一种用于超高性能混凝土整平的整平机及其应用方法与流程

本发明涉及薄层超高性能混凝土施工的技术领域，尤其是一种用于超高性能混凝土整平的整平机及其应用方法。

背景技术：

超高性能混凝土是一种水泥基材料，通过利用颗粒紧密堆积理论、断裂力学和微观力学原理对材料体系进行系统的设计、优化和调整，并添加1-3体积率的纤维。超高性能混凝土可以明显的提高混凝土的抗拉能力和抗剪能力，因此具有良好的韧性，能有效控制混凝土的发展，现已逐步应用于实际工程中。超高性能混凝土的应用将改变传统的设计，并将引入新的施工技术。超高性能混凝土路面与传统的混凝土路面相比，具有非常大的优势，安全要求自然也更高，比如路面磨损后裸露的钢纤维很有可能导致车胎打破，危害通车安全的现象。整平是超高性能混凝土路面施工的重要环节，其既要充分考虑到一半路面整平的具体要求，也要结合超高性能混凝土的实际特点，确保路面的稳定性与安全性。

另外，超高性能混凝土，特别适合应用于重要结构中，例如钢箱梁组合结构，但是，在实际施工过程中也存在一系列施工关键问题，如因uhpc水灰比低（低于0.2）、粘性大、可工作时间短，导致布料工序完成后整平有难度，施工中材料对温度和湿度敏感，且材料内含有钢纤维，需要对路面进行抹面与压纹，最大限度地避免将钢纤维带出的现象，同时，路面磨损后也不能出现裸露钢纤维扎破车胎的现象。超高性能混凝土难以用常规方法进行整平，特别是该混凝土的聚凝特性，使常规整平设备和工艺难以达到大面积、高效率、高精度、高质量均匀摊铺要求。

常见的超高性能混凝土桥梁摊铺施工多采用整平机配合人工整平的方法。普通混凝土整平方法铺装厚度控制不够精密，实际标高与设计标高误差过大，施工工艺的质量、效果、连续性也难以保证，阻碍超高性能混凝土推广应用。近年来，机械自动化整平引起了一定注意，市场上出现一些采用机械设备进行超高性能混凝土施工的工艺方法。但是其整平方式还不够成熟。

目前国内也有少数厂家使用超高性能混凝土整平机整平，但是整平效果不太理想，问题主要是，现有技术中的整平方法，在整平超高性能混凝土时，存在抗干扰能力差、整平精度低、效率低等缺点。整平前，根据设计要求，人工调整整平板高度至设计厚度值，整平过程中，人工测量整平厚度，若厚度达不到设计值，整平机停机，人工调整整平板高度后恢复整平。对于大面积、连续性薄层超高性能混凝土摊铺施工时，这种方法存在明显的缺陷：无法根据桥面线性的变化进行整平厚度的实时调整。每间隔一段距离，均需要人工测量和调整。每次停机调整整平厚度所产生的时间浪费，都会加大超高性能混凝土的工作性所示，造成施工不连续，影响整体质量。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于超高性能混凝土整平的整平机及其应用方法，通过高度测量装置准确地调整整平板左右侧的高度，保证了超高性能混凝土层整平。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于超高性能混凝土整平的整平机，其特征在于：包括安装于行走轨道上的机架，所述机架底部左右侧均设有走行轮，所述走行轮连接于行走电机，所述机架通过所述行走电机驱动所述走行轮运动可在所述行走轨道上移动，所述机架底部还设有熨平板和整平板，所述整平板左右侧均与一整平板升降装置相连接，两所述整平板升降装置分别驱动所述整平板左右侧作升降运动，所述机架左右侧分别对称设有一高度测量装置，两所述高度测量装置与所述行走轨道顶部为等高设置，所述机架侧部安装有行程测量装置。

