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混凝土喷射机的国内外发展

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隧洞开挖设备是非常重要的,在选择的时候要根据实际情况选择合适的,才能直接解决问题,减小影响。本网小编就隧洞开挖设备和大家简单说一下。

混凝土喷射机是利用压缩空气将混凝土沿管道连续输送,并喷射到施工面上去的机械。广泛用于地下工程、井巷、隧道、涵洞等的衬砌施工。本文主要为大家介绍混凝土喷射机的一些分类。

混凝土喷射机的主导机型是转子式混凝土喷射机,它具有输送距离长、工作风压低、喷头脉冲小、工艺设备简单、对渗水岩面适应性好,以及混合料可以存放较长时间等特点,广泛地应用于矿山锚喷支护、隧道工程、建筑工地等领域。

在国外,瑞士阿利瓦公司于1992年研制出干式转子式混凝土喷射机。1947年,联邦德国BSM公司研制成双罐式干式混凝土喷射机。以后,英国,前苏联,日本等相继研制出各种干式混凝土喷射机。

混凝土喷射机是工程施工中广泛使用的一种施工设备。它是利用压缩空气或其它动力,将按一定比例配合的拌和料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化,从而形成混凝土支护层。本文主要讲述湿式混凝土喷射机的优点和作业安全技术。

盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

按混凝土拌合料的加水方法不同可分为干式、湿式和介于两者之间的半湿式三种。干式
按一定比例的水泥及骨料,搅拌均匀后,经压缩空气吹送到喷嘴和来自压力水箱的压力水混合后喷出。这种方式施工方法简单,速度快,但粉尘太大,喷出料回弹量损失较大,且要用高标号水泥。国内生产的大多为干式。湿式
进入喷射机的是已加水的混凝土拌合料。因而喷射中粉尘含量低,回弹量也减少,是理想的喷射方式。但是湿料易于在料管路中凝结,造成堵塞,清洗麻烦,因而未能推广使用。半湿式
也称潮式,即混凝土拌合料为含水率5%~8%的潮料,这种料喷射时粉尘减少,由于比湿料粘接性小,不粘罐,是干式和湿式的改良方式。按喷射机结构型式可分为缸罐式、螺旋式和转子式三种缸罐式
缸罐式喷射机坚固耐用。但机体过重,上、下钟形阀的启闭需手工繁重操作,劳动强度大,且易造成堵管,故已逐步淘汰。螺旋式
螺旋式喷射机结构简单、体积小、质量小、机动性能好。但输送距离超过30m时容易返风,生产率低且不稳定,只适用于小型巷道的喷射支护。转子式
转子式喷射机具有生产能力大、输送距离远、出料连续稳定、上料高度低、操作方便,适合机械化配套作业等优点,并可用于干喷、半湿喷和湿喷等多种喷射方式,是一种广泛应用的机型。干式机根据结构不同双罐式混凝土干式喷射机、螺旋式混凝土干式喷射机、转子式混凝土干式喷射机和鼓轮式混凝土干式喷射机等。双罐式由上罐储料室、下罐给料器、给料叶轮、钟形门、压缩空气管路、电动机等组成。关闭上、下罐间的下钟形门,向下罐中通入压缩空气。经给料叶轮将干拌合料连续均匀地送至出料口,由压缩空气沿输送管吹送至喷嘴。螺旋式由螺旋喂料器将料斗卸下的干拌合料均匀地推送至吹送室,罐内装搅拌好的混凝土。然后由螺旋喂料器空心轴和吹送管引入的压缩空气将干拌合料沿输送管吹送至喷嘴。转子式

1、设计总则用于有瓦斯和煤尘爆炸危险型场合时,配用的电机和电器,应符合GB3836.1和3836.1和GB3836.2的规定。元部件用非金属聚合物时,应符合MT113的规定;喷射机气路系统用的阀,其公称压力不得小于1.6MPa;焊缝应光滑平整,无焊瘤和焊渣;钣金件应无飞边和毛刺。2、主要参数生产能力:4~6
;输送物料:混凝土,其最大骨粒直径小于20mm;最大输送距离:水平50
m,垂直20 m;3、选择方案4、喷射混凝土工艺的选择

