CN110103333A - 一种钢管混凝土柱的批量生产线及生产工艺 - Google Patents

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CN110103333A CN201910510450.8A CN201910510450A CN110103333A CN 110103333 A CN110103333 A CN 110103333A CN 201910510450 A CN201910510450 A CN 201910510450A CN 110103333 A CN110103333 A CN 110103333A
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孙艳
张双艳
裴志勇
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Abstract

本发明公开一种钢管混凝土柱的批量生产线及生产工艺；所述生产线包括至少两条并行的运行轨道，所述运行轨道两端分别通过转向轨道连接；所述运行轨道上设有若干沿轨道移动的钢管架，所述钢管架上设有待浇注钢管；沿所述运行轨道依次设有装管区、浇注区、养护区和拆管区；所述浇注区上方设有浇注***，靠近所述浇注区的地方还设有搅拌站，所述搅拌站与所述浇注***相连接；所述钢管架通过电机带动依次循环经过所述装管区、所述浇注区、所述养护区和所述拆管区并依次分别进行装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业；本生产线能够批量生产钢管混凝土柱，生产批量大，钢管混凝土柱质量一致性较好，品质有保证。

Description

一种钢管混凝土柱的批量生产线及生产工艺
技术领域
本发明涉及到钢管混凝土柱的生产技术领域，具体涉及到一种钢管混凝土柱的批量生产线及生产工艺。
背景技术
钢管混凝土柱是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。
混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。
近年来，泵送砼相当普遍，因此很多钢管混凝土柱采用现场浇灌，也有在管柱下部开临时浇灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法进行浇注，每根钢管混凝土柱需要逐一浇注，耗费时间；同时在施工现场进行钢管混凝土柱浇注，增加了现场施工的工序，占用了工程整体的施工时间；而且浇注出来的钢管混凝土柱质量参差不齐，品质不易保证，对后期使用产生安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种钢管混凝土柱的批量生产线及生产工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种钢管混凝土柱的批量生产线，所述生产线包括至少两条并行的运行轨道，所述运行轨道两端分别通过转向轨道连接；所述运行轨道上设有若干沿轨道移动的钢管架，所述钢管架上设有待浇注钢管；沿所述运行轨道依次设有装管区、浇注区、养护区和拆管区；所述浇注区上方设有浇注***，靠近所述浇注区的地方还设有搅拌站，所述搅拌站与所述浇注***相连接；所述钢管架通过电机带动依次循环经过所述装管区、所述浇注区、所述养护区和所述拆管区并依次分别进行装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业。
本钢管混凝土柱的批量生产线，通过运行轨道输送钢管架，依次经过装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业，达到批量循环生产钢管混凝土柱的目的；依次设有的装管区、浇注区、养护区和拆管区前后相互衔接，减少工序间等待时间，提高生产效率；钢管架的运用能够一次输送大量的待浇注钢管，而且能够保证钢管垂直有序摆放，便于快速浇注；转向轨道有利于，钢管架转向，从一条运行轨道上移至另一条运行轨道上。所述运行轨道上同时可以有多个所述钢管架进行不同的作业。
进一步的，所述拆管区与所述装管区沿同侧的一条所述运行轨道设置，便于拆管后立即装管；所述浇注区与所述养护区沿同侧的另一条所述运行轨道设置，有利于浇注完成的钢管进行快速养护。
