一種基於相變固化土的夯土牆成型方法與裝置與流程
2023-06-05 06:18:26 2
本發明涉及一種土牆快速成型機械，特別涉及一種基於相變固化土的夯土牆成型方法與裝置。
背景技術：
版築夯土牆是我國最早採用的構築城牆的方法，它是以木板作模,內填粘土或灰石,層層用杵夯實修築成的。有的是用粘土和砂,再夾以紅柳或蘆葦的枝條夯築成的，也有的地方是用土,砂,石灰加以碎石的版築夯土牆,牆體的高度一般是底厚的一倍左右,頂部寬度為牆高的四分之一至五分之一,所以傳統的夯土牆體有明顯的收分，這種牆有一定的承載能力。
目前，常規的夯土牆施工中採用的一般工藝均為以下幾個步驟，首先，採用改良模板，使模板的強度和剛度大幅提高，能夠在多次重複夯擊中不變形，並且在運輸、使用過程中攜帶輕便，易組裝和拆卸。模板由螺栓將竹膠板、角鋼連接而成。模板之間採用拉結螺杆、圓盤螺母以及錨釘使其相互組合連接可形成T形、L形、一字形模板。其中拉接螺杆對模板的組裝與固定起著重要作用。模板組裝時，模板上下兩排每隔600mm插入1根拉接螺杆，穿透模板並在其兩端加木條用圓盤螺母擰緊。其二，採用小型可移動式穩定土拌合站或固定式穩定土拌合站。其三，運土車或裝載機將混合土倒入牆體模板中。其四，採用搗固機將虛土夯實。而且，由於一般的夯土建築方法一般均只考慮牆體的強度，牆體的蓄熱和絕熱性能一般都不在考慮之列，因此導致牆體的絕熱蓄熱條件不但差，而且還很難提高。
從夯土牆背景分析可知，不管是傳統夯土牆體施工工藝，還是現在進行改造升級的現代夯土牆體施工新工藝均未能實現夯土牆體的快速施工，制約了夯土牆體的推廣和應用。夯土牆結構發展至今，亟待一次建造材料和建造方法的顛覆性革命，亟待發明一種既能夠最大可能地低成本快速建造，又能夠具有足夠的絕熱蓄熱性能，而且能夠具有一定的絕熱性能的創新夯土牆施工工藝和專用化裝置。
技術實現要素：
針對現有夯土牆體在施工機械和工藝上存在的缺陷或不足，本發明提供了一種基於相變固化土的夯土牆成型裝置，包括支撐骨架和安裝在支撐骨架上的牆體模板，所述牆體模板的兩端設有預製孔道模板，所述預製孔道模板的垂直方向上設有多層圓孔，所述預製孔道模板與牆體模板構成牆體空腔，所述牆體空腔用於夯實土牆體；
所述夯土牆成型裝置還包括牽引系統，所述牽引系統與支撐骨架相連接，用於牽引夯土牆成型裝置；
所述牽引系統的尾端在垂直方向上設有多層牆體蓄熱風道成型杆，所述牆體蓄熱風道成型杆通過預製孔道模板上的圓孔插入牆體空腔中；
所述牽引系統上設有攪拌與填裝裝置，所述攪拌與填裝裝置包括機械臂和安裝在機械臂一端的攪拌腔，所述攪拌腔用於攪拌混合土料並實現土料的填裝；
所述牆體模板上設有自動上料裝置，用於將土料自動放入牆體空腔內；
所述牆體模板的頂端設有整平裝置，用於將放入牆體模板內的土料整平；
所述牆體模板的頂端設有可伸縮至牆體模板底部的夯實柱，當牆體蓄熱風道成型杆插入牆體模板內後，所述夯實柱處於牆體蓄熱風道成型杆之間的空隙處，所述夯實柱可沿牆體模板的頂部滑動。
進一步地，所述自動上料裝置的一端設有滑輪並固定在牆體模板的頂端，自動上料裝置的一端設有上料鬥，所述滑輪與上料鬥之間通過鋼絲連接。
進一步地，所述整平裝置的下端設有可伸縮至牆體模板底部的整平板，所述整平板為萊格三角形，所述整平裝置的上部可沿牆體模板的頂部滑動。
