一种柔性混凝土喷头装置的制作方法

1.本发明公开了一种柔性混凝土喷头装置，属于喷涂装置技术领域。


背景技术：

2.压缩空气储能技术以其储能容量大、寿命长、效率高、安全可靠等特点被视为一种极具潜力的大规模储能技术。其中新开挖硬岩洞穴作为压缩空气储能的储气库是发展趋势，主要优点是在有建库需求的地区一般都存在满足建库条件的各类硬岩地层，因此，硬岩洞穴储气库的选址相对容易。
3.岩穴储气库依靠围岩来承受内压，采用复合式衬砌或四周充水方式来保证气密性，其中复合式衬砌结构是衬砌混凝土作为平整的基材，内部施加一层密封材料。目前比较成熟的地下储气库密封材料是钢板，但其造价高，经济性差。
4.为解决钢板作为储气库密封材料存在的上述问题，本领域的技术人员研发了一种以无机砂砾石料和聚合物为主要成分的柔性防渗混凝土，并利用该柔性混凝土作为储气库的密封材料。柔性混凝土具有抗拉强度高、弹性模量低、黏结性能强、气渗性能弱、综合造价优等优点，是一种理想的高压气体密封材料。现有技术通常采用预制管片现场搭接的方式施工，这种施工方式不适合于大型岩穴储气库的密封，施工进度慢、且搭接管片之间的接缝容易漏气。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于，提供一种柔性混凝土喷头装置，以解决现有技术中利用柔性混凝土进行大型岩穴储气库的密封时，采用预制管片现场搭接存在的施工进度慢、接缝处容易漏气的问题。
6.本发明提供的柔性混凝土喷头装置，包括拌合结构、喷射结构和空压机；
7.所述拌合结构的进料端分别与柔性混凝土骨料通道和胶凝材料通道连接，用于拌合所述柔性混凝土骨料和所述胶凝材料，得到柔性混凝土并输出；
8.所述喷射结构开设有喷射口和入料口，所述入料口与所述拌合结构的出料端连通，所述喷射结构用于存储所述拌合结构输出的所述柔性混凝土；
9.所述空压机的出气口与所述喷射结构连通，用于将所述柔性混凝土从所述喷射口喷出。
10.优选地，所述拌合结构包括拌合罐、第一电机和叶片组件；
11.所述第一电机与所述拌合罐连接，用于带动所述拌合罐在其圆周方向转动；
12.所述叶片组件设置于所述拌合罐的内壁，用于拌合所述柔性混凝土骨料和所述胶凝材料，得到柔性混凝土。
13.优选地，所述叶片组件包括多组叶片；
14.多组叶片沿所述拌合罐的轴向依次设置。
15.优选地，所述叶片为锚式拌合叶片、桨式拌合叶片、涡轮式拌合叶片或者螺带式拌
合叶片。
16.优选地，所述拌合结构还包括螺旋杆和与所述螺旋杆连接的第二电机；
17.所述第二电机用于带动所述螺旋杆在其圆周方向转动；
18.所述螺旋杆设置于所述拌合罐内，其两端分别穿过所述拌合罐的进料端和出料端，用于对所述柔性混凝土进行二次拌合，并将所述柔性混凝土传输至所述喷射结构内。
19.优选地，所述螺旋杆在其圆周方向单向旋转。
20.优选地，所述螺旋杆的一端伸入至所述喷射结构内；
21.所述空压机的出气口位于所述螺旋杆的下端，且所述出气口朝向所述喷射口，用于将所述柔性混凝土从所述喷射口喷出。
22.本发明的柔性混凝土喷头装置，相较于现有技术，具有如下有益效果：
23.本发明的柔性混凝土喷头装置，可利用叶片组件进行一次拌合，利用螺旋杆实现二次拌合并输出，得到拌合均匀的柔性混凝土并喷出，快速、高效地对地下储气库进行密封。
附图说明
24.图1为本发明实施例中柔性混凝土喷头装置的结构示意图。
25.图中1为柔性混凝土骨料通道；2为胶凝材料通道；3为拌合罐；4为喷射结构；5为第一电机；6为空气通道；7为空压机；8为柔性混凝土；9为阀门；10为叶片；11为螺旋杆。
具体实施方式
26.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
27.本发明实施例的柔性混凝土喷头装置如图1所示，包括拌合结构、喷射结构4和空压机7；
28.拌合结构的进料端分别与柔性混凝土骨料通道1和胶凝材料通道2连接，用于接收并拌合柔性混凝土骨料和胶凝材料，得到柔性混凝土并输出；
29.喷射结构4开设有喷射口和入料口，入料口与拌合结构的出料端连通，喷射结构4用于存储拌合结构输出的柔性混凝土；
30.空压机7的出气口通过空气通道6与喷射结构4连通，用于使柔性混凝土8从喷射口喷出。
31.本发明的柔性混凝土喷头装置，可快速、高效地对地下储气库进行密封，且密封效果佳，克服了现有技术中预制管片现场搭接存在的施工进度慢、接缝处容易漏气的技术问题。
