CN113478640B - 光纤导光混凝土制备工艺及光纤穿导设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于特种混凝土的制备技术领域，具体为光纤导光混凝土制备工艺及光纤穿导设备。其特征在于包括如下步骤：A.利用光纤穿导设备将导光纤维排布预设在成型箱体内；B.制备高强精细混凝土浇注料；C.将高强精细混凝土浇注料灌注到成型箱体内；D.浇筑成型1天后拆模，标准标准养护28天后（温度20℃±2℃，相对湿度＞95%），切割成型，即可。本发明能够保证导光混凝土各项性能得以提升的同时，提高制备效率和质量。

Description

光纤导光混凝土制备工艺及光纤穿导设备

技术领域

本发明属于特种混凝土的制备技术领域，具体为光纤导光混凝土制备工艺及光纤穿导设备。

背景技术

导光混凝土是指在混凝土基材中加入光纤或树脂等导光材料，使混凝土具有导光效果。导光混凝土主要应用于城市园林、室内装饰、地下交通等环境中的建筑设施，其具备显著的优势：从建筑节能角度讲，导光混凝土利用太阳能照明，可以显著降日常照明耗能，节约能源；对于楼宇发生紧急情况，安全出口处使用导光混凝土可以将光线透进来，为逃生提供指示；对于隧道里的环境自适应透明混凝土，利用其导光性照明，为车辆提供安全行驶。全国大量兴建和待建高耸城市建筑和大型地下结构等，都将是导光混凝土很好的应用场景。

导光混凝土由大量的透光材料（光纤、亚克力、树脂等）与混凝土组合而成，具有较高的透光率，光线可以从混凝土的一侧传到另一侧。主要有导光混凝土预制砖及挂板两种形式，以导光混凝土挂板为例，在光源的照射下明亮一侧物体的阴影会出现在阴暗的一侧，离它近的物体会显示出鲜明的轮廓。这种特殊有趣的艺术效果大大减轻了普通混凝土墙面带来的沉重感，使人觉得整个室内空间呈现出轻盈、明快、透视的视觉感受。

现有导光混凝土在实际使用时存在如下缺陷：（1）基材不够致密，存在抗冲击性能、透光折减性能、耐火极限低，耐久性差的问题；（2）制备混凝土用原料水泥用量较高，硅灰、石英粉、石英砂等用料价格昂贵；（3）由于传统混凝土所用原材料拌合物黏度高，流变性不理想；（4）胶材用量大导致水化热多；（5）拌合物黏性高造成搅拌困难，也造成后期清理困难，设备损伤较大。

此外，由于导光纤维的穿导方式仍全部依赖于手工操作，导致小批量试件制作时穿导不便，更加无法实现大批量或大尺寸混凝土试件的高效制作。

鉴于此，申请人设计研发了一种光纤导光混凝土的制备工艺，及一种制备光纤导光混凝土的专用光纤穿导设备，能够保证导光混凝土各项性能得以提升的同时，提高制备效率和质量。

发明内容

本发明的目的在于提供光纤导光混凝土制备工艺及光纤穿导设备，能够保证导光混凝土各项性能得以提升的同时，提高制备效率和质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：提供一种光纤导光混凝土制备工艺，其特征在于包括如下步骤：

A.利用光纤穿导设备将导光纤维排布预设在成型箱体内；

B.制备高强精细混凝土浇注料；

C.将高强精细混凝土浇注料灌注到成型箱体内；

D. 浇筑成型1天后拆模，标准养护28天，养护温度20℃±2℃，相对湿度＞95%；养护完成后切割成型，即可标准养护；

所述成型箱体包括底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板分别以可拆卸的方式安装固定在底板的前侧、后侧、左侧和右侧；

在成型箱体内设置至少两组穿线板，在各个穿线板上均开设若干个穿线孔；所述穿线孔在穿线板上呈行数为n,列数为m的方形矩阵型排列；导光纤维横向穿过各个穿线板上的穿线孔。

优选地，在前侧板和后侧板上分别纵向开设与穿线板数量相同的前侧插装槽和后侧插装槽，各个穿线板的两个侧立边分别***固定在前侧插装槽和后侧插装槽内；所述穿线板为分体式设计，相邻各个穿线板的分体之间的分界线为每行穿线孔的中心点连线所在直线。

