CN112592123A - 一种盾构注浆材料及其制备方法和盾构注浆材料智能配制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属盾构注浆材料技术领域，为解决目前盾构注浆材料在配制过程中原料用量误差较大、人力和时间双重消耗等问题，提供一种盾构注浆材料及其制备方法和盾构注浆材料配制装置。配料箱底部固定连接输料腔；配料箱底面贯穿设置输料管，输料管顶端连接接料斗；配料箱箱体内为中空内腔，中空内腔内底部安装电动旋转装置，电动旋转装置底部表面间隔设若干通孔，通孔上活动连接配料区；利用预混时间将填料的整体性能充分释放，填料在加入主体材料后，搭配外加剂形成稳定的渗透状态，填料可以快速扩散在主体材料的内部，增加注浆材料的整体性能；在减少人力资源投入的同时提高了装置出料的稳定性，确保装置的整体使用体验和工作效率。

Description

一种盾构注浆材料及其制备方法和盾构注浆材料智能配制 装置

技术领域

本发明属于盾构注浆材料技术领域，具体涉及一种盾构注浆材料及其制备方法和盾构注浆材料配制装置。

背景技术

地铁盾构是城市地铁施工中一种重要的施工技术，是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用地铁盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全的进行隧洞的开挖和衬砌作业，其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿涉及洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。

盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国；近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展，盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。

通过盾构机做工制成的地铁盾构隧道内部需要进行防水做工才可以实现后续管片安装做工，目前，国内地铁盾构隧道一般采用螺栓孔单层预制混凝土管片组装工艺，防水施工方面主要为管片结构自防水、同步注浆、管片接缝防水等，其中，同步注浆的防水技术是控制盾构隧道防水的重要部分，是指当盾片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成一道宽度为3.5mm左右的环形空隙，在此空隙内注浆的目的是为了尽快填充间隙使管片尽早支撑地面，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层，同步注浆的浆料为水泥砂浆，通过混合搅拌形成成品，但是现有盾构注浆材料配置方法依然存在着单一添加搅拌，无法提高注浆材料的整体性能；注浆材料在配置过程中首先需要对其进行配料，现有技术中多为人工配料进行搅拌制料，但是依然存在着需要多方拿取配置原料，形成人力和时间的双重消耗的问题。

发明内容

本发明为了解决目前盾构注浆材料在配制过程中仍然需要人工配料搅拌制料，多次拿取配制原料，导致原料用量误差较大、人力和时间双重消耗等问题，提供了一种盾构注浆材料及其制备方法和盾构注浆材料配制装置。通过调整搅拌顺序，在搅拌工艺中添加进预混填料，并在预混填料内部添加稳定剂进行稳定作用，确保预混填料在搅拌过程中和浆料产生稳定反应，提高渗透效率和填充范围，实现整体渗透，从而提高注浆材料的整体性能；通过整体配料避免现有结构人工配料产生的多方拿料的弊端，将用料存放在配料装置内部后，随用随取且取量通过智能结构进行放料预控制，提高放料过程的精准性和稳定性，减少人力和时间的消耗。

本发明由如下技术方案实现的：一种盾构注浆材料智能配制装置，包括底部固定连接输料腔的配料箱；所述配料箱底面贯穿设置有输料管，输料管顶端活动连接敞口接料斗；

所述配料箱的箱体内部为中空内腔，中空内腔内底部安装有电动旋转装置，电动旋转装置底部表面间隔设置若干通孔，通孔上活动连接配料区；配料区顶部活动连接密封盖，底部活动连接传输管，传输管上连接电磁阀；传输管的出口对应设置于接料斗的上方；

所述输料腔底面开设衔接孔，衔接孔活动连接出料管，出料管上安装控制阀门；出料管顶端开口处于输料管顶端开口处过盈连接；输料腔底部间隔固定支撑腿；

所述电动旋转装置为连接有电机的底盘，底盘上部旋转连接转盘；所述电机的一端通过旋转轴卡扣在转盘的底端，转轴侧壁安装旋转传感器；所述转盘表面开设若干通孔；

所述输料腔内部设置电控箱，电控箱内安装PLC控制器，所述PLC控制器输入端外接配料控制器，内接旋转传感器；PLC控制器的输出端通过伺服电机驱动器连接伺服电机；PLC控制器的输出端通过第二驱动模块连接控制阀门，第二驱动模块为与制阀门配套的驱动模块；PLC控制器电源端口通过稳压模块外接电源。