我国从60年代开始着手研制混凝土喷射设备。先后研制出冶建-65型,PH30-74型,HLP-701型等各种干工混凝土喷射机。干式混凝土喷射朵的主要优点是输送距离长,设备简单,耐用。但由于它是使干拌和混凝土喷嘴外与水混和,故而施工粉尘,回弹均较大,干喷作业产生的粉尘危害工人健康,尤其是窗小巷道工程中。粉尘污染更为严重。从60年代起在,在西方发达国家中,湿喷技术开始逐渐推行,各种湿式混凝土喷射朵也陆续开发出来,所谓湿喷,其基本原理是将加水搅拌好的成品混凝土加入湿式喷射机,输送至喷嘴处,经掺加速凝剂后形成料束喷至施工面。
目前,在西方国家中,湿式混凝土喷射机已逐渐成为主要的喷射混凝土作业机具。部分西方国家喷射混凝土作业中干喷与湿喷所占比例国家
湿喷干喷法国 60 40意大利 90 10日本 80 20挪威 99 1瑞士 65 35美国 60
40在国内,目前由于种种原因,干喷机仍是主要的喷射作业设备。但是随着人们环保意识的增强以及对喷射混凝土质量要求的提高,已有越来越多的湿式混凝土喷射机进入使用。在一些国际招标的大型水利工程中,如二滩水电站,黄河小浪底工程,三峡工程等,均是采用湿式混凝土喷射朵作业。国内目前使用的各种湿式混凝土喷身机多是从国外引进的设备。近几年来。国内一些单位也开始开发研制出几种湿式混凝土喷射机,但生产规模尚有待于扩大。概括起来,湿式混凝土喷射机主要优点是:大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度,消除了对工人健康的危害。生产率高。干式混凝土喷射机一般不超过5m³/h。而使用湿式混凝土喷射机,人工作业时可达10m³/h;采用机械手作业时,则可达20m³/h。

一、湿式混凝土喷射机的优点1.大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度,消除了对工人健康的危害。2.生产率高。干式混凝土喷射机一般不超过5m3/h。而使用湿式混凝土喷射机,人工作业时可达10m3/h;采用机械手作业时,则可达20m3/h。3.回弹度低。干喷时,混凝土回弹度可达15%-50%。采用湿喷技术。回弹率可降低到10%以下。4.湿喷时,由于水灰比易于控制,混凝土不化程度高,故可大大改善喷射混凝土的口质,提高混凝土
的匀质性,而干喷时,混凝土的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观查来进行调节的,混凝土的品质在很大程度上取决于机手操作正确与否。二、湿式混凝土喷射机的作业安全技术1.喷射机应采用干喷作业,应按出厂说明书规定的配合比配料,风源应是符合要求的稳压源,电源、水源、加料设备等均应配套。2.管道安装应正确,连接处应紧固密封。当管道通过道路时,应设置在地槽内并加盖保护。3.喷射机内部应保持干燥和清洁,加入的干料配合比及潮润程序,应符合喷射机性能要求,不得使用结块的水泥和未经筛选的砂石。4.作业前重点检查项目应符合下列要求:(1)安全阀灵敏可靠;(2)电源线无破裂现象,接线牢靠;(3)各部密封件密封良好,对橡胶结合板和旋转板出现的明显沟槽及时修复;(4)压力表指针在上、下限之间,根据输送距离,调整上限压力的极限值;(5)喷枪水环(包括双水环)的孔眼畅通。5.启动前,应先接通风、水、电,开启进气阀逐步达到额定压力,再起动电动机空载运转,确认一切正常后,方可投料作业。6.机械操作和喷射操作人员应有联系信号,送风、加料、停料、停风以及发生堵塞时,应及时联系,密切配合。7.在喷嘴前方严禁站人,操作人员应始终站在已喷射过的混凝土支护面以内。8.作业中,当暂停时间超过1h时,应将仓内及输料管内的干混合料全部喷出。9.发生堵管时,应先停止喂料,对堵塞部位进行敲击,迫使物料松散,然后用压缩空气吹通。此时,操作人员应紧握喷嘴,严禁甩动管道伤人。当管道中有压力时,不得拆卸管接头。10.转移作业面时,供风、供水系统应随之移动,输料软管不得随地拖拉和折弯。

