Потребность в разработке невзрывных разрушающих композиций (НРК) на ос­нове негашеной извести вызвана посто­янно возрастающим объемом работ по разборке элементов из кирпичной клад­ки, бетона или железобетона при рекон­струкции и техническом перевооружении предприятий, для качественной добычи блоков природного ’,амня, разрушения негабаритов и валунов, а также там, где требования техники безопасности катего­рически запрещают применение тради­ционных взрывчатых веществ.

По сравнению со взрывным способом при использовании НРК не требуется от­ключения коммуникаций в зоне разру­шения, отсутствуют звуковые и сейсми­ческие воздействия на объект и окружа­ющую среду, нет необходимости в до­полнительных затратах средств и вре­мени на удаление большого объема раз­рушенного материала на значительной территории, повышается качество разде­лываемых блоков ценных горных пород, резко сокращается количество отходов.

Чаще всего НРК представляют собой порошкообразные, реже — более плот­ные материалы, которые при взаимодей­ствии с водой затвердевают с увеличе­нием объема. В заполненных гидрати­рующейся смесью предварительно вы­буренных в разрушаемых объектах от­верстиях (шпурах) это способствует по­явлению значительных давлений, приво­дящих к образованию н развитию тре­щин в результате действия напряжений сжатия и растяжения между шпурами.

В последнее 20-летие японскими и не­которыми другими фирмами развитых капиталистических стран, в СССР и ря­де социалистических стран (ГДР, ЧССР) разработано и применяется около 50 не - взрывпы. х разрушающих композиций.

Основой НРК служит негашеная из­весть, получаемая обжигом известияка или доломита (в том числе с различны­ми добавками) при 800...1800°С. В ка­честве прочностных компонентов, повы­шающих давление расширения извести яря увеличения ее объема до двух раэ, используются алюмоферритные, силикат­ные и сульфатные соединения. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав НРК часто включают добавки — замедлители схватывания и твердения, ускорители гидратации извести, загусти­тели, пластификаторы и др. Негорючие и невзрывоопасные НРК дают при сое­динении с водой высокощелочн>ю реак­цию.

Используют два основных способа по­лучения НРК. По наиболее распростра­ненному нз них перемешивают предвари­тельно дробленую и измельченную до определенной тонкости в шаровых мель­ницах или дезинтеграторах негашеную известь с различными добавками для придания готовому продукту оптималь­ных свойств. Этот способ является наи­более экономичным, поскольку позволя­ет получать НРК с заданными свойства­ми на стандартном оборудовании, с при­менением местных известьсодержащих материалов в непосредственной близости от объектов, подлежащих разрушению.

Другой способ включает обжиг изве­стняка или доломита с пассивирующими оксид кальция добавками на основе алю - мииатных, сульфатных, оксидных и дру­гих соединений, измельчение полученно­го продукта и перемешивание его с до­бавками, регулирующими свойства НРК. Этот способ значительно дороже предыдущего, а готовая композиция не ибладает стабильными характеристика­ми из-за сложности регулирования об­жига и изменения параметров исходного иззсстьсодержашего материала.

Невзрьгвные композиции являются вы - сокогигроскопичнымн, и следовательно, нх разрушающие свойства могут резко снижаться из-за реакции гидратации из­вести с влагой воздуха. Поэтому сразу после изготовления их необходимо упа­ковать во влагонепроницаемые пакеты по 5...10 кг в каждый. Хранить НРК сле­дует не более определенного времени, указанного изготовителем.

Перед разрушением объекта с по­мощью НРК составляется план-проект, в котором предусматриваются: опреде­ление рабочих характеристик НРК; план (£Х(га} объекта с указанием располо­жения и числа шпуров (скважин), буре - иие шпуров в разрушаемом объекте; расчет необходимого количества НРК;

Приготовление смеси НРК с водой и за­полнение ею шпуров; меры безопасности при выполнении работ; дополнительные работы по разрушению (при необходи­мости); удаление частей разрушившего­ся объекта; сметная стоимость работ.

При составлении плана-проекта раз­рушения необходимо учитывать: степень крупности объекта, форму и необходи­мую точность разрушения; наличие тре­щиноватости, слоистости и т. п.; нару­шения структуры; наличие и степень ар­мирования; климатические условия в период разрушения объекта; методы вто­ричного разрушения. Перед составлени­ем плана-проекта рекомендуется произ­вести опытные (пробные) работы для выбора оптимального диаметра и рас­положения шпуров, а также наиболее эффективного использования имеющихся поверхностей.