优选地，高强精细混凝土浇注料的制备工艺包括如下步骤：

B1. 准备配料：高强精细混凝土浇注料包括如下材料组分，各组分按照质量份数配比：

水泥 350-410份；

粉煤灰 30-50份；

矿粉 160-220份；

石灰石粉 127-210份；

偏高岭土 146-195份；

聚羧酸减水剂 13.8-23.9份；

河砂 1231-1369份；

增强纤维 117-195份；

水 138.2-217份；

其中所述增强纤维为钢纤维或仿钢纤维或PE纤维。

B2. 搅拌：投料顺序为河砂、水泥、粉煤灰、矿粉、石灰石粉、高活性偏高岭土和增强纤维，先干拌5min后，加水及聚羧酸减水剂再搅拌15min，即可。

优选地，胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、偏高岭土和石灰石粉，按照质量比，水泥：粉煤灰：矿粉：石灰石粉：偏高岭土=0.4088:0.0314:0.1887:0.2034:0.1809；水与胶凝材料的质量比为0.17-0.20。

优选地，所述河砂按照细砂粒级：0.15-0.3mm、中砂粒级：0.3-0.6mm、粗砂粒级：0.6-1.18mm三种粒级划分，其中细砂、中砂和粗砂按照级配为0.18:0.42:0.4的质量比进行掺配。

本发明所述的一种光纤穿导设备，其特征在于：包括导线装置、穿线装置和翻转定位装置，所述导线装置设置在穿线装置的上方，穿线装置固定在翻转定位装置上；

穿线装置包括第一穿线板、第二穿线板、第一行走装置、第二行走装置和行走导向装置，所述第一穿线板和第二穿线板分别以可拆卸的方式连接第一行走装置和第二行走装置，第一行走装置和第二行走装置能够沿行走导向装置直线移动；

第一穿线板和第二穿线板上均开设若干个穿线孔；在第二穿线板背离第一穿线板的一侧设置充气式固线气垫；所述充气式固线气垫上开设固线通孔，固线通孔的数量和位置与第二穿线板上穿线孔的数量和位置相同且一一对应；充气式固线气垫的一侧贴附固定在第二穿线板上，在充气式固线气垫上设置与内部充气空间相联通的充气管，在充气管上设置充气阀；充气式固线气垫由弹性硅胶或弹性橡胶材质制成。

优选地，行走导向装置包括条状导向盒体，条状导向盒体朝向第一穿线板和第二穿线板一侧的侧板为滑槽侧板，在滑槽侧板上开设直线导向滑槽，滑槽侧板相对的一侧侧板内壁上安装导向齿条；

第一行走装置和第二行走装置均包括一组行走功能体，所述行走功能体包括行走支架和轮毂电机，行走支架的内端安装轮毂电机且行走支架的内端和轮毂电机安装在条状导向盒体内；行走支架的外端穿出条状导向盒体的直线导向滑槽后安装固定第一穿线板或第二穿线板；在轮毂电机外套装驱动齿轮，驱动齿轮与导向齿条相互啮合；

在行走支架的前侧和后侧分别设置第一抵紧支架和第二抵紧支架，第一抵紧支架和第二抵紧支架分别沿直线导向滑槽两侧对称设置；在第一抵紧支架的两端分别通过第一抵紧弹簧支杆和第二抵紧弹簧支杆安装第一辅助行走轮和第二辅助行走轮，在第二抵紧支架的两端分别通过第三抵紧弹簧支杆和第四抵紧弹簧支杆安装第三辅助行走轮和第四辅助行走轮，第一辅助行走轮和第二辅助行走轮及第三辅助行走轮和第四辅助行走轮分别沿直线导向滑槽两侧对称设置；第一辅助行走轮、第二辅助行走轮、第三辅助行走轮和第四辅助行走轮能够沿直线导向滑槽两侧的滑槽侧板内壁随驱动齿轮同步移动，与此同时第一辅助行走轮、第二辅助行走轮、第三辅助行走轮和第四辅助行走轮令驱动齿轮与导向齿条紧密啮合传动。

优选地，翻转定位装置包括翻转定位台和圆弧形导向齿轨，在翻转定位台上设置转轴基座和翻转驱动电机，在转轴基座上通过转轴铰接支撑臂的下端，支撑臂的上端连接固定行走导向装置的条状导向盒体下端；圆弧形导向齿轨的一端连接固定条状导向盒体的侧壁，圆弧形导向齿轨的另一端固定在两个夹持导向轮之间，两个夹持导向轮安装设置在翻转定位台上；所述圆弧形导向齿轨的内弧面上设置弧形齿槽；在翻转驱动电机的电机轴上安装翻转驱动齿轮，所述翻转驱动齿轮与圆弧形导向齿轨的弧形齿槽相互啮合；

当启动翻转驱动电机正向转动至上限位时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至竖直状态；当启动翻转驱动电机反向转动至下限位时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至水平横置状态。