二、混凝土喷射机

在立式转子上开有许多料孔。转子在转动过程中,当料孔对准上料斗的卸料口时,就向料孔加料;当料孔对准上吹风口,压缩空气就将干拌合料沿输送管吹至喷嘴。

干式喷射混凝土是国内外发展较早、使用较广的一种喷射混凝土工艺,使用的主要设备是干式混凝土喷射机,各种材料按照设计配比要求进行拌和——拌和好的松散混凝土直接喂入喷射机料斗——由空压机提供的压缩空气裹携物料通过输料管送到喷头处——在此处加入水与物料混合——在风压作用下喷射到受喷面上。干喷机具有输送距离长、工作风压低、喷头脉冲小、工艺设备简单、对渗水岩面适应性好,以及混合料可以存放较长时间等特点。但是干喷机施工粉尘大、回弹率高、作业时产生的粉尘危害工人健康,尤其是窄巷道工程中,粉尘污染更为严重,更重要的是拌合料与水的混合不充分,影响了喷射质量。干喷混凝土工艺如下图2—1所示。

回弹度低。干喷时,混凝土回弹度可达15%-50%。采用湿喷技术。回弹率可降低到10%以下。

11.停机时,应先停止加料,然后再关闭电动机和停送压缩空气。

混凝土喷射机:利用压缩空气将混凝土沿管道连续输送,并喷射到施工面上去的机械。分干式喷射机和湿式喷射机两类,前者由气力输送干拌合料,在喷嘴处与压力水混合后喷出;后者由气力或混凝土泵输送混凝土混合物经喷嘴喷出。广泛用于地下工程、井巷、隧道、涵洞等的衬砌施工。

鼓轮式在圆形鼓轮圆周上均布8个V形槽。鼓轮低速回转,料斗中的干拌合料经条筛落入V形槽,当充满拌合料的V形槽转至下方时,拌合料进入吹送室,由此被压缩空气沿输送管吹送至喷嘴。

湿式混凝土喷射机是把各种材料按照设计配比要求进行充分搅拌,拌和好的混凝土直接喂入湿喷机的强力振动料斗,由空压机提供的压缩空气裹携物料通过输料管输送到喷头处,在此处加入速凝剂与物料混合,在风力作用下喷射到受喷面上而进行喷射的设备。由于混凝土是在拌合机中进行拌制的,因此搅拌质量高,所以回弹量可降至10%以下,喷射后的混凝土强度可提高25~60%,而空气中的粉尘含量可降低到以下,达到了国家规定的卫生标准,保护了操作人员的健康。湿喷混凝土工艺:如图2—2所示。

湿喷时,由于水灰比易于控制,混凝土不化程度高,故可大大改善喷射混凝土的口质,提高混凝土的匀质性,而干喷时,混凝土的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观查来进行调节的,混凝土的品质在很大程度上取决于机手操作正确与否。

12.作业后,应将仓内和输料软管内的干混合料全部喷出,并应将喷嘴拆下清洗干净,清除机身内外粘附的混凝土料及杂物。同时应清理输料管,并应使密封件处于放松状态。

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5、喷混凝土的特点:1)回弹少,与干喷相比一般可减少十个百分点以上,节约原料消耗。2)粉尘小,干喷作业时粉尘浓度可达50mg/;湿喷作业时粉尘浓度在10mg/以内,大大减少了粉尘对人的伤害。3)喷射层均质性好,强度高。在同样强度要求下,湿喷与干喷相比可节约水泥用量8~10%。4)利于钢纤维添加和均匀密实。5)易损件消耗少,使用寿命长。但是湿式混凝土喷射机也存在一些问题:湿式混凝土喷射机多采用液体速凝剂。进口及合资产品售价较高,而国产液体速凝剂尚无生产。相对应的干喷所粉状速凝剂售价低。
劳动力成本低及人们的环保意识尚待提高。
湿式混凝土喷射机作业时,设备投资较为复杂,操作及维修不及干喷机方便。使用湿式混凝土喷射机作业时,设备投资较高。
以上种种因素造成湿喷混凝土施工成本高于干喷混凝土施工成本,使湿式混凝土喷射机在国内的推广受到一定程度的限制。但是,随着环保意识的加强,以及人们对喷射混凝土施工质量更高的要求,湿式混凝土喷射机必将越来越多地取代干式混凝土喷射机而成为喷射混凝土作业的主要机具。

