本发明涉及一种混凝土喷射装置，尤其是涉及一种混凝土喷嘴和使用方法。
背景技术：
喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。
与传统的现浇混凝土相比,喷射混凝土不需要立模和振捣，而是将混合料高速、连续地喷至受喷面上，冲击、挤压形成密实的混凝土。喷射混凝土在物理成份与结构上与普通混凝土基本一致，但其具有施工方便、快速、整体造价低廉等优点，目前已广泛应用于建筑物修补、衬砌和补强，边坡和表面临时支护等工程中，特别是在断面较薄、面积很大的地方，使用喷射混凝土可以有效地节省施工时间。
混凝土喷射技术是借助混凝土喷射机，利用压缩空气提供动能，经过管道，通过喷嘴将混凝土喷射到受喷面上，使混凝土迅速凝结硬化的一种技术。
现有的混凝土喷嘴，其喷嘴的孔口为单孔，其内部没有混流功能。另外，喷水孔在喷嘴附近，对于速凝剂与水的融合时间不够，且与水泥的反应时间较短。不能满足速凝剂的使用要求。
技术实现要素：
本发明提供了一种混凝土喷嘴和使用方法，解决了混凝土喷嘴对喷料进行混流的问题，其技术方案如下所述：
一种混凝土喷嘴，包括双头喷嘴、速凝剂调节环、开关器，所述速凝剂调节环、开关器位于双头喷嘴前端，分别用于调节喷料与水的混合以及控制双头喷嘴的开关，双头喷嘴包括进料口各自独立但出料口连通的第一喷头和第二喷头。
所述第一喷头和第二喷头都包括进料口和出料口，并在进料口和出料口之间的腰部进行连通，形成连通面，直至出料口一端。
所述第一喷头和第二喷头的形状大小相同，两个喷头采用夹层结构。
所述第一喷头和第二喷头的进料口的直径为40mm，出料口的直径为150mm，进料口到出料口的腰长400mm，第一喷头和第二喷头的出料口的圆心距为90mm。
双头喷嘴前端设置有综合开关，将一个进料口分成连接到双头喷嘴的两个出料口，并对每个出料口设置有开启或者停止的控制端；综合开关上还设置有多个控制旋钮，用于分别远程控制风压、速凝剂的计量和水量。
在双头喷嘴到喷射机的前方安装速凝剂调节环、开关器；在液态速凝剂到高压水管之间安装液态速凝剂供给装置，用于控制液态速凝剂的掺量；空气通过风管进入喷射机，在喷射机内形成压缩空气，喷射机通过风压将混凝土拌合料由输料软管运送至混凝土喷嘴处，液态速凝剂供给机将液态速凝剂由速凝剂混合管压送至高压水管内与水混合，然后一同由高压水管运送至混凝土喷嘴处，与混凝土拌合料混合后喷出。
根据速凝剂的初凝时间调节速凝剂调节环距双头喷嘴的距离。
速凝剂调节环用于调整混凝土拌合料、速凝剂和水的比例关系。
速凝剂的掺量是混凝土拌合料质量的1％-3％。
进一步的，在喷射隧道边墙时，掺量为1％；喷射拱顶时，掺量为2％。
所述混凝土喷嘴通过双头喷嘴的喷射，并结合速凝剂调节环的使用，环保效益显著，在不用升级主要设备的前提下，只增加一个专利设备就可以满足节约水泥、砂石料、水的作用，从实现无尘作业的喷射环境。
通过对比单喷头的速度和压力分布图可以看出射流速度分布规律相似，在射流出口处两股射流逐渐融合，在打击面处由于两股射流的融合和干扰作用，最大射流打击力小于单喷头，打击力随着射流直径不断减小，打击力分布梯度减小，打击力分布更为均匀且打击面远大于单喷头。
附图说明
图1是本发明中混凝土喷嘴进行喷射的使用示意图；
图2是本发明中混凝土喷嘴中的双头喷嘴的结构示意图；
图3是双头喷嘴速度分布云图；
图4是双头喷嘴速度分布矢量图；
图5是双头喷嘴打击面压力分布云图；
图6是双头喷嘴的示意图；
图7是双头喷嘴实施例的示意图。