32.本发明实施例中，柔性混凝土骨料具体可为：细骨料870～930份、粗骨料820～880份、水泥422～462份、水230～260份、脂环族类环氧树脂13～20份、橡胶颗粒5～20份、高强度纤维6～10份。其中细骨料选用细度模数为2.7～3.3、粒径为0.075～2mm的中砂；粗骨料选.用最大粒径不大于20mm、最小粒径不小于5mm的碎石；水泥选用强度标号为425#的水泥；
脂环族类环氧树脂可以增强柔性混凝土之间的胶凝性和抗弯折性，不仅具有粘合力高，固化物力学性能好的特点，并且对于温度的耐用性也很强；橡胶颗粒作为填充物可以对柔性混凝土的粗细骨料内部孔隙进行有效填补，增加自愈柔性混凝土的弹性，减少柔性混凝土在使用过程中产生的裂纹及弯折，提升柔性混凝土构件的柔韧性；高强度纤维选用新型合成纤维，可以增强柔性混凝土的强度和韧性，在柔性混凝土中可阻止裂缝展开。
33.本发明实施例中，胶凝材料为5～9份，具体可为基于琼脂糖/聚乙烯醇双网络的超快速自愈水凝胶。
34.进一步地，上述拌合结构包括拌合罐3、第一电机5和叶片组件，其中，第一电机5与拌合罐3连接，用于带动拌合罐3在其圆周方向转动；叶片组件设置于拌合罐3的内壁，用于拌合柔性混凝土骨料和胶凝材料，得到柔性混凝土并输出。
35.为提高拌合效率，本发明实施例中的叶片组件设置为由多组叶片10组成，多组叶片10沿拌合罐3的轴向依次设置。其中叶片为锚式拌合叶片、桨式拌合叶片、涡轮式拌合叶片或者螺带式拌合叶片均可，使用时根据需要设定即可。
36.本发明实施例中拌合结构内的柔性混凝土可以采用利用其自重的方式流出，此时需要拌合罐3的出料端低于进料端，呈倾斜向下的形式；或者采用机械结构将其输出，在一个实施例中，拌合结构还包括螺旋杆11和与螺旋杆11连接的第二电机(图中未示出)；第二电机用于带动螺旋杆11在其圆周方向转动；螺旋杆11设置于拌合罐3内，其两端分别穿过拌合罐3的进料端和出料端，用于对柔性混凝土进行二次拌合，并将柔性混凝土传输至喷射结构4内。
37.本发明实施例中，利用叶片组件进行一次拌合、利用螺旋杆11进行二次拌合并输出，能够得到充分拌合后的柔性混凝土，避免柔性混凝土凝固堵塞管路。
38.进一步地，本发明实施例的拌合罐3和螺旋杆11均在各自的圆周方向单向旋转，避免了正反旋转式搅拌而造成的第一电机5和第二电机和齿圈的过度损毁，延长本发明喷头结构的使用寿命。
39.本发明实施例中，也可使用同一个电机，结合齿轮同时带动拌合罐3和螺旋杆11转动。
40.为进一步降低柔性混凝土在喷射之前凝固的几率，本发明实施例设置螺旋杆11的一端穿过拌合罐3，伸入至喷射结构4内，从而缩短柔性混凝土在喷射结构4内存储的时间，并同时设定空压机的出气口位于螺旋杆的下端，且出气口朝向喷射口，用于将柔性混凝土从喷射口及时喷出。
41.本发明的柔性混凝土喷头装置的使用方法包括：
42.①
打开柔性混凝土骨料和胶凝材料的阀门9，使两者同时进入拌合结构中进行充分拌合。柔性混凝土骨料和胶凝材料阀门距离拌合器较近，主要是由于此胶凝材料是一种聚合物，和骨料作用后固化速度较快，它代替常规混凝土中的水泥和水，避免在混凝土内部产生水化热。胶凝材料的作用一是加快柔性混凝土在衬砌混凝土表面的固化过程，二是提高柔性混凝土的密实性能。
43.②
柔性混凝土拌合结构工作，通过管壁叶片单方向旋转实现搅拌、螺旋杆11旋转出料作业。拌合结构通过单方向旋转，避免了正反旋转式搅拌而造成的电机5和齿圈的过度损毁。
44.③
柔性混凝土骨料和胶凝材料拌合充分后通过螺旋杆11旋转进入喷射结构4，通过螺旋装置进行二次搅拌。
45.④
叶片组件和螺旋杆11均通过电机驱动，带动叶片10和螺旋杆11旋转对柔性混凝土骨料和胶凝材料进行一次和二次搅拌，在避免柔性混凝土过快固化无法喷射施工的同时，能够让骨料和胶凝材料搅拌更加均匀，增加其密实度。
46.⑤
打开空压机7，给喷射结构4增加压力，通过压力喷头将搅拌充分的柔性混凝土均匀喷射至指定位置，柔性混凝土快速硬化，达到预期的密封效果和强度。
47.本发明的喷头装置能够进行二次搅拌，防止柔性混凝土凝固堵塞管路，快速、高效地对地下储气库进行密封。进一步地，相对于压缩空气储能地下储气库钢板密封材料，本发明的柔性混凝土密封材料具有良好的经济适用性且本胶凝材料能够显著增强柔性混凝土的密度和固化速度，提高其密封性能。
48.以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

