本技術(shù)涉及混凝土建筑結(jié)構(gòu)的，尤其是涉及一種3d打印混凝土配筋裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、3d打印混凝土（3d?printed?concrete）是一種利用計(jì)算機(jī)分層建模并發(fā)出程序指令，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人受控逐層重復(fù)鋪設(shè)材料，從而構(gòu)建出自由形式的建筑結(jié)構(gòu)的新型建筑技術(shù)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，存在一種3d打印混凝土設(shè)備，其包括攪拌設(shè)備、輸料設(shè)備和3d打印設(shè)備。攪拌設(shè)備用于混凝土的攪拌，確?；炷敛牧系木鶆蛐院头€(wěn)定性。輸料設(shè)備將攪拌好的混凝土材料輸送到3d打印設(shè)備的噴頭處。3d打印設(shè)備包括主體結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、噴頭、移動(dòng)平臺(tái)和輔助設(shè)備。主體結(jié)構(gòu)用于支撐和移動(dòng)噴頭，實(shí)現(xiàn)精確的定位和打印路徑控制?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制打印設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡和材料擠出量，確保打印過(guò)程的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。噴頭將混凝土材料擠出并逐層鋪設(shè)在打印平臺(tái)上，形成建筑結(jié)構(gòu)。移動(dòng)平臺(tái)用于實(shí)現(xiàn)打印完成試件的快速移動(dòng)，提升打印效率。輔助設(shè)備如液晶操作屏、料斗等。通過(guò)對(duì)3d打印設(shè)備精確的路徑控制和材料擠出，逐層構(gòu)建出建筑結(jié)構(gòu)。

3、針對(duì)上述中的相關(guān)技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)逐層堆疊的工藝特性使3d打印混凝土產(chǎn)生了大量層間界面，導(dǎo)致其力學(xué)性能明顯低于模鑄混凝土，從而影響了其作為結(jié)構(gòu)材料的廣泛應(yīng)用，也限制了3d打印混凝土在大型結(jié)構(gòu)（如房屋和橋梁）中的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了改善現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)建出的建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的缺陷。采用如下的技術(shù)方案：

2、第一方面，本技術(shù)提供一種3d打印混凝土配筋裝置。

3、一種3d打印混凝土配筋裝置，包括基臺(tái)、配筋桿、固定套筒和固定螺桿；

4、所述基臺(tái)表面陣列開設(shè)有若干固定孔和若干沉孔，所述沉孔與所述固定孔相連通并一一對(duì)應(yīng)開設(shè)，所述沉孔直徑大于所述固定孔直徑；所述固定孔垂直所述基臺(tái)所在平面方向并貫通所述基臺(tái)；所述固定套筒能插入所述沉孔中，所述固定螺桿能穿過(guò)所述固定孔并與所述固定套筒一端螺紋連接，所述固定螺桿遠(yuǎn)離所述固定套筒的一端設(shè)置有直徑大于所述固定孔的端塊；所述配筋桿包括若干首尾相連的建構(gòu)段，所述建構(gòu)段之通過(guò)組合件連接；所述配筋桿底部與所述固定套筒遠(yuǎn)離所述固定螺桿的一端相連接。

5、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，基臺(tái)表面的固定孔和沉孔設(shè)計(jì)，使得固定套筒能夠插入沉孔并與固定螺桿螺紋連接，配筋桿底部與固定套筒連接，實(shí)現(xiàn)了配筋桿在基臺(tái)上的穩(wěn)定固定，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，便于在?3d?打印混凝土過(guò)程中對(duì)鋼筋進(jìn)行準(zhǔn)確定位和固定；通過(guò)設(shè)置連續(xù)的配筋桿，實(shí)現(xiàn)了縱向的層間力傳導(dǎo)，提高打印結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

6、可選的，所述固定套筒為多邊形結(jié)構(gòu)，所述沉孔為與之對(duì)應(yīng)的多邊形孔。

7、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，固定套筒為多邊形結(jié)構(gòu)，能夠限制固定套筒于沉孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于提高配筋桿的裝配效率。

8、可選的，所述建構(gòu)段兩端均設(shè)置有外螺紋，所述固定套筒端部開設(shè)有供所述建構(gòu)段螺紋連接的第一螺紋槽，所述組合件為第一連接套筒，所述第一連接套筒兩端均設(shè)置有供所述建構(gòu)段螺紋連接的第二螺紋槽，且所述第一連接套筒兩端所述第二螺紋槽內(nèi)的螺紋旋向相反，所述建構(gòu)段能螺紋連接于所述第一螺紋槽或所述第二螺紋槽內(nèi)。