進一步地，所述牆體模板上設有自解鎖液壓杆。
本發明還提供了利用上述裝置建造基於相變固化土的夯土牆成型方法，包括以下步驟：
步驟1，在牆體模板的一側設置吸熱材料，在在牆體模板的另一側設置絕熱保溫材料；
步驟2，將攪拌均勻的夯土牆建造土料通過自動上料裝置放入牆體空腔內，並通過整平裝置對土料進行平整；
步驟3，將牆體蓄熱風道成型杆逐層通過預製孔道模板上的圓孔插入牆體空腔內的土料中形成多層蓄熱孔道，並通過夯實柱對蓄熱孔道之間的間隙逐層進行夯實；
步驟4，當夯土牆夯實結束後，利用自解鎖液壓杆鬆開牆體模板，並保留絕熱保溫材料和吸溫材料；
步驟5，通過牽引系統將夯土牆成型裝置拖動至夯土牆的下一個模塊處，重複步驟1-4，直至達到夯土牆預先設計的長度和高度為止。
進一步地，所述夯土牆建造土料是將相變固化劑與土、沙或戈壁礫石土按照重量比為5％～10％的比例進行混合。
進一步地，所述的相變固化劑的組成包括：
Al2O3、普通矽酸鹽水泥、生石灰、木質磺酸鈣、無水硫酸鈉與水玻璃的重量比例為：5:80:16:0.2:40:5。
與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：
1、本發明提出的夯土牆成型裝置可以快速地將混合相變固化劑的各種土通過快速成型技術夯實成成型的土牆；並且可以根據牆體需要的厚度進行自主調節，進而可以實現不同厚度夯土牆體的結構要求。
3、本發明的基於相變固化土的夯土牆成型裝置，結構合理，開闢了夯土後牆構造和施工的新途徑，創新性地研發了行走式自組裝模板系統，該系統可以在牽引機車的牽引下沿提前預製的混凝土墊層行走，到位後自動定位和固定成型。
4、本發明提出的夯土牆成型方法大大加快了夯土牆體模板的安裝和拆卸，實現了全過程的自動化，為夯土牆體的快速、低成本施工開闢了新的途徑。
5、本發明的相變固化劑中加入了無水硫酸鈉，因此該固化土可以實現部分相變，進而達到最大限度地提高固化土的蓄熱容量。
附圖說明
圖1是本發明的相變固化土夯土成型裝置的結構示意圖；
圖2是本發明的混合土裝載及抽拉式蓄熱風道成型模塊結構圖；
圖3是本發明的後牆內部混合土自動填裝、整平及夯實結構圖；
圖4是本發明的夯土後牆成型圖；
圖中標號代表為：1—攪拌與填裝裝置；2—牽引系統；3—支撐骨架；4—自動上料裝置；5—夯實柱；6—蓄熱風道成型杆；7—自解鎖液壓杆；8—整平裝置；9—牆體模板；11—預製孔道模板；12—夯土牆體；13—預製混凝土牆頂圈梁。
具體實施方式
實施例1
參見圖1～圖4，本實施例提出了一種基於相變固化土的夯土牆成型裝置，包括支撐骨架3和安裝在支撐骨架3上的牆體模板9，所述牆體模板9的兩端設有預製孔道模板11，所述預製孔道模板11的垂直方向上設有多層圓孔，所述預製孔道模板11與牆體模板9構成牆體空腔，所述牆體空腔用於夯實土牆體；
預製孔道模板11將夯土牆體巧妙地分割為一個一個的標準段。一方面，這樣的分割適應了夯土牆成型裝置的最佳模板長度的設計，另一方面也使得夯土牆內的蓄熱孔道得以規則、可靠地成型，同時也為夯土牆體的內裝式材料和外保溫材料的固定提供了有效的支撐點位。同時，預製孔道模板11起到了非常重要的結構加強作用。在建築牆體規範中，對於牆體的長度方向上的加固有明確的要求，一般每隔3米至4米就應該建造可靠的支撐構件。因此，該構件的設計和施工方案恰好符合了建築牆體的穩固性要求。
