CN109798132A - 一种混凝土喷射装置及喷射方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混凝土喷射装置及喷射方法，喷射装置包括：喷射机；喷嘴，其包括两个输入端口，其中一个输入端口与喷射机连通，另一个输入端口与速凝剂供给设备连通；速凝剂供给设备进一步包括：壳体，其侧壁处设有用以添加液体速凝剂的吸料口，壳体的一端设有出料口，壳体的内部构成密封腔；自吸螺杆，其设于壳体的内部，用以将液体速凝剂从吸料口处吸入、并从出料口处排出；驱动装置，其设于壳体的另一端，驱动装置的输出轴与自吸螺杆的杆端连接，驱动装置控制自吸螺杆的转速从而控制液体速凝剂的流量；雾化器，用以将速凝剂以雾化状态与混凝土拌合料混合；液体速凝剂从出料口排出、通过雾化器的雾化作用后在喷嘴处与混凝土拌合料混合。

Description

一种混凝土喷射装置及喷射方法

技术领域

本公开一般涉及地下工程机械技术领域，具体涉及一种混凝土喷射装置及喷射方法。

背景技术

喷射混凝土技术广泛应用于隧道、地铁、矿山等地下工程的洞室围岩表面支护中，是隧道新奥法施工的三大支撑技术之一。喷射混凝土能及时对开挖洞室进行支护，并结合锚杆、钢拱架、钢筋网等，形成整体支护结构，能有效抑制围岩的变形，给施工安全带来保证。其中速凝剂是喷射混凝土的必须外加剂，主要作用使混凝土速凝快硬，提高一次喷层厚度，降低回弹，就是因为速凝剂的存在，才使得喷射混凝土在地下洞室围岩支护中发挥了应有的作用。

目前，国内主要有两种喷射混凝土工艺，即湿喷和***。

湿喷混凝土工艺为水泥、石子、砂子、水、减水剂在拌合站中搅拌均匀，倒入商混车中运送到施工现场；湿喷混凝土采用液体速凝剂，湿拌料通过湿喷机，在高压风或者泵送的压力下，经由输料管运送至喷嘴处，并在喷嘴处加入液体速凝剂，喷射至围岩表面。由于湿喷混凝土的强度高、回弹小、粉尘小等优势，应用越来越广泛，成为了主要的喷射方式。

***混凝土工艺为水泥、石子、砂子、少量水在拌合站中搅拌均匀，运送至喷射现场；***混凝土采用粉状速凝剂，通过人工或者上料机，与混凝土拌合料一起加入干喷机中，在高压风的作用下，混合料经由输料管运送至喷嘴处，并在喷嘴处加水，喷射至围岩表面。

现有的上述喷射混凝土工艺，存在速凝剂的掺量控制不精确、与混凝土混合不均匀的问题，致使喷射混凝土大量的脱落，给工程安全带来隐患。

此外，喷射混凝土工艺中，液体速凝剂主要应用于湿喷混凝土中，而无法应用到***混凝土中。在湿喷混凝土过程中，通过湿喷机中的计量泵进行添加。目前，液体速凝剂存在掺量控制不精确、与混凝土料混合不均匀等问题，致使湿喷混凝土大量的脱落，严重影响施工效率，给工程安全带来隐患。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够提高混凝土喷射质量的混凝土喷射方案。