9、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，建構(gòu)段兩端的外螺紋與固定套筒端部的第一螺紋槽以及第一連接套筒兩端的第二螺紋槽相配合，通過(guò)螺紋連接的方式實(shí)現(xiàn)建構(gòu)段之間的連接和固定。第一連接套筒兩端第二螺紋槽內(nèi)的螺紋旋向相反，使得建構(gòu)段在連接時(shí)更加牢固，能夠承受較大的拉力和壓力，同時(shí)方便組裝和拆卸，提高了配筋桿的組裝效率和靈活性，適應(yīng)不同長(zhǎng)度和形狀的配筋需求。

10、可選的，所述組合件包括設(shè)置于所述建構(gòu)段一端端部的插接塊，以及設(shè)置于所述建構(gòu)段另一端的承插塊，所述插接塊直徑朝著背離建構(gòu)段方向逐漸減小，且所述插接塊與所述建構(gòu)段連接處所述插接塊直徑大于所述建構(gòu)段；所述承插塊端面開設(shè)有供所述插接塊過(guò)盈插接的承插槽，所述插接塊具有彈性形變能力。

11、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，組合件中的插接塊和承插塊設(shè)計(jì)，插接塊具有彈性形變能力，能夠過(guò)盈插接在承插槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了建構(gòu)段之間的快速連接和固定。這種連接方式簡(jiǎn)單可靠，無(wú)需復(fù)雜的工具和設(shè)備，便于現(xiàn)場(chǎng)操作，同時(shí)彈性形變能力可以適應(yīng)一定的裝配誤差，提高裝配的精度和效率。

12、可選的，還包括若干橫向連接桿，相鄰兩個(gè)所述配筋桿之間通過(guò)所述橫向連接桿相連接，所述配筋桿和所述橫向連接桿之間通過(guò)所述組合件相連接。

13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，橫向連接桿的設(shè)置，將相鄰兩個(gè)配筋桿連接在一起，通過(guò)組合件實(shí)現(xiàn)配筋桿和橫向連接桿之間的連接，增強(qiáng)了配筋裝置的整體性，提高了配筋結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，防止在打印過(guò)程中配筋桿發(fā)生位移或變形，確保打印結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸精度，有利于提高打印結(jié)構(gòu)的整體性能和承載能力。

14、可選的，所述建構(gòu)段兩端均設(shè)置有外螺紋，所述組合件為第二連接套筒，所述第二連接套筒由沿著豎直方向設(shè)置的直連段和設(shè)置于所述直連段側(cè)壁上的側(cè)連段組成，所述第二連接套筒直連段上下兩端均設(shè)置有供所述建構(gòu)段螺紋連接的第三螺紋槽；所述橫向連接桿兩端均設(shè)置有外螺紋，所述第二連接套筒側(cè)連段端部設(shè)置有供所述橫向連接桿螺紋連接的第四螺紋槽。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，建構(gòu)段和橫向連接桿兩端的外螺紋分別與第二連接套筒直連段的第三螺紋槽和側(cè)連段的第四螺紋槽相配合，實(shí)現(xiàn)了配筋桿和橫向連接桿之間的螺紋連接。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接牢固，便于組裝和拆卸，能夠快速實(shí)現(xiàn)配筋桿和橫向連接桿的連接和固定，提高了配筋裝置的組裝效率和靈活性，適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)形式的配筋需求。

16、可選的，還包括用于封閉所述沉孔的密封組件，所述密封組件包括密封柱、定位件和解鎖件，所述密封柱能插接于所述沉孔內(nèi)并封堵所述沉孔，當(dāng)所述密封柱插接于所述沉孔內(nèi)時(shí)，所述定位件能限制所述密封柱向上移動(dòng)；所述解鎖件能解鎖所述定位件。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，密封組件的設(shè)置，能夠封閉沉孔，防止在?3d?打印混凝土過(guò)程中混凝土進(jìn)入沉孔內(nèi)，封堵沉孔，影響后續(xù)使用；同時(shí)封堵沉孔能夠避免打印材料落入沉孔內(nèi)，影響試件強(qiáng)度。

18、可選的，所述密封柱包括與所述沉孔形狀相適配的第一柱體，以及于所述固定孔形狀相適配的第二柱體，所述定位件包括滑動(dòng)插接于所述第二柱體內(nèi)的定位塊，以及驅(qū)動(dòng)所述定位塊端部滑出所述第二柱體側(cè)壁的定位彈簧，所述定位塊背離所述第一柱體的一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)斜面，當(dāng)所述第二柱體插入所述固定孔內(nèi)時(shí)，所述導(dǎo)斜面與所述基臺(tái)抵接并受力滑入所述第二柱體內(nèi)，當(dāng)所述第二柱體端部穿設(shè)過(guò)所述固定孔時(shí)，所述定位彈簧能驅(qū)動(dòng)所述定位塊滑出所述第二柱體，且所述定位塊側(cè)壁與所述基臺(tái)背離所述配筋桿的一側(cè)側(cè)壁相抵接。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，密封柱的第一柱體與沉孔形狀適配，第二柱體與固定孔形狀適配，定位件中的定位塊在定位彈簧的作用下，能夠滑出第二柱體并與基臺(tái)抵接，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封柱的定位。當(dāng)?shù)诙w插入固定孔內(nèi)時(shí)，導(dǎo)斜面與基臺(tái)抵接并受力滑入第二柱體內(nèi)，當(dāng)?shù)诙w端部穿設(shè)過(guò)固定孔時(shí)，定位彈簧驅(qū)動(dòng)定位塊滑出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位功能，操作方便，定位準(zhǔn)確可靠，確保密封柱在沉孔內(nèi)的穩(wěn)定性和密封性。

