CN111828046A - 一种混凝土喷射***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土喷射***及其控制方法。所述混凝土喷射***包括混凝土泵、压缩空气泵、多组外加剂调控设备、信息控制***和回弹率检测***，每组外加剂调控设备包括外加剂泵、控制装置和混流装置。所述控制方法包括如下步骤：1)在信息控制***中设定好参数值；2)启动泵送，外加剂被输送至对应混流装置，混凝土依次经过各混流装置并与外加剂混合，控制装置根据信息控制***的指令控制外加剂的初始流量及混合时间；3)喷射混凝土；4)回弹率检测***对混凝土的回弹率数据进行检测并反馈，若信息控制***判断当前数据不达标，则向控制装置发出外加剂调节指令，重复该过程直至数据达标。本发明实现混凝土配合比的在线优化，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土湿喷设备技术领域，特别地，涉及一种混凝土喷射***及其控制方法。
背景技术
喷射混凝土是将胶凝材料、粗细集料、外加剂等物料按一定比例拌制后送入喷射设备，借助压缩空气或其他动力输送，高速喷至受喷面所形成的一种混凝土。根据拌合方法和压送方式的区别，喷射混凝土的施工工艺主要可分为干喷法和湿喷法，前者存在粉尘大、混凝土均质性差等问题，已逐渐被淘汰，而湿喷法由于在喷射过程中具有粉尘相对较少且湿喷混凝土质量易于控制等优点，目前已成为喷射混凝土的主要施工方式。在湿喷设备方面，目前使用的喷射混凝土机械手，在地质复杂、条件恶劣的环境下难以发挥其作用，而混凝土湿喷台车则具有生产能力大、输送距离远、机型小巧、功能多和自动化程度高的优势，足够适应我国地势多变、地形复杂的施工需求。
然而，目前混凝土喷射台车在作业时存在混凝土配合比不合理、湿喷控制不准等问题，经常导致混凝土喷射回弹率过大，不仅造成混凝土大量浪费，还极大地增加了施工成本、延长了施工周期，既严重影响施工效率，又增大了人员施工作业的安全风险。因此，研究控制湿喷射混凝土的回弹率的技术具有重要的实际价值。
喷射混凝土的回弹率一般采用平均回弹率表示，即受喷面上溅落的混凝土的总质量(即回弹量)与喷射出的混凝土总质量的比值的百分率。如前所述，影响回弹率的一个重要因素是配合比设计，配合比设计实质上是对混凝土的性能进行调节，直至其符合施工要求(如具备良好的力学性能、耐久性和低回弹率)。目前常用的确定配合比设计的方法为：首先根据拌合物性能设计要求试配出若干个配方，根据试配结果对混凝土基准配合比的胶凝材料用量、砂率和水胶比略作调整，随后在水胶比保持不变条件下根据回弹率和混凝土质量对配合比进行优化。
添加外加剂是喷射混凝土配合比优化过程中的关键一环，是当前调节喷射混凝土性能的主要措施，因此，可通过改变外加剂的用量实现对混凝土性能的调节，进而对湿喷混凝土的回弹率进行控制。但现存的问题就是如何才能通过准确控制外加剂的用量来调节混凝土的性能，使其在泵送时具有良好的流动性，而在喷射时又具有较大的粘度，以达到控制回弹率的目的。
受限于现有湿喷台车的结构，目前的喷射方法不能实时优化混凝土的配合比，因此，当进行试喷想要获得最佳喷射效果与最小回弹率时，或者实际施工出现了堵管或高回弹率问题时，通常需要多次人工重新配料，循环往复运输材料，重复作业过程，这造成了大量的材料浪费和时间消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在作业实时调整混凝土配合比进而调控回弹率的技术方案，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土喷射***，包括动力***、外加剂调控***、信息控制***、回弹率检测***和喷头；
所述动力***包括混凝土泵，所述混凝土泵设置在混凝土管路上并用于为输送混凝土提供动力；
所述外加剂调控***包括至少一组外加剂调控设备，每组外加剂调控设备均包括外加剂泵、控制装置和混流装置，所述外加剂泵设置在外加剂管路上并用于为输送外加剂提供动力，所述控制装置设置在外加剂管路上并用于检测和调控外加剂的各项参数，所述混流装置设置在外加剂管路与混凝土管路的交汇位置并用于实现混凝土与外加剂混合均匀；
所述喷头设置在混凝土管路的末端并用于将混合好的喷凝土喷射在作业面上；
所述回弹率检测***用于实时检测回弹率数据；
所述信息控制***与回弹率检测***及各控制装置间实现信号传输，通过对反馈的混凝土回弹数据以及外加剂参数数据进行分析处理，向对应控制装置发出调控指令。
优选地，所述动力***还包括压缩空气泵，所述压缩空气泵与各混流装置连接并用于为外加剂与混凝土的充分混合及后续输送提供动力。
优选地，所述信息控制***为计算机。
