本發(fā)明涉及一種土墻快速成型機(jī)械，特別涉及一種基于相變固化土的夯土墻成型方法與裝置。

背景技術(shù)：

版筑夯土墻是我國(guó)最早采用的構(gòu)筑城墻的方法，它是以木板作模,內(nèi)填粘土或灰石,層層用杵夯實(shí)修筑成的。有的是用粘土和砂,再夾以紅柳或蘆葦?shù)闹l夯筑成的，也有的地方是用土,砂,石灰加以碎石的版筑夯土墻,墻體的高度一般是底厚的一倍左右,頂部寬度為墻高的四分之一至五分之一,所以傳統(tǒng)的夯土墻體有明顯的收分，這種墻有一定的承載能力。

目前，常規(guī)的夯土墻施工中采用的一般工藝均為以下幾個(gè)步驟，首先，采用改良模板，使模板的強(qiáng)度和剛度大幅提高，能夠在多次重復(fù)夯擊中不變形，并且在運(yùn)輸、使用過(guò)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。模板之間采用拉結(jié)螺桿、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。其中拉接螺桿對(duì)模板的組裝與固定起著重要作用。模板組裝時(shí)，模板上下兩排每隔600mm插入1根拉接螺桿，穿透模板并在其兩端加木條用圓盤螺母擰緊。其二，采用小型可移動(dòng)式穩(wěn)定土拌合站或固定式穩(wěn)定土拌合站。其三，運(yùn)土車或裝載機(jī)將混合土倒入墻體模板中。其四，采用搗固機(jī)將虛土夯實(shí)。而且，由于一般的夯土建筑方法一般均只考慮墻體的強(qiáng)度，墻體的蓄熱和絕熱性能一般都不在考慮之列，因此導(dǎo)致墻體的絕熱蓄熱條件不但差，而且還很難提高。

從夯土墻背景分析可知，不管是傳統(tǒng)夯土墻體施工工藝，還是現(xiàn)在進(jìn)行改造升級(jí)的現(xiàn)代夯土墻體施工新工藝均未能實(shí)現(xiàn)夯土墻體的快速施工，制約了夯土墻體的推廣和應(yīng)用。夯土墻結(jié)構(gòu)發(fā)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(fā)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(chuàng)新夯土墻施工工藝和專用化裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有夯土墻體在施工機(jī)械和工藝上存在的缺陷或不足，本發(fā)明提供了一種基于相變固化土的夯土墻成型裝置，包括支撐骨架和安裝在支撐骨架上的墻體模板，所述墻體模板的兩端設(shè)有預(yù)制孔道模板，所述預(yù)制孔道模板的垂直方向上設(shè)有多層圓孔，所述預(yù)制孔道模板與墻體模板構(gòu)成墻體空腔，所述墻體空腔用于夯實(shí)土墻體；

所述夯土墻成型裝置還包括牽引系統(tǒng)，所述牽引系統(tǒng)與支撐骨架相連接，用于牽引夯土墻成型裝置；

所述牽引系統(tǒng)的尾端在垂直方向上設(shè)有多層墻體蓄熱風(fēng)道成型桿，所述墻體蓄熱風(fēng)道成型桿通過(guò)預(yù)制孔道模板上的圓孔插入墻體空腔中；

所述牽引系統(tǒng)上設(shè)有攪拌與填裝裝置，所述攪拌與填裝裝置包括機(jī)械臂和安裝在機(jī)械臂一端的攪拌腔，所述攪拌腔用于攪拌混合土料并實(shí)現(xiàn)土料的填裝；

所述墻體模板上設(shè)有自動(dòng)上料裝置，用于將土料自動(dòng)放入墻體空腔內(nèi)；

所述墻體模板的頂端設(shè)有整平裝置，用于將放入墻體模板內(nèi)的土料整平；

所述墻體模板的頂端設(shè)有可伸縮至墻體模板底部的夯實(shí)柱，當(dāng)墻體蓄熱風(fēng)道成型桿插入墻體模板內(nèi)后，所述夯實(shí)柱處于墻體蓄熱風(fēng)道成型桿之間的空隙處，所述夯實(shí)柱可沿墻體模板的頂部滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述自動(dòng)上料裝置的一端設(shè)有滑輪并固定在墻體模板的頂端，自動(dòng)上料裝置的一端設(shè)有上料斗，所述滑輪與上料斗之間通過(guò)鋼絲連接。

進(jìn)一步地，所述整平裝置的下端設(shè)有可伸縮至墻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墻體模板的頂部滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述墻體模板上設(shè)有自解鎖液壓桿。