所述配料区为双层桶状结构，配料区的外壁至内壁依次设置有密封层、吸附层和干燥层；所述密封层为矩形结构的聚四氟乙烯合成纤维层；所述吸附层为硅胶干燥剂层；所述干燥层为矩形结构的黄麻纤维层。

所述转盘上设置通孔，配料区卡扣卡接于通孔上；所述配料区至少设置四个且阵列分布在配料箱的内侧；配料区通过电机的转轴带动转盘同步旋转，每两个配料区之间间距相等。

所述输料腔底部焊接至少2个支撑腿。

所述传输管为玻璃纤维增强塑料传输管；所述底盘为圆形碳素合金钢，底盘直径等于配料箱的内壁直径且底盘的外壁和配料箱的内壁贴合；底盘表面对应衔接孔的上方开设出料孔。

本发明所述PLC控制器为西门子S7-200型号PLC，在PLC控制器的输入端分别外接一个用于控制配料区出料量的配料控制器以及内接一个用于感应转轴的旋转角度的旋转传感器，所述配料控制器为XL3116-A型号四仓配料控制器，旋转传感器采用LW120A型号旋转角度位移传感器；PLC控制器的电源端口通过稳压模块连接外部控制电源，稳压模块采用西门子SITOP电源模块；PLC控制器的输出端通过继电器连接电磁阀，继电器采用G6K-2F-Y-DC5型号继电器，电磁阀采用BEST-NR0200型号电磁阀。

PLC控制器的输出端通过伺服电机驱动器整体连接有电机，电机采用80ZFMA1型号伺服电机，伺服电机驱动器选用配套的伺服电机驱动器；PLC控制器的输出端通过第二驱动模块连接控制阀门，控制阀门采用QT型号电动阀门，第二驱动模块采用同控制阀门配套的驱动模块。

所述底盘采用圆形结构的碳素合金钢，所述底盘的直径等于所述配料箱的内壁直径且所述底盘的外壁和所述配料箱的内壁贴合；所述底盘的表面对应所述衔接孔的上方开设有圆形开孔用于出料。

基于所述盾构注浆材料智能配制装置配制的一种盾构注浆材料，由如下重量份的原料混合而成：水300-400份、水泥50-150份、粉煤灰300-400份、膨润土50-100份、砂700-750份、钛酸盐50-70份、聚合物微珠25-35份、复合型填料40-55份、氧化铁50-65份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料20-35份、乙二醇15-25份、加气剂10-25份、稳定剂20-35份、防水剂25-45份、减水剂10-30份、增塑剂35-65份、膨胀剂20-30份；其中：粉煤灰采用超细粉煤灰；所述膨润土采用纳基造浆膨润土；所述砂采用石英砂；所述钛酸盐采用过渡金属钛酸盐，所述钛酸盐用于提高注浆材料的耐酸碱性能；所述聚合物微珠采用聚合物玻化微珠，所述聚合物微珠用于提高注浆材料的抗裂性能；所述复合型填料采用改性复合红色超细硅藻土粉，所述复合型填料用于对预混过程起稳定作用；所述氧化铁采用云母氧化铁镜铁矿粉，所述氧化铁用于提高注浆材料的耐渗力；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料采用500目玻璃粉与300目磨碎玻璃纤维，所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维的质量配比为20∶35；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料用于提高注浆材料的整体耐热性和低收缩性；所述乙二醇采用乙二醇防冻液，所述乙二醇用于提高注浆材料的防冻性能；所述加气剂采用HYH-80混凝土高效引气剂，所述加气剂用于改善注浆材料的抗冻耐久性并且提高注浆材料的施工性能以及其他综合耐久性；所述稳定剂采用硫氧镁低温促凝剂，所述稳定剂用于提高注浆材料的增水防水性能，降低注浆材料的吸水性；所述防水剂采用甲基硅酸钠有机硅防水剂，所述防水剂用于提高注浆材料的整体防水性能；所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述减水剂用于减少注浆材料的用水量；所述增塑剂采用混凝土耐寒增塑剂，所述增塑剂用于提高注浆材料的整体质量稳定性；所述膨胀剂采用HL-HEA抗裂膨胀剂，所述膨胀剂用于增强注浆材料的抗裂防渗性能。

