推鏈式濕式混凝土噴射機組的研制

李新汶 李 鵬 張建軍 安 健 張國棟

山東中選機械設備有限公司 山東 新泰 271200

混凝土噴射技術以其工藝簡單、施工速度快、支護效果好等特點,在井巷、隧道、公路護坡等工程施工中得到大量使用。噴射混凝土的方式分為干噴、潮噴、濕噴三種,其中,干噴和潮噴已被廣泛使用,濕噴是近幾年發(fā)展起步的新型混凝土噴射技術,與干噴相比,濕噴優(yōu)勢是生產效率高、粉塵濃度小,但因設備投資高、體積大,未得到廣泛的推廣應用。在廣泛調研、考察論證的基礎上,設計出一種新型推鏈式濕式混凝土噴射機組。

1 混凝土噴射機的現狀與存在問題

混凝土噴射機按原理分可分為泵送型與氣動型兩大類；按施工工藝分可分為干噴、潮噴、濕噴三類。下面以使用最為廣泛的幾種機型進行分析。

(1)泵送型中使用最為廣泛的是輸送泵式,以混凝土輸送泵作為載體,將攪拌機中加水攪拌好的成品混凝土通過輸送管向工作地點輸送,在輸送管出口添加液體速凝劑和壓縮空氣,利用壓縮空氣的動能將混凝土噴射出去。泵送式混凝土噴射機的施工工藝為濕式噴射。具有效率高、輸送距離遠、壽命長、粉塵濃度低、支護層質量穩(wěn)定可靠、抗壓強度高、回彈小等優(yōu)點。其缺點：體積大、重量大、設備投資高、對混凝土的可泵送性能要求高、需配置攪拌機、清理工作繁瑣、不適用于小方量施工。

(2)氣動型中使用最為廣泛的是轉子式。將預先拌合好的干拌混凝土,在入料口處人工加入干粉速凝劑后,通過轉子旋轉將料送至通用壓縮空氣的噴射口,在輸送管出口處加水后噴出。主要應用于干噴和潮噴。具有體積小、重量輕、操作簡單、輸送距離遠等優(yōu)點,缺點同樣明顯：粉塵大、壽命短、支護層質量不穩(wěn)定、抗壓強度低、回彈大。

2 JPTS4－L型推鏈式濕式混凝土噴射機的性能特點

(1)主要結構及工作原理。JPTS4－L推鏈式混凝土噴射機組由上料機、噴射機兩部分組成。

上料機采用雙螺旋葉片機構,負責砂石與水泥的可調定比例配料、可控加水攪拌、輸送至噴射機進料口。由砂石料斗、水泥料斗、配料螺旋系統(tǒng)、攪拌輸送系統(tǒng)、操作按鈕、水系統(tǒng)等組成。

噴射機采用鏈式活塞與復合式噴射缸配合機構,將攪拌好的濕式混凝土帶入噴射口,由壓縮空氣噴出,實現濕式混凝土的噴射作業(yè)；可變量速凝劑添加系統(tǒng)負責速凝劑的定量添加。由底盤、緊鏈器、主鏈輪、回鏈輪、密封活塞、缸體、料斗、速凝劑泵、氣路系統(tǒng)、電動機、出料彎頭等組成。

(2)主要特點。既定的配料螺旋系統(tǒng)輸出恒定量的沙石,根據水泥用量的不同調節(jié)水泥料斗旁的閘門開啟大小調整出不同標號的混凝土。配合好的料落入攪拌輸送系統(tǒng),并加水攪拌輸送,通過球閥控制水的用量,能夠使混凝土保持在規(guī)定的塌落度范圍內。實現集加水、攪拌、輸送于一體,水灰比可控等功能,保證了混凝土質量的穩(wěn)定性。自動添加速凝劑,速凝劑用量可無極調節(jié),適應不同品種速凝劑。水灰比大于0.4,噴槍頭不需再次加水,噴頭處粉塵濃度小于8mg/m3,回彈量小于10%。易損件壽命長,≥200小時。

3 試驗簡介

模擬煤礦井下巷道工作環(huán)境,巷道斷面4m×2.8m,網片φ4×800×1600mm,噴層厚150mm。

設計噴射混凝土設計強度25 MPa,使用JPTS4－L型推鏈式濕式混凝土噴射機,混凝土坍落度設計為100～130 mm,配合比如下：水：泥：砂：碎石＝1：2.24：1.83；水灰比：0.45；液體無堿速凝劑4%,每立方米混凝土水泥用量427 kg。

人員配置：開機1人,上料2人,上水泥1人,噴槍1人,共5人。

噴射前,用高壓水清洗被噴射面,噴射距離保持在0.8～1.2m,盡量保持垂直噴射,風壓0.4MPa,輸送距離70m,輸送管內徑64mm。

試驗結果：

機旁粉塵量2～3mg/m3

噴頭處粉塵量6～8 mg/m3

回彈量 拱部11%～12% 邊墻6%～8%

速凝時間 初凝＜5min終凝 ＜12min

28天養(yǎng)護強度 平均23.1MPa

4 結束語

由以上實驗結果對比表明,JPTS4－L型推鏈式濕式混凝土噴射機組自動化程度高、壽命長,不僅使用成本低、支護效果好,更重要的體現在低塵對施工人員健康的保護和回彈量小對環(huán)境的呵護。