一种能够精确调节速凝剂掺量和喷射风压的砂浆湿喷装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种能够精确调节速凝剂掺量和喷射风压的砂浆湿喷装置，属于地下支护、结构修补加固、工程抢险等设备领域。


背景技术：

2.根据美国混凝土协会（aci）提出的喷射混凝土广义概念，它是一种由压缩空气驱动，能够直接到达建筑结构表面，实现密实的砂浆或混凝土。目前，常见的喷射方式有干喷、潮喷和湿喷三种。众多研究表明，湿喷混凝土均匀性好、强度高、回弹率低，一次喷射厚度大，明显优于潮喷和干喷。不过，湿喷混凝土所用专业设备体型大，功率高，压缩空气需求量大，对场地空间、电源保障、高压风补给、混凝土调配等要求均较高，后勤保障压力大。尤其预拌混凝土性能容易经时演变，出现坍落度损失、含气量降低、塑性粘度和屈服剪切应力增加等诸多变化，甚至会导致泵送堵管、无法正常喷射等问题。例如，分阶段开挖或特殊用途的狭小地下空间支护、老旧结构修补加固、工程抢险等，要么单位时间内对混凝土需求量不大，要么实际施工环境比较苛刻，要么后勤保障没有那么充足，甚至不满足大型湿喷机的基本作业条件，但这些工况往往又对混凝土品质期望较高，即使可以使用大型混凝土湿喷机，也容易造成较大的资源浪费。由此可见，上述情况既期望高质量湿喷混凝土，又倾向湿喷施工的专业化和小型化，苦于没有合适的技术装备，尚无法开展实施。
3.在小型化、专业化湿喷作业方面，现有市售砂浆湿喷机具备小型化特点，也能够实现喷射施工，常用在工民建的砖混结构护面领域。与护面砂浆的辅助、修饰作用不同，高质量湿喷砂浆作为主要建筑材料使用，施工厚度、材料强度、工作效率等也非护面砂浆可比。对于该类需求，现有装备存在以下问题：（1）设备没有速凝剂配送装置，无法使用速凝剂，不能发挥湿喷混凝土的快速凝结硬化特性，施工厚度、间歇期控制、工作效率、早期强度都得不到保障；（2）喷头缺少速凝剂接口，接口型式及其与压缩空气接口的空间分配布置都不明朗；（3）速凝剂流量缺少针对性匹配设计，流量控制难以精确调节；（4）风压控制过于粗糙，做不到精细调节，适应不了湿喷施工的专业化需求；（5）配套风压不足，形成不了高质量雾化射流，材料往往在结构表面松散附着，粘结强度不够。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提出一种能够精确调节速凝剂掺量和喷射风压的砂浆湿喷装置，该装置解决了现有砂浆湿喷机无法掺用速凝剂的技术难题；完成了速凝剂输送、雾化、接入喷头等全过程设计，实现掺量精细调节；提升了压缩空气供应能力和喷头承压能力，改善了砂浆射流附着质量和喷射风压调节精度；克服了混凝土大型湿喷机体型大、配套保障要求高、材料资源浪费多、狭小空间作业难等诸多弊病。既能实现湿喷作业小型化，又可保障专业化。
5.为实现上述技术目的，本实用新型采用如下具体技术方案：
6.一种能够精确调节速凝剂掺量和喷射风压的砂浆湿喷装置，由砂浆输送系统、速
凝剂输送系统、空气压缩系统和喷头共四部分组成。压缩空气的输气管路有两个，一路与速凝剂输送系统相连，另一路接入喷头。空气压缩系统、砂浆输送系统、速凝剂输送系统分别提供压缩空气、砂浆和速凝剂，三系统最终汇聚于喷头，喷头设有相应接口。
7.所述砂浆输送系统包括进料斗、转运仓、螺旋输送泵和输送软管。进料斗呈倒梯形，上宽下窄，进料斗下方连接砂浆转运仓，砂浆由料斗进入转运仓过程中主要依靠自身流动性和辅助振动；螺旋输送泵内置于转运仓，砂浆经泵送出仓，出口方向水平，与输送软管相连，软管另一端与喷头直接。
8.所述速凝剂输送系统包括：储液桶、计量泵、雾化器和软管组成。计量泵和雾化器在机身内部，储液桶为外接。液态速凝剂放置于储液桶，经软管与计量泵连接，由计量泵送入雾化器，雾化器设有两个进口和一个出口，一个进口与计量泵相连，另一个进口与压缩空气连接，在压缩空气作用下，速凝剂以雾状喷出，出口通过软管与喷头相连。
9.所述空气压缩系统由空压机、储气罐、分压阀、软管组成。分压阀可以安置在机身内部，由一个三通、两个压力表、两个微调阀组成，三通两侧出口分别配备一个压力表和一个微调阀，各自接入速凝剂雾化器和喷头；空压机和储气罐可以在机身外部，独立使用；空压机、储气罐、分压阀、雾化器、喷头之间都采用软管连接。