优选地，还包括光纤支撑板，所述光纤支撑板包括网格形骨架，在网格形骨架上设置若干个穿线管，所述穿线管与第一穿线板和第二穿线板上的穿线孔数量和位置相同且一一对应；

光纤支撑板的数量为一个以上，光纤支撑板设置在第一穿线板和第二穿线板之间，且第一穿线板、光纤支撑板及第二穿线板之间通过在四个顶角粘合设置的定距拉线相互连接。

优选地，所述导线装置固定在穿线装置的上方；

导线装置包括收放线驱动电机、绕线卷筒、轴承支座和割线装置，收放线驱动电机和轴承支座对称安装在绕线卷筒的两端，收放线驱动电机的电机轴通过联轴器连接绕线卷筒的中轴一端，绕线卷筒的中轴另一端插装在轴承支座中；在轴承支座的下端通过切割电动滚筒安装“∏”形绳锯支撑臂，在绳锯支撑臂的安装端设置绳锯驱动电机，在绳锯驱动电机的电机轴上安装绳锯驱动轮，在绳锯支撑臂的外伸端安装绳锯从动轮，在绳锯驱动轮和绳锯从动轮上套装绳锯条；所述切割电动滚筒能够带动绳锯支撑臂围绕安装端转动，与此同时，启动绳锯驱动电机，令绳锯驱动轮带动绳锯条围绕绳锯驱动轮和绳锯从动轮转动，继而切割导光纤维；

所述导线装置还包括升降压紧机构，所述升降压紧机构包括压紧升降气缸和挤紧压垫，在绕线卷筒的上方安装压紧升降气缸，压紧升降气缸的伸缩轴朝向绕线卷筒且在伸缩轴的外伸端安装挤紧压垫，所述挤紧压垫有橡胶或硅胶材质制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.现有技术采用的RPC-SCC配比，使用硅灰、石英石粉、石英砂作为配比原材料，价格较高、属地性不强，高水泥用量及较低的水胶比，使得配比体系中未水化胶材成分较多且水化热较大；同时采用的热养方式也不符合绿色节能理念。本发明从节能减排思路出发，对RPC-SCC的原材料进行替换和配比优化，本发明应用活性粉末混凝土的低水胶比、紧密堆积的设计理念进行配比优化。

⑴使用（0.15～1.18）mm范围的河砂代替RPC-SCC中的石英砂，利用紧密堆积理论寻找细砂（0.15～0.3）mm、中砂（0.3～0.6）mm与粗砂（0.6～1.18）mm最佳掺配比例为0.18:0.42:0.4，采用绝对体积法进行配设计，寻找到最佳V_胶:V_空隙=1.42，制备sand-hpc。

⑵利用等体积取代的方式，使用石灰石粉、偏高岭土，依次取代sand-hpc中的石英粉、硅灰，制备出Lsp-hpc、MK-hpc；通过与RPC-SCC及sand-hpc进行比较，添加石灰石粉后可以增大配比的流动性且密实了配比结构，表现在较大的扩展坍落度及早期较高的抗折强度，但是后期配比强度较其他配比组要低，添加偏高岭土后，可以补偿石灰石粉带来的强度降低的问题，同时偏高岭土也降低了配比的流动性。

⑶使用粉煤灰和矿粉内掺代替MK-hpc中的部分水泥，通过自密实指标及配比强度指标最终选定胶材体系比例为水泥：粉煤灰：矿粉：石灰石粉：偏高岭土=0.4088:0.0314:0.1887:0.2034:0.1809。

⑷所制备的四元复掺配比Quaternary-7，水泥掺量只有40%，无硅灰等贵重掺合料，扩展度660mm，28d标养强度106.9MPa，多元活性掺合料的协同作用，赋予其在低水胶比情况下，依旧保持较高的流动性及较高强度。

通过上述方法制备的混凝土浇注料，其流动度及抗压强度检测性能见下表：

2. 本发明实施例二的穿线板采用分体式结构，适用于小尺寸导管混凝土试块的制备作业。在穿导导光纤维时，工作人员无需令导光纤维在狭小空间内逐个穿过各个穿线板的穿线孔，而是先将各个穿线板的最底层分体沿前侧插装槽和后侧插装槽放置到位后，在各个穿线孔内铺设最底层的各根导光纤维，然后放置倒数第二块的穿线板分体，上下两块穿线板分体围合成的完整穿线孔扣合夹持住之前放置的导光纤维，以此类推，即可完成各层导光纤维的定位放置，省时省力且定位准确。

3.本发明通过设计了一种光纤穿导设备，能够自动拉开和固定各个穿线板的间距，通过最少次的穿导作业，实现大尺寸导光混凝土的高效制备作业，降低了劳动强度，提升了作业效率。