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目前,由于湿喷技术具有明显的优势,湿式混凝土喷射机有各工程中的应用亦越来越多。但是,由于存在着一些尚待解决的问题,对湿式混凝土喷射机的推广应用起到了一定的阻碍作用,以至于在我国,目前主要的喷射混凝土作业方式仍是干喷。

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综上所述:本次设计选取干式混凝土喷射机作为设计对象。6、主要结构与工作原理产品主要由供料部分、传动系统、气路系统、不粘料转子、喷射系统、上座、中座、下座、翻转铰接快速楔销紧固及结合板径向快速压紧装置等组成。1)供料部分由筛网、料斗、拨料器、定量板及配料盘等组成。其作用是连续均匀的定量加料。调节定量板的高度的可以控制给料量的多少,从而调节生产能力的大小。通常情况下,定量板应调整在低位。2)传动部分由电动机、减速器等组成。减速器采用齿轮传动,其作用是带动转子、拨料器等旋转。3)气路系统由阀、压力表、管路、结合板和出料弯头等组成。其作用是利用压缩空气在密封状态下实现混合料的输送。4)行走系统由两对铁轮或胶轮组成。铁轮适用于轨道,胶轮适用于无轨场合。5)不粘料转子不粘料转子是喷射机的核心部件,主要由衬板、本体、整体料杯等组成。其作用是实现向气路系统连续不断输送混合料。6)喷射系统由输料管路、阀、喷头和喷咀等组成。其作用是实现混合料的输送及喷射。调节喷头水阀可控制混合料的加水量,改变喷射混凝土的水灰比。7)翻转铰接快速楔销紧固由一个翻转铰接及二个楔销紧固等组成。实现上、下座的快速紧固及上座的翻转,使于衬板,清扫板及料杯的维护和清理。8)结合板侧向快速压紧装置由翻转支座,支承座,销轴及紧定螺钉等组成。由于翻转支座可以向下转动,便于出料弯头和结合板的装折和更换。

混凝土喷射机的工作过程是:预拌和的混合料加入料斗,由拨料器、配料盘拨入落料斗至转子料杯,随着转子的转动进入气路系统,混合料由压缩空气带动经结合板、出料弯头、输送管路至喷咀处,加水混合后高速喷至受喷面。

7、喷射机机构型式的选择根据干式混凝土喷射机的工作原理,可分为泵送型及气动型两大类:混合式喷射机

这种喷射机采用罐缸和螺旋结合的结构,其结构示意如图1—4。喷射机的上部是罐缸式结构,有料斗、钟形阀、上罐、下罐;下罐的底部用螺旋叶片代替分配盘,将物料推至出料管口吊压气将物料吹至喷嘴喷出。

