一种磁性混凝土喷射浆液和减少浆液回弹的装置及施工方法

摘要

本发明提供了一种磁性混凝土喷射浆液和减少浆液回弹的装置及施工方法，它包括混凝土喷射机、浆液搅拌罐、料斗、搅拌器、增程式浆液输送管及强电磁化喷头组成；其中混凝土喷射机上部安装减速器，减速器上方安装传动装置；动力系统由电动机与油水分离器组成；强电磁化喷头由强电磁器和喷头组成，计量装置，由计量泵组成；通过利用废矿渣中的铁磁性物质，通过强电磁喷头给磁性材料赋磁，施工过程中磁性混凝土浆液通过彼此之间的磁力作用，有效减少浆液回弹同时提高混凝土早期强度。可有效解决混凝土凝固时间和可泵性无法动态实时控制，以及混凝土浆液的可泵性、流动度、凝固时间等参数无法高效地满足施工工艺要求。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土材料和锚喷支护工程领域，尤其涉及一种基于硫自养生物反硝化脱氮的自控系统及方法。

背景技术

现有技术中混凝土材料只是通过将水泥、沙子、石子、水按照一定配比混合制备而成，常规的泵送混凝土通常在混凝土搅拌站配制搅拌成品后，由混凝土搅拌车运送至施工地点，混凝土凝固时间和可泵性无法动态实时控制，导致混凝土必须在初凝前将其运送至施工点，在进行混凝土喷射时，混凝土浆液的可泵性、流动度、凝固时间等因素均会造成混凝土材料的浪费还会污染空气。因此，改善现有的混凝土材料和施工工艺是本领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种磁性混凝土喷射浆液和减少浆液回弹的装置及施工方法，可以解决现有技术中，混凝土凝固时间和可泵性无法动态实时控制，导致混凝土浆液的可泵性、流动度、凝固时间等参数无法高效地满足施工工艺要求，尤其是对浆液喷射回弹的控制，从而进一步减少混凝土材料的浪费还会污染空气。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种磁性混凝土喷射浆液，其特征在于，所述磁性混凝土喷射浆液里面加入了铁磁性矿物废渣做原料，采用球磨机将铁磁性矿物废渣磨成铁磁性矿物废渣粉末，再利用强磁型电磁铁对铁磁性矿物废渣粉末进行筛选，吸附出含有铁磁性物质的铁磁性矿物粉末后，按照一定配比将铁磁性矿物粉末加入混凝土喷射浆液材料，进而为混凝土喷射浆液材料提供磁化材料。

所述磁性混凝土喷射浆液配比由水泥、水、铁磁性矿物粉末、铁粉分散剂、减水剂、速凝剂、絮凝剂和消泡剂构成；其中水灰比的体积比为0.3~0.5；剩余添加剂含量占水泥净浆的体积含量如下：絮凝剂3~5%、减水剂0.8~1.2%、消泡剂0.1~0.3%、铁磁性矿物粉末30~55%、铁粉分散剂1.3~1.6%、速凝剂2%~3%。

所述速凝剂选用无碱液体速凝剂，进而提高混凝土早期强度，并提高抗渗性能。

用于喷射磁性混凝土喷射浆液的且减少浆液回弹的喷射装置，包括混凝土喷射机，混凝土喷射机的顶部支撑安装有浆液搅拌罐，浆液搅拌罐的内部转动安装有搅拌器，浆液搅拌罐的侧边安装有用于添加原料的料斗，浆液搅拌罐上连接有增程式浆液输送管，增程式浆液输送管的末端安装有强电磁化喷头；增程式浆液输送管与用于提供动力的动力系统相连。

所述浆液搅拌罐的顶部设置有用于添加减水剂的减水剂添加装置，所述减水剂添加装置与控制台相连，并能够通过在控制台实时地调节减水剂添加装置来调节减水剂的流速和流量，控制混凝土喷射浆液的流动度和可泵性参数；

在制备好磁性混凝土喷射浆液后，根据运输的时间和工程需要添加一定量的减水剂防止砂浆凝固板结，同时避免罐车在运送期间大量搅拌，节省运输成本，延长罐车寿命。

所述搅拌器料腔选用防粘结高弹性橡胶作为衬板，采用耐磨损橡胶材料作结合板。

所述动力系统包括电动机和油水分离器；

所述增程式浆液输送管中间位置设置有速凝剂添加装置，速凝剂添加装置由罐体与速凝剂计量泵组成，该装置内置一根旋转推杆，在对速凝剂和浆液进行搅拌的同时，加快砂浆的流动速度，减少管内堵塞。

所述强电磁化喷头通过球铰支撑在混凝土喷射机的顶部，并能够施工需求在360度范围内旋转强电磁化喷头的方向，进行多方位砂浆喷灌。

所述强电磁化喷头由强电磁器和喷头组成，所述强电磁器通过一个大电容器作为电压转换器，一定粗度的漆包线缠绕在强电磁喷头上，还设置有接触器做开关和有限制电流功能的直流电源，强电磁化喷头能够给磁性混凝土浆液中的铁磁性矿物粉末赋磁，利用磁性混凝土喷射浆液材料中铁磁性矿物粉末颗粒间的磁力相互牵引作用减少浆液回弹；