4. 本发明的光纤支撑板可采用于导光纤维相同的材质，光纤支撑板能够辅助在制备大尺寸或大跨度导光混凝土试件时，支撑大跨距的导光纤维，防止各根导光纤维在浇注时被冲击移位，造成纤维之间的间距发生变化，影响导光性能。此外，通过设置柔性定距拉线，定距拉线为高强度钢丝或尼龙绳拉线，其能够在第一穿线板和第二穿线板相互分离时，同时自动拉开各个光纤支撑板并令各个光纤支撑板之间保持合理的固定距离，无需手动拨开或定位，省时省力且保证成型质量。

附图说明

图1为本发明实施例二中成型箱体的结构示意图；

图2为分体式穿线板在前侧插装槽和后侧插装槽内的固定结构示意图；

图3为实施例三中光纤穿导设备的结构示意图（穿线状态）；

图4为图3的A部放大图；

图5为实施例三中光纤穿导设备的结构示意图（浇注状态）；

图6为第一穿线板的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为充气式固线气垫的结构示意图；

图9为光纤支撑板的结构示意图；

图10为第一穿线板、光纤支撑板和第二穿线板的位置结构示意图；

图11为浇注后成型箱体的内部结构示意图（图中的虚线为切割线位置）。

图中：1、左侧板；2、导光纤维；3、后侧板；4、穿线孔；5、后侧插装槽；6、穿线板；7、右侧板；8、前侧插装槽；9、前侧板；10、轴承支座；11、绳锯驱动轮；12、绳锯从动轮；13、绳锯支撑臂；14、绳锯条；15、第一穿线板；16、光纤支撑板；17、第二穿线板；18、充气式固线气垫；20、直线导向滑槽；21、成型箱体；22、转轴；23、翻转定位台；24、夹持导向轮；25、圆弧形导向齿轨；26、翻转驱动齿轮；27、翻转驱动电机；28、支撑臂；29、导向齿条；30、第二行走装置；31、条状导向盒体；32、第一行走装置；33、收放线驱动电机；34、绕线卷筒；35、挤紧压垫；36、压紧升降气缸；37、中轴；38、第一辅助行走轮；39、第一抵紧弹簧支杆；40、驱动齿轮；41、轮毂电机；42、第一抵紧支架；43、第二抵紧弹簧支杆；44、第二辅助行走轮；45、行走支架；46、绳锯驱动电机；47、切割电动滚筒；48、转轴基座；49、柔性衬套；50、固线通孔；51、充气管；52、充气阀；53、穿线管；54、网格形骨架；55、定距拉线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供一种技术方案：一种光纤导光混凝土制备工艺，包括如下步骤：

A.利用光纤穿导设备将导光纤维排布预设在成型箱体内；

B.制备高强精细混凝土浇注料；

C.将高强精细混凝土浇注料灌注到成型箱体内；

D. 浇筑成型1天后拆模，标准养护28天，养护温度20℃±2℃，相对湿度＞95%；养护完成后切割成型，即可标准养护。

其中，高强精细混凝土浇注料的制备工艺包括如下步骤：

B1. 准备配料：高强精细混凝土浇注料包括如下材料组分，各组分按照质量份数配比：

水泥 350-410份，优选398；

粉煤灰 30-50份，优选31；

矿粉 160-220份，优选184；

石灰石粉 127-210份，优选191；

偏高岭土 146-195份，优选171；

聚羧酸减水剂 13.8-23.9份，优选19.2；

河砂 1231-1369份，优选1251；

增强纤维 117-195份， 优选156；

水 138.2-217份，优选195；

其中所述增强纤维为钢纤维或仿钢纤维或PE纤维。

B2. 搅拌：投料顺序为河砂、水泥、粉煤灰、矿粉、石灰石粉、高活性偏高岭土，先干拌5min后，加水及聚羧酸减水剂再搅拌15min，最后加入增强纤维，拌和均匀即可。

胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、偏高岭土和石灰石粉，按照质量比，水泥：粉煤灰：矿粉：石灰石粉：偏高岭土=0.4088:0.0314:0.1887:0.2034:0.1809；水与胶凝材料的质量比为0.17-0.20。

所述河砂按照细砂粒级：0.15-0.3mm、中砂粒级：0.3-0.6mm、粗砂粒级：0.6-1.18mm三种粒级划分，其中细砂、中砂和粗砂按照级配为0.18:0.42:0.4的质量比进行掺配。

配制混凝土浇注料的具体比例如下：

表1

成分	配比例一	配比例二	配比例三
				水泥	350份	410份	398份
粉煤灰	30份	50份	40份
				矿粉	160份	220份	184份
石灰石粉	127份	210份	191份
				偏高岭土	146份	195份	171份
聚羧酸减水剂	13.8份	23.9份	19.2份
				河砂	1231份	1369份	1251份
增强纤维	117份	195份	156份
				水	138.2份	217份	195份