所述行走电机、所述整平板升降装置、所述高度测量装置和所述行程测量装置均连接于一控制装置。

所述高度测量装置与混凝土铺装面外边缘间在水平方向上留有一定距离。

所述高度测量装置为无线测距装置。

一种用于超高性能混凝土整平的整平机的应用方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、在行走轨道基座上设置所述行走轨道，并将所述整平机安装于所述行走轨道上；

b、所述行走电机驱动所述整平机在所述行走轨道移动，从所述整平机的移动起点开始，每隔一段固定距离设置一个监测点，所述高度测量装置测量、记录每一所述监测点上的所述行走轨道与钢桥面板间的距离，并将所述行走轨道与所述钢桥面板间的距离信息传输给所述控制装置，其中，所述整平机的移动起点也为所述监测点；

c、通过所述熨平板对进行混凝土料摊铺、振动、提浆和找平，将混凝土料熨平，形成混凝土层；

d、在所述控制装置内输入所述混凝土层的整平厚度目标值，从所述整平机的移动起点开始，所述控制装置通过控制两所述整平板升降装置运动，实时调整所述整平板左右侧高度，并且在所述整平机移动的过程中，所述控制装置实时记录所述整平机的行走行程和所述整平板的累计高度调整值，其中，所述整平机通过所述行程测量装置准确地移动至下一所述监测点；

e、待所述整平机移动到下一处所述监测点，将上一所述整平机的行走行程和所述整平板的累计高度调整值归零并重新开始测量，所述整平板的高度调整值与所述整平机的行走行程之间的关系为：δhi=（hi+1-hi）×s/l0-δsh，其中，δhi为所述整平板左侧或右侧高度调整值，hi+1、hi均为所述行走轨道左侧或右侧与所述钢桥面板间的距离，s为所述整平机的行走行程，l0为每两相邻所述监测点间的距离，δsh为所述整平板左侧或右侧的累计高度调整值；

f：重复上述步骤e，直至完成所述混凝土层的整平。

本发明的优点是：整平精度相较于传统人工整平操作，精度高出数倍，整平效率也大大提高，整平外观质量和内在质量较高；解决了桥面铺装平整度差、混凝土密实度低、人工测量存在人为误差、标高误差大等问题，实现了整体美观，减低成本且大大提高整平效率，实现了系统的高效运转，信息的数据化，降低了人力成本，可用于超高性能混凝土施工领域；通过改工程的实践，自动化整平技术在桥梁工程、工业厂房、会展等建筑工程领域的推广应用，提供了宝贵的借鉴经验。

附图说明

图1为本发明的整平机的结构示意图；

图2为本发明的高度测量装置的同步测量示意图；

图3为本发明的高度测量装置的独立测量示意图；

图4为本发明的整平机整平过程的示意图；

图5为本发明的整平机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4所示，图中标记分别表示为：行走轨道1、行走电机2、熨平板3、整平板4、整平板升降装置5、高度测量装置6、行程测量装置7、控制装置8、机架9、行走轨道基座10、钢桥面板11、超高性能混凝土铺装面外边缘12、超高性能混凝土层13、行走轨道顶部14、每两相邻监测点间的距离l0、整平厚度目标值t0、行走轨道与钢桥面之间的距离h、h0、h1、h2、h3、h4。

实施例：如图1-4所示，本实施例主要包括机架9，机架9底部左右侧均设有走行轮，走行轮连接于行走电机2，整平机安装于行走轨道1上，整平机通过行走电机2驱动走行轮运动，可在行走轨道1上移动，其中，行走轨道1安装于行走轨道基座10，行走轨道基座10设在钢桥面板11上。

如图1所示，机架9底部还设有熨平板3和整平板4，熨平板3和整平板4分别用于超高性能混凝土的熨平和整平，其中，熨平板3和整平板4分别与一整平板升降装置5相连接，整平板升降装置5可调节熨平板3和整平板4的高度，以适应超高性能混凝土的整平需要。其中，熨平板3其板体高度可通过整平板升降装置5实现其两侧高度的调整，以使其可提供具有倾斜角度的工作面。

如图1-4所示，机架9左右侧分别对称设有一高度测量装置6，两高度测量装置6与行走轨道顶部14为等高设置，高度测量装置6与超高性能混凝土铺装面外边缘12间在水平方向上留有0.1-0.5m的距离。通过将高度测量装置6所提供的轨道高程测点设置在整平机两端铺装作业面内且距离铺装层外边缘0.1-0.5m，可避免当测点直接布置在靠近整平机两端部位时，大跨度（如铺装宽度超过10m）情况下，整平设备下挠和振动对测量精度的影响。