进一步的，所述钢管架包括面板、隔板、底板支撑柱；所述面板、所述隔板与所述底板从上至下依次相互平行设置，并通过所述支撑柱焊接或螺接固定；所述面板与所述隔板上相互对应的设有若干导向孔，所述底板上方设有与所述导向孔一一对应的定位孔；所述底板下方设有若干对滑轮，所述滑轮与所述运行轨道相匹配。
通过面板和隔板能够将所述钢管垂直固定，导向孔保证了方向和位置的准确性；整个钢管架通过焊接或螺接的方式固定，易于生产和组装，成本较低。
进一步的，所述导向孔为横向及纵向阵列式布置，每个所述导向孔中设有一个所述待浇注钢管。比如至少设有30列，每列至少设有6排；每个所述钢管架至少能够容纳180根钢管，生产效率和数量大大提高。
进一步的，所述浇注***包括横跨所述浇注区的浇注平台，所述浇注平台上设有可移动的浇注桁架，所述浇注桁架上设有可升降的浇注口，所述浇注口通过注浆管道与所述搅拌站的出料口相连接；所述浇注桁架与所述浇注口均分别连接有步进电机，并分别通过所述步进电机驱动、PLC控制***控制移动；所述浇注平台远离所述搅拌站的一侧设有脚手架及楼梯。
步进电机控制的浇注***，配合桁架上的滑道，能够实现浇注口的上、下、左、右、前、后的运动，确保能够对下方钢管架上众多的钢管进行浇注；注浆管道连接至搅拌站，确保浇注的混凝土均匀性和性能最佳。
进一步的，所述装管区通过人工将所述待浇注管***所述钢管架中；或者在所述装管区设置装管机器人，通过插管机械手插管。所述装管机器人包括安装在生产线附近支撑柱上的机械臂、驱动电机及PLC控制器，所述机械臂末端装有所述机械手，机械手为可活动的夹钳，能够夹取钢管，并将钢管摆正，再***钢管架中。
进一步的，所述养护区设有定时存放区，所述定时存放区通过若干支路导轨与所述运行轨道连接。定时存放区用于存放一定数量的待养护的钢管架，由于养护的时间长于浇注的时间，为了保证生产线的持续循环运转，初次生产时，需要在定时存放区中积累一定数量的待养护钢管架，以保证生产线正常运转后，不停的有养护好的钢管架从养护区输送出料，并在运行轨道上送至拆管区。比如，每一个(每车)钢管架上有180个钢管，全部浇注完成的时间为20分钟左右，根据10个小时的养护时间要求，定时存放区内至少积累30个(车)钢管架，累积的每个钢管架间隔时间为20分钟左右，以使得整个生产线能够持续循环运转。
进一步的，所述运行轨道上还设有牵引驱动装置、牵引托盘、电机及减速机；所述电机设置在所述运行轨道的两端，所述电机输出端连接所述减速机；所述减速机连接所述牵引驱动装置，所述牵引驱动装置通过牵引绳连接所述牵引托盘，所述牵引托盘设置在所述运行轨道中间，所述钢管架位于所述牵引托盘上方。用于驱动和牵引钢管架在运行轨道上运动，并通过减速机控制运送速度。
进一步的，一种钢管混凝土柱的批量生产线的生产工艺，包括如下步骤:
S1:生产准备；首次生产前,准备钢管及灌注材料,将每根钢管内壁清理干净，去除积水，对钢管两端进行扩口并密封钢管底部；并对所述灌注材料进行性能实验,实验合格后待使用；
S2：装管区进行装管作业；在装管区将所述钢管逐一的插在钢管架上，每装满一个钢管架，该钢管架随运行轨道向浇注区移动，并填装下一个钢管架；在填装钢管架的同时，将所述灌注材料逐一加入搅拌站的搅拌机中进行搅拌，边搅拌边加水，然后持续搅拌至均匀为止，加水之后搅拌时间不小于300秒；
S3：浇注区进行浇注作业；当S2中的填满待浇注钢管的钢管架运动至浇注区时，通过浇注***将搅拌好的所述灌注材料逐一浇注在所述待浇注钢管中，每根钢管浇注的灌注材料与钢管口平齐，每浇注完成一套钢管架上的全部所述待浇注钢管，该钢管架随运行轨道移动至下一工序；
S4：养护区进行养护作业；S3步骤中运送过来的钢管架在养护区中对已经浇注好的钢管进行养护，采用蒸汽养护，养护时长不小于10小时，或者，采用常温养护，养护时长不小于7天；在养护区中，通过支路轨道将若干钢管架运送至定时存放区，首次产生时，在所述定时存放区积累若干数量需养护的钢管架；
S5：拆管区进行拆管作业；所述定时存放区的已经完成养护的钢管架通过支路轨道运回运行轨道并运送至拆管区，在所述拆管区将每根已经浇注并养护好的钢管拆卸下来；空置的钢管架随运行轨道移至装管区继续循环生产。