各个配比例的检测性能如下：

表2

序号	配比例一	配比例二	配比例三
				抗压强度/MPa	102.7	115.9	107.1
扩展度/mm	500	630	590
				抗氯离子渗透性6h电通量/C	382	336	309
3d自收缩率/10<sup>-6</sup>	362	412	271
				抗硫酸盐干湿循环150次，抗压强度耐侵蚀系数/%	78.6	75.6	80.3
极限抗拉强度/MPa	8.21	8.29	8.33

实施例二

如图1和2所示，所述成型箱体包括底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板分别以可拆卸的方式安装固定在底板的前侧、后侧、左侧和右侧。

在成型箱体内设置至少两组穿线板，在各个穿线板上均开设若干个穿线孔；所述穿线孔在穿线板上呈行数为n,列数为m的方形矩阵型排列；导光纤维横向穿过各个穿线板上的穿线孔。

在前侧板和后侧板上分别纵向开设与穿线板数量相同的前侧插装槽和后侧插装槽，各个穿线板的两个侧立边分别***固定在前侧插装槽和后侧插装槽内；所述穿线板为分体式设计，相邻各个穿线板的分体之间的分界线为每行穿线孔的中心点连线所在直线。

本实施例的穿线板采用分体式结构，适用于小尺寸导管混凝土试块的制备作业。在穿导导光纤维时，工作人员无需令导光纤维在狭小空间内逐块穿过各个穿线板的穿线孔，而是先将各个穿线板的最底层分体沿前侧插装槽和后侧插装槽放置到位后，在各个穿线孔内铺设最底层的各根导光纤维，然后放置倒数第二次的穿线板分体，两侧穿线板分体围合成的完整穿线孔扣合夹持住之前放置的导光纤维，以此类推，即可完成各层导光纤维的定位放置。而后向成型箱体内灌注混凝土浇注料，成型1天后拆模，标准养护28天后，切割成型，即可。

本实施例的其余技术内容及实施方式同实施例一，不再赘述。

实施例三

如图3、4和5所示，本发明所述的一种光纤穿导设备，包括导线装置、穿线装置和翻转定位装置，所述导线装置设置在穿线装置的上方，穿线装置固定在翻转定位装置上。

穿线装置包括第一穿线板、第二穿线板、第一行走装置、第二行走装置和行走导向装置，所述第一穿线板和第二穿线板分别以可拆卸的方式连接第一行走装置和第二行走装置，第一行走装置和第二行走装置能够沿行走导向装置直线移动。

如图6和7所示，第一穿线板和第二穿线板上均开设若干个穿线孔，在穿线孔内设置柔性衬套，柔性衬套能够增加穿线孔与导光纤维的摩擦力，防止导光纤维在转运过程中发生滑移。

如图3和8所示，在第二穿线板背离第一穿线板的一侧设置充气式固线气垫；所述充气式固线气垫上开设固线通孔，固线通孔的数量和位置与第二穿线板上穿线孔的数量和位置相同且一一对应；充气式固线气垫的一侧贴附固定在第二穿线板上，在充气式固线气垫上设置与内部充气空间相联通的充气管，在充气管上设置充气阀；充气式固线气垫由弹性硅胶或弹性橡胶材质制成。

行走导向装置包括条状导向盒体，条状导向盒体朝向第一穿线板和第二穿线板一侧的侧板为滑槽侧板，在滑槽侧板上开设直线导向滑槽，滑槽侧板相对的一侧侧板内壁上安装导向齿条。

如图4所示，第一行走装置和第二行走装置均包括一组行走功能体，所述行走功能体包括行走支架和轮毂电机，行走支架的内端安装轮毂电机且行走支架的内端和轮毂电机安装在条状导向盒体内；行走支架的外端穿出条状导向盒体的直线导向滑槽后安装固定第一穿线板或第二穿线板；在轮毂电机外套装驱动齿轮，驱动齿轮与导向齿条相互啮合。

在行走支架的前侧和后侧分别设置第一抵紧支架和第二抵紧支架，第一抵紧支架和第二抵紧支架分别沿直线导向滑槽两侧对称设置；在第一抵紧支架的两端分别通过第一抵紧弹簧支杆和第二抵紧弹簧支杆安装第一辅助行走轮和第二辅助行走轮，在第二抵紧支架的两端分别通过第三抵紧弹簧支杆和第四抵紧弹簧支杆安装第三辅助行走轮和第四辅助行走轮，第一辅助行走轮和第二辅助行走轮及第三辅助行走轮和第四辅助行走轮分别沿直线导向滑槽两侧对称设置；第一辅助行走轮、第二辅助行走轮、第三辅助行走轮和第四辅助行走轮能够沿直线导向滑槽两侧的滑槽侧板内壁随驱动齿轮同步移动，与此同时第一辅助行走轮、第二辅助行走轮、第三辅助行走轮和第四辅助行走轮令驱动齿轮与导向齿条紧密啮合传动。