20、可選的，所述解鎖件包括解鎖桿、按壓頭、連動(dòng)繩和復(fù)位彈簧，所述解鎖桿沿著所述第二柱體長(zhǎng)度方向滑動(dòng)插接于第二柱體內(nèi)，所述解鎖桿一端穿設(shè)出所述第二柱體并與所述按壓頭相連接，所述解鎖桿另一端插接于所述第二柱體內(nèi)，所述復(fù)位彈簧設(shè)置于所述第二柱體內(nèi)，并與所述解鎖桿遠(yuǎn)離所述按壓頭的一端相連接，所述連接繩一端與所述定位塊相連接，另一端與所述解鎖桿相連接，當(dāng)朝著第一柱體方向按壓所述按壓頭時(shí)，所述解鎖桿通過(guò)所述連接繩帶動(dòng)所述定位塊滑入所述第二柱體內(nèi)，此時(shí)所述彈簧處于被壓縮狀態(tài)。

21、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，解鎖件中的解鎖桿、按壓頭、連動(dòng)繩和復(fù)位彈簧相互配合，通過(guò)按壓按壓頭，解鎖桿帶動(dòng)定位塊滑入第二柱體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)定位件的解鎖，操作簡(jiǎn)單方便，解鎖迅速可靠。復(fù)位彈簧能夠在解鎖后使解鎖桿自動(dòng)復(fù)位，便于下次解鎖操作，提高了密封組件的使用便利性和工作效率，確保配筋裝置在使用過(guò)程中的可靠性和穩(wěn)定性。

22、第二方面，本技術(shù)提供一種3d打印混凝土配筋方法，利用了如上所述的3d打印混凝土配筋裝置。

23、一種3d打印混凝土配筋方法，基于上述方案，包括：

24、步驟一，底部錨固：在所述基臺(tái)上插入若干所述固定套筒，然后插入固定螺桿并與固定套筒螺紋連接，再將建構(gòu)段固定于固定套筒上，從而于基臺(tái)上形成底層錨固；

25、步驟二，材料填裝：將3d打印混凝土置于3d打印機(jī)的儲(chǔ)料腔內(nèi)；

26、步驟三，材料打?。?jiǎn)?dòng)3d打印機(jī)，向基臺(tái)擠出至少一層材料，并留出建構(gòu)段的端部；

27、步驟四，布置鋼筋：暫停3d打印機(jī)，通過(guò)組合件連接下一段建構(gòu)段；

28、步驟五，材料成型：重復(fù)步驟三和步驟四，繼續(xù)擠出材料覆蓋先前的材料和建構(gòu)段，直至試件完成制備，末層，不再設(shè)置組合件，并覆蓋建構(gòu)段；

29、步驟六，拆模養(yǎng)護(hù)：拆卸底部固定螺桿，取下試件，并將試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，取下固定螺桿，此過(guò)程應(yīng)避免對(duì)試件形貌造成傷害通過(guò)采用上述技術(shù)方案。

30、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該?3d?打印混凝土配筋方法，通過(guò)底部錨固、材料填裝、材料打印、布置鋼筋、材料成型和拆模養(yǎng)護(hù)等步驟，實(shí)現(xiàn)了配筋與?3d?打印混凝土的同步進(jìn)行。在打印過(guò)程中，先形成底層錨固，然后逐層打印混凝土并布置鋼筋，最后覆蓋建構(gòu)段，確保鋼筋在混凝土中的位置準(zhǔn)確，分布均勻，提高了打印結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。拆模養(yǎng)護(hù)步驟保證了試件在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的完整性，避免對(duì)試件形貌造成傷害，有利于提高打印結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需求。

31、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益效果：

32、1.通過(guò)設(shè)置連續(xù)的配筋桿，在縱向提升了配筋的連續(xù)性和試件的整體性，從而真正實(shí)現(xiàn)了鋼筋的錨固和準(zhǔn)確配筋，實(shí)現(xiàn)了縱向的層間力傳導(dǎo)，提高打印結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；

33、2.通過(guò)組合件和建構(gòu)段的連接配合，使得可以任意調(diào)整配筋桿的長(zhǎng)度，同時(shí)通過(guò)多種建構(gòu)段間的配合方式，增加了配筋方案設(shè)計(jì)的靈活性。