掺料破碎剂的快速静态爆破理论与技术研究
发布时间：2021-08-05 04:36
目前,商用破碎剂存在材料成本高,反应速度和膨胀性能又严重受制于水化温度等问题,因此,降低破碎剂成本,缩短爆破时间对工程应用具有重要意义。基于此,本课题采用“掺料减剂”法,分别在破碎剂中以10%、20%、30%、40%、50%等五个比例掺入砂、粉煤灰、铅锌尾矿砂等三种材料,通过理论与实验研究得到以下结论:（1）通过对破碎剂的浆体流动度、膨胀压、水化温度、自由膨胀体积等指标的测试,从宏观角度研究掺料类型与掺量对物理性能影响规律。在低温环境下（≤20℃）,同掺量S-SCA的膨胀压大于FA-SCA和LZMT-SCA的膨胀压;30%掺量和50℃是掺料破碎剂发生巨大变化的两个界限;随着掺量的增加,掺料破碎剂的物理性能整体上呈现出等差降低趋势,但掺料类型对其影响不大。（2）借助XRD、SEM等测试手段,分析矿物相的生成及其形貌的变化,矿物间相互作用规律等,从微观角度揭示掺料类型与掺量对破碎剂宏观力学表现的作用机理。砂颗粒与CSH凝胶形成砂-胶结物结构,比单纯CSH结构更稳定,能有效的抑制喷孔;粉煤灰、水、破碎剂反应生成水化硅酸钙,且Ca（OH）2、CSH、粉煤灰相互粘接,提高水...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膨胀压力测试示意图
西南科技大学硕士学位论文14隔热棉SCA和尾矿砂混合后水化物温度传感器钢罐数据传输线温度变送器计算机保温箱隔热棉SCA钢罐图2-3水化峰值温度与膨胀体积测试示意图Fig.2-3Testdiagramofpeakhydrationtemperatureandexpansionvolume从前期实验中发现，由于三种掺入材料对水的饱和度不同，无法采取相同的水灰比进行测试，因此根据行业标准《SL123-2012水泥胶砂流动度测定仪校验方法》以及建材行业标准《JC506-2008无声破碎剂》采用水泥胶砂流动度测定仪重新进行水灰比测试，具体方法如下，将静态破碎剂混合物浆体倒入测定仪试模内，用捣棒捣密实后，提起试模，以1次/s的频率连续振动10次，在对角方向用尺子测量浆体的扩散尺寸，取平均值作为计算尺寸，以170mm~190mm的扩散尺寸的水灰比作为测试所用的水灰比。2.2掺入天然砂的静态破碎剂实验及结果分析本次实验采用的天然砂的基本物理性能如表2-4所示。表2-4天然砂的基本物理性能Table2-4BasicphysicalpropertiesofSand含水率/%表观密度/(kg/m3)堆积密度/(kg/m3)孔隙率细度模数1.82760171038%3.56根据行业标准测定的水灰比如表2-5所示。
西南科技大学硕士学位论文20体积下降率又有所降低。2.2.2S-SCA膨胀压力实验结果分析膨胀压力测试在水浴温度为18℃的条件下进行，由于温度太低，静态破碎剂的凝固与膨胀压力上升速度极慢，因此，本次实验共进行了48小时，数据采集间隔为每12秒采集1次。本次使用的电阻应变仪和钢管如图2-8。图2-8电阻应变仪与测试钢管Fig.2-8Resistancestraingaugeandteststeeltube从图2-9(a)的整体情况来看，截止到测试结束，膨胀压力最大的是掺量0%，其膨胀压力为42.17MPa；其次是掺量30%，膨胀压力为39.80MPa；掺量20%，膨胀压力为36.87MPa；掺量40%，膨胀压力36.31MPa；掺量10%，膨胀压力35.62MPa；最小为掺量50%，膨胀压力为34.06MPa。与体积膨胀实验中，掺量越大，膨胀体积就越小的规律不相符合。其原因是，由于水浴温度太低，S-SCA在水化反应过程中产生的热量在频繁的热交换中散失了，从而导致浆体内部的温度升高速度极慢，反过来压制了静态破碎剂内部的水化速率。在这种情况下，大大延长了静态破碎剂到达最大膨胀压力的时间，使整个测试阶段，静态破碎剂膨胀压力发展都处于前中期。但是从整体曲线的发展情况来看，S-SCA测试时间越长，其不同掺量的膨胀压力也会越来越趋近于膨胀体积测试的规律，掺量越小的S-SCA，膨胀压力越大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁尾矿粉对静态破碎剂反应温度影响研究[J]. 张嘉勇,崔啸,许慎,吕志强,周宝生,孙胜. 矿产综合利用. 2018(02)