如图3和5所示，翻转定位装置包括翻转定位台和圆弧形导向齿轨，在翻转定位台上设置转轴基座和翻转驱动电机，在转轴基座上通过转轴铰接支撑臂的下端，支撑臂的上端连接固定行走导向装置的条状导向盒体下端；圆弧形导向齿轨的一端连接固定条状导向盒体的侧壁，圆弧形导向齿轨的另一端固定在两个夹持导向轮之间，两个夹持导向轮安装设置在翻转定位台上；所述圆弧形导向齿轨的内弧面上设置弧形齿槽；在翻转驱动电机的电机轴上安装翻转驱动齿轮，所述翻转驱动齿轮与圆弧形导向齿轨的弧形齿槽相互啮合。

当启动翻转驱动电机正向转动至上限位时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至竖直状态；当启动翻转驱动电机反向转动至下限位时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至水平横置状态。

所述导线装置固定在穿线装置的上方；导线装置包括收放线驱动电机、绕线卷筒、轴承支座和割线装置，收放线驱动电机和轴承支座对称安装在绕线卷筒的两端，收放线驱动电机的电机轴通过联轴器连接绕线卷筒的中轴一端，绕线卷筒的中轴另一端插装在轴承支座中；在轴承支座的下端通过切割电动滚筒安装“∏”形绳锯支撑臂，在绳锯支撑臂的安装端设置绳锯驱动电机，在绳锯驱动电机的电机轴上安装绳锯驱动轮，在绳锯支撑臂的外伸端安装绳锯从动轮，在绳锯驱动轮和绳锯从动轮上套装绳锯条；所述切割电动滚筒能够带动绳锯支撑臂围绕安装端转动，与此同时，启动绳锯驱动电机，令绳锯驱动轮带动绳锯条围绕绳锯驱动轮和绳锯从动轮转动，继而切割导光纤维；

所述导线装置还包括升降压紧机构，所述升降压紧机构包括压紧升降气缸和挤紧压垫，在绕线卷筒的上方安装压紧升降气缸，压紧升降气缸的伸缩轴朝向绕线卷筒且在伸缩轴的外伸端安装挤紧压垫，所述挤紧压垫有橡胶或硅胶材质制成。

本实施例的工作过程如下：

将成型箱体的前侧板、后侧板、左侧板和右侧板拆下。如图3所示，调节条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至竖直的初始状态状态；驱动第一行走装置和第二行走装置带动第一穿线板和第二穿线板位于条状导向盒体的最上方，贴近导线装置的绕线卷筒设置。

在本实施例中，可设置多组绕线卷筒，每个绕线卷筒都匹配设置单独的收放线驱动电机独立控制收放线作业。通过压紧升降气缸提升挤紧压垫，令挤紧压垫脱离绕线卷筒。由前向后顺序启动各个收放线驱动电机，令其正向转动，继而带动其对应的驱动绕线卷筒释放多组导光纤维，工作人员顺序将各组导光纤维穿过第一穿线板、第二穿线板及第二穿线板下方的充气式固线气垫，由于第一穿线板和第二穿线板此时处于靠拢状态，因此每根导光纤维只需穿导一次。完成各根导光纤维的穿导后，通过充气阀和充气管向充气式固线气垫内充气，令垫体膨胀，与此同时固线通孔的孔径收缩并紧固住导光纤维的***端，实现导光纤维端部的夹持定位。

令第二行走装置带动第二穿线板和充气式固线气垫向下平移，直至第一穿线板和第二穿线板之间的间距到达预设距离。启动翻转驱动电机反向转动至下限位，与此同时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至水平横置状态。此时，将前侧板、后侧板、左侧板和右侧板安装在底板上围合形成成型箱体，第一穿线板和第二穿线板带动导光纤维位于成型箱体内。在本实施例中，第一穿线板和第二穿线板以销接的方式固定在第一行走装置和第二行走装置上，拔出插销后令第一穿线板和第二穿线板脱离第一行走装置和第二行走装置，再次调节条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至竖直的初始状态。

如图11所示，将预制好的浇注料灌注到成型箱体的第一穿线板和第二穿线板之间，定型养护好后，拆除成型箱体的各个侧板（为方便拆板作业，可在浇注之前在各个侧板及底板上涂抹脱模剂），再按照图11的虚线部分对混凝土块进行切割，取下第一穿线板和第二穿线板，即可。

实施例四

如图9、10和11所示，在本实施例中，还包括光纤支撑板，所述光纤支撑板包括网格形骨架，在网格形骨架上设置若干个穿线管，所述穿线管与第一穿线板和第二穿线板上的穿线孔数量和位置相同且一一对应。

