推鏈?zhǔn)綕袷交炷羾娚錂C(jī)組的研制

李新汶 李 鵬 張建軍 安 健 張國棟

山東中選機(jī)械設(shè)備有限公司 山東 新泰 271200

混凝土噴射技術(shù)以其工藝簡單、施工速度快、支護(hù)效果好等特點(diǎn),在井巷、隧道、公路護(hù)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(shù),與干噴相比,濕噴優(yōu)勢是生產(chǎn)效率高、粉塵濃度小,但因設(shè)備投資高、體積大,未得到廣泛的推廣應(yīng)用。在廣泛調(diào)研、考察論證的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出一種新型推鏈?zhǔn)綕袷交炷羾娚錂C(jī)組。

1 混凝土噴射機(jī)的現(xiàn)狀與存在問題

混凝土噴射機(jī)按原理分可分為泵送型與氣動(dòng)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(jī)型進(jìn)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(jī)中加水?dāng)嚢韬玫某善坊炷镣ㄟ^輸送管向工作地點(diǎn)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(dòng)能將混凝土噴射出去。泵送式混凝土噴射機(jī)的施工工藝為濕式噴射。具有效率高、輸送距離遠(yuǎn)、壽命長、粉塵濃度低、支護(hù)層質(zhì)量穩(wěn)定可靠、抗壓強(qiáng)度高、回彈小等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)：體積大、重量大、設(shè)備投資高、對混凝土的可泵送性能要求高、需配置攪拌機(jī)、清理工作繁瑣、不適用于小方量施工。

(2)氣動(dòng)型中使用最為廣泛的是轉(zhuǎn)子式。將預(yù)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)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(yīng)用于干噴和潮噴。具有體積小、重量輕、操作簡單、輸送距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)同樣明顯：粉塵大、壽命短、支護(hù)層質(zhì)量不穩(wěn)定、抗壓強(qiáng)度低、回彈大。

2 JPTS4－L型推鏈?zhǔn)綕袷交炷羾娚錂C(jī)的性能特點(diǎn)

(1)主要結(jié)構(gòu)及工作原理。JPTS4－L推鏈?zhǔn)交炷羾娚錂C(jī)組由上料機(jī)、噴射機(jī)兩部分組成。

上料機(jī)采用雙螺旋葉片機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)砂石與水泥的可調(diào)定比例配料、可控加水?dāng)嚢琛⑤斔椭羾娚錂C(jī)進(jìn)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(jī)采用鏈?zhǔn)交钊c復(fù)合式噴射缸配合機(jī)構(gòu),將攪拌好的濕式混凝土帶入噴射口,由壓縮空氣噴出,實(shí)現(xiàn)濕式混凝土的噴射作業(yè)；可變量速凝劑添加系統(tǒng)負(fù)責(zé)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(dòng)機(jī)、出料彎頭等組成。

(2)主要特點(diǎn)。既定的配料螺旋系統(tǒng)輸出恒定量的沙石,根據(jù)水泥用量的不同調(diào)節(jié)水泥料斗旁的閘門開啟大小調(diào)整出不同標(biāo)號的混凝土。配合好的料落入攪拌輸送系統(tǒng),并加水?dāng)嚢栎斔?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(nèi)。實(shí)現(xiàn)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(zhì)量的穩(wěn)定性。自動(dòng)添加速凝劑,速凝劑用量可無極調(diào)節(jié),適應(yīng)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(shí)。

3 試驗(yàn)簡介

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

設(shè)計(jì)噴射混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度25 MPa,使用JPTS4－L型推鏈?zhǔn)綕袷交炷羾娚錂C(jī),混凝土坍落度設(shè)計(jì)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(jī)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(fēng)壓0.4MPa,輸送距離70m,輸送管內(nèi)徑64mm。

試驗(yàn)結(jié)果：

機(jī)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(shí)間 初凝＜5min終凝 ＜12min

28天養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 平均23.1MPa

4 結(jié)束語

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表明,JPTS4－L型推鏈?zhǔn)綕袷交炷羾娚錂C(jī)組自動(dòng)化程度高、壽命長,不僅使用成本低、支護(hù)效果好,更重要的體現(xiàn)在低塵對施工人員健康的保護(hù)和回彈量小對環(huán)境的呵護(hù)。