一种卷装静态破碎剂的制备方法与流程

1.本发明涉及一种卷装静态破碎剂的制备方法，属于工程爆破中静态破碎技术领域。


背景技术：

2.近年来在混凝土构筑物的拆除以及高瓦斯低渗透性煤层的瓦斯治理中得到了广泛应用，在一些特殊施工环节以及辅助爆破方面发挥着重要作用，但静态破碎剂常因喷孔而损失膨胀压，相关技术发展缓慢；分析其原因主要有如下几点：（1）开裂时间长，环境温度过低时时间则更长。（2）质量不稳定，使用过程中喷孔问题时有出现，严重影响工程进度。（3）施工操作过程称量、搅拌过程繁多复杂。（4）由于散装静态破碎剂浆体的流动性，在上向孔和水平孔中使用困难等。
3.散装静态破裂剂在使用时常常需要加水搅拌至浆体状态，才能顺利填充进炮孔中，且各生产厂家以及不同的破裂剂都提出严格的掺水量要求，在施工现场使用都不得不备用量杯，电子秤等称量仪器，在搅拌过程中还会因为搅拌时混入空气形成大量气室在水化反应进行时造成喷孔，严重影响工程进度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种卷装静态破碎剂及其制备方法，显著提高散装静态破碎剂的膨胀压力，该卷装静态破碎剂具有较散装静态破碎剂拥有更好的破碎性能，且对斜向孔、上向孔和水平孔也能使用，操作简单，使用者不需要任何培训操作；卷装静态破碎剂通过布筒将散装静态破碎剂卷装化，减少了搅拌、称量的过程，还能在斜向孔以及水平孔中得以有效使用。
5.一种卷装静态破碎剂的制备方法，具体为：用无纺布制作布筒，布筒内装入散装静态破碎剂，布筒规格可根据工程中炮孔孔径大小制作，装药密度为1.59g/cm3；浸水2~3min取出塞入炮孔。
6.优选的，本发明所述无纺布的密度40~50g/m2。
7.优选的，因在浸水过程卷装静态破碎剂存在稍微的膨胀，卷装静态破碎剂布筒规格一般视炮孔大小以及吸水后卷装静态破碎剂的膨胀度来定（一般为90-95%），布筒直径稍微小于炮孔内径，例如40mm孔径炮孔布筒直径一般为36.8mm。
8.优选的，本发明所述布筒由无纺布整块根据需要裁剪矩形，矩形的长大于炮孔装药深度50mm，用于布筒两头封孔，宽度大于炮孔周长10mm，用于粘接，两边宽粘接，底部粘接，顶部用于装填药剂，待药剂装填完毕细绳封口。
9.优选的，本发明破碎剂布筒规格为l
×
d=300.0mm
×
40.0mm，布筒内装药500.0g，有效装药高度为250.0mm。
10.本发明所述散装静态破碎剂不做限定，可自制，亦可网上购买，所述散装静态破碎剂分为混配型和烧结型，市场上的破碎剂主要为混配型，种类丰富，研究比较完备；烧结型
是直接烧结成，高温下煅烧成熟料，研磨成粉，相关研究极少。
11.市场购买的静态破碎剂选择根据使用的环境条件选择，温度过低就选用秋冬型静态破碎剂，使用气温较高，就选用夏季型静态破碎剂，若为自制静态破碎剂选用最优配比配制静态破碎剂。
12.本发明所述无纺布通过网上购买，所述无纺布为白色。
13.本发明所述无纺布规格严格根据炮孔大小进行裁剪无纺布，先确定所需裁剪无纺布的规格大小在进行进一步的大量裁剪，避免因裁剪尺寸不合格而造成人力、时间、资源的浪费。
14.本发明的有益效果（1）本发明选用无纺布价格低廉，可大量购买，无纺布具有一定的延展性，对卷装静态破碎剂膨胀无纺布消耗的膨胀压可忽略不计，卷装静态破碎剂的膨胀压较散装静态破碎剂提高了16.7~20.1%；利用无纺布制作卷装静态破碎剂布筒，基于无纺布的延展性，在卷装静态破碎剂破碎目标破碎体后破碎剂药剂仍然大部分存留于布筒内，大多数的破碎剂布筒完整性较好，依然装存较多的反应后的破碎剂药剂，相较于散装装药破碎减少了破碎剂粉末的收拾，降低了破碎剂粉尘污染，极大的降低了对施工工作人员的身体健康危害。
