1、混凝土噴射機工作原理和結構特征
混凝土噴射機是工程施工中廣泛使用的一種施工設備。它是利用壓縮空氣或其它動力,將按一定比例配合的拌和料通過管道輸送并高速噴射到受噴面上凝結硬化,從而形成混凝土支護層。噴射混凝土技術工藝簡便,施工造價低,適應面廣,在各種建筑領域內發揮了重要作用。
目前在噴射混凝土作業中,絕大多數是使用轉子式混凝土噴射機,因為這種噴射機結構簡單、工作性能可靠、外形小、重量輕、維修和操作方便。據統計,目前我國各行業投人使用的轉子式混凝土噴射機近十萬臺,每年更新數千臺,使用量很大,它是我國噴射混凝土作業中的關鍵設備。干式噴射機工作原理和結構特征是:帶有襯板的轉子以一定的轉速旋轉,而結合板壓在襯板上固定不動,結合板上連接有進風管和出料彎頭,當轉子中裝有物料的各個料杯轉動到與進風管和出料彎頭相通時,在壓氣的作用下,物料通過出料彎頭和輸料管輸送到噴咀,并在噴咀處加水噴射出去。在此過程中,由結合板和襯板組成的密封副起到了密封壓氣和物料的作用。干式混凝土噴射機的主要優點是輸送距離長,設備簡單,耐用。但由于它是使干拌和混凝土噴嘴外與水混和,故而施工粉塵,回彈均較大,干噴作業產生的粉塵危害工人健康,尤其是窄小巷道工程施工中,粉塵污染更為嚴重。
從 60 年代起,在西方發達國家中,濕噴技術開始逐漸推行,各種濕式混凝土噴射機也陸續開發出來,所謂濕噴,其基本原理是將加水攪拌好的成品混凝土加人濕式噴射機,輸送至噴嘴處,經摻加速凝劑后形成料束噴至施工面。
在國內,目前由于種種原因,干噴機仍是主要的噴射作業設備。但是隨著人們環保意識的增強以及對噴射混凝土質量要求的提高,已有越來越多的濕式混凝土噴射機進入使用。在一些國際招標的大型水利工程中,如二灘水電站,黃河小浪底工程,三峽工程等,均是采用濕式混凝土噴射機作業。國內目前使用的各種濕式混凝土噴身機多是從國外引進的設備。近幾年來。國內一些單位也開始開發研制出幾種濕式混凝土噴射機,但生產規模尚有待于擴大概括起來,濕式混凝土噴射機主
要優點是:
(1)大大降低了機旁和噴嘴外的粉塵濃度,消除了對工人健康的危害。
(2)生產率高。干式混凝土噴射機一般不超過5m /h。而使用濕式混凝土噴射機,人工作業時可達 lOm /h;采用機械手作業時,則可達20m /h。
(3)回彈度低。干噴時,混凝土回彈度可達15%一50%。采用濕噴技術?;貜椔士山档偷?0%以下。
(4)濕噴時,由于水灰比易于控制,混凝土水化程度高,故可大大改善噴射混凝土的品質,提高混凝土的勻質性.而干噴時,混凝土的水灰比是由噴射手根據經驗及肉眼觀察來進行調節,混凝土的品質在很大程度上取決于機手操作正確與否。
2、濕式混凝土噴射機的種類及工作原理
隨著混凝土濕噴技術的應用,各國分別開發出一系列的濕式混凝土噴射機。根據濕式混凝土噴射機的工作原理,可分為泵送型及氣動型兩大類。
2.1、泵送型濕式混凝土噴機
泵送型混凝土噴射機主要有柱塞泵式濕噴機和螺桿泵式濕噴機兩類柱塞泵式濕噴機是將柱塞式混凝土泵作為濕式混凝土噴射機的基本機體,在輸送管出口裝以噴嘴并在此通人壓縮空氣,將混凝土噴射出去。這類濕噴機一般較笨重,但輸送距離長。在二灘,小浪底等一些大型水利工程中使用的,如瑞士 M EY NA D IE R 公司的 Robojet041 型混凝土噴射機。螺桿泵式濕噴機是以螺桿與定子套相互嚙合時接角空間容積的變化來輸送物料的。這種類型的有德國 U ELM A T 公司的 SB 一3 型濕噴機。我國有關單位也曾進行過研制。該機型的主要缺點是生產率低,螺桿和定子套的磨損較嚴重,故而應用范圍不大。