进一步的，所述S1步骤中，灌注材料进行的性能实验包括自由泌水率、竖向膨胀率、抗折强度、抗压强度、限制膨胀率、压力泌水率和氯离子含量的测定；所述S2步骤中，所述钢管垂直放置在所述钢管架中；所述S3步骤中还包括浇注质量检查的步骤，对每根完成浇注的钢管检测充盈度及外观，每浇注300根检测一次完成浇注的钢管的断面状态；所述S4步骤中，所述定时存放区积累的钢管架数量根据一套钢管架的浇注时间与养护时间的比值确定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本钢管混凝土柱的批量生产线，通过运行轨道输送钢管架，依次经过装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业，达到批量循环生产钢管混凝土柱的目的，生产批量大；2、本钢管混凝土柱的批量生产线生产的钢管混凝土柱质量一致性较好，品质有保证；3、根据浇注时间及养护时间要求，可以控制生产节拍；4、本钢管混凝土柱的批量生产线，无需大量人工干预，降低了用工成本，减少了人为操作带来了质量问题。
附图说明
图1为本发明一种钢管混凝土柱的批量生产线的平面结构示意图；
图2为本发明一种钢管混凝土柱的批量生产线的浇注区结构示意图；
图3为本发明一种钢管混凝土柱的批量生产线的钢管架结构示意图；
图中：1、运行轨道；2、转向轨道；3、钢管架；301、面板；302、隔板；303、底板；304、支撑柱；305、滑轮；4、装管区；5、浇注区；6、养护区；601、定时存放区；7、拆管区；8、搅拌站；9、浇注平台；10、浇注桁架；11、浇注口；12、注浆管道；13、楼梯；14、待浇注钢管。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图和图2所示，一种钢管混凝土柱的批量生产线，所述生产线包括至少两条并行的运行轨道1，所述运行轨道1两端分别通过转向轨道2连接；所述运行轨道1上设有若干沿轨道移动的钢管架3，所述钢管架3上设有待浇注钢管14；沿所述运行轨道1依次设有装管区4、浇注区5、养护区6和拆管区7；所述浇注区5上方设有浇注***，靠近所述浇注区5的地方还设有搅拌站8，所述搅拌站8与所述浇注***相连接；所述钢管架3通过电机带动依次循环经过所述装管区4、所述浇注区5、所述养护区6和所述拆管区7并依次分别进行装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业。
本钢管混凝土柱的批量生产线，通过运行轨道1输送钢管架3，依次经过装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业，达到批量循环生产钢管混凝土柱的目的；依次设有的装管区4、浇注区5、养护区6和拆管区7前后相互衔接，减少工序间等待时间，提高生产效率；钢管架3的运用能够一次输送大量的待浇注钢管14，而且能够保证钢管垂直有序摆放，便于快速浇注。
进一步的，所述拆管区7与所述装管区4沿同侧的一条所述运行轨道设置，便于拆管后立即装管；所述浇注区5与所述养护区6沿同侧的另一条所述运行轨道设置，有利于浇注完成的钢管进行快速养护。
进一步的，如图3所示，所述钢管架3包括面板301、隔板302、底板303支撑柱304；所述面板301、所述隔板302与所述底板303从上至下依次相互平行设置，并通过所述支撑柱304焊接固定；所述面板301与所述隔板302上相互对应的设有若干导向孔，所述底板303上方设有与所述导向孔一一对应的定位孔；所述底板303下方设有若干对滑轮305，所述滑轮305与所述运行轨道1相匹配。
通过面板301和隔板302能够将所述钢管垂直固定，导向孔保证了方向和位置的准确性；整个钢管架通过焊接的方式固定，牢固不易变形，也易于生产和组装，成本较低。
进一步的，所述导向孔为横向及纵向阵列布置，设有30列，每列设有6排；每个所述导向孔中设有一个所述待浇注钢管14。每个所述钢管架能够容纳180根钢管，生产效率和数量大大提高。
进一步的，如图2所示，所述浇注***包括横跨所述浇注区5的浇注平台9，所述浇注平台9上设有可移动的浇注桁架10，所述浇注桁架10上设有可升降的浇注口11，所述浇注口11通过注浆管道12与所述搅拌站8的出料口相连接；所述浇注桁架10与所述浇注口11均分别连接有步进电机，并分别通过所述步进电机驱动、PLC控制***控制移动；所述浇注平台9远离所述搅拌站8的一侧设有脚手架及楼梯13。