所述喷头与增程式浆液输送管接头处由螺纹连接，方便拆卸，前端配有流量转换器，针对不同角度和不同类型的边坡通过旋转流量转换器达到切换输出流量的目的。

采用喷射装置进行磁性混凝土喷射浆液施工的方法，包括以下步骤：

步骤一：首先根据工程要求用矿石废料做原料按设定的比例制备出磁性混凝土喷射浆液；

步骤二：采用泵送运输车对制备完成的磁性混凝土喷射浆液进行运输，在运输过程中，根据运输时间和相关施工工艺要求，通过在控制台实时地调节减水剂添加装置调节减水剂的流速和流量，控制混凝土浆液的流动度和可泵性相关参数；

步骤三：当泵送运输车到达施工地点后，检查浆液搅拌罐中磁性混凝土喷射浆液的流动度和可泵性参数是否满足喷射混凝土的要求，检查无误后所述动力系统开始工作，浆液通过增程式浆液输送管进行流动输送；

步骤四：磁性混凝土喷射浆液流经所述速凝剂添加装置向管内添加速凝剂，旋转推杆在对速凝剂和浆液进行搅拌的同时，加快砂浆的流动速度，减少管内堵塞，速凝剂添加的剂量视浆液输送速度、流量以及相关工艺参数而定；

步骤五：在强电磁化喷头的强磁场作用下，磁性混凝土浆液被强电磁喷头磁化，使磁性混凝土浆液中的铁磁性矿物具有一定磁性；再将喷头设置到一定的流量大小，满足喷射参数要求即可；

步骤六：通过所述球铰控制混凝土的喷射方向，进行作业。

本发明有如下有益效果：

1、本发明所提及的磁性混凝土喷射浆液与普通混凝土相比，大幅提高了混凝土凝固的速度，减少了因为重力作用而向下滑落的混凝土，大幅提高混凝土早期强度、抗渗性能大幅减少了喷射过程中混凝土的回弹量和粉尘，减小造成的空气污染。

2、与普通的混凝土相比，通过动态实时添加减水剂等添加剂，增强了混凝土的流动性和可泵性，降低了砂浆罐车在运输过程中的搅拌速率，节省了燃料，提高了砂浆罐车的使用年限。

3、本发明磁性混凝土喷射浆液主要以工业废弃矿渣为原料，实现了废物的再利用，节约了经济成本。

4、本发明中强电磁化喷头与车体以球铰相连的结构大大提升了喷头的灵活性，可以依据作业要求进行多方位、多角度喷射砂浆。

5、安装在增程式浆液输送管内部的旋转推杆可以大大减少砂浆堵塞，增加砂浆的传输速度。

6、搅拌器料腔选用防粘结高弹性橡胶作为衬板，采用耐磨损橡胶材料作结合板。不仅便于清洁且具有一定韧性，而且抗磨损性好，密封压气，还减少粉尘浓度。

7、增程式浆液输送管中间位置设置有速凝剂添加装置，速凝剂添加装置由罐体与速凝剂计量泵组成，该装置内置一根旋转推杆，在对速凝剂和浆液进行搅拌的同时，可以加快砂浆的流动速度，较少堵塞；同时可以根据工程的需要，调节速凝剂的滴加速率，达到实时控制混凝土凝固时间的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的强电磁化喷头的主视图。

图2为本发明的强电磁化喷头的侧视图。

图3为本发明的喷射装置的整体结构图。

图中：混凝土喷射机1、减水剂添加装置2、强电磁器3、速凝剂计量泵4、电动机5、油水分离器6、浆液搅拌罐7、增程式浆液输送管8、料斗9、搅拌器10、强电磁化喷头11、喷头12、球铰13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-3，一种磁性混凝土喷射浆液，所述磁性混凝土喷射浆液里面加入了铁磁性矿物废渣做原料，采用球磨机将铁磁性矿物废渣磨成铁磁性矿物废渣粉末，再利用强磁型电磁铁对铁磁性矿物废渣粉末进行筛选，吸附出含有铁磁性物质的铁磁性矿物粉末后，按照一定配比将铁磁性矿物粉末加入混凝土喷射浆液材料，进而为混凝土喷射浆液材料提供磁化材料。通过采用上述的磁性混凝土喷射浆液，不仅可以废物利用，又为磁化浆液提供了磁化材料，节约了材料成本。

进一步的，所述磁性混凝土喷射浆液配比由水泥、水、铁磁性矿物粉末、铁粉分散剂、减水剂、速凝剂、絮凝剂和消泡剂构成；其中水灰比的体积比为0.3~0.5；剩余添加剂含量占水泥净浆的体积含量如下：絮凝剂3~5%、减水剂0.8~1.2%、消泡剂0.1~0.3%、铁磁性矿物粉末30~55%、铁粉分散剂1.3~1.6%、速凝剂2%~3%。通过采用上述的配合比例，保证了最佳的磁性混凝土喷射浆液的性能，此外具体施工过程中，能够根据施工要求，对磁性混凝土喷射浆液的配比进行调整。