光纤支撑板的数量为一个以上，光纤支撑板设置在第一穿线板和第二穿线板之间，且第一穿线板、光纤支撑板及第二穿线板之间通过在四个顶角粘合设置的定距拉线相互连接。

本发明通过设置光纤支撑板可采用于导光纤维相同的材质，能够辅助在制备大尺寸或大跨度导光混凝土试件时，支撑大跨距的导光纤维，防止各根导光纤维在浇注时被冲击移位，造成纤维之间的间距发生变化，影响导光性能。此外，通过设置柔性定距拉线，定距拉线为高强度钢丝或尼龙绳拉线，其能够在第一穿线板和第二穿线板相互分离时，同时自动拉开各个光纤支撑板并令各个光纤支撑板之间保持合理的固定距离，无需手动拨开或定位，省时省力且保证成型质量。

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 (9)

1.一种光纤穿导设备，其特征在于：包括导线装置、穿线装置和翻转定位装置，所述导线装置设置在穿线装置的上方，穿线装置固定在翻转定位装置上；

穿线装置包括第一穿线板、第二穿线板、第一行走装置、第二行走装置和行走导向装置，所述第一穿线板和第二穿线板分别以可拆卸的方式连接第一行走装置和第二行走装置，第一行走装置和第二行走装置能够沿行走导向装置直线移动；

第一穿线板和第二穿线板上均开设若干个穿线孔；在第二穿线板背离第一穿线板的一侧设置充气式固线气垫；所述充气式固线气垫上开设固线通孔，固线通孔的数量和位置与第二穿线板上穿线孔的数量和位置相同且一一对应；充气式固线气垫的一侧贴附固定在第二穿线板上，在充气式固线气垫上设置与内部充气空间相联通的充气管，在充气管上设置充气阀；充气式固线气垫由弹性硅胶或弹性橡胶材质制成；

行走导向装置包括条状导向盒体，条状导向盒体朝向第一穿线板和第二穿线板一侧的侧板为滑槽侧板，在滑槽侧板上开设直线导向滑槽，滑槽侧板相对的一侧侧板内壁上安装导向齿条；

第一行走装置和第二行走装置均包括一组行走功能体，所述行走功能体包括行走支架和轮毂电机，行走支架的内端安装轮毂电机且行走支架的内端和轮毂电机安装在条状导向盒体内；行走支架的外端穿出条状导向盒体的直线导向滑槽后安装固定第一穿线板或第二穿线板；在轮毂电机外套装驱动齿轮，驱动齿轮与导向齿条相互啮合；

在行走支架的前侧和后侧分别设置第一抵紧支架和第二抵紧支架，第一抵紧支架和第二抵紧支架分别沿直线导向滑槽两侧对称设置；在第一抵紧支架的两端分别通过第一抵紧弹簧支杆和第二抵紧弹簧支杆安装第一辅助行走轮和第二辅助行走轮，在第二抵紧支架的两端分别通过第三抵紧弹簧支杆和第四抵紧弹簧支杆安装第三辅助行走轮和第四辅助行走轮，第一辅助行走轮和第二辅助行走轮及第三辅助行走轮和第四辅助行走轮分别沿直线导向滑槽两侧对称设置；第一辅助行走轮、第二辅助行走轮、第三辅助行走轮和第四辅助行走轮能够沿直线导向滑槽两侧的滑槽侧板内壁随驱动齿轮同步移动，与此同时第一辅助行走轮、第二辅助行走轮、第三辅助行走轮和第四辅助行走轮令驱动齿轮与导向齿条紧密啮合传动。

2.根据权利要求1所述的光纤穿导设备，其特征在于：翻转定位装置包括翻转定位台和圆弧形导向齿轨，在翻转定位台上设置转轴基座和翻转驱动电机，在转轴基座上通过转轴铰接支撑臂的下端，支撑臂的上端连接固定行走导向装置的条状导向盒体下端；圆弧形导向齿轨的一端连接固定条状导向盒体的侧壁，圆弧形导向齿轨的另一端固定在两个夹持导向轮之间，两个夹持导向轮安装设置在翻转定位台上；所述圆弧形导向齿轨的内弧面上设置弧形齿槽；在翻转驱动电机的电机轴上安装翻转驱动齿轮，所述翻转驱动齿轮与圆弧形导向齿轨的弧形齿槽相互啮合；

当启动翻转驱动电机正向转动至上限位时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至竖直状态；当启动翻转驱动电机反向转动至下限位时，翻转驱动齿轮能够啮合带动圆弧形导向齿轨移动，继而带动条状导向盒体和支撑臂围绕转轴基座上的转轴旋转至水平横置状态。