技术特征：
1.一种柔性混凝土喷头装置，其特征在于，包括拌合结构、喷射结构和空压机；所述拌合结构的进料端分别与柔性混凝土骨料通道和胶凝材料通道连接，用于拌合所述柔性混凝土骨料和所述胶凝材料，得到柔性混凝土并输出；所述喷射结构开设有喷射口和入料口，所述入料口与所述拌合结构的出料端连通，喷射结构用于存储所述拌合结构输出的所述柔性混凝土；所述空压机的出气口与所述喷射结构连通，用于将所述柔性混凝土从所述喷射口喷出。2.根据权利要求1所述的柔性混凝土喷头装置，其特征在于，所述拌合结构包括拌合罐、第一电机和叶片组件；所述第一电机与所述拌合罐连接，用于带动所述拌合罐在其圆周方向转动；所述叶片组件设置于所述拌合罐的内壁，用于拌合所述柔性混凝土骨料和所述胶凝材料，得到柔性混凝土。3.根据权利要求2所述的柔性混凝土喷头装置，其特征在于，所述叶片组件包括多组叶片；多组叶片沿所述拌合罐的轴向依次设置。4.根据权利要求3所述的柔性混凝土喷头装置，其特征在于，所述叶片为锚式拌合叶片、桨式拌合叶片、涡轮式拌合叶片或者螺带式拌合叶片。5.根据权利要求2-4任一项所述的柔性混凝土喷头装置，其特征在于，所述拌合结构还包括螺旋杆和与所述螺旋杆连接的第二电机；所述第二电机用于带动所述螺旋杆在其圆周方向转动；所述螺旋杆设置于所述拌合罐内，其两端分别穿过所述拌合罐的进料端和出料端，用于对所述柔性混凝土进行二次拌合，并将所述柔性混凝土传输至所述喷射结构内。6.根据权利要求5所述的柔性混凝土喷头装置，其特征在于，所述拌合罐和所述螺旋杆均在各自的圆周方向单向旋转。7.根据权利要求5所述的柔性混凝土喷头装置，其特征在于，所述螺旋杆的一端伸入至所述喷射结构内；所述空压机的出气口位于所述螺旋杆的下端，且所述出气口朝向所述喷射口，用于将所述柔性混凝土从所述喷射口喷出。

技术总结
本发明公开了一种柔性混凝土喷头装置，包括拌合结构、喷射结构和空压机；拌合结构的进料端分别与柔性混凝土骨料通道和胶凝材料通道连接，用于拌合柔性混凝土骨料和胶凝材料，得到柔性混凝土并输出；喷射结构开设有喷射口和入料口，入料口与拌合结构的出料端连通，喷射结构用于存储拌合结构输出的柔性混凝土；空压机的出气口与喷射结构连通，用于将柔性混凝土从所述喷射口喷出。本发明的柔性混凝土喷头装置，可快速、高效地、高质量地对地下储气库进行密封。行密封。行密封。


技术研发人员：陆希 蒋中明 黄鹏 张新敏 姬阳 黄湘宜
受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/21