隧道施工中，噴射混凝土襯砌的強度性能與生產(chǎn)時(shí)的溫度穩定息息相關(guān)。有鑒于此，2018年，日本開(kāi)發(fā)了一種針對噴射混凝土材料的“智能拌合站”，能夠自動(dòng)控制混凝土的拌和溫度，使其保持性能穩定，一起來(lái)看看吧！　

技術(shù)背景

噴射混凝土是隧道施工中常見(jiàn)的襯砌手段，其初始強度與長(cháng)期強度等性能參數，受所用促凝劑的種類(lèi)和含量的影響很大，而促凝劑的性能則高度依賴(lài)于溫度的穩定。

以往，在溫度較低的環(huán)境下施工時(shí)，為了保證噴射混凝土的初始強度與粘結性，施工方一般會(huì )提高促凝劑含量，但促凝劑含量過(guò)高又會(huì )導致噴射混凝土的長(cháng)期強度降低。

為了解決這一問(wèn)題，獲得性能穩定的噴射混凝土，日本原商聯(lián)合飛島建設開(kāi)發(fā)了一種針對噴射混凝土材料的“智能拌合站”，能夠自動(dòng)控制混凝土的拌和溫度，使其保持性能穩定。

智能拌合站

這種拌合站（Smart Batcher Plant ）是一種成套的混凝土生產(chǎn)系統，由三個(gè)基本功能組成：

■ 加入熱水、細骨料（砂）、粗骨料（碎石）等混凝土原材料；

■ 拌和物料前進(jìn)行準確測溫，并在拌和過(guò)程中持續測溫；

■ 自動(dòng)調節冷水（原水）與熱水的比例，以達到目標拌和溫度的控制功能。

拌合過(guò)程中的混凝土溫度通過(guò)數字輻射溫度傳感器以無(wú)接觸方式測得，傳感器安裝在攪拌機頂部，可持續測量從拌和結束到噴射混凝土開(kāi)始的混凝土溫度變化。

此外，在寒冷地區施工時(shí)，僅加入熱水可能難以實(shí)現目標拌和溫度的自動(dòng)控制，此時(shí)使用系統中的蒸汽噴射系統，可以加熱傳送帶上的細骨料和粗骨料，將骨料溫度提高約?10°C，并實(shí)時(shí)測量骨料表面水分的百分比，反饋至拌合水量的調整中。

數據管理

在傳統的混凝土拌合設備中，隧道施工期間的拌和數據使用打印的單據進(jìn)行管理。而在這套“智能拌合站”系統下，對所有的實(shí)際拌和數據數字化，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)（云）遠程傳送。這些數據可以在進(jìn)行自動(dòng)編輯后用于施工管理，并通過(guò)管理單據轉換功能轉換為多種格式。

負責工廠(chǎng)管理的施工人員可以通過(guò)在入口處或攪拌站內部設置網(wǎng)絡(luò )攝像頭，在 PC 或智能手機上查看攪拌車(chē)的進(jìn)出并匯總庫存狀態(tài)。

通過(guò)這種方式，施工人員可以在短時(shí)間內處理與噴射混凝土相關(guān)的質(zhì)量和材料控制，同時(shí)使用從網(wǎng)絡(luò )攝像機遠程獲取的實(shí)際拌和數據和圖像，提高管理效率。

技術(shù)應用

這套設備于2018-2019年應用于日本宮古盛岡橫斷道路巖井地區隧道工程，并在實(shí)際應用中評估了系統在寒冷地區拌和溫度的自動(dòng)控制功能。

施工中，當地的最低氣溫達到了近-20°C，而施工方將目標拌合溫度設置為25°C，從拌合完畢到施工過(guò)程中溫度下降約為5°C?，F場(chǎng)驗證時(shí)，拌合完成后的噴射混凝土溫度在目標 25±3°C 的范圍內。

同時(shí)，該系統也與傳統的熱水控溫進(jìn)行了對比：同隧道施工條件下，單純使用熱水的情況下，平均拌和溫度為 15.9°C，標準偏差為 2.6°C；在 Smart Batcher Plant 的情況下，平均拌和溫度為 24.7°C，標準偏差為 1.9°C。

結語(yǔ)

該技術(shù)應用于寒冷地區的隧道掘進(jìn)時(shí)，可以提高噴射混凝土的質(zhì)量，降低噴射混凝土的成本。未來(lái)，該技術(shù)還將進(jìn)一步添加材料冷卻系統，以應對夏季高溫和夏季混凝土溫度升高的問(wèn)題，并將在拌合器中添加加熱功能，更加靈活、準確地控制拌合溫度?！?/p>

本文來(lái)源：上海市土木工程學(xué)會(huì )

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