进一步的，所述速凝剂选用无碱液体速凝剂，进而提高混凝土早期强度，并提高抗渗性能。操作简单，减少粉尘与回弹的优点。

实施例2：

用于喷射磁性混凝土喷射浆液的且减少浆液回弹的喷射装置，包括混凝土喷射机1，混凝土喷射机1的顶部支撑安装有浆液搅拌罐7，浆液搅拌罐7的内部转动安装有搅拌器10，浆液搅拌罐7的侧边安装有用于添加原料的料斗9，浆液搅拌罐7上连接有增程式浆液输送管8，增程式浆液输送管8的末端安装有强电磁化喷头11；增程式浆液输送管8与用于提供动力的动力系统相连。通过采用上述的喷射装置能够用于磁性混凝土喷射浆液的专用喷射，进而保证了在喷射过程中，强电磁阀喷头可以给磁性混凝土浆液中的铁磁性材料赋磁，利用磁性混凝土浆液中磁性颗粒间的磁力相互牵引作用减少浆液回弹。

进一步的，所述浆液搅拌罐7的顶部设置有用于添加减水剂的减水剂添加装置2，所述减水剂添加装置2与控制台相连，并能够通过在控制台实时地调节减水剂添加装置2来调节减水剂的流速和流量，控制混凝土喷射浆液的流动度和可泵性参数；在制备好磁性混凝土喷射浆液后，根据运输的时间和工程需要添加一定量的减水剂防止砂浆凝固板结，同时避免罐车在运送期间大量搅拌，节省运输成本，延长罐车寿命。

进一步的，所述搅拌器10料腔选用防粘结高弹性橡胶作为衬板，采用耐磨损橡胶材料作结合板。其优点在于便于清洁且具有一定韧性，抗磨损性好，密封压气，减少粉尘浓度。

进一步的，所述动力系统包括电动机5和油水分离器6；所述增程式浆液输送管8中间位置设置有速凝剂添加装置，速凝剂添加装置由罐体与速凝剂计量泵4组成，该装置内置一根旋转推杆，在对速凝剂和浆液进行搅拌的同时，加快砂浆的流动速度，减少管内堵塞。通过上述的动力系统能够用于提供喷射施工过程中的动力。通过速凝剂计量泵4用于控制速凝剂的添加和供给。

进一步的，所述强电磁化喷头11通过球铰13支撑在混凝土喷射机1的顶部，并能够施工需求在360度范围内旋转强电磁化喷头11的方向，进行多方位砂浆喷灌。通过采用球铰13能够方便的对强电磁化喷头11的方向进行调节，进而改变喷射角度和方向。

进一步的，所述强电磁化喷头11由强电磁器3和喷头12组成，所述强电磁器3通过一个大电容器作为电压转换器，一定粗度的漆包线缠绕在强电磁喷头上，还设置有接触器做开关和有限制电流功能的直流电源，强电磁化喷头11能够给磁性混凝土浆液中的铁磁性矿物粉末赋磁，利用磁性混凝土喷射浆液材料中铁磁性矿物粉末颗粒间的磁力相互牵引作用减少浆液回弹。

进一步的，所述喷头12与增程式浆液输送管8接头处由螺纹连接，方便拆卸，前端配有流量转换器，针对不同角度和不同类型的边坡通过旋转流量转换器达到切换输出流量的目的。相比于传统的喷头类型，便于控制喷射流量，减少物料浪费，达到降低混凝土回弹与粉尘的效果。

实施例3：

采用喷射装置进行磁性混凝土喷射浆液施工的方法，包括以下步骤：

步骤一：首先根据工程要求用矿石废料做原料按设定的比例制备出磁性混凝土喷射浆液；

步骤二：采用泵送运输车对制备完成的磁性混凝土喷射浆液进行运输，在运输过程中，根据运输时间和相关施工工艺要求，通过在控制台实时地调节减水剂添加装置调节减水剂的流速和流量，控制混凝土浆液的流动度和可泵性相关参数；

步骤三：当泵送运输车到达施工地点后，检查浆液搅拌罐7中磁性混凝土喷射浆液的流动度和可泵性参数是否满足喷射混凝土的要求，检查无误后所述动力系统开始工作，浆液通过增程式浆液输送管8进行流动输送；

步骤四：磁性混凝土喷射浆液流经所述速凝剂添加装置向管内添加速凝剂，旋转推杆在对速凝剂和浆液进行搅拌的同时，加快砂浆的流动速度，减少管内堵塞，速凝剂添加的剂量视浆液输送速度、流量以及相关工艺参数而定；

步骤五：在强电磁化喷头11的强磁场作用下，磁性混凝土浆液被强电磁喷头磁化，使磁性混凝土浆液中的铁磁性矿物具有一定磁性；再将喷头设置到一定的流量大小，满足喷射参数要求即可；

步骤六：通过所述球铰13控制混凝土的喷射方向，进行作业。