具体实施方式
本发明包含双头喷嘴、速凝剂调节环、开关器，速凝剂调节环也可以称为连接器。所述速凝剂调节环、开关器位于双头喷嘴前端，分别用于调节喷料与水的混合以及控制双头喷嘴的开关，双头喷嘴包括进料口各自独立但出料口连通的第一喷头和第二喷头。
使用时，如图1所示，在双头喷嘴到喷射机的前方安装速凝剂调节环、开关器；在液态速凝剂到高压水管之间安装液态速凝剂供给装置，用于控制液态速凝剂的掺量；空气通过风管进入喷射机，喷射机前方设置调节器，在喷射机内形成压缩空气，喷射机通过风压将混凝土拌合料由输料软管运送至混凝土喷嘴处，液态速凝剂供给机将液态速凝剂由速凝剂混合管压送至高压水管内与水混合，然后一同由高压水管运送至混凝土喷嘴处，与混凝土拌合料混合后喷出。
如图2和图6所示，所述第一喷头1和第二喷头2的形状大小相同。所述第一喷头和第二喷头都包括进料口3和出料口4，并在进料口3和出料口4之间的腰5部进行连通，形成连通面，直至出料口一端。所述第一喷头1和第二喷头2的进料口3的直径为40mm，出料口4的直径为150mm，进料口到出料口的腰5长400mm，第一喷头和第二喷头的出料口的圆心距为90mm。
如图3到图5双头喷嘴的设计可以提高射流速度1.5m/s。打击面压力最大提高0.5atm。核心打击面积增加一倍。从而，有效的提高了喷射混凝土的喷射效率。同时进一步提高了隧道支护的效果。
为了使双头喷嘴起到应用有高效作用，换需要根据速凝剂的实际初凝时间来设置调节环(连接器)。调节环(连接器)需要根据速凝剂的初凝时间进行调整，通过初凝时间来设置调节环(连接器)距双头喷嘴的距离。调节器起到准确发挥速凝剂功能的作用。
这样设置可以使液态速凝剂不会出现急凝现象，掺入混凝土中，能使混凝土有粘性，成浆状，这样粗骨料在喷射过程中能打入砂浆中，减少粗骨料的反弹。降低了混凝土后期强度的损失。
这样操作后可以发挥液态速凝剂良好的速凝效果，可以做到掺量为混凝土质量的1％-3％，初凝时间为在2min左右，终凝时间在4min左右，后期强度损失在10％以内，具有良好的速凝效果。在喷射隧道边墙时，掺量为1％即可，喷射拱顶时，一般为2％，不会超过3％，因为速凝剂掺量越大，混凝土后期强度衰减越严重。
如图7所示，实施例中，根据实际情况对喷嘴进行结构上的改进，首先增加了综合开关7，进口与料管6进行连接，出口通过连接管与双头喷嘴相连接，所述综合开关7将整体的进料分成两个出料，并且对两个出料进行控制，设置了控制端71和控制端72，所述控制端71和控制端72都设置有一个旋转挡片，旋转挡片包括上端的旋转部和下端的挡片，所述挡片和出料口的形状吻合，旋转喷嘴对应的旋转挡片，能够挡住喷料的流通。
当控制对应的喷头不再进行喷射时，只需旋转对应的旋转挡片，挡住喷料的进入即可，并且旋转挡片上端设置有卡死结构，在停止喷射时卡住旋转挡片上端，使得其不能移动，从而固定住。所述卡死结构可以采用可折叠的卡棍，折叠后躺倒在综合开关的上方，竖立起来能够防止旋转挡片进行转动。这样平时折叠在综合开关7的上方，需要固定旋转挡片时，则竖立起来，就能防止旋转挡片进行转动。这样本发明可以实现组合拆卸，实现单喷嘴和双喷嘴的快速切换，满足施工工况的精细化施工；即单独使用时：关闭双喷嘴中的一个喷口。需要双喷时，同时开启。
此外，还可以在综合开关7上设置多个控制旋钮73，控制旋钮73可以控制远程控制风压、速凝剂的计量以及水量，可以采用无线或者电连接进行控制。