优选，由如下重量份的原料混合而成：水340份、水泥100份、粉煤灰350份、膨润土80份、砂720份、钛酸盐60份、聚合物微珠30份、复合型填料45份、氧化铁60份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料30份、乙二醇20份、加气剂20份、稳定剂30份、防水剂30份、减水剂20份、增塑剂40份、膨胀剂25份；其中：粉煤灰采用超细粉煤灰；所述膨润土采用纳基造浆膨润土；所述砂采用石英砂；所述钛酸盐采用过渡金属钛酸盐，所述钛酸盐用于提高注浆材料的耐酸碱性能；所述聚合物微珠采用聚合物玻化微珠，所述聚合物微珠用于提高注浆材料的抗裂性能；所述复合型填料采用改性复合红色超细硅藻土粉，所述复合型填料用于对预混过程起稳定作用；所述氧化铁采用云母氧化铁镜铁矿粉，所述氧化铁用于提高注浆材料的耐渗力；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料采用500目玻璃粉与300目磨碎玻璃纤维，所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维的质量配比为20∶35；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料用于提高注浆材料的整体耐热性和低收缩性；所述乙二醇采用乙二醇防冻液，所述乙二醇用于提高注浆材料的防冻性能；所述加气剂采用HYH-80混凝土高效引气剂，所述加气剂用于改善注浆材料的抗冻耐久性并且提高注浆材料的施工性能以及其他综合耐久性；所述稳定剂采用硫氧镁低温促凝剂，所述稳定剂用于提高注浆材料的增水防水性能，降低注浆材料的吸水性；所述防水剂采用甲基硅酸钠有机硅防水剂，所述防水剂用于提高注浆材料的整体防水性能；所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述减水剂用于减少注浆材料的用水量；所述增塑剂采用混凝土耐寒增塑剂，所述增塑剂用于提高注浆材料的整体质量稳定性；所述膨胀剂采用HL-HEA抗裂膨胀剂，所述膨胀剂用于增强注浆材料的抗裂防渗性能。

制备所述的盾构注浆材料的方法，步骤如下：

（1）填料混合：先将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料各原料的三分之一量混合，加入6-8份水，300-400r/min搅拌5-8min，然后加入6-10份稳定剂，在原转速下持续搅拌2-3min，然后将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料剩余三分之二全部加入混合体系，得到填料混合物；

（2）原料混合：取5-15份加气剂、8-16份稳定剂、300-400份水同时混合，在40-45r/min转速下进行搅拌，搅拌6-8min后，添加水泥、粉煤灰、膨润土以及砂，调整转速后至30-35r/min后搅拌7-9min后，将剩余的加气剂和稳定剂一同加入，转速不变的情况下继续搅拌6-8min，得到原料混合物；

（3）物料混合，获得半成品：将填料混合物加入到原料混合物中，30-40r/min下继续搅拌4-6min，然后将膨胀剂加入，继续搅拌2-3min后，得到自身具有微膨胀自应力的半成品；

（4）获得成品：将剩余的加气剂、稳定剂、防水剂、增塑剂全部加入半成品中，35-45r/min搅拌5-8min；然后将减水剂加入，在原转速下搅拌6-10min，得到盾构注浆材料成品。

步骤（1）填料混合过程中转速为360r/min；步骤（3）物料混合过程中的转速为38r/min；步骤（4）获得成品过程中转速为36r/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明盾构注浆材料配置方法，通过双向混制进行成品制造，利用混制结构将预混填料与主体材料进行混制，利用预混时间将填料的整体性能充分释放，减少填料与主体材料的融入时间，提高搅拌效率，使得填料在加入主体材料后，搭配外加剂形成稳定的渗透状态，使得填料可以快速扩散在主体材料的内部，增加注浆材料的整体性能。

本发明盾构注浆材料配置器械，通过同步配料避免多方拿取原料产生的时间消耗，将配料区域局限在配料箱内部，并搭配智能结构进行给料，在减少人力资源投入的同时提高了装置出料的稳定性，确保装置的整体使用体验和工作效率。

