Состав газовыделяющей сырьевой смеси, стержень из этой смеси и способ статического разрушения массивов или конструкций из хрупкого материала

 

Изобретение может быть использовано в строительстве и в горном деле для безопасного статического разрушения массивов и конструкций из хрупкого материала. Сущность изобретения: в составе газовыделяющей смеси на основе негашеной извести в качестве добавок используют тетраборат натрия, алюминиевую пудру, гидролизный крахмал при следующих соотношениях, мас.%: тетраборат натрия 0,15 - 0,45; алюминиевая пудра 0,50 - 4,5; гидролизный крахмал 0,50 - 10,00 и негашеная молотая известь фракции 0,08 - 1,25 мм - остальное. Из смеси прессуют таблетки, которые стягивают в цилиндрические стержни болтом с шайбами под гайку и головку болта или шпилькой с навинчивающимися по ее концам шайбами. Перед закладкой в шпуры стержни насыщают водой. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к материалам на основе негашеной извести и изделиям из них, и может быть использовано для безопасного статического разрушения бетонных, железобетонных, каменных и армокаменных конструкций при проведении ремонтно-восстановительных работ, а также для разрушения скальных пород в горном деле. Полученный от разрушения материал может найти применение в строительстве, например в гидротехническом в виде каменных блоков, а после переработки в качестве заполнителей.

Известны составы и способы изготовления материалов и изделий для статического разрушения, закладываемые в заранее пробуренные в объектах разрушения шпуры в виде гранул или стержней из рабочей смеси, которые будучи насыщены водой гидратируют и создают высокое давление расширения, благодаря чему достигается разрушающий эффект [1-3] Наиболее близкими к изобретению по технической сущности являются состав и способ, согласно которым разрушающий материал из порошка или гранул спрессовывают до плотности 1,5-3,0 г/см³ в форме цилиндра, помещают в шпуры, уплотняют в них и заливают сверху водой, при этом используется сырьевая смесь, содержащая в мас. негашеную молотую известь 77,2; глиноземистый цемент 19,3; борат кальция 3,5 [4] Недостатками известного способа-прототипа являются невысокие скорость возрастания давления расширения и максимальная его величина, сложность эксплуатации из-за необходимости вручную и с определенным усилием уплотнять материал в шпурах, возможность выброса гидратирующей рабочей смеси при превышении заданной температуры применения.

Задачей изобретения является повышение давления расширения материала и скорости его возрастания, улучшение условий эксплуатации стержней и способа разрушения.

Это достигается, что состав разрушающей смеси, включающий негашеную молотую известь и добавки, содержит в качестве добавок алюминиевую пудру для увеличения давления расширения и скорости его возрастания, в качестве регулятора гидратации тетраборат натрия и в качестве формующего агента гидролизованный крахмал при следующем соотношении компонентов, мас. Тетраборатнат- рия (бура) 0,15-0,45 Алюминиевая пудра типа ПАП-1 0,50-4,50 Гидролизованный крахмал 0,50-10,0 Негашеная молотая известь фракций 0,08-1,25 Остальное Стержень для статического разрушения массивов или конструкций из хрупких материалов, выполненный в виде цилиндра из элементов, каждый из которых спрессован из газовыделяющей смеси и имеет форму цилиндрической таблетки с отверстиями, в центральном из которых размещен стяжной элемент для соединения таблеток с зазором между ними, причем диаметр таблеток равен диаметру стержня, а стяжной элемент стержня может быть выполнен в виде стяжного болта с шайбами, диаметр которых равен диаметру цилиндрического стержня, или стяжной элемент может быть выполнен в виде шпильки с резьбой по концам для навинчивания стяжных шайб, диаметр которых равен диаметру цилиндрического стержня.

Стержень может состоять из таблеток с плоскими торцовыми поверхностями, разделенными прокладками; на одной из торцовых поверхностей таблетки может быть образован центральный выступ; на одной из торцовых поверхностей образованы радиальные выступы; одна из торцовых поверхностей таблетки может иметь форму усеченного конуса.

Способ статического разрушения массивов или конструкций из хрупкого материала включает образование в разрушаемом объекте шпуров, закладку в них увлажненного стержня из газовыделяющей смеси, из которой прессуют таблетки цилиндрической формы, образуя из них стержень стягиванием их с зазором между собой, водонасыщают стержень и закладывают его в шпуры.

В заявляемом способе за счет того, что водяной пар, образующийся при высокоэкзотермической реакции гидратации (до 300^оС) набухающих таблеток, заполняющих шпур, проникает в отверстия таблеток, в зазоры между таблетками и стенками шпура, исключается увеличение давления водяного пара в набухающих таблетках и даже при диаметре шпура более 50 мм не происходит выброса из него разрушающего материала, эффективно используется давление расширения, что позволяет обеспечить безопасность при возросшей скорости разрушения. При производстве работ необходимо, чтобы диаметр изделий составлял 0,85-0,90 от диаметра шпура, а их предварительное водонасыщение составляло 2-7 мин.

Давление расширения, создаваемое предлагаемым изделием для статического разрушения, измеряли в стальном цилиндре с внутренним диаметром 42 мм, толщиной стенок 6 мм и высотой 500 мм при температуре 20^оС при помощи наклеенных на цилиндр тензодатчиков. Два стержня длиной по 200 мм помещали в цилиндр и по показаниям датчиков через 6, 12 и 24 ч определяли создаваемое изделиями напряжение.