优选地，各混流装置按混凝土的外加剂添加顺序依次设置在混凝土管路上。
优选地，在混凝土管路上还设有用于调节混凝土流量的调控装置，所述调控装置位于混凝土泵和第一个混流装置之间，且调控装置与信息控制***之间实现信号传输。
优选地，在所述喷头位置设有混凝土成分检测仪，以便于了解调整配合比后的混凝土的喷射特性。所述混凝土成分检测仪可以设置在喷头内，也可以设置在喷头的出口位置的上方。
优选地，所述混凝土喷射***配合湿喷台车使用。
具体地，外加剂调控***根据其内部装置的不同作用分别设置在湿喷台车上的不同位置。其中，外加剂调控***的前若干个外加剂调控设备主要用于对混凝土的流动性进行调控，例如加入减水剂等，使其在在泵送时具有良好的流动性，有利于顺畅输送，防止出现堵管等现象，因此这一部分主要分布在湿喷台车的泵送区域；而外加剂调控***的后若干个外加剂调控设备则主要用于对混凝土的粘度进行调控，例如加入增粘剂和速凝剂等，使其在喷射时具有良好的粘聚力，减少混凝土的脱落和滑移，以控制回弹率，因此这一部分主要分布在靠近喷头的区域。
优选地，在所述湿喷台车的泵送区域设置有泵送压力异常监测报警装置，以监测并预防混凝土堵管现象的发生。
本发明还提供了一种基于上述混凝土喷射***的控制方法，包括如下步骤：
步骤1)在信息控制***中设定好参数值；
步骤2)启动泵送，混凝土通过混凝土管路依次输送至各混流装置，各外加剂通过外加剂管路输送至对应的混流装置中，各控制装置根据来自信息控制***的指令控制对应外加剂进入混流装置中的初始流量及混合时间；
步骤3)通过喷头将混合好的混凝土喷射在作业面上；
步骤4)在喷射期间，回弹率检测***根据从作业面脱落的回弹材料对混凝土的回弹率数据进行实时检测，并反馈给信息控制***，信息控制***判断当前的回弹率数据是否超过设定范围值，若否则保持不变，若是则结合外加剂的实时参数向控制装置发出指令，使其对加入的外加剂进行调节，重复上述检测-反馈-判断-调节的过程，直至回弹率数据符合设定要求。
在本发明中，所述控制装置通过控制外加剂开始加入和停止加入的动作来控制外加剂与混凝土的混合时间。
本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果：
1、本发明配合回弹率检测***设置信息控制***和外加剂调控***，实现对作业过程中对外加剂流量的精准调节，在线实时优化混凝土配合比，改善混凝土的流动性与粘聚性，从而控制混凝土的回弹率，避免人工重复配料操作，提升试喷效率，减少混凝土用量以及回弹导致的材料浪费，降低施工成本。
2、本发明中的外加剂调控设备的数量为多组，且每一组外加剂调控设备对应一种外加剂，各外加剂调控设备在进入混流装置前互相独立、互不干扰，可实现对混凝土配方中所有外加剂的单独调控。
3、本发明通过设置与混流装置连接的压缩空气泵，可作为辅助动力实现外加剂与混凝土的充分混合，并有利于对混凝土进行后续输送和喷射。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明实施例1中的混凝土喷射***的结构示意图；
图2是图1中混凝土喷射***的控制方法的流程图；
图中，01混凝土管路，02外加剂管路，03作业面，04回弹材料；1混凝土泵，2外加剂泵，3控制装置，4混流装置，5压缩空气泵，6信息控制***，7回弹率检测***，8喷头。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参见图1，一种混凝土喷射***，包括动力***、外加剂调控***、信息控制***6、回弹率检测***7和喷头8。
所述动力***包括混凝土泵1，所述混凝土泵1设置在混凝土管路01上并用于对混凝土进行密集挤压输送。
所述外加剂调控***包括多组外加剂调控设备，每组外加剂调控设备均包括外加剂泵2、控制装置3和混流装置4。所述外加剂泵2设置在外加剂管路02上并用于为输送外加剂提供动力，所述控制装置3设置在外加剂管路02上并用于检测和调控外加剂的各项参数，包括流量、密度、压力、温度和混合时长等，所述混流装置4设置在外加剂管路02与混凝土管路01的交汇位置并用于实现混凝土与外加剂混合均匀，各混流装置按混凝土的外加剂添加顺序沿混凝土管路依次设置。
所述动力***还包括压缩空气泵5，所述压缩空气泵5与各混流装置4连接并用于为外加剂与混凝土的充分混合及后续输送提供动力。
所述喷头8设置在混凝土管路01的末端并用于将混合好的喷凝土喷射在作业面03上。
所述回弹率检测***7用于实时检测回弹率数据。在本实施例中，所述回弹率检测***具体为一个可在空间内自由移动的视觉检测装置，该装置可通过扫描得到掉落在地面上的混凝土的体积(即回弹材料的体积)，由于喷出混凝土的密度参数已知(在信息控制***中输入混凝土本身的参数以及外加剂的参数)，因此在信息控制***中可计算得到回弹量，进而计算得到当前配合比条件下混凝土的回弹率。