第一方面，本申请实施例提供了一种混凝土喷射装置，包括：

喷射机；

喷嘴，其包括两个输入端口，其中一个所述输入端口与所述喷射机连通，另一个所述输入端口与速凝剂供给设备连通；

所述速凝剂供给设备进一步包括：

壳体，其侧壁处设有用以添加液体速凝剂的吸料口，所述壳体的一端设有出料口，所述壳体的内部构成密封腔；

自吸螺杆，其设于所述壳体的内部，用以将所述液体速凝剂从所述吸料口处吸入、并从所述出料口处排出；

驱动装置，其设于所述壳体的另一端，所述驱动装置的输出轴与所述自吸螺杆的杆端连接，所述驱动装置控制所述自吸螺杆的转速从而控制所述液体速凝剂的流量；

雾化器，用以将所述速凝剂以雾化状态与混凝土拌合料混合；

所述液体速凝剂从所述出料口排出、通过所述雾化器的雾化作用后在所述喷嘴处与混凝土拌合料混合。

在本申请的某些实施例中，所述驱动装置还包括减速机，所述减速机的输出轴与所述自吸螺杆的杆端连接。

进一步的，所述驱动装置还包括电机，所述减速机的输入轴与所述电机输出轴连接。

在本申请的某些实施例中，所述速凝剂供给设备还包括控制器，所述控制器与所述减速机连接，通过调节所述减速机的传动比来控制所述自吸螺杆的转速，进而控制所述驱动螺杆对液料的输出流量。

在本申请的某些实施例中，所述控制器包括用以显示液体输出流量的显示装置。通过数显控制器，能在显示器上显示速凝剂的流量，以便于清楚观察和精确控制液体速凝剂的掺量。

在本申请的另一些实施例中，所述驱动装置为控制电机，所述控制电机的输出轴直接与所述自吸螺杆的杆端连接，所述控制器设于所述控制电机中。

所述喷射机与压缩空气管路连通。

所述出料口通过速凝剂管路与所述雾化器的进液口连通，所述雾化器的喷雾口与所述的另一个所述输入端口连通。

还包括水管支路，所述水管支路在所述出料口之后、在所述雾化器的进液口之前连通到所述速凝剂管路中。具体的，可以通过三通管将水管支路连通至所述管路中，所述三通管的一个输入端口与所述出料口连接，所述三通管的另一个输入端口与水管连接，所述三通管的输出端口与所述雾化器连接。设置水管支路的喷射装置，可以将液体速凝剂应用到***混凝土工艺中。通过三通管的设置，将液体速凝剂和水在雾化器中雾化，可以大大减少液体速凝剂与水的水化过程时间，从而使将液体速凝剂应用到干喷工艺中成为可能。

第二方面，本申请实施例提供了一种混凝土喷射方法，包括以下步骤：

利用速凝剂的定量供给设备来定量提供液体速凝剂；

利用雾化器对所述液体速凝剂进行雾化；

将雾化后的所述液体速凝剂与待喷射的干拌混凝土或湿喷混凝土混合，并进行喷射作业。

本申请实施例提供的混凝土喷射装置，能将液体速凝剂应用于***混凝土和湿喷混凝土中。使用液体速凝剂和喷雾功能，能使速凝剂在雾化状态下与混凝土拌合料迅速水化反应，提高凝结效果。

相对于湿喷，雾化装置使液体速凝剂与混凝土料混合充分，减少水化时间，并且与混凝土料混合均匀，在起到显著的快速混合的效果的同时，定量供给设备可以更加精确的控制液体速凝剂的掺量，从而避免传统湿喷作业所造成的湿喷混凝土大量脱落的问题，大大提高施工效率，大大降低工程的安全隐患。

相对于***工艺所采用的粉状速凝剂，通过将液体速凝剂雾化可以将液体速凝剂应用到干喷混凝土工艺中来。在干喷混凝土中使用液体速凝剂可以减少与水的水化过程时间，可以很好的控制现场应用时的掺量，避免产生大量的粉尘，从而避免传统干喷作业时所遇到的混凝土强度衰减严重、离散性大的缺点。

该设备无需针对现有的喷射装置进行改进，即可实现对液体速凝剂的快速精确的雾化喷射，在充分利用现有喷射装置的同时，通过对定量供给设备较低的制作成本，即可大大改善喷射质量和喷射环境，绿色环保。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本申请实施例中液体速凝剂定量供给设备的结构示意简图；

图2示出了本申请实施例中采用该设备的湿喷混凝土工艺流程图；

图3示出了本申请实施例中采用该设备的***混凝土工艺流程图；

元件标号说明

1 电机

2 减速机

3 数显控制器

4 吸料口

5 壳体

6 出料口

7 雾化器

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，通常在此附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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、完整的描述。