15.（2）本发明所述方法可有效保证卷装静态破碎剂在吸水率达到26%，且既能顺利的将卷装静态破碎剂塞入炮孔，还能有效排除孔内存留空气，尽最大限度的减小卷装静态破碎剂装入炮孔后炮孔与卷装静态破碎剂的间隔距离，进而减小膨胀压的损失。
附图说明
16.图1不同密度无纺布布筒；图2不同密度无纺布吸水率测试；图3卷装静态破碎剂膨胀压力—时间关系曲线；图4散装静态破碎剂膨胀压力—时间关系曲线；图5卷装静态破碎剂破碎混凝土；图6散装静态破碎剂破碎混凝土。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
18.实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
19.实施例1一种卷装静态破碎剂的制备方法，具体包括如下步骤：（1）根据炮孔内径计算炮孔所需方形无纺布长宽（宽多留10mm用于粘贴，长多留有50mm用于封口），将整块的无纺布按照需求进行裁剪裁剪，例如装药深250mm、孔径40mm的炮孔，展开矩形长
×
宽=250mm
×
125.6mm，则当忽略卷装破碎剂因浸水时的膨胀影响，则无纺布裁剪尺寸为长
×
宽=300mm
×
135.6mm；而在实际的浸水过程中，卷装静态破碎剂会发生稍
微的膨胀，为保证浸水后能成功塞入炮孔且能有效破碎，所以实际布筒直径小于炮孔内径，经测试用于裁剪无纺布布筒矩形规格为：长
×
宽=300
×
125.6mm，除去10mm粘接宽度，卷装后布筒直径36.8mm；其余孔径无纺布布筒规格参数确定方法如上。
20.（2）将裁减的无纺布两边宽用双面胶粘接，并继续用502胶水加固，同样方法粘接底部，一头密闭，一头开口的无纺布布筒制作完毕；所述无纺布布筒的粘接时应小心仔细，避免操作不慎致使无纺布布筒扭曲，或滴定502时“烧透”无纺布布筒。
21.（3）装填破碎剂药剂，慢慢的将散装静态破碎剂从开口处装填入布筒，布筒底部放置于坚硬桌面，一边装填一边用捣实棒压实破碎剂药剂；捣实布筒内充填的静态破碎剂时，从始至终应保持用力均匀，切忌用力悬殊，致使卷装静态破碎剂整体装药密度过于悬殊。
22.（4）破碎剂装调完毕，利用细线进行封口，并置于振动台面振动5min以上，将卷装后破碎剂药卷置于振动台上可有效松散因压实操作而存留在卷装破碎剂内的坨状饼状药剂。
23.（5）浸水2~3min取出塞入炮孔，为保证卷装静态破碎剂在浸水过程浸水均匀，浸水时卷装静态破碎剂应全部没入水面。
24.采用上述操作顺序可有效避免在卷装静态破碎剂浸水后因破碎剂稍微的膨胀而无法塞入炮孔的问题，减免了空气中搅拌的过程，可有效降低静态破碎剂的喷孔问题，使破碎剂的水化反应更加有效进行，还有利于提高提高静态破碎剂的膨胀压力。
25.实验一吸水率测试本实施例提供一种卷装静态破碎剂不同密度无纺布的吸水率测试，具体包括如下步骤：（1）按照无纺布规格裁剪密度15~100g/m2的无纺布，每个密度无纺布裁剪三块，将无纺布块卷装粘接呈布筒。
26.（2）每个布筒装填500g静态破碎剂，装填完毕后封孔。
27.（3）电子天平称量装药后卷装静态破碎剂的总质量，记为m1。
28.（4）将卷装静态破碎剂浸水2min左右至破碎剂布筒表面无气泡产生取出，电子天平称量卷装浸水后的总质量m2。
29.（5）利用公式（1）计算不同密度无纺布制作的卷装静态破碎剂的吸水率α。
30.ꢀꢀꢀ
（1）不同密度无纺布浸水2min吸水率测试结果见表1：表1 无纺布装药吸水率测定
