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1、靜態(tài)破碎劑破碎機理研究欒瑞宣，傅菊根，魯力(安徽理工大學土木建筑學院，安徽淮南232001)摘要：筆者在介紹靜態(tài)破碎劑配方及其膨脹機理的基礎上，提出了一些其在使用上存在的問題。通過總結已有的靜態(tài)破裂技術成果，歸納各階段的研究進程和理論成就，理清了靜態(tài)破裂技術研究的系統(tǒng)理論體系，揭示了研究基礎的理論節(jié)點。研究了反應過程中的物質轉移及反應前后體積的變化，探討了靜態(tài)破碎劑反應放熱隨溫度的變化關系，歸納了設計靜態(tài)破碎荊研制方案時應遵循的原則。關鍵詞：靜態(tài)破碎劑；膨脹壓力；破碎；氧化鈣中圖分類號：TD235．39文獻標識碼：B文章編號：1672—4011(2012)06—0189—030前言靜態(tài)破碎劑
2、(StaticDemolitionAgent)于1979年作為商品正式出現(xiàn)在日本。1985年捷克粘合劑科學研究所對此進行了研究，當時稱為粘合劑與化學緩和劑的非爆炸混合物。1986年前蘇聯(lián)研制出幾種靜態(tài)破碎劑。國內(nèi)的研究開始于上個世紀80年代，早期研究以中國建材研究院、武漢工業(yè)大學為代表，目的是開發(fā)石材切割新技術。中國礦業(yè)大學、中國科技大學等單位隨后也開展了該項研究，并于1987年研制出卷裝型及快速反應型靜態(tài)破碎劑。1靜態(tài)破碎技術簡述靜態(tài)破碎技術是利用靜態(tài)破碎劑水化膨脹后對孔壁產(chǎn)生徑向壓力(最大可達122MPa)，當徑向壓力在孔壁切向上引起的拉應力大于巖石的抗拉強度時，巖石就被破碎，因此可以在
3、無震動、無沖擊波、無飛石等條件下破碎巖石，具有非常高的安全性。1．1概述靜態(tài)破裂技術亦稱靜態(tài)破石技術、無聲破碎技術、靜態(tài)爆破技術等。其作為控制爆破的一個重要補充，在石材開采、混凝土破碎、巖石開挖和高邊坡修整等工程領域得到廣泛應用。靜態(tài)破裂過程中因無震動、無飛石、無噪聲、無粉塵和毒氣，以及對保留部分無損傷，而倍受施工單位贊譽。尤其是在我國的三峽水利工程建設中大面積使用，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。靜態(tài)破碎劑的突出優(yōu)點是安全，但其也存在作用時間較長、破碎不易預測和控制、易產(chǎn)生噴孔及低溫“滯死”等難題。1．2優(yōu)點靜態(tài)破裂劑(staticcrackingagent縮寫為SCA)屬于非燃、非爆、無毒物
4、品，是一種含有鋁、鎂、鈣、鐵、氧、硅、鈦等元素的物質，用適量水調成流動漿體，直接裝入炮孔中，經(jīng)水化后，產(chǎn)生巨大膨脹壓力(可達30一50MPa)，并施加給孔壁。將混凝土構筑物或巖石悄悄地破碎。靜態(tài)作者簡介：欒瑞宣(1988一)，女，安徽理工大學土木建筑學院碩士在讀。破裂劑的主要成分是氧化鈣，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣是靜態(tài)破裂劑產(chǎn)生膨脹壓力的來源。氧化鈣價格便宜，材料來源豐富。所以合理地使用靜態(tài)破裂劑，可以獲得非常顯著的技術經(jīng)濟效益。同時靜態(tài)破裂劑具有以下優(yōu)點。(1)節(jié)約能源，節(jié)省投資。機械法和電氣法都需要電力消耗，我國的能源供應緊張，節(jié)約電力具有非常重要的社會意義，而且靜態(tài)破裂劑的價格也比較
5、便宜。(2)改善施工條件，減輕勞動強度，實現(xiàn)文明施工。破碎過程安全，不存在爆破震動、空氣沖擊波、飛石、噪音、有毒氣體和粉塵等危害，而且施工簡單，破裂劑用水拌和后注入炮孔即可，不需要堵塞炮孔便可達到目的。(3)加快建設速度，提高工程進度。靜態(tài)破碎法可按要求設計適當?shù)目讖?、孔距和孔的角度來達到有計劃地分裂，切割巖石和混凝土的目的。(4)靜態(tài)破裂劑不屬于危險品。在購買、運輸、保管和使用上可不經(jīng)公安部門審批，不像使用炸藥那樣受到種種限制，尤其是在城市中使用更為方便。2膨脹機理2．1主要成分經(jīng)查新表明，到目前為止國內(nèi)外所有破裂劑，不管是水泥生產(chǎn)工藝型還是石灰生產(chǎn)工藝型，其都是以CaO為主要成分。通過C
6、aO與水發(fā)生水化反應生成Ca(OH)：而產(chǎn)生體積膨脹來達到破裂巖石的目的。根據(jù)石灰的物理化學性質，輕燒CaO的體積密度為1．5～1．8g／cm3，燒結CaO的體積密度為2．8g／cm3以上。為了獲得最大的水化體積膨脹比以增加膨脹壓力，破裂劑一般都盡量使CaO達到燒結程度。但同時呈現(xiàn)的CaO的性質又表明：輕燒CaO的溫消化值R>20℃／m；硬燒CaO溫消化值R<2℃／m。這就出現(xiàn)了相互矛盾的兩個方面：硬燒CaO的膨脹壓力大但其水化反應速度緩慢，開裂時間過長；而輕燒CaO水化反應速度很快，卻達不到破碎巖石的膨脹壓力。由于CaO具有這兩種相反性質表征，靜態(tài)破裂劑的研究主要就是圍繞著增大膨脹壓力、提
7、高反應速度而展開的。2．2膨脹機理靜態(tài)破碎劑按使用時物理狀態(tài)的不同可分為兩類：一類是膏狀物料；另一類是粉狀物料。膏狀物料在使用時，向靜態(tài)破碎劑內(nèi)按比例加入一定量的水(有時是專門配制的溶液)，加入量約為粉劑質量的30％，混勻后物料呈膏狀，在溫度不超過一定限度的情況下(一般是70℃)將其注入炮孔，炮孑L直徑32—55mm，數(shù)小時至48h后巖石裂開。粉狀物料是將物料制成直徑30～38mm的藥卷，藥卷由透水性較好的紙