附图说明

图1为本发明所述盾构注浆材料智能配制装置的结构示意图；

图2为配料区的结构示意图；

图3为配料区的内部结构示意图；

图4为底盘的内部结构示意图；

图5为输料腔结构示意图。

图中：1-配料箱，2-内腔，3-配料区，31-密封层，32-吸附层，33-干燥层，4-密封盖，5-底盘，6-输料腔，7-出料管，8-控制阀门，9-支撑腿，10-电机，11-输料管，12-接料斗，13-旋转轴，14-旋转传感器，15-转盘，16-衔接孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：一种盾构注浆材料配置方法，包括以下步骤：

原料准备：准备配置注浆材料所需要的原料；所述原料包括有：水300份、水泥50份、粉煤灰300份、膨润土50份、砂700份、钛酸盐50份、聚合物微珠25份、复合型填料40份、氧化铁50份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料20份、乙二醇15份、加气剂10份、稳定剂20份、防水剂25份、减水剂10份、增塑剂35份、膨胀剂20份；粉煤灰采用超细粉煤灰；所述膨润土采用纳基造浆膨润土；所述砂采用石英砂；所述钛酸盐采用过渡金属钛酸盐，所述钛酸盐用于提高注浆材料的耐酸碱性能；所述聚合物微珠采用聚合物玻化微珠，所述聚合物微珠用于提高注浆材料的抗裂性能；所述复合型填料采用改性复合红色超细硅藻土粉，所述复合型填料用于对预混过程起稳定作用；所述氧化铁采用云母氧化铁镜铁矿粉，所述氧化铁用于提高注浆材料的耐渗力；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料用于提高注浆材料的整体耐热性和低收缩性；所述乙二醇采用乙二醇防冻液，所述乙二醇用于提高注浆材料的防冻性能；所述加气剂采用HYH-80混凝土高效引气剂，所述加气剂用于改善注浆材料的抗冻耐久性并且提高注浆材料的施工性能以及其他综合耐久性；所述稳定剂采用硫氧镁低温促凝剂，所述稳定剂用于提高注浆材料的增水防水性能，降低注浆材料的吸水性；所述防水剂采用甲基硅酸钠有机硅防水剂，所述防水剂用于提高注浆材料的整体防水性能；所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述减水剂用于减少注浆材料的用水量；所述增塑剂采用混凝土耐寒增塑剂，所述增塑剂用于提高注浆材料的整体质量稳定性；所述膨胀剂采用HL-HEA抗裂膨胀剂，所述膨胀剂用于增强注浆材料的抗裂防渗性能。

填料混合：首先将需要用到的钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料中根据配料区3的数量进行全部或部分放置，分别放入配料区3的内部后，将密封盖4拧紧在配料区3的顶端，将装置接通外部控制电源，通过外部配料控制器分别控制每一个配料区的出料量，设定完毕后，此时仅有一个配料区3位于输料腔6表面衔接孔16正上方，确定过程为：假设共有四个配料区3，配料区3分别编号1、2、3、4；在默认位置时1号配料区位于衔接孔16的正上方，在这时，所有配料区3分别向PLC发出位置信号并对应唯一位置，所述PLC接受电信号并将所有的位置信号和衔接孔16的位置信号进行比对，确定1号配料区和衔接孔16的位置信号重合后，锁定1号配料区为首先出料区域，此时PLC会处理由外部配料控制器设定的1号配料区的设定出料值，并将出料值的电信号转换为控制配料区3开始出料的控制信号，配料区3底部安装的电磁阀进行导通，配料区3内部的物料通过接料斗11进入接料斗12，接料斗12将原料传送至出料管7，出料管7表面的控制阀门8会伴随电磁阀的开启同时开启，原料就可以掉入外部接料装置，原料通过出料管7时，原料的总流量会被出料管7表面的BR-MODEL50粉体流量计实时统计粉体出现的流量，所述流量计接入在PLC的输入端实现智能控制，在流量计检测出料量达到配料控制器设定的固定出料后，流量计向PLC发出电信号，PLC便会驱动控制阀门关闭，出料即可停止；然后电机10的转轴13控制转盘15进行顺时针旋转，旋转传感器14实施感应旋转位置，在顺次旋转至下一个配料区3的位置时，停顿，此时PLC检测对应位置处的配料区3是否有外部配料控制器输入的出料信号，若有则重复出料步骤，若没有则继续旋转至下一个配料区3；重复做工，完成取料。