所述信息控制***6与回弹率检测***7及各控制装置3之间实现信号传输，通过对反馈的混凝土回弹数据以及外加剂参数数据进行分析处理，向对应的控制装置3发出调控指令。
在本实施例中，所述信息控制***6具体为计算机。
在本实施例中，在所述喷头8内设置有混凝土成分检测仪。
在本实施例中，所述混凝土喷射***配合湿喷台车使用，在所述湿喷台车的泵送区域设置有泵送压力异常监测报警装置。
一并参见图2，上述混凝土喷射***的控制方法，包括如下步骤：
步骤1)按照计算好的配合比将一定质量的水泥、粗细集料、矿物掺合料和水拌合，用混凝土运输罐车运至作业地点；
步骤2)将计算配合比中的各外加剂的初始用量、混合时间、回弹率允许范围值、温度、混合前的混凝土密度等信息输入信息控制***6中，并将混凝土转移至湿喷台车的料斗中；
步骤3)启动泵送，混凝土在混凝土泵1的作用下沿混凝土管路01输送，并依次经过各混流装置4，同时，各外加剂在外加剂泵2通过对应的外加剂管路输送至各混流装置4中，各控制装置3根据来自信息控制***6的指令控制对应外加剂进入混流装置4中的初始流量及混合时间，使混凝土与不同外加剂在混流装置中的混合过程按照预设目标进行；
步骤4)混合好的混凝土最终通过喷头8喷射在作业面03上；
步骤5)在喷射期间，回弹率检测***7根据从作业面03上脱落的回弹材料04对混凝土的回弹率数据进行实时检测，并反馈给信息控制***6，信息控制***6判断当前的回弹率数据是否超过设定范围值，若否则保持不变，若是则结合外加剂的实时参数向控制装置3发出指令，使其对对应加入的外加剂进行调节，重复上述检测-反馈-判断-调节的过程，直至回弹率数据符合设定要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种混凝土喷射***，其特征在于，包括动力***、外加剂调控***、信息控制***、回弹率检测***和喷头；
所述动力***包括混凝土泵，所述混凝土泵设置在混凝土管路上并用于为输送混凝土提供动力；
所述外加剂调控***包括至少一组外加剂调控设备，每组外加剂调控设备均包括外加剂泵、控制装置和混流装置，所述外加剂泵设置在外加剂管路上并用于为输送外加剂提供动力，所述控制装置设置在外加剂管路上并用于检测和调控外加剂的各项参数，所述混流装置设置在外加剂管路与混凝土管路的交汇位置并用于实现混凝土与外加剂混合均匀；
所述喷头设置在混凝土管路的末端并用于将混合好的喷凝土喷射在作业面上；
所述回弹率检测***用于实时检测回弹率数据；
所述信息控制***与回弹率检测***及各控制装置间实现信号传输，通过对反馈的混凝土回弹数据以及外加剂参数数据进行分析处理，向对应控制装置发出调控指令。
2.根据权利要求1所述混凝土喷射***，其特征在于，所述动力***还包括压缩空气泵，所述压缩空气泵与各混流装置连接并用于为外加剂与混凝土的充分混合及后续输送提供动力。
3.根据权利要求2所述混凝土喷射***，其特征在于，所述信息控制***为计算机。
4.根据权利要求2所述混凝土喷射***，其特征在于，各混流装置按混凝土的外加剂添加顺序依次设置在混凝土管路上。
5.根据权利要求2所述混凝土喷射***，其特征在于，在所述喷头位置设有混凝土成分检测仪。
6.根据权利要求2～5所述混凝土喷射***，其特征在于，所述混凝土喷射***配合湿喷台车使用。
7.根据权利要求6所述混凝土喷射***，其特征在于，在所述湿喷台车的泵送区域设置有泵送压力异常监测报警装置。
8.一种基于权利要求2～7中任意一项所述混凝土喷射***的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)在信息控制***中设定好参数值；
步骤2)启动泵送，混凝土通过混凝土管路依次输送至各混流装置，各外加剂通过外加剂管路输送至对应的混流装置中，各控制装置根据来自信息控制***的指令控制对应外加剂进入混流装置中的初始流量及混合时间；
步骤3)通过喷头将混合好的混凝土喷射在作业面上；
步骤4)在喷射期间，回弹率检测***根据从作业面脱落的回弹材料对混凝土的回弹率数据进行实时检测，并反馈给信息控制***，信息控制***判断当前的回弹率数据是否超过设定范围值，若否则保持不变，若是则结合外加剂的实时参数向控制装置发出指令，使其对加入的外加剂进行调节，重复上述检测-反馈-判断-调节的过程，直至回弹率数据符合设定要求。
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