在第一喷头1和第二喷头2上，采用夹层结构，设置有喷头夹层8，所述夹层通过转环9固定在双头喷嘴上，一旦喷头堵塞，则通过旋转转环9，松开夹层8，就能进行疏通，起到防止堵塞喷嘴的作用。
同时,喷嘴内壁增加了一种合成材料,可以防止堵塞喷嘴。另外，根据输送距离设置该合成材料在输送管道内，可以起到防止堵管的作用。避免了人身伤害和清理管道的时间，大大提高了该工艺的施工效率和作业的绿色节材效果。
喷射时采用分段、分片、分层进行自下向上的方式进行，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。
分段喷射时，上次喷射时应预留斜面，斜面宽度为250mm左右为宜，下次喷射前应用清理浮砂、石、并为湿润不积水状态。
分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。
分层喷射时，后一层应在前一层凝结前进行，终凝后参照施工缝的方法进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2～4h。喷射厚度以喷射混凝土不滑移不坠落为宜，即不能应厚度过大影响粘结力，也不能太薄而造成反弹量大。
喷射速度要适当，保证混凝土的密实性能。风压过大，喷射速度也过大，回弹量也就越大；
喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，速度也就小，压力小不利于混凝土密实，从而影响混凝土的强度和抗渗性能。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5mpa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5mpa，拱部0.4～0.65mpa。
喷嘴与受喷面间保持适当距离。1.2m左右为宜，喷射角度尽可能接近90度，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。
喷嘴应连续、缓慢作横向环形移动，喷头垂直于喷面做螺旋状移动，转动直接约为300mm左右。如受喷面有钢筋等覆盖遮挡时，可将喷嘴适当倾斜，不小于70度进行喷射。施工区域要通风良好，照明设备完善，没有多余的人和设备。
喷射时要经常检查喷射机出料弯头、输送管和管路接头，有问题及时处理。管路堵塞时须先关主机，再解决问题。
喷射完成后应先关主机，再以及关闭计量泵、振动棒、风阀，再清洗机内、管线残留物。
根据厂家提供的速凝剂初凝时间，确定混合器的安装位置。然后准备进行一次喷入水与专用液体速凝剂，与混凝土进行混合。
喷射后需要进行表面整平，对喷射混凝土表面进行修整，可以保证混凝土结构强度和耐久性，但施工时注意不得影响喷射混凝土与钢筋之间或喷射混凝土与底部材料之间的粘结，使混凝土内产生裂缝。在混凝土初凝后(一般喷射后15～20min)用刮尺将外多余的材料清理，然后再用喷浆或抹灰浆找平。
喷射混凝土的含砂率高，水泥用量也相对较多并掺有速凝剂，其收缩变形必然要灌注混凝土大。在喷射混凝土终凝2h后，应即进行喷射水养护，养护时间不得少于14d。冬期施工喷射混凝土作业区的气温不得低于+5℃,拌合料进行喷射机时的温度不能低于+5℃,气温低于+5℃不得洒水养护。
通过对比单喷头的速度和压力分布图可以看出射流速度分布规律相似，在射流出口处两股射流逐渐融合，在打击面处由于两股射流的融合和干扰作用，最大射流打击力小于单喷头，打击力随着射流直径不断减小，打击力分布梯度减小，打击力分布更为均匀且打击面远大于单喷头。