由表1可以看出不同密度无纺布药卷装药浸水2min后，吸水效果不一，密度为15~40g/m2的无纺布药卷装药达到饱和状态，药卷无纺布密度50~100g/m2的浸水2min后仍未饱和；根据对静态破碎剂水化反应分析，破碎剂最佳水剂比为26%，表1所示无纺布密度30~60g/m2的无纺布药卷吸水率在26%左右浮动，但30g/m2的无纺布可操作性差，操作过程很容易破损，而60g/m2的无纺布价格相较于40~50g/m2的更高，前期成本过高，综合考虑不同密度无纺布制作药卷的吸水率、可操作性以及经济性，认为制作卷装静态破碎剂无纺布选用密度40~50g/m2的更为理想。
31.图2为不同密度无纺布2min吸水率测试示意图，由图可以看出相同浸水时间（2min）内，不同密度无纺布制作的卷装静态破碎剂药卷内药剂潮湿度不同，具体表现为无纺布的密度越大，卷装静态破碎剂药剂越加干燥，直接表明了无纺布密度对卷装静态破碎剂吸水效果的影响，进一步的验证表1中测定结果。
32.实验二、膨胀压力随时间变化研究不同装药方式静态破碎剂的膨胀压力随时间变化，选用同一类静态破碎剂，卷装静态破碎剂布筒规格同实施例1，选用密度40g/m2的无纺布，具体操作步骤如下。
33.（1）首先使用直尺标记钢管距离底部150 mm，250 mm位置，使用砂纸打磨，打磨方法为与钢管轴向呈45
°
角，来回打磨至光滑，并磨平钢管底座四角。
34.（2）待钢管打磨光滑，用镊子夹取脱脂棉球蘸酒精，擦拭打磨位置至脱脂棉球清洁无污物。
35.（3）待钢管表面的酒精完全蒸发干燥，取应变片，在应变片粘贴侧滴上一小滴502强力胶，并用干净纸巾抹匀且擦拭多余部分，轻吹一口气后迅速粘贴在钢管的相应位置。
36.（4）后使用高温胶布再次粘稳固定应变片，值得注意的是粘贴高温胶带时，应避免胶带覆盖应变片引线与应变片焊接位置，将应变片引线另外一头与1m长导线连接后再与静态应变仪连接，线头接口处接触良好后用电胶带裹覆。
37.（5）应变仪连接方式选择方式一（公共补偿）1/4桥，将公共补偿的钢管连接线与应变仪的公共补偿接口相连接；钢管连接完成后对测试钢管套袋处理，测试钢管至少套袋三层。
38.（6）将测试钢管套袋后放入恒温水槽，操作屏调试恒温水槽温度25℃，温度变化
±
0.5 ℃。
39.（7）将浸水后的卷装静态破碎剂（）插入测试钢管，应变仪开始记录数据。
40.（8）待测试结束，导出应变时间关系表，根据弹性力学中的薄壁圆筒理论，按公式（2）求得作用在钢管内表面上的膨胀压的大小，绘制不同装药方式静态破碎剂膨胀压力—时间关系曲线。
41.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）式中
ꢀℰ
t
—钢管表面周向应变量，
µ
ℰ
；
ℰz—钢管表面轴向应变量，
µ
ℰ
；v—钢管泊松比；t—钢管厚度；a—钢管内半径；e—钢管弹性模量，mpa;p—膨胀压，mpa。
42.由图3和图4可以看出不同装药方式的静态破碎剂膨胀压力增长速度、峰值不同，经计算，卷装散装静态破碎剂的距离钢管底部15cm、25cm处达峰值膨胀压时间（h）、峰值(mpa)分别为（30.7,91.9）、（27.6,73.9）,（36.2,76.5）、（27.6,63.3）。卷装静态破碎剂较散装静态破碎剂膨胀压力提高16.7~20.1%。
43.卷装静态破碎剂和散装静态破碎剂分别破碎相同设计参数混凝土三块，卷装静态破碎剂布筒规格同实施例1，选用无纺布密度40g/m2。
44.（1）按c40混凝土配合比制作边长300mm的混凝土试块，中间利用pvc管预留孔，孔径50mm，孔深210mm。
45.（2）卷装静态破碎剂浸水2min左右，待卷装静态破碎剂表面无气泡产生，插入混凝土预留炮孔，同理将散装静态破碎剂按水剂比0.26搅拌至浆体迅速倒入混凝土预留孔炮孔。
