一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料及喷射装置制造方法及图纸

本公开提供了一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料及喷射装置，所述薄喷材料按重量百分比计，包括：无机粉料36％

【技术实现步骤摘要】
一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料及喷射装置


[0001]本公开涉及矿山工程和隧道工程加固支护
，特别涉及一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料及喷射装置。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]破碎岩体作为软弱围岩的一种，是影响矿山建设和隧道施工的关键因素之一，是地下结构建设的重大难题。破碎围岩具有强度低、变形大、易透水、自稳能力差等特征，常常引发围岩掉块、剥落、挤压大变甚至塌方等灾害，严重阻碍工程进度，对施工人员、机械构成巨大安全隐患。因此，对于破碎围岩隧道，必须在开挖后采取快速有效的初期支护手段，及时封闭围岩，提高其自身承载能力，保障工程的顺利进行。
[0004]目前，针对破碎围岩隧道的支护方式有很多种，主要包括：喷射混凝土、架设金属支架、锚网喷和锚注复合支护等。其中，喷射一定厚度的混凝土是进行初期封闭围岩的一种广泛手段，但传统的混凝土支护存在以下弊端：
[0005](1)混凝土材料脆性较大，难以适应破碎围岩大变形的特点、无法承受较大拉应力；
[0006](2)粘结性较差、回弹率高，且无法射入破碎围岩裂隙中，对围岩自身承载能力的提升作用有限；
[0007](3)初喷必须具备一定厚度，施工进度慢、运输工作量大，效率较低；施工过程粉尘量大，危害施工人员身体健康；
[0008](4)初喷混凝土防水性一般较差，防水板在悬挂和受力时，易产生破损或缺陷，导致施工期和运维期普遍存在渗漏水问题。r/>
技术实现思路

