Назад в библиотеку

---

Патронированное невзрывчатое разрушающее вещество на основе негашеной извести, модифицированной железосодержащими добавками.

Авторы: Любомирский Н. В., Артюхов Ю., Циак Н.
Описание: Рассматриваются вопросы получения патронированного невзрывчатого разрушающего вещества (НРВ) на основе негашеной извести, модифицированной железистыми добавками, и пластифицирующее-замедляющей добавкой. Разработаны оптимальные технологические параметры формирования патронов из порошка НРВ путем его гранулирования и последующего пресования.
Источник: Строительство и техногенная безопасность. Сборник научных трудов. – Симферополь: НАПКС, 2006. – Вып. 17.

В практике современного строительства все больше применение находят строительные материалы, обладающие эффектом расширения. Использование таких материалов позволит отказаться от использования небезопасных и дорогих взрывных веществ, негативно влияющих на экологическую ситуацию в районе проведения взрывных работ, исключить такое негативное явление как усадка, имеющая место при твердении минеральных вяжущих веществ.

Наиболее эффективным способом, железобетонных конструкций, каменной кладки и т. д.), добычи блоков природного камня, а также исключить трудности соблюдения техники безопасности и охраны окружающей среды, является невзрывной способ разрушения с применением невзрывчатых разрушающих веществ.

Разрушение объектов вызывает сила расширения продуктов гидратации НРВ. При этом разрушение не сопровождается выбросом твердых и газообразных продуктов реакции в атмосферу, звуковыми и другими колебаниями, отпадает необходимость в проведении мероприятий по защите сооружений. В ряде случаев применение НРВ является единственно возможным способом разрушения, например, вблизи сосудов, работающих под давлением, емкостей с горючими веществами, АЭС и т. д.

Технология безвзрывного разрушения каменных материалов предусматривает приготовление рабочего раствора НРВ и заливке его в шпуры разрушаемого объекта. Научный и практический интерес представляет применение патронированных НРВ. Применение НРВ в виде патронов диаметром, соответствующим диаметру шпура, позволит значительно сократить время закладки разрушающего вещества в шпуры, упростить производство работ и уменьшить трудоемкость работы. Однако, наряду с множеством разработок порошковых невзрывчатых разрушающих веществ, практически отсутствуют работы по получению патронированных НРВ.

Таким образом, целью настоящей работы является разработка патронированного невзрывчатого разрушающего вещества путем установления оптимальных технологических параметров формования патронов.

Патронированное невзрывчатое разрушающее вещество – один из перспективных строительных материалов, является композиционным материалом, состоящим из расширяющего компонента, быстротвердеющего вяжущего и пластифицирующе-замедляющей добавки, в форме цилиндра диаметром 25, 29, 33 или 40 мм (85–95 % от диаметров отверстий шпуров 28, 32, 36 и 44 мм соответственно) с центральным отверстием и высотой 300 мм и более. Центральное отверстие в патроне должно обеспечивать расход воды в пределах В/Т = 0,25…0,3.

Применение НРВ в виде патронов позволит значительно ускорить и упростить производство работ по разрушению объектов из хрупких материалов. Отпадает необходимость в приготовлении рабочего раствора НРВ, работы по которому состоят в точном дозировании порошка НРВ и воды и тщательном перемешивании компонентов в течение не более 2 мин. Кроме того, применение невзрывчатого разрушающего вещества в виде патронов позволит производить работы на больших площадях разрушаемого объекта, поскольку работы сводятся лишь к высверливанию шпуров, закладке в шпуры патронов НРВ и заливке в отверстия патронов воды и, при необходимости, закрытии открытой поверхности шпура материалом от попадания воды в шпур.

Работа патрона невзрывчатого разрушающего вещества в шпуре сводится к следующему. Под воздействием воды патрон растворяется и в шпуре превращается в рабочий раствор, при этом В/Т раствора составляет примерно 0,28…0,3. Приблизительно через 2–4 ч в зависимости от температуры воздуха начинается массовая гидратация кристаллов оксида кальция НРВ и возникновение в замкнутом пространстве шпура давления расширения. Через 6–8 ч разрушаемый объект покрывается сетью трещин, разделяющими его на отдельные небольшие блоки, и готов к разборке или демонтажу.

В данной работе в качестве невзрывчатого разрушающего вещества использовали разработанное в НАПКС порошковое НРВ на основе негашеной извести, полученной в результате обжига известняка-ракушечника с железистой добавкой, полуводного гипса и пластифицирующе-замедляющей добавки.

Производство патронированного НРВ состоит из получения расширяющего известкового спека, совместном помоле спека с пластифицирующе-замедляющей добавкой, формование из порошка НРВ патронов и упаковки их в водонепроницаемый материал (полиэтиленовая пленка). Формование патронов НРВ осуществляется путем прессования предварительно гранулированного порошка НРВ. Предварительная грануляция порошка невзрывчатого разрушающего вещества способствует равномерному распределению в массе порошка связующего вещества – жидкости, облегчает процесс формования патронов. Кроме того, уплотнение частиц в грануле влияет и на увеличение плотности патрона НРВ и, как следствие, более полному заполнению шпура материалом НРВ. Все это влияет на более эффективную работу невзрывчатого разрушающего вещества.