46.（3）记录不同装药方式混凝土的破碎裂缝出现时间，发育拓展状况，每条裂缝等距选择五个点取均值表示破碎剂对混凝土的破碎效果。
47.（4）待混凝土破碎结束后，拆分破碎后的混凝土试块，观察破碎后破碎剂的存留形态。
48.由图5和图6可以看出不同装药方式静态破碎后药剂在炮孔内的存留形态不同，由于无纺布具有一定的延展性，卷装破碎剂在膨胀破碎混凝土后药卷仍保留较好的完整性，反应后的药剂大部分存留于无纺布药卷内，对比散装静态破碎剂的药剂散落一地，大大减轻了后期清扫工作，减小了在后期的作业时粉尘污染。
49.通过实施例1对卷装静态破碎剂卷装工艺无纺布吸水率的测试，在实施例2~3对卷装、散装静态破碎剂的性能测试，相同环境条件下，密度40~50g/m2无纺布制作的卷装静态破碎剂膨胀压较散装静态破碎剂提高16.7~20.1%，对混凝土的破碎时，裂缝发育出现时间先于散装静态破碎剂，最终裂缝平均宽度大于散装装药宽度，即破碎时效上较散装静态破碎剂有了明显的提高。
50.通过实施例1对卷装静态破碎剂卷装工艺无纺布吸水率的测试，在实施例3对边长300mm，孔径50mm，孔深210mm的c40混凝土的破碎后静态破碎剂的存在形态分析，散装静态
破碎剂粉末散落一地，在对其进行后期的清扫工作时粉尘大，对施工人员健康造成一定的危害，而卷装静态破碎剂破碎混凝土后由于无纺布具有的一定的延展性，大部分反应后的破碎剂粉末存留在无纺布布筒内，极大减轻了后期对破碎剂的清扫工作，且降低了对人体健康的危害。
51.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种卷装静态破碎剂的制备方法，其特征在于，具体为：用无纺布制作布筒，布筒内装入散装静态破碎剂，布筒规格可根据工程中炮孔孔径大小制作，浸水2~3min后布筒外壁无明显气泡产生，取出塞入炮孔。2.根据权利要求1所述卷装静态破碎剂的制备方法，其特征在于：所述卷装静态破碎剂布筒选用密度为40~50g/m2的无纺布装药静态破碎剂。3.根据权利要求3所述卷装静态破碎剂的制备方法，其特征在于：所述布筒由无纺布整块根据需要裁剪矩形，矩形的长大于炮孔装药深度50mm，用于布筒两头封孔，宽度大于炮孔周长10mm，用于粘接，两边宽粘接，底部粘接，顶部用于装填药剂，待药剂装填完毕细绳封口。4.根据权利要求1所述卷装静态破碎剂的制备方法，其特征在于：外管法测试膨胀压破碎剂布筒规格为l
×
d=300.0mm
×
40.0mm，布筒内装药500.0g，有效装药高度为250.0mm，装药密度为1.59g/cm3。

技术总结
本发明公开一种卷装静态破碎剂的制备方法，属于破碎剂性能优化技术领域。所述卷装静态破碎剂利用无纺布制作布筒，筒内装入静态破碎剂，理论计算静态破碎剂的最佳吸水率为26%，经无纺布吸水率测试选择密度为40~50g/m2的无纺布制作卷装静态破碎剂的布筒，卷装破碎剂使用前浸水2~3min至布筒外壁无气泡产生塞入炮孔。布筒规格根据实际炮孔孔径大小制作，装药密度为1.59g/cm3左右，卷装静态破碎剂较散装静态破碎剂膨胀压力提高16.7~20.1%，操作使用更加简单，省略搅拌的过程，降低了喷孔的可能性，解决了散装静态破碎剂对斜向孔、水平孔以及上向孔使用困难的难题。反应后破碎剂基本存留在无纺布布筒内，后期清扫工作更加方便，有效提高工程效率，降低粉尘对人体的危害。降低粉尘对人体的危害。


技术研发人员：水晶明 刘鹏波 卢俊平 杜光钢 徐金宇 王平 徐泽辉 张成良 刘磊 邓涛
受保护的技术使用者：中铁二十五局集团第二工程有限公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/8/24