将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料分别取总量的三分之一添加进预混搅拌装置内部，加入6份水，在300r/min转速下搅拌5min，然后取6份稳定剂添加进预混搅拌装置内部，在300r/min转速下持续搅拌2min，然后将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料分别取剩余三分之二全部添加进预混搅拌装置内部，得到填料混合物；

原料混合：取5份加气剂、8份稳定剂、300份水一同添加进混凝土搅拌装置，在40r/min转速下进行搅拌，搅拌6min后，添加水泥、粉煤灰、膨润土以及砂，调整转速后至30r/min后搅拌7min后，将剩余加气剂、剩余稳定剂一同添加进混凝土搅拌装置，在30r/min的钻速下继续搅拌6min，得到原料混合物；

物料混合：将填料混合物添加进原料混合物存在的混凝土搅拌装置内部，在30r/min转速下，继续搅拌4min，然后将膨胀剂添加进混凝土搅拌装置内部，搅拌2min后，得到具有自身具有微膨胀自应力的半成品；

成品：将加气剂、稳定剂、防水剂、增塑剂全部添加进混凝土搅拌装置内部，在35r/min转速下搅拌5min；然后将减水剂添加进混凝土搅拌装置内部，在35r/min转速下搅拌6min，得到可用于注浆的材料成品A。

实施例2：一种盾构注浆材料配置方法，包括以下步骤：

原料准备：准备配置注浆材料所需要的原料；所述原料包括有：水340份、水泥100份、粉煤灰350份、膨润土80份、砂720份、钛酸盐60份、聚合物微珠30份、复合型填料45份、氧化铁60份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料30份、乙二醇20份、加气剂20份、稳定剂30份、防水剂30份、减水剂20份、增塑剂40份、膨胀剂25份；粉煤灰采用超细粉煤灰；所述膨润土采用纳基造浆膨润土；所述砂采用石英砂；所述钛酸盐采用过渡金属钛酸盐，所述钛酸盐用于提高注浆材料的耐酸碱性能；所述聚合物微珠采用聚合物玻化微珠，所述聚合物微珠用于提高注浆材料的抗裂性能；所述复合型填料采用改性复合红色超细硅藻土粉，所述复合型填料用于对预混过程起稳定作用；所述氧化铁采用云母氧化铁镜铁矿粉，所述氧化铁用于提高注浆材料的耐渗力；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料用于提高注浆材料的整体耐热性和低收缩性；所述乙二醇采用乙二醇防冻液，所述乙二醇用于提高注浆材料的防冻性能；所述加气剂采用HYH-80混凝土高效引气剂，所述加气剂用于改善注浆材料的抗冻耐久性并且提高注浆材料的施工性能以及其他综合耐久性；所述稳定剂采用硫氧镁低温促凝剂，所述稳定剂用于提高注浆材料的增水防水性能，降低注浆材料的吸水性；所述防水剂采用甲基硅酸钠有机硅防水剂，所述防水剂用于提高注浆材料的整体防水性能；所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述减水剂用于减少注浆材料的用水量；所述增塑剂采用混凝土耐寒增塑剂，所述增塑剂用于提高注浆材料的整体质量稳定性；所述膨胀剂采用HL-HEA抗裂膨胀剂，所述膨胀剂用于增强注浆材料的抗裂防渗性能。

填料混合：取料方法如实施例1所述，将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料分别取总量的三分之一添加进预混搅拌装置内部，加入7份水，在360r/min转速下搅拌6min，然后取8份稳定剂添加进预混搅拌装置内部，在360r/min转速下持续搅拌2min，然后将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料分别取剩余三分之二全部添加进预混搅拌装置内部，得到填料混合物；

原料混合：取10份加气剂、10份稳定剂、350份水一同添加进混凝土搅拌装置，在42r/min转速下进行搅拌，搅拌7min后，添加水泥、粉煤灰、膨润土以及砂，调整转速后至33r/min后搅拌7min后，将剩余加气剂、剩余稳定剂一同添加进混凝土搅拌装置，在33r/min的钻速下继续搅拌7min，得到原料混合物；

物料混合：将填料混合物添加进原料混合物存在的混凝土搅拌装置内部，在38r/min转速下，继续搅拌5min，然后将膨胀剂添加进混凝土搅拌装置内部，搅拌2min后，得到具有自身具有微膨胀自应力的半成品；

