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,濕噴是近幾年發展起步的新型混凝土噴射技術,與干噴相比,濕噴優勢是生產效率高、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、支護層質量穩定可靠、抗壓強度高、回彈小等優點。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、輸送距離遠等優點,缺點同樣明顯：粉塵大、壽命短、支護層質量不穩定、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、攪拌輸送系統、操作按鈕、水系統等組成。

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；可變量速凝劑添加系統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、電動機、出料彎頭等組成。

(2)主要特點。既定的配料螺旋系統輸出恒定量的沙石,根據水泥用量的不同調節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,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定性。自動添加速凝劑,速凝劑用量可無極調節,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境的呵護。