本發(fā)明還提供了利用上述裝置建造基于相變固化土的夯土墻成型方法，包括以下步驟：

步驟1，在墻體模板的一側(cè)設(shè)置吸熱材料，在在墻體模板的另一側(cè)設(shè)置絕熱保溫材料；

步驟2，將攪拌均勻的夯土墻建造土料通過(guò)自動(dòng)上料裝置放入墻體空腔內(nèi)，并通過(guò)整平裝置對(duì)土料進(jìn)行平整；

步驟3，將墻體蓄熱風(fēng)道成型桿逐層通過(guò)預(yù)制孔道模板上的圓孔插入墻體空腔內(nèi)的土料中形成多層蓄熱孔道，并通過(guò)夯實(shí)柱對(duì)蓄熱孔道之間的間隙逐層進(jìn)行夯實(shí)；

步驟4，當(dāng)夯土墻夯實(shí)結(jié)束后，利用自解鎖液壓桿松開(kāi)墻體模板，并保留絕熱保溫材料和吸溫材料；

步驟5，通過(guò)牽引系統(tǒng)將夯土墻成型裝置拖動(dòng)至夯土墻的下一個(gè)模塊處，重復(fù)步驟1-4，直至達(dá)到夯土墻預(yù)先設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度和高度為止。

進(jìn)一步地，所述夯土墻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(jìn)行混合。

進(jìn)一步地，所述的相變固化劑的組成包括：

Al₂O₃、普通硅酸鹽水泥、生石灰、木質(zhì)磺酸鈣、無(wú)水硫酸鈉與水玻璃的重量比例為：5:80:16:0.2:40:5。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明提出的夯土墻成型裝置可以快速地將混合相變固化劑的各種土通過(guò)快速成型技術(shù)夯實(shí)成成型的土墻；并且可以根據(jù)墻體需要的厚度進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)不同厚度夯土墻體的結(jié)構(gòu)要求。

3、本發(fā)明的基于相變固化土的夯土墻成型裝置，結(jié)構(gòu)合理，開(kāi)辟了夯土后墻構(gòu)造和施工的新途徑，創(chuàng)新性地研發(fā)了行走式自組裝模板系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在牽引機(jī)車的牽引下沿提前預(yù)制的混凝土墊層行走，到位后自動(dòng)定位和固定成型。

4、本發(fā)明提出的夯土墻成型方法大大加快了夯土墻體模板的安裝和拆卸，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的自動(dòng)化，為夯土墻體的快速、低成本施工開(kāi)辟了新的途徑。

5、本發(fā)明的相變固化劑中加入了無(wú)水硫酸鈉，因此該固化土可以實(shí)現(xiàn)部分相變，進(jìn)而達(dá)到最大限度地提高固化土的蓄熱容量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的相變固化土夯土成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的混合土裝載及抽拉式蓄熱風(fēng)道成型模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的后墻內(nèi)部混合土自動(dòng)填裝、整平及夯實(shí)結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的夯土后墻成型圖；

圖中標(biāo)號(hào)代表為：1—攪拌與填裝裝置；2—牽引系統(tǒng)；3—支撐骨架；4—自動(dòng)上料裝置；5—夯實(shí)柱；6—蓄熱風(fēng)道成型桿；7—自解鎖液壓桿；8—整平裝置；9—墻體模板；11—預(yù)制孔道模板；12—夯土墻體；13—預(yù)制混凝土墻頂圈梁。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

參見(jiàn)圖1～圖4，本實(shí)施例提出了一種基于相變固化土的夯土墻成型裝置，包括支撐骨架3和安裝在支撐骨架3上的墻體模板9，所述墻體模板9的兩端設(shè)有預(yù)制孔道模板11，所述預(yù)制孔道模板11的垂直方向上設(shè)有多層圓孔，所述預(yù)制孔道模板11與墻體模板9構(gòu)成墻體空腔，所述墻體空腔用于夯實(shí)土墻體；

預(yù)制孔道模板11將夯土墻體巧妙地分割為一個(gè)一個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)段。一方面，這樣的分割適應(yīng)了夯土墻成型裝置的最佳模板長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)，另一方面也使得夯土墻內(nèi)的蓄熱孔道得以規(guī)則、可靠地成型，同時(shí)也為夯土墻體的內(nèi)裝式材料和外保溫材料的固定提供了有效的支撐點(diǎn)位。同時(shí)，預(yù)制孔道模板11起到了非常重要的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)作用。在建筑墻體規(guī)范中，對(duì)于墻體的長(zhǎng)度方向上的加固有明確的要求，一般每隔3米至4米就應(yīng)該建造可靠的支撐構(gòu)件。因此，該構(gòu)件的設(shè)計(jì)和施工方案恰好符合了建筑墻體的穩(wěn)固性要求。

夯土墻成型裝置還包括牽引系統(tǒng)2，所述牽引系統(tǒng)2與支撐骨架3相連接，用于牽引夯土墻成型裝置；本實(shí)施例中，牽引系統(tǒng)2為履帶式牽引機(jī)。