成品：将加气剂、稳定剂、防水剂、增塑剂全部添加进混凝土搅拌装置内部，在36r/min转速下搅拌5min；然后将减水剂添加进混凝土搅拌装置内部，在36r/min转速下搅拌6min，得到可用于注浆的材料成品B。

实施例3：包括以下步骤：

原料准备：准备配置注浆材料所需要的原料；所述原料包括有：水400份、水泥150份、粉煤灰400份、膨润土100份、砂750份、钛酸盐70份、聚合物微珠35份、复合型填料55份、氧化铁65份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料35份、乙二醇25份、加气剂25份、稳定剂35份、防水剂45份、减水剂30份、增塑剂65份、膨胀剂30份；粉煤灰采用超细粉煤灰；所述膨润土采用纳基造浆膨润土；所述砂采用石英砂；所述钛酸盐采用过渡金属钛酸盐，所述钛酸盐用于提高注浆材料的耐酸碱性能；所述聚合物微珠采用聚合物玻化微珠，所述聚合物微珠用于提高注浆材料的抗裂性能；所述复合型填料采用改性复合红色超细硅藻土粉，所述复合型填料用于对预混过程起稳定作用；所述氧化铁采用云母氧化铁镜铁矿粉，所述氧化铁用于提高注浆材料的耐渗力；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料用于提高注浆材料的整体耐热性和低收缩性；所述乙二醇采用乙二醇防冻液，所述乙二醇用于提高注浆材料的防冻性能；所述加气剂采用HYH-80混凝土高效引气剂，所述加气剂用于改善注浆材料的抗冻耐久性并且提高注浆材料的施工性能以及其他综合耐久性；所述稳定剂采用硫氧镁低温促凝剂，所述稳定剂用于提高注浆材料的增水防水性能，降低注浆材料的吸水性；所述防水剂采用甲基硅酸钠有机硅防水剂，所述防水剂用于提高注浆材料的整体防水性能；所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述减水剂用于减少注浆材料的用水量；所述增塑剂采用混凝土耐寒增塑剂，所述增塑剂用于提高注浆材料的整体质量稳定性；所述膨胀剂采用HL-HEA抗裂膨胀剂，所述膨胀剂用于增强注浆材料的抗裂防渗性能。

填料混合：取料方法如实施例1所述，将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料分别取总量的三分之一添加进预混搅拌装置内部，加入7份水，在400r/min转速下搅拌8min，然后取8份稳定剂添加进预混搅拌装置内部，在400r/min转速下持续搅拌3min，然后将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料分别取剩余三分之二全部添加进预混搅拌装置内部，得到填料混合物；

原料混合：取15份加气剂、16份稳定剂、400份水一同添加进混凝土搅拌装置，在45r/min转速下进行搅拌，搅拌8min后，添加水泥、粉煤灰、膨润土以及砂，调整转速后至35r/min后搅拌9min后，将剩余加气剂、剩余稳定剂一同添加进混凝土搅拌装置，在35r/min的钻速下继续搅拌8min，得到原料混合物；

物料混合：将填料混合物添加进原料混合物存在的混凝土搅拌装置内部，在40r/min转速下，继续搅拌6min，然后将膨胀剂添加进混凝土搅拌装置内部，搅拌3min后，得到具有自身具有微膨胀自应力的半成品；

成品：将加气剂、稳定剂、防水剂、增塑剂全部添加进混凝土搅拌装置内部，在45r/min转速下搅拌8min；然后将减水剂添加进混凝土搅拌装置内部，在45r/min转速下搅拌10min，得到可用于注浆的材料成品C。

对照例1：注浆材料由以下方法配置：

水300份、水泥50份、粉煤灰300份、膨润土50份、砂700份、加气剂10份、稳定剂20份、防水剂25份、减水剂10份、增塑剂35份、膨胀剂20份、聚合物微珠25份、氧化铁50份，取料方法使用人工取料，将上述原料共同倒进混凝土搅拌装置进行搅拌，在35r/min转速下搅拌30min，得到注浆材料D。

