推链式湿式混凝土喷射机组的研制

李新汶 李 鹏 张建军 安 健 张国栋

山东中选机械设备有限公司 山东 新泰 271200

混凝土喷射技术以其工艺简单、施工速度快、支护效果好等特点,在井巷、隧道、公路护坡等工程施工中得到大量使用。喷射混凝土的方式分为干喷、潮喷、湿喷三种,其中,干喷和潮喷已被广泛使用,湿喷是近几年发展起步的新型混凝土喷射技术,与干喷相比,湿喷优势是生产效率高、粉尘浓度小,但因设备投资高、体积大,未得到广泛的推广应用。在广泛调研、考察论证的基础上,设计出一种新型推链式湿式混凝土喷射机组。

1 混凝土喷射机的现状与存在问题

混凝土喷射机按原理分可分为泵送型与气动型两大类；按施工工艺分可分为干喷、潮喷、湿喷三类。下面以使用最为广泛的几种机型进行分析。

(1)泵送型中使用最为广泛的是输送泵式,以混凝土输送泵作为载体,将搅拌机中加水搅拌好的成品混凝土通过输送管向工作地点输送,在输送管出口添加液体速凝剂和压缩空气,利用压缩空气的动能将混凝土喷射出去。泵送式混凝土喷射机的施工工艺为湿式喷射。具有效率高、输送距离远、寿命长、粉尘浓度低、支护层质量稳定可靠、抗压强度高、回弹小等优点。其缺点：体积大、重量大、设备投资高、对混凝土的可泵送性能要求高、需配置搅拌机、清理工作繁琐、不适用于小方量施工。

(2)气动型中使用最为广泛的是转子式。将预先拌合好的干拌混凝土,在入料口处人工加入干粉速凝剂后,通过转子旋转将料送至通用压缩空气的喷射口,在输送管出口处加水后喷出。主要应用于干喷和潮喷。具有体积小、重量轻、操作简单、输送距离远等优点,缺点同样明显：粉尘大、寿命短、支护层质量不稳定、抗压强度低、回弹大。

2 JPTS4－L型推链式湿式混凝土喷射机的性能特点

(1)主要结构及工作原理。JPTS4－L推链式混凝土喷射机组由上料机、喷射机两部分组成。

上料机采用双螺旋叶片机构,负责砂石与水泥的可调定比例配料、可控加水搅拌、输送至喷射机进料口。由砂石料斗、水泥料斗、配料螺旋系统、搅拌输送系统、操作按钮、水系统等组成。

喷射机采用链式活塞与复合式喷射缸配合机构,将搅拌好的湿式混凝土带入喷射口,由压缩空气喷出,实现湿式混凝土的喷射作业；可变量速凝剂添加系统负责速凝剂的定量添加。由底盘、紧链器、主链轮、回链轮、密封活塞、缸体、料斗、速凝剂泵、气路系统、电动机、出料弯头等组成。

(2)主要特点。既定的配料螺旋系统输出恒定量的沙石,根据水泥用量的不同调节水泥料斗旁的闸门开启大小调整出不同标号的混凝土。配合好的料落入搅拌输送系统,并加水搅拌输送,通过球阀控制水的用量,能够使混凝土保持在规定的塌落度范围内。实现集加水、搅拌、输送于一体,水灰比可控等功能,保证了混凝土质量的稳定性。自动添加速凝剂,速凝剂用量可无极调节,适应不同品种速凝剂。水灰比大于0.4,喷枪头不需再次加水,喷头处粉尘浓度小于8mg/m3,回弹量小于10%。易损件寿命长,≥200小时。

3 试验简介

模拟煤矿井下巷道工作环境,巷道断面4m×2.8m,网片φ4×800×1600mm,喷层厚150mm。

设计喷射混凝土设计强度25 MPa,使用JPTS4－L型推链式湿式混凝土喷射机,混凝土坍落度设计为100～130 mm,配合比如下：水：泥：砂：碎石＝1：2.24：1.83；水灰比：0.45；液体无碱速凝剂4%,每立方米混凝土水泥用量427 kg。

人员配置：开机1人,上料2人,上水泥1人,喷枪1人,共5人。

喷射前,用高压水清洗被喷射面,喷射距离保持在0.8～1.2m,尽量保持垂直喷射,风压0.4MPa,输送距离70m,输送管内径64mm。

试验结果：

机旁粉尘量2～3mg/m3

喷头处粉尘量6～8 mg/m3

回弹量 拱部11%～12% 边墙6%～8%

速凝时间 初凝＜5min终凝 ＜12min

28天养护强度 平均23.1MPa

4 结束语

由以上实验结果对比表明,JPTS4－L型推链式湿式混凝土喷射机组自动化程度高、寿命长,不仅使用成本低、支护效果好,更重要的体现在低尘对施工人员健康的保护和回弹量小对环境的呵护。