3.根据权利要求2所述的光纤穿导设备，其特征在于：还包括光纤支撑板，所述光纤支撑板包括网格形骨架，在网格形骨架上设置若干个穿线管，所述穿线管与第一穿线板和第二穿线板上的穿线孔数量和位置相同且一一对应；

光纤支撑板的数量为一个以上，光纤支撑板设置在第一穿线板和第二穿线板之间，且第一穿线板、光纤支撑板及第二穿线板之间通过在四个顶角粘合设置的定距拉线相互连接。

4.根据权利要求3所述的光纤穿导设备，其特征在于：所述导线装置固定在穿线装置的上方；

导线装置包括收放线驱动电机、绕线卷筒、轴承支座和割线装置，收放线驱动电机和轴承支座对称安装在绕线卷筒的两端，收放线驱动电机的电机轴通过联轴器连接绕线卷筒的中轴一端，绕线卷筒的中轴另一端插装在轴承支座中；在轴承支座的下端通过切割电动滚筒安装“∏”形绳锯支撑臂，在绳锯支撑臂的安装端设置绳锯驱动电机，在绳锯驱动电机的电机轴上安装绳锯驱动轮，在绳锯支撑臂的外伸端安装绳锯从动轮，在绳锯驱动轮和绳锯从动轮上套装绳锯条；所述切割电动滚筒能够带动绳锯支撑臂围绕安装端转动，与此同时，启动绳锯驱动电机，令绳锯驱动轮带动绳锯条围绕绳锯驱动轮和绳锯从动轮转动，继而切割导光纤维；

所述导线装置还包括升降压紧机构，所述升降压紧机构包括压紧升降气缸和挤紧压垫，在绕线卷筒的上方安装压紧升降气缸，压紧升降气缸的伸缩轴朝向绕线卷筒且在伸缩轴的外伸端安装挤紧压垫，所述挤紧压垫有橡胶或硅胶材质制成。

5.一种利用如权利要求1至权利要求4任一项所述的光纤穿导设备的光纤导光混凝土制备工艺，其特征在于包括如下步骤：

A.利用光纤穿导设备将导光纤维排布预设在成型箱体内；

B.制备高强精细混凝土浇注料；

C.将高强精细混凝土浇注料灌注到成型箱体内；

D. 浇筑成型1天后拆模，标准养护28天，养护温度20℃±2℃，相对湿度＞95%；养护完成后切割成型，即可；

所述成型箱体包括底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板分别以可拆卸的方式安装固定在底板的前侧、后侧、左侧和右侧；

在成型箱体内设置至少两组穿线板，在各个穿线板上均开设若干个穿线孔；所述穿线孔在穿线板上呈行数为n,列数为m的方形矩阵排列；导光纤维横向穿过各个穿线板上的穿线孔。

6.根据权利要求5所述的光纤导光混凝土制备工艺，其特征在于：在前侧板和后侧板上分别纵向开设与穿线板数量相同的前侧插装槽和后侧插装槽，各个穿线板的两个侧立边分别***固定在前侧插装槽和后侧插装槽内；所述穿线板为分体式设计，相邻各个穿线板的分体之间的分界线为每行穿线孔的中心点连线所在直线。

7.根据权利要求6所述的光纤导光混凝土制备工艺，其特征在于：高强精细混凝土浇注料的制备工艺包括如下步骤：

B1. 准备配料：高强精细混凝土浇注料包括如下材料组分，各组分按照质量份数配比：

水泥 350-410份；

粉煤灰 30-50份；

矿粉 160-220份；

石灰石粉 127-210份；

偏高岭土 146-195份；

聚羧酸减水剂 13.8-23.9份；

河砂 1231-1369份；

增强纤维 117-195份；

水 138.2-217份；

其中所述增强纤维为钢纤维或仿钢纤维或PE纤维；

B2. 搅拌：投料顺序为河砂、水泥、粉煤灰、矿粉、石灰石粉、高活性偏高岭土和增强纤维，先干拌5min后，加水及聚羧酸减水剂再搅拌15min，即可。

8.根据权利要求7所述的光纤导光混凝土制备工艺，其特征在于：

胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、偏高岭土和石灰石粉，按照质量比，水泥：粉煤灰：矿粉：石灰石粉：偏高岭土=0.4088:0.0314:0.1887:0.2034:0.1809；水与胶凝材料的质量比为0.17-0.20。

9.根据权利要求8所述的光纤导光混凝土制备工艺，其特征在于：所述河砂按照细砂粒级：0.15-0.3mm、中砂粒级：0.3-0.6mm、粗砂粒级：0.6-1.18mm三种粒级划分，其中细砂、中砂和粗砂按照级配为0.18:0.42:0.4的质量比进行掺配。

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