对照例2：注浆材料由以下方法配置：

水350份、水泥100份、粉煤灰350份、膨润土800份、砂710份、加气剂20份、稳定剂25份、防水剂30份、减水剂20份、增塑剂45份、膨胀剂45份、聚合物微珠30份、氧化铁55份，取料方法使用人工取料，将上述原料共同倒进混凝土搅拌装置进行搅拌，在35r/min转速下搅拌30min，得到注浆材料E。

对照例3：注浆材料由以下方法配置：

水400份、水泥150份、粉煤灰400份、膨润土100份、砂750份、加气剂25份、稳定剂35份、防水剂45份、减水剂30份、增塑剂65份、膨胀剂30份、聚合物微珠35份、氧化铁65份，取料方法使用人工取料，将上述原料共同倒进混凝土搅拌装置进行搅拌，在35r/min转速下搅拌30min，得到注浆材料F。

将实施例1、实施例2、实施例3中按照本发明所记载的方法制得的注浆材料及其对照例1、对照例2、对照例3中按照对照例方法进行制得的注浆材料进行性能比较，实验结果见表1，根据表1可见，采用填料预混可以有效在注浆材料的整体性能，可以有效提高注浆材料的固结体强度，可以有效减少凝结时间，并在短时间内达到较高的抗压效果。

表1

将实施例1、实施例2、实施例3设定为配料组1，将对照例1、对照例2、对照例3设定为配料组2，并将配料组1中按照本发明所记载的配置机械取料时间和配料组2中按照人工取料的时间对比，对比结果见表2，根据表2可见，采用配置器械取料的方法，可以在短时间内精准且高效的实现取料，减少人力投入。

表2

综上所述：该盾构注浆材料配置方法及其配置器械，通过、本发明盾构注浆材料配置方法，通过双向混制进行成品制造，利用混制结构将预混填料与主体材料进行混制，利用预混时间将填料的整体性能充分释放，减少填料与主体材料的融入时间，提高搅拌效率，使得填料在加入主体材料后，搭配外加剂形成稳定的渗透状态，使得填料可以快速扩散在主体材料的内部，增加注浆材料的整体性能；通过同步配料避免多方拿取原料产生的时间消耗，将配料区域局限在配料箱内部，并搭配智能结构进行给料，在减少人力资源投入的同时提高了装置出料的稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种盾构注浆材料智能配制装置，其特征在于：包括底部固定连接输料腔（6）的配料箱（1）；所述配料箱（1）底面贯穿设置有输料管（11），输料管（11）顶端活动连接敞口接料斗（12）；

所述配料箱（1）的箱体内部为中空内腔（2），中空内腔（2）内底部安装有电动旋转装置，电动旋转装置底部表面间隔设置若干通孔，通孔上活动连接配料区（3）；配料区（3）顶部活动连接密封盖（4），底部活动连接传输管，传输管上连接电磁阀；传输管的出口对应设置于接料斗（12）的上方；

所述输料腔（6）底面开设衔接孔（16），衔接孔（16）活动连接出料管（7），出料管（7）上安装控制阀门（8）；出料管（7）顶端开口处于输料管（11）顶端开口处过盈连接；输料腔（6）底部间隔固定支撑腿（9）；

所述电动旋转装置为连接有电机（10）的底盘（5），底盘（5）上部旋转连接转盘（15）；所述电机（10）的一端通过旋转轴（13）卡扣在转盘（15）的底端，转轴（13）侧壁安装旋转传感器（14）；所述转盘（15）表面开设若干通孔；

所述输料腔（6）内部设置电控箱，电控箱内安装PLC控制器，所述PLC控制器输入端外接配料控制器，内接旋转传感器（14）；PLC控制器的输出端通过伺服电机驱动器连接伺服电机；PLC控制器的输出端通过第二驱动模块连接控制阀门，第二驱动模块为与制阀门配套的驱动模块；PLC控制器电源端口通过稳压模块外接电源。

2.根据权利要求1所述的一种盾构注浆材料智能配制装置，其特征在于：所述配料区（3）为双层桶状结构，配料区（3）的外壁至内壁依次设置有密封层、吸附层和干燥层；所述密封层为矩形结构的聚四氟乙烯合成纤维层；所述吸附层为硅胶干燥剂层；所述干燥层为矩形结构的黄麻纤维层。