10.所述喷头是空心结构，由三部分组装而成，大尺寸等径圆柱段、变尺寸渐缩圆柱段和小尺寸等径圆柱段，不锈钢材料制成，段与段之间通过螺纹相连。大尺寸等径圆柱段与砂浆输送软管轴向相连，靠近接头部位侧壁设有径向速凝剂输送软管接口；变尺寸渐缩圆柱段侧壁设有径向压缩空气输送软管接口，位置靠近变尺寸渐缩圆柱段与小尺寸等径圆柱段接头；砂浆、速凝剂经压缩空气由小尺寸等径圆柱段射出。速凝剂输送软管接口、压缩空气输送软管接口外侧都设有缓冲气囊，气囊一侧与喷头侧壁接口相连，另一侧与输气软管相接。
11.优选地，进料斗由光滑硬质不锈钢材料制成，装备5mm筛网和低频振动器；
12.优选地，螺旋输送泵工作效率2~3 m3/h，转运仓容积50~70l，输送软管内径25~35mm。
13.优选地，计量泵流量0~150 l/h，排出压力0.7~0.8 mpa。进出口外接软管直径15mm，泵体阀门材质为聚四氟乙烯，耐强酸强碱腐蚀。进出雾化器的输气软管直径都是20mm。
14.优选地，空压机排气量不低于6m3/min，最高排气压力不低于0.8mpa，储气罐容量不低于1 m3。压力表量程0~1.0 mpa，分压阀靠近空压机和储气罐一侧输气软管直径40mm，经分压阀排出两路输气管道直径都是20mm。
15.优选地，喷头长度不低于40cm，大尺寸等径圆柱段、变尺寸渐缩圆柱段和小尺寸等径圆柱段长度比例为5:4:1，大尺寸管径25~30mm，小尺寸管径20~25mm。缓冲气囊为橡胶材质，容量100~150ml。速凝剂接口、压缩空气接口与喷头夹角25
°
~40
°
。
16.本发明装置中，砂浆输送系统和速凝剂输送系统的主体可以设置在在设备机身内部，二者互不相连。机身底部设有滚轮，可整体移动。空气压缩系统中分压阀也在机身内部，其他部分与机身相对独立。所述速凝剂输送系统中的计量泵和雾化器可以设置在在机身内部，储液桶为外接；所述空气压缩系统的分压阀可以安置在机身内部，空压机和储气罐在机身外部，独立使用；本实用新型提出的砂浆湿喷装置，大小与普通砂浆湿喷机相近，体型较
小。
17.有益效果
18.本实用新型与现有湿喷装置相比，具有以下优点：
19.1、体型小、狭小空间适应能力强、后勤保障配套资源需求低。国内常见的混凝土大型湿喷机如瑞典迈斯特、中铁建重工、中铁岩峰等，设备专业化程度高，实用效果好。但设备自身重、体型大、功率高、占地广、混凝土吞吐方量大，对电源配套、压缩空气供应、罐车保障等要求都较高。尤其在狭小空间难以通行，罐车不易到达，混凝土单次实施需求不高，容易造成资源浪费，作业难度大。本实用新型提出的砂浆湿喷装置，大小与普通砂浆湿喷机相近，体型较小，生产效率虽然略低，却足以适应狭小空间的湿喷作业需要。
20.2、能够使用速凝剂和高风压、砂浆射流质量高。现有砂浆湿喷机体型小，配套风压低，无法使用速凝剂，所制备的砂浆射流质量差，只适用于普通砖混结构护面等非主体工程。本实用新型以专业化、高质量湿喷砂浆作为基本目标，引入速凝剂输送系统，提高了压缩空气和风压供应能力，湿喷砂浆质量水平与大型湿喷机生产情况比较相近，能够快速凝结硬化，增加单次喷射厚度，缩短两次湿喷作业之间的时间间隔。既保证了体型小，又保证了材料质量。
21.3、精确调节速凝剂掺量和喷射风压、湿喷作业精细化程度高。大型混凝土湿喷机生产效率高、作业规模大、干扰因素多，速凝剂掺量和喷射风压调节精细化程度不足，现有砂浆湿喷机相比之下更是远远不如，这对精细化作业、科学研究等都有所不利。本实用新型设有压缩空气分压阀，能够精确分配压力布置；采用计量泵供应速凝剂，保障了控制精度。
附图说明
22.图1为砂浆湿喷装置工作原理图；
23.图2为砂浆湿喷装置喷头结构图；
24.其中：1-储液桶，2-计量泵，3-雾化器，4-进料斗，5-转运仓，6-螺旋输送泵，7-空压机，8-储气罐，9-分压阀，10-压力表，11-微调阀，12-喷头，13-建筑结构表面，14-大尺寸等径圆柱段，15-变尺寸渐缩圆柱段，16-小尺寸等径圆柱段，17-砂浆输送软管接口，18-速凝剂输送软管接口，19-缓冲气囊，20-压缩空气输送软管接口，21-喷嘴。
具体实施方式
25.下面结合附图介绍具体实施方式并对本实用新型进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施方式只用于对本实用新型作进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本实用新型的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。