如图1所示，本申请实施例提供了一种液体速凝剂的喷射装置，该喷射装置包括喷射机、喷嘴、定量供给设备和雾化器。喷射机与提供压缩空气的管路连通，喷射机的喷嘴包括两个输入端口，其中一个输入端口与喷射机连通，喷嘴的另一个输入端口与定量供给设备中的雾化器的喷雾口连通。

定量供给设备包括：电机1、减速机2、数显控制器3、壳体5和自吸螺杆。

壳体的侧壁处设有用以添加液体速凝剂的吸料口4，壳体的一端设有出料口6，壳体的内部构成密封腔。自吸螺杆设于壳体5的内部，用以将液体速凝剂从吸料口处吸入、并从出料口处排出。电机作为驱动装置设于壳体的另一端，电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与自吸螺杆的杆端连接。减速机上设有数显控制器，数显控制器可以调节减速机的传动比控制减速机输出轴的转速(即自吸螺杆的转速)，从而控制液料的输出流量。可以理解的是，壳体、自吸螺杆、电机、减速机和数显控制器共同构成了螺杆泵，表1示出了螺杆泵流量参数。

表1螺杆泵流量参数

开度	每分钟转数	每转流量/ml	分钟	1000毫升	每小时吐出量/ml
						0	30	9	60	0.001	16.2
0.5	40	9	60	0.001	21.6
						1	50	9	60	0.001	27
1.5	60	9	60	0.001	32.4
						2	70	9	60	0.001	37.8
2.5	80	9	60	0.001	43.2
						3	90	9	60	0.001	48.6
3.5	100	9	60	0.001	54
						4	110	9	60	0.001	59.4

可以看出，通过数显控制器调节螺杆的转数，进而可以控制液体速凝剂的流量。

壳体的出料口设有接口连接件，并可以根据需要连接管路。当采用湿喷时，接口连接件直接与雾化器的进液口连通；当采用***法时，接口连接件先与三通管连通，三通管的另一个输入端口与水管连接，三通管的输出端口与雾化器连通。液体速凝剂从出料口排出、通过雾化器的雾化作用后在喷嘴处与混凝土拌合料混合。

电机主要提供动力，减速机降低电机的转速，数显控制器控制液体速凝剂的掺量，自吸螺杆传送液体速凝剂，雾化器使液体速凝剂进行不同的雾化效果。

可以理解的时，对于可以直接精确控制自吸螺杆转速的控制电机，即使没有减速机和数显控制器，因为其仍能实现对自吸螺杆的控制进而控制液体速凝剂的流量，因此仍在本申请的保护范围之内。

具体的可以为，液体速凝剂从料桶中通过软管接入进料口4，启动电机1，减速机2与电机1相连，数显控制器与减速机2相连，可以与减速机2一起控制螺杆的转速，从而控制液体速凝剂的流量，液体速凝剂在螺杆中运送，经由出料口6进入雾化器7中，将液体速凝剂雾化，整个设备提供的压力将液体速凝剂压入喷嘴处，与混凝土拌合料充分混合，喷射至受喷面，从而完成整个液体速凝剂的输送过程。

其中，采用湿喷混凝土工艺流程时，定量供给设备中壳体的出料口直接与雾化器连接。湿喷混凝土工艺流程如图2所示，水泥、石子、砂子、水在搅拌站拌和好，用商混车运送到施工现场，倒入喷射机中，在喷嘴处加入由定量供给设备提供的雾化后的液体速凝剂，雾化后的液体速凝剂与混凝土拌合料在喷嘴处快速充分混合，可直接喷射至受喷面。

本申请实施例还可以应用到***混凝土中来。

传统的***混凝土主要应用粉状速凝剂，一般通过螺杆上料机或者人工进行添加。由于粉状速凝剂与混凝土拌合料水化需要一定的时间，因此现场应用时掺量过大，且产生大量的粉尘，造成混凝土强度衰减严重、离散性大。