3.根据权利要求1所述的一种盾构注浆材料智能配制装置，其特征在于：所述转盘上设置通孔，配料区卡扣卡接于通孔上；所述配料区至少设置四个且阵列分布在配料箱的内侧；配料区通过电机的转轴带动转盘同步旋转，每两个配料区之间间距相等。

4.根据权利要求1所述的一种盾构注浆材料智能配制装置，其特征在于：所述输料腔底部焊接至少2个支撑腿。

5.根据权利要求1所述的一种盾构注浆材料智能配制装置，其特征在于：所述传输管为玻璃纤维增强塑料传输管；所述底盘为圆形碳素合金钢，底盘直径等于配料箱的内壁直径且底盘的外壁和配料箱的内壁贴合；底盘表面对应衔接孔的上方开设出料孔。

6.基于权利要求1所述的盾构注浆材料智能配制装置配制的一种盾构注浆材料，其特征在于：由如下重量份的原料混合而成：水300-400份、水泥50-150份、粉煤灰300-400份、膨润土50-100份、砂700-750份、钛酸盐50-70份、聚合物微珠25-35份、复合型填料40-55份、氧化铁50-65份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料20-35份、乙二醇15-25份、加气剂10-25份、稳定剂20-35份、防水剂25-45份、减水剂10-30份、增塑剂35-65份、膨胀剂20-30份；

其中：粉煤灰采用超细粉煤灰；所述膨润土采用纳基造浆膨润土；所述砂采用石英砂；所述钛酸盐采用过渡金属钛酸盐；所述聚合物微珠采用聚合物玻化微珠，所述复合型填料采用改性复合红色超细硅藻土粉，所述氧化铁采用云母氧化铁镜铁矿粉；所述玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料采用500目玻璃粉与300目磨碎玻璃纤维，玻璃粉与磨碎玻璃纤维的质量配比为20∶35；所述乙二醇采用乙二醇防冻液；所述加气剂采用HYH-80混凝土高效引气剂；所述稳定剂采用硫氧镁低温促凝剂；所述防水剂采用甲基硅酸钠有机硅防水剂，所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述增塑剂采用混凝土耐寒增塑剂，所述膨胀剂采用HL-HEA抗裂膨胀剂。

7.根据权利要求6所述的基于盾构注浆材料智能配制装置配制的一种盾构注浆材料，其特征在于：由如下重量份的原料混合而成：水340份、水泥100份、粉煤灰350份、膨润土80份、砂720份、钛酸盐60份、聚合物微珠30份、复合型填料45份、氧化铁60份、玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料30份、乙二醇20份、加气剂20份、稳定剂30份、防水剂30份、减水剂20份、增塑剂40份、膨胀剂25份。

8.制备权利要求6或权利要求7所述的基于盾构注浆材料智能配制装置配制的盾构注浆材料的方法，其特征在于：步骤如下：

（1）填料混合：先将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料各原料的三分之一量混合，加入6-8份水，300-400r/min搅拌5-8min，然后加入6-10份稳定剂，在原转速下持续搅拌2-3min，然后将钛酸盐、聚合物微珠、复合型填料、氧化钙以及玻璃粉与磨碎玻璃纤维填料剩余三分之二全部加入混合体系，得到填料混合物；

（2）原料混合：取5-15份加气剂、8-16份稳定剂、300-400份水同时混合，在40-45r/min转速下进行搅拌，搅拌6-8min后，添加水泥、粉煤灰、膨润土以及砂，调整转速后至30-35r/min后搅拌7-9min后，将剩余的加气剂和稳定剂一同加入，转速不变的情况下继续搅拌6-8min，得到原料混合物；

（3）物料混合，获得半成品：将填料混合物加入到原料混合物中，30-40r/min下继续搅拌4-6min，然后将膨胀剂加入，继续搅拌2-3min后，得到自身具有微膨胀自应力的半成品；

（4）获得成品：将剩余的加气剂、稳定剂、防水剂、增塑剂全部加入半成品中，35-45r/min搅拌5-8min；然后将减水剂加入，在原转速下搅拌6-10min，得到盾构注浆材料成品。

9.根据权利要求8所述制备基于盾构注浆材料智能配制装置配制的盾构注浆材料的方法，其特征在于：步骤（1）填料混合过程中转速为360r/min；步骤（3）物料混合过程中的转速为38r/min；步骤（4）获得成品过程中转速为36r/min。

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