2.2、氣送式濕式混凝土噴機
這類濕噴機是利用壓縮空氣將物料在軟管中以“稀薄流”的形式輸送至噴嘴直接噴出。該機為并排的兩個罐,一個噴射,一個備料。罐的底部各有一個橫臥的螺旋輸送器,噴射罐內通人壓縮空氣,濕拌和料經螺旋送進輸料管,在噴嘴處,通過氣環引入的壓縮空氣使拌和料噴射出去。這種濕噴機的缺點是向罐內加料比較麻煩,罐的清理亦不方便,且上料高度大,比較笨重。國外有采用轉子結構的氣送式濕式混凝土噴機,采用液壓驅動裝置,負荷變量泵通過液壓馬達帶動轉子轉動,轉速可調,從而使噴射量可調。采用了液壓式轉子轉動,轉速可調,從而使噴射量可調。采用了液壓式轉子壓緊機構,壓緊力可調。工作時料斗中的濕拌和料落人轉子料孔,經旋轉180。后料孔與壓縮空氣進氣口相通,濕拌和料遂以懸浮狀態被壓至出料管,經在噴嘴混合室與液體速凝劑快速充分混合后,從噴嘴高速噴出。該機的缺點是設備投資較大,維護工作量大。由于自重達到2t 多,故機動性差。
3、國產濕式混凝土噴射機
3.1、混凝土噴射機是一種氣送轉子式混凝土噴射機,其工作原理與國外型相似,其轉子由電動機經減速器帶動旋轉。該機設備投資少,生產率高,重量輕,機動性好。
3.2、混凝土噴射機是近年來研制成功的一種轉子活塞式濕噴機。該機利用一組活塞將濕料推送至機器頂部的混合室,經與空氣混合后,通過軟管輸送到噴嘴,在噴嘴處摻加速凝劑后噴出。該機的主要優點是無余氣排放,送料連續性好。
3.3 、葉輪式濕式混凝土噴射機
葉輪式濕式混凝土噴射機是一種新型濕噴機,它采用了一種葉輪喂料裝置,具有工作可靠,使用壽命長,適應骨料粒徑范圍大等優點。
4、濕式混凝土噴射機推廣應用中需解決的一些問題
目前,由于濕噴技術具有明顯的優勢,濕式混凝土噴射機在工程中的應用亦越來越多。但是,由于存在著一些尚待解決的問題,對濕式混凝土噴射機的推廣應用起到了一定的阻礙作用,以至于在我國,目前主要的噴射混凝土作業方式仍是干噴。
(1)濕式混凝土噴射機多采用液體速凝劑。進口及合資產品售價較高(達 6000 —8000 fr/t),而國產液體速凝劑尚無生產。相對應的干噴所粉狀速凝劑售價低 (1000 多fr_/t)。
(2)勞動力成本低及人們的環保意識尚待提高。
(3)濕式混凝土噴射機作業時,設備較為復雜,操作及維修不及干噴機方便。
(4)使用濕式混凝土噴射機作業時,設備投資較高。
盡管干噴混凝土和濕噴混凝土在價格上基本相同,但濕噴混凝土工藝極大程度的改善了施工作業環境,滿足了在地質條件較差地段快速施工的需要,保證了軟弱圍巖地段的施工安全,同時較大程度地節約了工期,取得了較好的經濟效益和社會效益,但由于其設備自身速凝劑添加裝置活塞返程造成速凝劑浪費,還有待廠家改進。同時,由于目前國內的噴射機機械手價格太高,多在 100 多萬元人民幣/套,造成其推廣受限,而普通的常用的設備配套并不能從根本上改善工人的作業環境,降低噴射混凝土回彈量,所以低價位的機械手的研制勢在必行。