进一步的，所述装管区4通过人工将所述待浇注钢管14***所述钢管架3中。
进一步的，所述养护区6设有定时存放区601，所述定时存放区601通过若干支路导轨(图中未示出)与所述运行轨道1连接。定时存放区601用于存放一定数量的待养护的钢管架3，由于养护的时间长于浇注的时间，为了保证生产线的持续循环运转，初次生产时，需要在定时存放区中积累一定数量的待养护钢管架，以保证生产线正常运转后，不停的有养护好的钢管架从养护区输送出料，并在运行轨道上送至拆管区。本实施例中，每一个钢管架3上有180个钢管，全部浇注完成的时间为20分钟，根据10个小时的养护时间要求，定时存放区内至少积累30个钢管架，累积的每个钢管架间隔时间为20分钟左右，以使得整个生产线能够持续循环运转。
实施例二：
一种钢管混凝土柱的批量生产线的生产工艺，包括如下步骤:
S1:生产准备；首次生产前,准备钢管及灌注材料,将每根钢管内壁清理干净，去除积水，对钢管两端进行扩口并密封钢管底部；并对所述灌注材料进行性能实验,实验合格后待使用；
S2：装管区进行装管作业；在装管区将所述钢管逐一的插在钢管架上，每装满一个钢管架，该钢管架随运行轨道向浇注区移动，并填装下一个钢管架；在填装钢管架的同时，将所述灌注材料逐一加入搅拌站的搅拌机中进行搅拌，边搅拌边加水，然后持续搅拌至均匀为止，加水之后搅拌时间不小于300秒；
S3：浇注区进行浇注作业；当S2中的填满待浇注钢管的钢管架运动至浇注区时，通过浇注***将搅拌好的所述灌注材料逐一浇注在所述待浇注钢管中，每根钢管浇注的灌注材料与钢管口平齐，每浇注完成一套钢管架上的全部所述待浇注钢管，该钢管架随运行轨道移动至下一工序；
S4：养护区进行养护作业；S3步骤中运送过来的钢管架在养护区中对已经浇注好的钢管进行养护，采用蒸汽养护，养护时长不小于10小时，或者，采用常温养护，养护时长不小于7天；在养护区中，通过支路轨道将若干钢管架运送至定时存放区，首次产生时，在所述定时存放区积累若干数量需养护的钢管架；
S5：拆管区进行拆管作业；所述定时存放区的已经完成养护的钢管架通过支路轨道运回运行轨道并运送至拆管区，在所述拆管区将每根已经浇注并养护好的钢管拆卸下来；空置的钢管架随运行轨道移至装管区继续循环生产。
进一步的，所述S1步骤中，灌注材料进行的性能实验包括3h自由泌水率(要求为0)、3h竖向膨胀率(要求为0.1-2.0％)、抗折强度(1天≥5MPa，28天≥10MPa)、抗压强度(要求为1天≥20MPa，28天≥70MPa)、限制膨胀率(要求为0.02-0.1)、压力泌水率(要求压力为2MPa时为0)和氯离子含量(要求为≤0.03％)的测定；所述S2步骤中，所述钢管垂直放置在所述钢管架中；所述S3步骤中还包括浇注质量检查的步骤，对每根完成浇注的钢管检测充盈度及外观，具体的充盈度为两端灌注材凹陷0-10mm，无断裂、无分层、无蜂窝等，外表面干净整洁，无铁锈、无油污、无水泥浆等；每浇注500根检测一次完成浇注的钢管的断面状态，上下断面骨料分布均匀，无蜂窝、空洞等；所述S4步骤中，所述定时存放区积累的钢管架数量根据一套钢管架的浇注时间与养护时间的比值确定。
实施例三：
本实施例与实施例二的不同之处在于：
在步骤S1中，通过橡胶塞对钢管的底部进行密封；
在步骤S3中，浇注灌注材料时，每根钢管浇注的灌注材料与钢管口预留2cm的距离；
其目的是在拆管后，对已经养护好的钢管混凝土柱，能够使用橡胶塞对其上端口进行密封。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述生产线包括至少两条并行的运行轨道，所述运行轨道两端分别通过转向轨道连接；所述运行轨道上设有若干沿轨道移动的钢管架，所述钢管架上设有待浇注钢管；沿所述运行轨道依次设有装管区、浇注区、养护区和拆管区；所述浇注区上方设有浇注***，靠近所述浇注区的地方还设有搅拌站，所述搅拌站与所述浇注***相连接；所述钢管架通过电机带动依次循环经过所述装管区、所述浇注区、所述养护区和所述拆管区并依次分别进行装管作业、浇注作业、养护作业和拆管作业。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述拆管区与所述装管区沿同侧的一条所述运行轨道设置；所述浇注区与所述养护区沿同侧的另一条所述运行轨道设置。