[0009]为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料及喷射装置，所述薄喷材料具有低回弹、固结快、高延展、强韧性、高粘结和防水阻燃的优点；所述喷射设备，具有体积小、结构简单、操作灵活、粉尘排放少和工作噪音低的特点，能够更好的满足地下工程初期支护施工要求。
[0010]为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
[0011]本公开第一方面提供了一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料。
[0012]一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，按重量百分比计，包括：无机粉料36％
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40％、聚合物粉体30％
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35％、无机成膜剂25％
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35％、纤维1.2％
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2.5％、可再分散乳胶粉0.2％
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2.5％以及助剂1％
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5％。
[0013]进一步的，所述的薄喷材料施工时水灰比范围为0.4～0.6。
[0014]进一步的，所述无机粉料为钙粉、石英粉和滑石粉的混合物，按重量百分比计，无机材料包括：钙粉55％
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64％、石英粉28％
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32％和滑石粉15％
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18％，滑石粉可以增加薄喷
材料的张力强度、剪切强度、挠曲强度和抗压强度。
[0015]更进一步的，所述钙粉规格为325目，石英粉规格为325目，滑石粉采用防水材料级。
[0016]进一步的，所述的聚合物粉体可与加入的无机成膜剂发生化学反应，聚合物粉体的活性基团与无机成膜剂水化产物中的离子产生铰链反应，形成了分子键，引起了材料分子之间的力学性能改变，使薄喷材料抗拉强度、抗弯折强度增加、变形延展能力提高、防水性能增加。
[0017]进一步的，无机成膜剂为水硬性胶凝材料。
[0018]进一步的，无机成膜剂为高标白水泥和硅酸钠的混合物，按重量百分比计，无机成膜剂包括：高标白水泥43％
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49％和硅酸钠54％
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57％，硅酸钠作为一种胶结剂，可有效增加薄喷材料的胶结能力。
[0019]更进一步的，所述高标白水泥标号为42.5。
[0020]进一步的，所述纤维为3
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6mm的玻璃纤维，有效改善薄喷材料的抗拉强度和抗剪切强度。
[0021]进一步的，可再分散乳胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物以及丙烯酸共聚物中的任意一种或多种，有效提高薄喷材料的抗弯折强度和粘结强度，同时增加材料防水性能。
[0022]进一步的，助剂包括增稠剂、消泡剂、分散剂和减水剂，所述的增稠剂为丙三醇，用以增加所述成膜剂的粘度、稳定性和泵送性，所述的减水剂为U
‑
5高效减水剂。
[0023]所述的薄喷材料采用可移动式气动喷射装置施工，以满足薄喷材料的使用要求。
[0024]本公开第二方面提供了一种用于上述破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料的喷射装置，包括：搅拌仓、中转仓、储料仓、输送管道、气路控制系统、喷嘴和可移动式底座；
[0025]搅拌仓内用于放置薄喷材料，搅拌仓内设有搅拌装置，搅拌仓的底部开口与中转仓的顶部开口连通，且连通管路上设有蝶阀；
[0026]中转仓内设有螺旋轴，螺旋轴用于推动物料匀速进入储料仓，起到防止物料在管道入口堆积堵塞的作用；
[0027]储料仓设有出料口，出料口上设有出料阀，出料口通过输送管道与喷嘴连通，输送管道上设有气管阀；
[0028]储料仓设有物料体积检测元件和压力检测元件，所述气路控制系统通过第一气路与储料仓连通，所述气路系统通过第二气路与喷嘴连通，气路控制系统的一部分用于保证储料仓中的压力，另一部分用于输送高压空气至喷嘴处，控制物料喷出；
[0029]喷嘴为锥形雾化喷嘴，喷嘴上设有沿轴向位置移动的调整环，控制喷射物料发散面积和速度。
[0030]本公开第三方面提供了一种上述喷射装置的工作方法，包括以下过程：
[0031]从搅拌仓入口投入薄喷材料和水溶液，水灰比为0.4～0.6，经搅拌装置以转速100
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500r/min搅拌，预设时间后，待搅拌均匀通过底部开口送入物料中转仓；
[0032]中转仓内的螺旋轴推动物料匀速进入储料仓；
[0033]薄喷材料进入储料仓后，物料体积检测元件显示薄喷材料已达到指定体积，关闭
储料仓上泄压阀与蝶阀，通过气路系统的第一气路给储料仓加压，直至压力检测元件检测到的压力在预设范围内；
[0034]打开气路系统的第二气路，再打开连通喷枪的气管阀，让空气先喷出，打开储料仓上的出料阀，然后让薄喷材料经输送管道从喷嘴中喷出。
[0035]与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0036]1、本专利技术所述的薄喷材料采用聚合物粉体可和无机成膜剂作为主要成膜组分，二者发生化学反应，聚合物粉体的活性基团与无机成膜剂水化产物中的离子产生铰链反应，形成了分子键，引起了材料分子之间的力学性能改变，使薄喷材料不仅抗拉强度、抗弯折强度增加、变形延展能力提高，而且防水性能增加，有效弥补了混凝土防水性能差的缺点，使得所述薄喷材料具有低回弹、固结快、高延展、强韧性、高粘结、防水阻燃等优点。
[0037]2、本专利技术所述的薄喷材料通过添加玻璃纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：按重量百分比计，包括：无机粉料36％
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40％、聚合物粉体30％
‑
35％、无机成膜剂25％
‑
35％、纤维1.2％
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2.5％、可再分散乳胶粉0.2％
‑
2.5％以及助剂1％
‑
5％。2.如权利要求1所述的破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：所述的薄喷材料施工时水灰比范围为0.4～0.6。3.如权利要求1所述的破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：所述的无机粉料为钙粉、石英粉和滑石粉的混合物，按重量百分比计，无机材料包括：钙粉55％
‑
64％、石英粉28％
‑
32％和滑石粉15％
‑
18％。4.如权利要求1所述的破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：所述的聚合物粉体的活性基团与无机成膜剂水化产物中的离子产生铰链反应，形成分子键。5.如权利要求1所述的破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：所述的无机成膜剂为水硬性胶凝材料。6.如权利要求1所述的破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：所述的无机成膜剂为高标白水泥和硅酸钠的混合物，按重量百分比计，无机成膜剂包括：高标白水泥43％
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49％和硅酸钠54％
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57％。7.如权利要求1所述的破碎围岩隧道防水加固快速封闭薄喷材料，其特征在于：所述的纤维为玻璃纤维。8.如权利要求1所述的破碎...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树忱，韩勇，冯现大，袁超，周慧颖，万泽恩，梁忠南，王晋鲁，庄云霞，
申请(专利权)人：山东宏禹工程科技有限公司济南大学，
类型：发明
国别省市：