[2]辅助相对静态破碎剂性能的影响[J]. 汪智勇,陈旭峰. 膨胀剂与膨胀混凝土. 2017(03)
[3]SiO2、Al2O3和Fe2O3对静态破碎剂性能的影响[J]. 汪智勇,陈旭峰. 膨胀剂与膨胀混凝土. 2017(01)
[4]水剂比对静态破碎效果影响的试验研究[J]. 葛进进,徐颖,郑志涛. 煤炭技术. 2017(02)
[5]钻孔直径对静态破碎剂致裂性能影响试验分析[J]. 郑志涛,徐颖,倪红娟. 科学技术与工程. 2016(02)
[6]钻孔内静态破碎剂喷孔实验研究[J]. 武世亮,翟成,向贤伟,余旭,汤宗情. 煤炭技术. 2015(09)
[7]气温和水温对静态破碎剂膨胀性能影响的试验分析[J]. 马冬冬,马芹永,袁璞. 爆破. 2014(04)
[8]不同强度混凝土静态破碎试验研究[J]. 李岩. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2014(03)
[9]静态破碎技术在桥梁临时支撑拆除中的应用[J]. 马芹永,袁璞,卢小雨. 施工技术. 2013(S2)
[10]静态破碎剂反应温度变化规律的试验与分析[J]. 李岩,马芹永. 地下空间与工程学报. 2013(06)
博士论文
[1]掺合粉煤灰的复合水泥土力学性能及耐久性试验研究[D]. 庞文台.内蒙古农业大学 2013
[2]静态破裂技术及机理研究[D]. 王玉杰.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]改良膨胀土静动态力学特性及微观结构的试验研究[D]. 操子明.安徽理工大学 2019
[2]高温作用下的静态破碎剂材料及其性能研究[D]. 王为之.西南科技大学 2019
[3]碱激发粉煤灰改良膨胀土强度特性试验研究[D]. 董景铨.合肥工业大学 2019
[4]粉煤灰在水泥基复合材料中的作用时效及其作用机理[D]. 汤青青.石家庄铁道大学 2018
[5]压力作用下的混凝土静态破裂试验研究[D]. 于永锋.安徽理工大学 2017
[6]岩石静态定向破裂力学机理及其技术研究[D]. 蒋婉筱.西南科技大学 2017
[7]静态破碎剂无水可控高效化试验研究[D]. 罗日主.西南科技大学 2017
[8]孔距对混凝土块体静态破碎效果的影响研究[D]. 周字华.安徽理工大学 2016
[9]静态破碎剂膨胀力学行为的研究及应用[D]. 徐香新.东北大学 2014
[10]硫酸镁侵蚀环境下石灰石粉—粉煤灰混凝土性能退化机理研究[D]. 姜亚飞.中国矿业大学 2014
本文编号：3323081
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膨胀压力测试示意图
西南科技大学硕士学位论文14隔热棉SCA和尾矿砂混合后水化物温度传感器钢罐数据传输线温度变送器计算机保温箱隔热棉SCA钢罐图2-3水化峰值温度与膨胀体积测试示意图Fig.2-3Testdiagramofpeakhydrationtemperatureandexpansionvolume从前期实验中发现，由于三种掺入材料对水的饱和度不同，无法采取相同的水灰比进行测试，因此根据行业标准《SL123-2012水泥胶砂流动度测定仪校验方法》以及建材行业标准《JC506-2008无声破碎剂》采用水泥胶砂流动度测定仪重新进行水灰比测试，具体方法如下，将静态破碎剂混合物浆体倒入测定仪试模内，用捣棒捣密实后，提起试模，以1次/s的频率连续振动10次，在对角方向用尺子测量浆体的扩散尺寸，取平均值作为计算尺寸，以170mm~190mm的扩散尺寸的水灰比作为测试所用的水灰比。2.2掺入天然砂的静态破碎剂实验及结果分析本次实验采用的天然砂的基本物理性能如表2-4所示。表2-4天然砂的基本物理性能Table2-4BasicphysicalpropertiesofSand含水率/%表观密度/(kg/m3)堆积密度/(kg/m3)孔隙率细度模数1.82760171038%3.56根据行业标准测定的水灰比如表2-5所示。