3.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述钢管架包括面板、隔板、底板支撑柱；所述面板、所述隔板与所述底板从上至下依次相互平行设置，并通过所述支撑柱焊接或螺接固定；所述面板与所述隔板上相互对应的设有若干导向孔，所述底板上方设有与所述导向孔一一对应的定位孔；所述底板下方设有若干对滑轮，所述滑轮与所述运行轨道相匹配。
4.根据权利要求3所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述导向孔为横向及纵向阵列式布置；每个所述导向孔中设有一个所述待浇注钢管。
5.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述浇注***包括横跨所述浇注区的浇注平台，所述浇注平台上设有可移动的浇注桁架，所述浇注桁架上设有可升降的浇注口，所述浇注口通过注浆管道与所述搅拌站的出料口相连接；所述浇注桁架与所述浇注口均分别连接有步进电机，并分别通过所述步进电机驱动、PLC控制***控制移动；所述浇注平台远离所述搅拌站的一侧设有脚手架及楼梯。
6.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述装管区通过人工将所述待浇注钢管***所述钢管架中；或者在所述装管区设置装管机器人，通过插管机械手插管。
7.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述养护区设有定时存放区，所述定时存放区通过若干支路导轨与所述运行轨道连接。
8.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线，其特征在于，所述运行轨道上还设有牵引驱动装置、牵引托盘、电机及减速机；所述电机设置在所述运行轨道的两端，所述电机输出端连接所述减速机；所述减速机连接所述牵引驱动装置，所述牵引驱动装置通过牵引绳连接所述牵引托盘，所述牵引托盘设置在所述运行轨道中间，所述钢管架位于所述牵引托盘上方。
9.一种如权利要求1所述的钢管混凝土柱的批量生产线的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤:
S1:生产准备；首次生产前,准备钢管及灌注材料,将每根钢管内壁清理干净，去除积水，对钢管两端进行扩口并密封钢管底部；并对所述灌注材料进行性能实验,实验合格后待使用；
S2：装管区进行装管作业；在装管区将所述钢管逐一的插在钢管架上，每装满一个钢管架，该钢管架随运行轨道向浇注区移动，并填装下一个钢管架；在填装钢管架的同时，将所述灌注材料逐一加入搅拌站的搅拌机中进行搅拌，边搅拌边加水，然后持续搅拌至均匀为止，加水之后搅拌时间不小于300秒；
S3：浇注区进行浇注作业；当S2中的填满待浇注钢管的钢管架运动至浇注区时，通过浇注***将搅拌好的所述灌注材料逐一浇注在所述待浇注钢管中，每根钢管浇注的灌注材料与钢管口平齐，每浇注完成一套钢管架上的全部所述待浇注钢管，该钢管架随运行轨道移动至下一工序；
S4：养护区进行养护作业；S3步骤中运送过来的钢管架在养护区中对已经浇注好的钢管进行养护，采用蒸汽养护，养护时长不小于10小时，或者，采用常温养护，养护时长不小于7天；在养护区中，通过支路轨道将若干钢管架运送至定时存放区，首次产生时，在所述定时存放区积累若干数量需养护的钢管架；
S5：拆管区进行拆管作业；所述定时存放区的已经完成养护的钢管架通过支路轨道运回运行轨道并运送至拆管区，在所述拆管区将每根已经浇注并养护好的钢管拆卸下来；空置的钢管架随运行轨道移至装管区继续循环生产。
10.根据权利要求9所述的钢管混凝土柱的批量生产线的生产工艺，其特征在于，所述S1步骤中，灌注材料进行的性能实验包括自由泌水率、竖向膨胀率、抗折强度、抗压强度、限制膨胀率、压力泌水率和氯离子含量的测定；所述S2步骤中，所述钢管垂直放置在所述钢管架中；所述S3步骤中还包括浇注质量检查的步骤，对每根完成浇注的钢管检测充盈度及外观，每浇注300根检测一次完成浇注的钢管的断面状态；所述S4步骤中，所述定时存放区积累的钢管架数量根据一套钢管架的浇注时间与养护时间的比值确定。
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