夯土墻成型裝置可以在牽引機(jī)的牽引下沿提前預(yù)制的混凝土墊層行走，到位后自動(dòng)定位和固定成型，該方法大大加快了夯土墻體模板的安裝和拆卸，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的自動(dòng)化，為夯土墻體的快速、低成本施工開(kāi)辟了新的途徑。

牽引系統(tǒng)2的尾端在垂直方向上設(shè)有多層墻體蓄熱風(fēng)道成型桿6，所述墻體蓄熱風(fēng)道成型桿6通過(guò)預(yù)制孔道模板11上的圓孔插入墻體空腔中；

本實(shí)施例中將夯土墻用于溫室后墻，建成后在溫室后墻內(nèi)部留有系統(tǒng)的蓄熱風(fēng)道，該風(fēng)道可以在溫室后墻上部或者前屋角的蓄熱風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將室內(nèi)的高溫空氣吹入預(yù)制的蓄熱風(fēng)道內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫室熱量的儲(chǔ)蓄和釋放。從而達(dá)到在低成本建造夯土墻體的同時(shí)，高效地提高建筑室內(nèi)的蓄熱性能和熱穩(wěn)定性。

牽引系統(tǒng)2上設(shè)有攪拌與填裝裝置1，所述攪拌與填裝裝置1包括機(jī)械臂和安裝在機(jī)械臂一端的攪拌腔，所述攪拌腔用于攪拌混合土料并實(shí)現(xiàn)土料的填裝；

墻體模板9上設(shè)有自動(dòng)上料裝置4，用于將土料自動(dòng)放入墻體空腔內(nèi)；

其中，自動(dòng)上料裝置4的一端設(shè)有滑輪并固定在墻體模板的頂端，自動(dòng)上料裝置4的一端設(shè)有上料斗，所述滑輪與上料斗之間通過(guò)鋼絲連接。

墻體模板9的頂端設(shè)有整平裝置8，用于將放入墻體模板內(nèi)的土料整平；

其中整平裝置8的下端設(shè)有可伸縮至墻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的上部可沿墻體模板9的頂部滑動(dòng)。

所述墻體模板9的頂端設(shè)有可伸縮至墻體模板9底部的夯實(shí)柱5，當(dāng)墻體蓄熱風(fēng)道成型桿6插入墻體模板9內(nèi)后，所述夯實(shí)柱5處于墻體蓄熱風(fēng)道成型桿6之間的空隙處，所述夯實(shí)柱5可沿墻體模板9的頂部滑動(dòng)。

所述墻體模板9上設(shè)有自解鎖液壓桿7,用于固定墻體模板。

實(shí)施例2

本實(shí)施例根據(jù)夯土墻成型裝置提供了一種基于相變固化土的夯土墻成型方法，本實(shí)施例中建成的夯土墻用于溫室后墻，具體包括以下步驟：

步驟1，首先，按照需建成溫室后墻的寬度和高度，設(shè)置夯土墻裝置的墻體模板和預(yù)制孔道模板的尺寸，其中夯土墻內(nèi)側(cè)為吸熱材料，夯土墻外側(cè)為絕熱保溫材料層，放好吸熱和絕熱材料后，夯土成型機(jī)械會(huì)更根據(jù)后墻的參數(shù)驅(qū)動(dòng)液壓裝置并形成后墻的預(yù)制模具；

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(jìn)行混合，并攪拌均勻，將攪拌均勻的夯土墻建造土料通過(guò)自動(dòng)上料裝置放入墻體模板內(nèi)，并通過(guò)整平裝置對(duì)土料進(jìn)行平整；

步驟3，將墻體蓄熱風(fēng)道成型桿逐層通過(guò)端面板上設(shè)置的圓孔插入墻體模板內(nèi)形成多層蓄熱孔道，并通過(guò)夯實(shí)柱對(duì)蓄熱孔道之間的間隙逐層進(jìn)行夯實(shí)；

步驟4，當(dāng)夯土墻夯實(shí)結(jié)束后，利用自解鎖液壓桿松開(kāi)墻體模板，并保留絕熱保溫材料和吸熱材料；

步驟5，通過(guò)牽引系統(tǒng)將夯土墻成型裝置拖動(dòng)至夯土墻的下一個(gè)模塊處，重復(fù)步驟1-4，形成夯土墻的下一個(gè)模塊，最終夯實(shí)達(dá)到夯土墻預(yù)先設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度和高度為止，最后再配合預(yù)制混凝土墻頂圈梁對(duì)夯土墻體進(jìn)行加固。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例2不同之處是將相變固化劑的配方設(shè)為：

Al₂O₃、普通硅酸鹽水泥、生石灰、木質(zhì)磺酸鈣、無(wú)水硫酸鈉與水玻璃的重量比例為：5:80:16:0.2:40:5。