夯土牆成型裝置還包括牽引系統2，所述牽引系統2與支撐骨架3相連接，用於牽引夯土牆成型裝置；本實施例中，牽引系統2為履帶式牽引機。
夯土牆成型裝置可以在牽引機的牽引下沿提前預製的混凝土墊層行走，到位後自動定位和固定成型，該方法大大加快了夯土牆體模板的安裝和拆卸，實現了全過程的自動化，為夯土牆體的快速、低成本施工開闢了新的途徑。
牽引系統2的尾端在垂直方向上設有多層牆體蓄熱風道成型杆6，所述牆體蓄熱風道成型杆6通過預製孔道模板11上的圓孔插入牆體空腔中；
本實施例中將夯土牆用於溫室後牆，建成後在溫室後牆內部留有系統的蓄熱風道，該風道可以在溫室後牆上部或者前屋角的蓄熱風機的驅動下，將室內的高溫空氣吹入預製的蓄熱風道內，進而實現溫室熱量的儲蓄和釋放。從而達到在低成本建造夯土牆體的同時，高效地提高建築室內的蓄熱性能和熱穩定性。
牽引系統2上設有攪拌與填裝裝置1，所述攪拌與填裝裝置1包括機械臂和安裝在機械臂一端的攪拌腔，所述攪拌腔用於攪拌混合土料並實現土料的填裝；
牆體模板9上設有自動上料裝置4，用於將土料自動放入牆體空腔內；
其中，自動上料裝置4的一端設有滑輪並固定在牆體模板的頂端，自動上料裝置4的一端設有上料鬥，所述滑輪與上料鬥之間通過鋼絲連接。
牆體模板9的頂端設有整平裝置8，用於將放入牆體模板內的土料整平；
其中整平裝置8的下端設有可伸縮至牆體模板底部的整平板，所述整平板為萊格三角形，所述整平裝置8的上部可沿牆體模板9的頂部滑動。
所述牆體模板9的頂端設有可伸縮至牆體模板9底部的夯實柱5，當牆體蓄熱風道成型杆6插入牆體模板9內後，所述夯實柱5處於牆體蓄熱風道成型杆6之間的空隙處，所述夯實柱5可沿牆體模板9的頂部滑動。
所述牆體模板9上設有自解鎖液壓杆7,用於固定牆體模板。
實施例2
本實施例根據夯土牆成型裝置提供了一種基於相變固化土的夯土牆成型方法，本實施例中建成的夯土牆用於溫室後牆，具體包括以下步驟：
步驟1，首先，按照需建成溫室後牆的寬度和高度，設置夯土牆裝置的牆體模板和預製孔道模板的尺寸，其中夯土牆內側為吸熱材料，夯土牆外側為絕熱保溫材料層，放好吸熱和絕熱材料後，夯土成型機械會更根據後牆的參數驅動液壓裝置並形成後牆的預製模具；
步驟2，將相變固化劑與土、沙或者戈壁礫石土按照重量比為5％～10％的比例進行混合，並攪拌均勻，將攪拌均勻的夯土牆建造土料通過自動上料裝置放入牆體模板內，並通過整平裝置對土料進行平整；
步驟3，將牆體蓄熱風道成型杆逐層通過端面板上設置的圓孔插入牆體模板內形成多層蓄熱孔道，並通過夯實柱對蓄熱孔道之間的間隙逐層進行夯實；
步驟4，當夯土牆夯實結束後，利用自解鎖液壓杆鬆開牆體模板，並保留絕熱保溫材料和吸熱材料；
步驟5，通過牽引系統將夯土牆成型裝置拖動至夯土牆的下一個模塊處，重複步驟1-4，形成夯土牆的下一個模塊，最終夯實達到夯土牆預先設計的長度和高度為止，最後再配合預製混凝土牆頂圈梁對夯土牆體進行加固。
實施例3
本實施例與實施例2不同之處是將相變固化劑的配方設為：
Al2O3、普通矽酸鹽水泥、生石灰、木質磺酸鈣、無水硫酸鈉與水玻璃的重量比例為：5:80:16:0.2:40:5。