筋放置区域的上方而完成和第一根钢筋直接的拼接，提高了钢筋拼接的高效性；另一方面，相较于之前钢筋拼接过程中是通过捆扎完成，减少了人工捆扎的过程，节约了人力成本；最后，通过拼接的钢筋将混凝土层连接起来，提升混凝土结构的竖直结构强度。
[0009]可选的，将第二导管从第二竖直钢筋放置区域取出前的步骤还包括：根据第一打印层和第二打印层分析出水平钢筋放置区域，所述水平钢筋放置区域包括位于第一打印层上侧的第一水平钢筋放置区域以及位于第二打印层上侧的第二水平钢筋放置区域；于第一导管内注入第一液态材料的同时注入第三液态材料，所述第三液态材料的体积等于第一水平钢筋放置区域的体积和放置于第一水平钢筋放置区域内的钢筋体积的差值；沿第一水平钢筋放置区域的长度方向将钢筋水平交错放置于第一液态材料和第三液态材料的混合料内，放置于第一水平钢筋放置区域内的所述钢筋之间以钢筋连接段的长度互相交错放置，所述第一液态材料和第三液态材料的混合料凝固后配合钢筋形成第一水平加强筋；将第一导管从第一竖直钢筋放置区域取出后执行第二打印层的打印；于第二导管内注入第二液态材料的同时注入第四液态材料，所述第四液态材料的
体积等于第二水平钢筋放置区域的体积和放置于第二水平钢筋放置区域内的钢筋体积的差值；沿第二水平钢筋放置区域的长度方向将钢筋水平交错放置于第二液态材料和第四液态材料的混合料内，放置于第二水平钢筋放置区域内的所述钢筋之间以钢筋连接段的长度互相交错放置，所述第二液态材料和第四液态材料的混合料凝固后配合钢筋形成第二水平加强筋。
[0010]通过采用上述技术方案，通过在第一打印层或第二打印层上开出水平放置区域，使得钢筋也可以水平放置，放置后的水平放置的钢筋和竖直放置的钢筋互相交错拼接，从而形成加强筋网络笼，有效增强3D打印混凝土结构的力学性能。
[0011]可选的，所有的所述第一导管的体积之和大于第一水平钢筋放置区域和第一竖直钢筋放置区域除去放置于第一水平钢筋放置区域和第一竖直钢筋放置区域内的钢筋后剩余的体积之和，所有的所述第二导管的体积之和大于第二水平钢筋放置区域和第二竖直钢筋放置区域除去放置于第二水平钢筋放置区域和第二竖直钢筋放置区域内的钢筋后剩余的体积之和。
[0012]通过采用上述技术方案，通过将第一导管的体积比预计的体积大，从而防止一些空隙预估量不足而导致空隙仍然存在的情况发生，从而保证每一层的加强筋和打印层完全贴合，充分修补3D打印和加筋过程所造成的空隙缺陷，且同时可以修补其他的加筋技术引入的空隙，提高了液态材料修补的效率和预判性。
[0013]可选的，所述钢筋上涂覆有第五液态材料，所述第五液态材料和所述第一液态材料为同种材料。
[0014]通过采用上述技术方案，提前在钢筋上涂覆液态材料，使得钢筋提前和液态材料粘接，当钢筋放入后外层的液态材料和在第一竖直钢筋放置区域内的液态材料快速粘接，提高了钢筋与混凝土的高效粘结。
[0015]可选的，还包括将第一导管从第一竖直钢筋放置区域取出的方法，该方法包括：获取第一导管的类型信息；于第一导管的类型信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法，其特征在于，包括以下步骤：获取图纸设计模型参数；根据图纸设计模型参数分析出钢筋（6）长度和混凝土打印路径；根据混凝土打印路径分析出钢筋放置区域，所述钢筋放置区域供钢筋（6）放置；根据钢筋放置区域、钢筋（6）长度和混凝土打印路径分析出钢筋放置时间节点，所述钢筋放置时间节点将混凝土打印路径分成至少一层，所述混凝土打印路径包括至少一个打印层，将最底下的一个打印层定义为第一打印层（1），将最底下的一个打印层分层的钢筋放置时间节点定义为第一竖直钢筋放置时间节点，将位于第一打印层（1）的钢筋放置区域定义为第一竖直钢筋放置区域（11）；于第一竖直钢筋放置时间节点时在第一竖直钢筋放置区域（11）插入第一导管（4），所述第一导管（4）和第一竖直钢筋放置区域（11）的内侧壁贴合；于第一导管（4）内注入第一液态材料（12），所述第一液态材料（12）的体积等于第一导管（4）容积和钢筋（6）体积的差值；沿第一导管（4）的长度方向将单个钢筋（6）放置于第一液态材料（12）内；将第一导管（4）从第一竖直钢筋放置区域（11）取出直至第一液态材料（12）凝固，所述第一液态材料（12）凝固配合钢筋（6）形成第一竖直加强筋。2.根据权利要求1所述的用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法，其特征在于，若混凝土打印路径包括至少二个打印层，则将导管取出后于液态材料固化前还包括如下步骤：根据钢筋（6）长度和预设的钢筋连接段计算出第二打印层（2）的厚度，定义位于第一打印层（1）上侧的打印层为第二打印层（2）；根据第二打印层（2）的厚度和第一竖直钢筋放置区域（11）分析出第二竖直钢筋放置区域（21）和第二竖直钢筋放置时间节点，所述第二竖直钢筋放置区域（21）和第一竖直钢筋放置区域（11）同轴且同径设置；于第二竖直钢筋放置时间节点时在第二竖直钢筋放置区域（21）插入第二导管（5），所述第二导管（5）和第二竖直钢筋放置区域（21）的内侧壁贴合；于第二导管（5）内注入第二液态材料（22），所述第二液态材料（22）的体积等于第二导管（5）容积和钢筋（6）体积之间的差值，所述第二液态材料（22）和第一液态材料（12）的材料种类相同；沿第二导管（5）的长度方向将单个钢筋（6）放置于第二液态材料（22）并延伸至第一液态材料（12）内；将第二导管（5）从第二竖直钢筋放置区域（21）取出并继续执行剩余第二打印层（2）的打印直至第二打印层（2）均打印完毕；当第二打印层（2）均打印完毕时静置直至第二液态材料（22）和第一液态材料（12）均凝固，所述第一液态材料（12）和第二液态材料（22）凝固后配合放置同一轴线上的第一液态材料（12）和第二液态材料（22）内的钢筋（6）形成第二竖直加强筋。3.根据权利要求2所述的用于3D打印混凝土结构的原位连续配筋方法，其特征在于，将第二导管（5）从第二竖直钢筋放置区域（21）取出前的步骤还包括：根据第一打印层（1）和第二打印层（2）分析出水平钢筋放置区域，所述水平钢筋放置区
域包括位于第一打印层（1）上侧的第一水平钢筋放置区域（13）以及位于第二打印层（2）上侧的第二水平钢筋放置区域（23）；于第一导管（4）内注入第一液态材料（12）的同时注入第三液态材料（14），所述第三液态材料（14）的体积等于第一水平钢筋放置区域（13）的体积和放置于第一水平钢筋放置区域（13）内的钢筋（6）体积的差值；沿第一水平钢筋放置区域（13）的长度方向将钢筋（6）水平交错放置于第一液态材料（12）和第三液态材料（14）的混合料内，放置于第一水平钢筋放置区域（13）内的所述钢筋（6）之间以钢筋连接段的长度互相交错放置，所述第一液态材料（12）和第三液态材料（14）...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹香鹏，崔宏志，巫烁理，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：