高度测量装置6为无线测距装置，可以是激光式、红外式或超声波式，两高度测量装置6分别用于测量行走轨道2左右侧与钢桥面板11间的距离，并且两高度测量装置6的测量工作可以是同步进行，也可以是独立进行。

此外，机架9侧部安装有行程测量装置7，行程测量装置7用于测量整平机的行进距离。该行程测量装置7内部装有测速仪和计时器；当整平机在行走过程中，行程测量装置7可通过其测速测量整平机的纵向行走速度v，通过计时器测量其行走时间t，测量时间步长为t0，tn时间内累计行程l的计算如下：

如图1所示，行走电机2、整平板升降装置5和高度测量装置6均连接于一控制装置8，控制装置8可以控制行走电机2、整平板升降装置5、高度测量装置6和行程测量装置7的工作。

此外，结合图1-4所示，本实施例还具有以下应用方法：

a、在行走轨道基座10上设置行走轨道1，并将整平机安装于行走轨道1上；

b、行走电机2驱动走行轮运动，进而带动整平机在行走轨道1移动，从整平机的移动起点开始，每隔一段固定距离l0设置一个监测点，整平机的移动起点也为监测点，整平机的移动起点为s0；两高度测量装置6分别测量、记录每一处监测点上的行走轨道1左右侧与钢桥面板11间的距离h，并将行走轨道1左右侧与钢桥面板11间的距离h信息传输给控制装置8，其中，行走轨道1左侧与钢桥面板11间的距离依次为zh0,zh1,…,zhn，行走轨道1右侧与钢桥面板11间的距离依次为yh0,yh1,…,yhn；

c、通过熨平板3对进行超高性能混凝土料摊铺、振动、提浆和找平，将超高性能混凝土料熨平，形成超高性能混凝土层13；

d、在控制装置8内输入超高性能混凝土层13的整平厚度目标值t0，从整平机的移动起点s0开始，控制装置8通过控制两整平板升降装置5运动，实时调整整平板4左右侧高度，并且在整平机移动的过程中，控制装置8实时记录整平机的行走行程s和整平板4的累计高度调整值δsh（整平板4左右侧高度调整值），而整平机通过行程测量装置7准确地移动至下一监测点；

e、待整平机移动到下一处监测点，将上一整平机的行走行程s和整平板4的累计高度调整值δsh归零并重新开始测量，整平板4的高度调整值δsh与整平机4的行走行程δhi之间的关系为：δzhi=（zhi+1-zhi）×s/l0-δzsh，δyhi=（yhi+1-yhi）×s/l0-δysh，其中，δzhi和δyhi分别为整平板4左侧和右侧高度调整值，zhi+1和zhi均为行走轨道1左侧与钢桥面板11间的距离，yhi+1和yhi均为行走轨道1右侧与钢桥面板11间的距离，s为整平机的行走行程，l0为每两相邻监测点间的距离，δzsh和δysh分别为整平板4左侧和右侧的累计高度调整值，在整平过程中，只需要通过调整δzhi和δyhi的值，即可控制整平厚度目标值t0；

f：重复上述步骤e，直至完成超高性能混凝土层13的整平。

本实施例中，整平机通过在钢桥面板11上设置行走轨道基座10和行走轨道1，因此较传统的cpiii测量方式来说，不需要找基准点，也不需要建站。另外，两高度测量装置6与行走轨道1顶部为等高设置，因此，高度测量装置6的测量精度很大程度上依赖于行走轨道1的安装精度，而行走轨道1安装简单且安装精度较高，进而提高了高度测量装置6的测量精度，比直接安装高度测量装置6所取得的测量精度高。

本实施例在具体实施时：测量步长l0一般选0.1-2m，测量步长数值越小，测量数据相对越多，因此其整平精度也就越高。同时，因为钢桥面的整体弯曲在短距离内部明显，因此通过对测量步长进行控制则能尽可能避免在测量步长l0间发生突变的情况。

实际测量的是高度测量装置6与钢桥面板11之间的距离h0，测点与轨道之间的垂直距离为hc，可计算出行走轨道与钢桥面的距离数据h，即h=h0-hc，将测量数据统一换算成行走轨道与钢桥面的距离h的好处在于：即使在不同时间段使用不同测量装置（测量装置与钢桥面间距不一致），也不影响后续整平平整度调整的计算和控制，从而提高整平精度。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

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