Время и качество разрушения определяли на образцах из бетона класса по прочности В30 диаметром и высотой 400 мм с центральным отверстием глубиной 300 мм и диаметром 42 мм. В отверстие помещали изделие высотой 200 мм. Через 1-3 ч бетонные образцы разрушались с образованием 3-4 сквозных трещин.

Результаты испытаний представлены в таблице, из которой видно, что изобретение позволяет значительно уменьшить время разрушения при достижении большого разрушающего давления, упростить технологию производства работ.

На фиг. 1 изображена схема установки стержней в разрушаемый массив; на фиг. 2 и фиг.3 варианты выполнения стержня; на фиг.4-7 варианты выполнения сборных элементов стержня.

Стержень 1 для статического разрушения массивов или конструкций из хрупких материалов имеет цилиндрическую форму и состоит из отдельных элементов в форме цилиндрической таблетки 2, диаметр которой d равен диаметру D стержня. Каждая таблетка спрессована из газовыделяющей сырьевой смеси, и в каждой из них образовано центральное отверстие 3. По торцам таблеток могут быть образованы равномерно расположенные дополнительные отверстия 4.

Таблетки 2 объединены в цилиндрический стержень стяжным элементом, например болтом 5 с гайкой 6 и шайбой 7. Таблетки 2 надеты с зазором 8 через промежуточные шайбы 9 на стяжной болт, проходящий через центральное отверстие 3.

При выполнении таблеток с выступающей торцовой поверхностью их надевают на стяжной болт так, что плоская торцовая поверхность одной таблетки соприкасается с выступающей частью другой таблетки.

Таблетки 2 могут быть выполнены: с плоскими торцовыми поверхностями (фиг. 4); с центральным выступом 10 на одной из торцовых поверхностей (фиг. 5); с радиальными выступами 11 на одной из торцовых поверхностей (фиг.6); с торцовой поверхностью в виде усеченного конуса 12 (фиг.7).

Высота набора таблеток ограничена и составляет 250-300 мм при диаметре 40-100 мм и высоте таблеток 10-30 мм. Таблетки имеют центральное отверстие диаметром 6 мм и могут быть выполнены с 4-30 равномерно расположенными по торцу отверстиями диаметром 4 мм и 6-12 радиальными выступами высотой 3-4 мм.

Таблетки 2 могут быть надеты на стяжной элемент, выполненный в виде шпильки 13 с резьбой 14 по концам для навинчивания шайб 15, диаметр которых равен диаметру цилиндрического стержня.

Способ статического разрушения массивов или конструкций из хрупкого материала заключается в следующем.

В разрушаемом массиве или объекте просверливают шпуры, в которые закладывают цилиндрические стержни 1, состоящие из таблеток 2, спрессованных из газовыделяющей сырьевой смеси, и стянутые стяжным элементом с образованием зазора между таблетками. Стержни перед закладкой в шпуры водонасыщают и устанавливают в шпурах последовательно один на другой. В состоянии водонасыщения в таблетках из газовыделяющей смеси протекают процессы гидратации с выделением значительного количества газа, проникающего в зазоры между таблетками в шпур, за счет чего создается высокое давление расширения, которое приводит к разрушению массива или конструкции.

Формула изобретения

1. Состав газовыделяющей сырьевой смеси для статического разрушения массивов или конструкций из хрупких материалов, включающий негашеную молотую известь и добавки, отличающийся тем, что он содержит негашеную молотую известь фракций 0,08-1,25 мм, а в качестве добавок тетраборат натрия, алюминиевую пудру и гидролизный крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.

Тетраборат натрия 0,15 0,45 Алюминиевая пудра 0,50 4,50 Гидролизный крахмал 0,50 10,0 Негашеная молотая известь фракций 0,08-1,25 мм Остальное 2. Стержень для статического разрушения массивов или конструкций из хрупких материалов, выполненный в виде цилиндра из спрессованного материала, отличающийся тем, что цилиндр выполнен из элементов, каждый из которых спрессован из газовыделяющей смеси и имеет форму цилиндрической таблетки с отверстиями, в центральном из которых размещен стяжной элемент для соединения таблеток с зазором между ними, причем диаметр таблеток равен диаметру стержня.

3. Стержень по п.2, отличающийся тем, что стяжной элемент выполнен в виде стяжного болта с шайбами, диаметр которых равен диаметру цилиндрического стержня.

4. Стержень по п.2, отличающийся тем, что стяжной элемент выполнен в виде шпильки с резьбой по концам для навинчивания стяжных шайб, диаметр которых равен диамету цилиндрического стержня.

5. Стержень по п. 2, отличающийся тем, что он состоит из таблеток с плоскими торцевыми поверхностями, разделенными прокладками.

6. Стержень по п.2, отличающийся тем, что на одной из торцевых поверхностей таблетки образован центральный выступ.

7. Стержень по п.2, отличающийся тем, что на одной из торцевых поверхностей образованы радиальные выступы.

8. Стержень по п.2, отличающийся тем, что одна из торцевых поверхностей таблетки имеет форму усеченного конуса.

9. Способ статического разрушения массивов или конструкций из хрупкого материала, включающий образование в разрушаемом объекте шпуров, закладку в них увлажненного расширяющегося материала, отличающийся тем, что расширяющийся материал готовят путем прессования из газовыделяющей смеси таблеток цилиндрической формы с последующим образованием из них стержня, стягиванием таблеток с зазором между собой, водонасыщения стержня и закладывания его в шпуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8