西南科技大学硕士学位论文20体积下降率又有所降低。2.2.2S-SCA膨胀压力实验结果分析膨胀压力测试在水浴温度为18℃的条件下进行，由于温度太低，静态破碎剂的凝固与膨胀压力上升速度极慢，因此，本次实验共进行了48小时，数据采集间隔为每12秒采集1次。本次使用的电阻应变仪和钢管如图2-8。图2-8电阻应变仪与测试钢管Fig.2-8Resistancestraingaugeandteststeeltube从图2-9(a)的整体情况来看，截止到测试结束，膨胀压力最大的是掺量0%，其膨胀压力为42.17MPa；其次是掺量30%，膨胀压力为39.80MPa；掺量20%，膨胀压力为36.87MPa；掺量40%，膨胀压力36.31MPa；掺量10%，膨胀压力35.62MPa；最小为掺量50%，膨胀压力为34.06MPa。与体积膨胀实验中，掺量越大，膨胀体积就越小的规律不相符合。其原因是，由于水浴温度太低，S-SCA在水化反应过程中产生的热量在频繁的热交换中散失了，从而导致浆体内部的温度升高速度极慢，反过来压制了静态破碎剂内部的水化速率。在这种情况下，大大延长了静态破碎剂到达最大膨胀压力的时间，使整个测试阶段，静态破碎剂膨胀压力发展都处于前中期。但是从整体曲线的发展情况来看，S-SCA测试时间越长，其不同掺量的膨胀压力也会越来越趋近于膨胀体积测试的规律，掺量越小的S-SCA，膨胀压力越大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁尾矿粉对静态破碎剂反应温度影响研究[J]. 张嘉勇,崔啸,许慎,吕志强,周宝生,孙胜. 矿产综合利用. 2018(02)
[2]辅助相对静态破碎剂性能的影响[J]. 汪智勇,陈旭峰. 膨胀剂与膨胀混凝土. 2017(03)
[3]SiO2、Al2O3和Fe2O3对静态破碎剂性能的影响[J]. 汪智勇,陈旭峰. 膨胀剂与膨胀混凝土. 2017(01)
[4]水剂比对静态破碎效果影响的试验研究[J]. 葛进进,徐颖,郑志涛. 煤炭技术. 2017(02)
[5]钻孔直径对静态破碎剂致裂性能影响试验分析[J]. 郑志涛,徐颖,倪红娟. 科学技术与工程. 2016(02)
[6]钻孔内静态破碎剂喷孔实验研究[J]. 武世亮,翟成,向贤伟,余旭,汤宗情. 煤炭技术. 2015(09)
[7]气温和水温对静态破碎剂膨胀性能影响的试验分析[J]. 马冬冬,马芹永,袁璞. 爆破. 2014(04)
[8]不同强度混凝土静态破碎试验研究[J]. 李岩. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2014(03)
[9]静态破碎技术在桥梁临时支撑拆除中的应用[J]. 马芹永,袁璞,卢小雨. 施工技术. 2013(S2)
[10]静态破碎剂反应温度变化规律的试验与分析[J]. 李岩,马芹永. 地下空间与工程学报. 2013(06)
博士论文
[1]掺合粉煤灰的复合水泥土力学性能及耐久性试验研究[D]. 庞文台.内蒙古农业大学 2013
[2]静态破裂技术及机理研究[D]. 王玉杰.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]改良膨胀土静动态力学特性及微观结构的试验研究[D]. 操子明.安徽理工大学 2019
[2]高温作用下的静态破碎剂材料及其性能研究[D]. 王为之.西南科技大学 2019
[3]碱激发粉煤灰改良膨胀土强度特性试验研究[D]. 董景铨.合肥工业大学 2019
[4]粉煤灰在水泥基复合材料中的作用时效及其作用机理[D]. 汤青青.石家庄铁道大学 2018
[5]压力作用下的混凝土静态破裂试验研究[D]. 于永锋.安徽理工大学 2017
[6]岩石静态定向破裂力学机理及其技术研究[D]. 蒋婉筱.西南科技大学 2017
[7]静态破碎剂无水可控高效化试验研究[D]. 罗日主.西南科技大学 2017
[8]孔距对混凝土块体静态破碎效果的影响研究[D]. 周字华.安徽理工大学 2016
[9]静态破碎剂膨胀力学行为的研究及应用[D]. 徐香新.东北大学 2014
[10]硫酸镁侵蚀环境下石灰石粉—粉煤灰混凝土性能退化机理研究[D]. 姜亚飞.中国矿业大学 2014
本文编号：3323081
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