本申请实施例采用***混凝土工艺流程时，定量供给设备中壳体的出料口先与三通管连通，三通管的另一个输入端口与水管连接，三通管的输出端口与雾化器连通。***混凝土工艺流程如图3所示，水泥、石子、砂子和少量水，在搅拌站拌合好，用翻斗车运送至施工现场，通过上料机或人工，将拌合料放入喷射机中，液体速凝剂通过该定量供给设备进入高压水管中，与水一同运送至喷嘴处，喷嘴处设有雾化器，使混合液充分雾化，与混凝土料混合，喷射至受喷面。

相对于干喷粉状速凝剂，在干喷混凝土中使用液体速凝剂可以减少与水的水化过程时间，可以很好的控制现场应用时的掺量，避免产生大量的粉尘，从而避免传统干喷作业时所遇到的混凝土强度衰减严重、离散性大的缺点。将液体速凝剂应用于***混凝土中，能大大降低***混凝土的回弹和粉尘，提高喷射混凝土强度。传统干喷混凝土回弹量一般为25％～40％，粉尘浓度为1120～1470mg/m3；采用该装置的工艺，回弹量为8％～15％，粉尘浓度为76～135mg/m3，且能大大减少湿喷混凝土的坍落。

本申请实施例提供的设备由于其内部具有密封腔，在螺杆转动下会产生真空，因此具有自吸功能。通过数显控制器，能精确控制液体速凝剂的掺量，并能在显示器上显示速凝剂的流量，以便于清楚观察和及时调整液体速凝剂掺量。雾化器可随时进行拆卸，其中含有动力元件，可以对液体速凝剂进行不同程度的雾化效果，有利于液体速凝剂与混凝土拌合料进行充分混合，从而提高喷射混凝土的性能。

通过本发明的液体速凝剂定量供给设备，实现了在***和湿喷混凝土中使用液体速凝剂，且该设备能精确控制液体速凝剂的掺量，并可以将液体速凝剂进行雾化，使得与混凝土拌合料的混合更加均匀，从而提高喷射混凝土的性能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种混凝土喷射装置，其特征在于，包括：

喷射机；

喷嘴，其包括两个输入端口，其中一个所述输入端口与所述喷射机连通，另一个所述输入端口与速凝剂供给设备连通；

所述速凝剂供给设备进一步包括：

壳体，其侧壁处设有用以添加液体速凝剂的吸料口，所述壳体的一端设有出料口，所述壳体的内部构成密封腔；

自吸螺杆，其设于所述壳体的内部，用以将所述液体速凝剂从所述吸料口处吸入、并从所述出料口处排出；

驱动装置，其设于所述壳体的另一端，所述驱动装置的输出轴与所述自吸螺杆的杆端连接，所述驱动装置控制所述自吸螺杆的转速从而控制所述液体速凝剂的流量；

雾化器，用以将所述速凝剂以雾化状态与混凝土拌合料混合；

所述液体速凝剂从所述出料口排出、通过所述雾化器的雾化作用后在所述喷嘴处与混凝土拌合料混合。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述驱动装置还包括减速机，所述减速机的输出轴与所述自吸螺杆的杆端连接。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述驱动装置还包括电机，所述减速机的输入轴与所述电机的输出轴连接。

4.根据权利要求2所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述速凝剂供给设备还包括控制器，所述控制器与所述减速机连接，通过调节所述减速机的传动比来控制所述自吸螺杆的转速。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述控制器包括用以显示液体输出流量的显示装置。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述驱动装置为控制电机，所述控制电机的输出轴直接与所述自吸螺杆的杆端连接。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述喷射机与压缩空气管路连通。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，所述出料口通过速凝剂管路与所述雾化器的进液口连通，所述雾化器的喷雾口与所述的另一个所述输入端口连通。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土喷射装置，其特征在于，还包括水管支路，所述水管支路在所述出料口之后、在所述雾化器的进液口之前连通到所述速凝剂管路中。

10.一种混凝土喷射方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用速凝剂的定量供给设备来定量提供液体速凝剂；

利用雾化器对所述液体速凝剂进行雾化；

将雾化后的所述液体速凝剂与待喷射的干拌混凝土或湿喷混凝土混合，并进行喷射作业。