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

技術背景

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

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

為了解決這一問題，獲得性能穩定的噴射混凝土，日本原商聯合飛島建設開發了一種針對噴射混凝土材料的“智能拌合站”，能夠自動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系統，由三個基本功能組成：

■ 加入熱水、細骨料（砂）、粗骨料（碎石）等混凝土原材料；

■ 拌和物料前進行準確測溫，并在拌和過程中持續測溫；

■ 自動調節冷水（原水）與熱水的比例，以達到目標拌和溫度的控制功能。

拌合過程中的混凝土溫度通過數字輻射溫度傳感器以無接觸方式測得，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始的混凝土溫度變化。

此外，在寒冷地區施工時，僅加入熱水可能難以實現目標拌和溫度的自動控制，此時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，并實時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行管理。而在這套“智能拌合站”系統下，對所有的實際拌和數據數字化，通過互聯網（云）遠程傳送。這些數據可以在進行自動編輯后用于施工管理，并通過管理單據轉換功能轉換為多種格式。

負責工廠管理的施工人員可以通過在入口處或攪拌站內部設置網絡攝像頭，在 PC 或智能手機上查看攪拌車的進出并匯總庫存狀態。

通過這種方式，施工人員可以在短時間內處理與噴射混凝土相關的質量和材料控制，同時使用從網絡攝像機遠程獲取的實際拌和數據和圖像，提高管理效率。

技術應用

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，并在實際應用中評估了系統在寒冷地區拌和溫度的自動控制功能。

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程中溫度下降約為5°C?，F場驗證時，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，該系統也與傳統的熱水控溫進行了對比：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

該技術應用于寒冷地區的隧道掘進時，可以提高噴射混凝土的質量，降低噴射混凝土的成本。未來，該技術還將進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>

本文來源：上海市土木工程學會

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