Гранулирование порошкообразных материалов осуществляется в присутствии жидкой фазы, которая вводится с исходными сыпучими компонентами. Поскольку, гранулируемый материал является реакционным по отношению к воде, жидкостью должно быть вещество не вызывающее гашение СаО. Таким веществом может служить, например, машинное или пищевое масло, жидкий парафин и т. п.

В настоящей работе для гранулирования порошка НРВ применяли метод окатывания на тарельчатом грануляторе. Гранулирование методом окатывания состоит в предварительном образовании агрегатов из равномерно смоченных частиц или в наслаивании сухих частиц на смоченные ядра – центры гранулообразования. Этот процесс обусловлен действием капиллярно-адсорбционных сил сцепления между частицами и последующим уплотнением структуры, вызванным силами взаимодействия между частицами в плотном динамическом слое.

Исследования условий гранулирования НРВ проводили на лабораторном тарельчатом грануляторе. Диаметр тарелки гранулятора 500 мм, скорость вращения тарелки – 36 об/мин.

В качестве жидкости для формования гранул применяли отработанное трансформаторное масло. Скорость подачи порошка НРВ на гранулятор составляла 0,2 кг/мин. Расход жидкой фазы изменяли в пределах от 1 до 10 % от массы порошка НРВ.

Принцип работы гранулятора показан на рис. 1. Порошок НРВ подают в точку Х, жидкую фазу разбрызгивают над материалом. Мелкие частицы скребком 6 направляются в зону орошения. Крупные агломерированные частицы движутся к поверхности глубокого слоя 4 в нижней части тарелки и выгружаются из нее через борт в нижней части тарелки, а мелкие остаются в слое 5 для дальнейшего агломерирования. Таким образом, в слое происходит и классификация гранул.

При проведении испытаний установлено, что наиболее стабильные гранулы размером 2–4 мм образовывались при расходе масла 7–10 % от массы порошка НРВ. Время образования гранул (время гранулирования) – 10 мин. Насыпная плотность гранулированного НРВ составила 1050 кг/м3, что меньше насыпной плотности порошка НРВ (1280 кг/м3).

Второй основной технологической операцией по изготовлению патронов НРВ является прессование гранулированного порошка. Для определения оптимального прессующего давления полученные гранулы НРВ прессовали с удельным давлением прессования 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 и 60 МПа. Опытные образцы-цилиндры получали в металлических пресс-формах диаметром 27,7 мм и высотой 25–30 мм. Отпрессованные образцы-цилиндры испытывали на прочность при сжатии, время поглощения воды и распадения цилиндра под воздействием воды, время гашения.

Таблица 1 – Физико-механические характеристики образцов-цилиндров патронированного НРВ

Результаты табл. 1 свидетельствуют, что трансформаторное масло практически не влияет на скорость гашения НРВ. Время гашения патронированного НРВ в сравнении с порошком НРВ замедляется всего на 100–160 с. Время гашения порошка НРВ составляет 7200 с. Больше всего на физико-механические свойства влияет удельное давление прессования. С повышением удельного давления прессования увеличивается средняя плотность и предел прочности при сжатии патронов. Причем если плотность растет незначительно (2,42 г/см3 при давлении прессования 5 МПа и 2,72 г/см3 при 60 МПа), то прочность при сжатии образцов-цилиндров возрастает заметно с 0,1 МПа при удельном прессующем давлении 5 МПа до 1,35 МПа при удельном прессовании при 60 МПа. Давлением прессования порошка НРВ, при котором возможно получать патроны достаточной прочности для работы с ними (более 0,5 МПа), можно считать 20 МПа и более.

Таким образом, можно заключить, что оптимальным давлением прессования патронов НРВ, обеспечивающим достаточную прочность патронов для их транспортировки и удобства работы, является 20 МПа и более, в зависимости от длины патрона.

Выводы

1. Экспериментально доказано, что из порошка НРВ на основе известково-железистой композиции можно получать невзрывчатое разрушающее вещество в виде патронов, готовых для закладки в шпуры разрушаемого материала, путем грануляции порошка НРВ и последующего сухого прессования.
2. В качестве жидкой фазы для осуществления процесса гранулирования порошка НРВ можно использовать отработанное трансформаторное масло. Наиболее стабильные гранулы размером 2–4 мм образуются при расходе масла 7–10 % от массы порошка НРВ.
3. Оптимальным удельным давлением прессования порошка НРВ при получении патронированного НРВ, обеспечивающим прочность патронов не менее 0,5 МПа, является давление 20 МПа и более.