26.本实用新型所述一种能够调节速凝剂掺量和喷射风压的砂浆湿喷装置，如图1、图2所示，所述装置由砂浆输送系统、速凝剂输送系统、空气压缩系统和喷头共四部分组成。
27.所述砂浆输送系统包括进料斗4、转运仓5、螺旋输送泵6和输送软管；进料斗4呈倒梯形，上宽下窄，由光滑硬质不锈钢材料制成，装备5mm筛网和低频振动器；进料斗4下方连接转运仓5，砂浆由进料斗进入转运仓过程中主要依靠自身流动性和辅助振动；螺旋输送泵6内置于转运仓5，砂浆经泵送出仓，出口方向水平，与输送软管相连，软管另一端与喷头直
接连接。螺旋输送泵工作效率2~3 m3/h，转运仓容积50~70l，输送软管内径25~35mm。进料斗、转运仓、螺旋输送泵和输送软管都是市售成品，自主选型应用。
28.所述速凝剂输送系统包括：储液桶1、计量泵2、雾化器3和软管组成；计量泵2和雾化器3可以设置在机身内部，储液桶1为外接。液态速凝剂放置于储液桶1，经软管与计量泵2连接，由计量泵2送入雾化器3，雾化器3设有两个进口和一个出口，一个进口与计量泵2相连，另一个进口与压缩空气连接，在压缩空气作用下，速凝剂以雾状喷出，出口通过软管与喷头12相连。计量泵流量0~150 l/h，排出压力0.7~0.8 mpa。进出口外接软管直径15mm，泵体阀门材质为聚四氟乙烯，耐强酸强碱腐蚀。进出雾化器的输气软管直径都是20mm。储液桶、计量泵、雾化器和输送软管都是市售成品，自主选型应用。
29.所述空气压缩系统由空压机7、储气罐8、分压阀9、软管组成。分压阀9可以安置在机身内部，由一个三通、两个压力表10、两个微调阀11组成，三通两出口分别配备一个压力表10和一个微调阀11，各自接入速凝剂输送系统的雾化器3和喷头12；空压机7和储气罐8在机身外部，独立使用；空压机7、储气罐8、分压阀9、雾化器3、喷头12之间都采用软管连接。空压机排气量不低于6m3/min，最高排气压力不低于0.8mpa，储气罐容量不低于1 m3。压力表量程0~1.0 mpa，分压阀靠近空压机和储气罐一侧输气软管直径40mm，经分压阀排出两路输气管道直径都是20mm。空压机、储气罐、输送软管都是市售成品，自主选型应用。分压阀为自主加工产品。
30.所述喷头是空心结构，由三部分组装而成，大尺寸等径圆柱段14、变尺寸渐缩圆柱段15和小尺寸等径圆柱段16，都由不锈钢材料制成，三部分段与段之间通过螺纹相连。大尺寸等径圆柱段14与砂浆输送软管轴向相连，靠近接头部位侧壁设有径向速凝剂输送软管接口18；变尺寸渐缩圆柱段15侧壁设有径向压缩空气输送软管接口20，位置靠近变尺寸渐缩圆柱段与小尺寸等径圆柱段16接头；砂浆、速凝剂经压缩空气由小尺寸等径圆柱段射出。速凝剂接口、压缩空气接口外侧都设有缓冲气囊19，缓冲气囊19一侧与喷头12侧壁接口相连，另一侧与输气软管相接。喷头长度不低于40cm，大尺寸等径圆柱段14、变尺寸渐缩圆柱段15和小尺寸等径圆柱段16长度比例为5:4:1，大尺寸管径25~30mm，小尺寸管径20~25mm。缓冲气囊为橡胶材质，容量100~150ml。速凝剂接口、压缩空气接口与喷头夹角25
°
~40
°
。喷头设计、选材、组装都是自主技术。
31.砂浆输送系统和速凝剂输送系统的主体可以设置在设备机身内部，二者互不相连。设备机身底部设有滚轮，可整体移动。空气压缩系统中分压阀也可以设置在机身内部，其他部分与机身相对独立。压缩空气的输气管路有两个，一路与速凝剂输送系统相连，另一路接入喷头。空气压缩系统、砂浆输送系统、速凝剂输送系统分别提供压缩空气、砂浆和速凝剂，三系统最终汇聚于喷头，喷头设有相应接口。
32.本实用新型所述一种能够精确调节速凝剂掺量和喷射风压的砂浆湿喷装置，工作流程是：
33.预先制备砂浆，由于设备体型小、生产效率不高，可使用预混砂浆，利用自落式搅拌机或强制式搅拌机现场生产。
34.设备连接后，先启动空压机，调整分压阀，保证气路畅通；开启速凝剂计量泵，根据砂浆配合比、目标掺量调节流量旋钮，直至速凝剂以雾状形式由喷嘴射出；先后将水-水泥浆-水泥砂浆由进料斗放入转运仓，启动振动泵辅助入仓，之后驱动螺旋输送泵，向喷头供
应砂浆，此时，压缩空气由两路进入喷头，一路经由雾化器、顺着速凝剂接口进入，另一路出自分压阀、直接汇入喷头，此时砂浆、速凝剂、压缩空气三者汇成一路，完成喷射。