如图2.12所示是转子Ⅱ型混凝土喷射机的简图,由主机、传动机构、风路系统和机架组成,旋转体由气杯、U形料杯组成,料杯倾斜10度左右。

该机上料高度低,出料连续均匀,体积小,结构紧凑,操作方便,可用于干喷、湿喷工艺,是煤矿井下巷道应用最多的喷射机,故选择该型号为设计方案。8、喷射机主要结构与工作原理产品主要由供料部分、传动系统、气路系统、不粘料转子、喷射系统、上座、下座、下座、翻转铰接快速楔销紧固及结合板径向快速压紧装置等组成。见附图。供料部分由筛网、料斗、拨料器、定量板及配料盘等组成。其作用是连续均匀的定量加料。调节定量板的高度的可以控制给料量的多少,从而调节生产能力的大小。通常情况下,定量板应调整在低位。传动部分由电动机、减速器等组成。减速器采用齿轮传动,其作用是带动转子、拨料器等旋转。气路系统由阀、压力表、管路、结合板和出料弯头等组成。其作用是利用压缩空气在密封状态下实现混合料的输送。行走系统由两对铁轮或胶轮组成。铁轮适用于轨道,胶轮适用于无轨场合。不粘料转子不粘料转子是喷射机的核心部件,主要由衬板、本体、整体料杯等组成。其作用是实现向气路系统连续不断输送混合料。喷射系统由输料管路、阀、喷头和喷咀等组成。其作用是实现混合料的输送及喷射。调节喷头水阀可控制混合料的加水量,改变喷射混凝土的水灰比。翻转铰接快速楔销紧固由一个翻转铰接及二个楔销紧固等组成。实现上、下座的快速紧固及上座的翻转,使于衬板,清扫板及料杯的维护和清理。结合板侧向快速压紧装置由翻转支座,支承座,销轴及紧定螺钉等组成。由于翻转支座可以向下转动,便于出料弯头和结合板的装折和更换。混凝土喷射机的工作过程是:预拌和的混合料经筛网落入料斗,由拨料器、配料盘拨入落料斗至转子料杯,随着转子的转动进入气路系统,混合料由压缩空气带动经结合板、出料弯头、输送管路至喷咀处,加水混合后高速喷至受喷面。混凝土喷射机的工作原理:以压缩空气为动力,在密封状态下将混合料输送至喷咀处,加水后高速喷至受喷面。9、动力源及传动装置的选择使用液压马达作为动力源,就要配以液压回路,造成机构复杂,维护麻烦,不如直接选取合适功率的电动机,使用减速器达到减速增扭的目的,结构简单,维护方便,因此选用电动机作为动力源,减速器为传动装置。选取低转速的电动机,使传动比不致过大。由于该机的使用环境在井下,故选择隔爆型异步电动机。减速器是电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来降低转速和增大转矩。减速器常用形式有展开式和分流式。分流式结构复杂,但由于齿轮相对于轴承对称布置,与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀,轴承受载较均匀,适用于变载荷的场合。而展开式结构简单,但齿轮相对于轴承的位置不对称,因此要求轴有较大的刚度,高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样轴在转矩作用下产生的扭转变形和在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地抵消,这样以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象,用于载荷比较平稳的场合,适用于本机型。7、喷射机转子结构的选择转子为本机的关键部件,设计时采用U型料腔结构,以扇形料腔代替传统的圆形料腔,使料孔的容积效能最大,提高了转子的截面利用率,在同样的转速和转子外径的情况下,由于减少了孔与孔之间的死角面积,使得进风和出料更加连续均匀,有利于消除出料的脉冲现象,不存在闭气闭死的现象,从而有利于降低回弹和粉尘。此外,适当加大转子直径、减小转子高度,并使料孔横截面上小下大,以利于湿料在料腔内的流动。8、喷射机结合板和衬板的选择转子式喷射机的工作原理和结构特征是:带有衬板的转子以一定的转速旋转,而结合板压在衬板上固定不动,结合板上连接有进风管和出料弯头,当转子中装有物料的各个料腔转动到与出料弯头相通时,在压气的作用下,物料通过出料弯头和输料管输送到喷嘴,并在喷嘴处加水喷射出去。在此过程中,由结合板和衬板组成的密封副起到了密封压气和物料的作用。由于结合板和衬板之间有相对运动,存在摩擦磨损,导致漏风跑尘,严重时密封完全失效,必须更换。衬板和结合板的材质性能是影响其使用寿命的重要因素。衬板要选择耐磨性好的金属材料,既要有很高的硬度,也要有一定的韧性。因为衬板是在结合板重压之下运转,如果又硬又脆就会被压裂,目前较好的衬板是采用抗磨合金材料。结合板材质既要耐磨性好,抗撕裂、抗疲劳、抗冲击,又要有一定的弹性,目前较好的结合板材质是聚氨酯。另外,结合板压紧力的大小及均衡与否,对结合板的磨损至关重要,若压紧力过大,相应磨损增加;若过小,起不到密封作用;若压紧力不均衡,造成磨损不一致,将大大影响结合板的使用寿命,而且也是造成结合板处漏风跑尘的原因之一。