Шпуры бурят перфораторами, элект­росверлами или бурильными машинами. Диаметр, глубину, а также расстояние между ними определяют в зависимости от физико-технических характеристик разрушаемого (разрабатываемого) объ­екта. При отсутствии этих характеристик расстояние между шпурами, их диаметр и глубину определяют пробным разру­шением объекта. На практике изготов­ляют шпуры диаметром 30... 150 мм и глубиной 0.3... 1,0 высоты объекта раз­рушения. Расстояние между шпурами

3.. .15 диаметров отверстия.

Рабочую смесь приготовляют в смеси­теле, куда предварительно заливают не­обходимое количество воды. Затем по­степенно добавляют порошок, тщатель­но перемешивая смесь до получения мас­сы текучей консистенции. При использо­вании таблетированных, гранулирован­ных или капсулированных композиций их плотно закладывают в шпуры и за­ливают отмеренным количеством воды. В некоторых случаях в емкости смеши­вают негашеную известь с водой, со­держащей различные добавки.

Смеси засыпают в чистые, сухие шпу­ры до их устья в течение времени, стро­го регламентированного для данной. том - позиции. При работе с НРК следует при­менять защитные очки и резиновые пер-, чатки.

После заполнения шпура затворенная „отой смесь затвердевает с одновремен­ны." расширением и образованием в раз­рушаемом объекте 2...4 развивающихся трС1цпн. Разрушенный материал удаля - юГ затем бетоноломом, пневмодробил - кип1 экскаватором н т. д.

Наибольшее число невзрывных разру­шающих композиций предложено в Япо­нии В настоящее время там выпуска­ют 3000...5000 т НРК в год [1]. С 1979 г. японские компании производят НРК для температур от —5 до 35°С с расширяющим усилием до 30 МПа за

1 ...24 ч. Диаметр применяемых шпуров до 150 мм, расстояние между ними до

2 я

В СССР наиболее известна продукция японских компаний Онода Симеит Ко., Лтд (фирменное название «Бристар»), Сумнтомо Симент Ко., Лтд («С-Майт») и Ниппон Снмент Ко., Лтд («Хемибрей - кер»).

Интересна разработка расширяющего цемента фирмой «Минерал Кеми АГ» (Швейцария) [2]. Разрушение объектов при натурных испытаниях начиналось спустя несколько часов, давление на стенки шпуров достигало 30...60 МПа. При использовании раствора «Экспресс тип» первые трещины появились через

5 . 30 мин. Оптимальный диаметр шпура около 65 мм. Расход расширяющего це­мента для разрушения 1 м3 материала зависел от прочности и степени армиро­вания и составлял в среднем 1...20 кг.

Следует отметить, что ыганекие раз­рушающие композиции весьма дорого­стоящи, поэтому была поставлена зада­ча разработать более дешевые отечест­венные НРК, по основным параметрам не уступающие зарубежным аналогам.

С этой целью во ВНИИстроме разра­ботано и широко применяется невзрыв­чатое разрушающее средство НРС-1 [3, 4]. Оно представляет собой порошкооб­разный материал светло-серого цвета, получаемый при обжиге извести с до­бавками и последующем измельчении клинкера в мельнице с добавками. Плот­ность НРС-1 составляет 3100 кг/м3, тем­пература применения 0...30°С, расход — 1Д..З кг/м3 шпура. Водотвердое отно­шение смеси 0,3, глубина шпуров 0,7...1,0 высоты объекта, диаметр шпу­ров 25...40 мм, расстояние между шпу­рами 6... 15 диаметров шпура, время раз­рушения объекта—6...24 ч при давле­нии расширения до 50 МПа. Средство планируется выпускать в количестве 3000 т в год. Фактический экономический эффект равен не менее 2 тыс. р. иа 1 т

НРС-1.

В НИИЦементе совместно с МХТИ [51 разработаны разрушающие составы иа основе обжнга известняка в горне с силикатной или алюминатной добавкой и последующим помолом полученного клинкера. Для уменьшения водопотреб - ности применена пластифицирующая до­бавка, вводимая при помоле. Водотвер­дое отношение затворенной смеси 0,5. Разрушение бетона класса В40 опытной партией разрушающего материала на­ступило через 3 сут при достижении дав­ления расширения 38 МПа.

В Киевском политехническом институ­те, МХТИ, НИИЦементе разработан и применяется безвзрывной разрушающий материал «Бриза нт» [6]. Его получают путем обжига высококачественного из­вестняка и гипсосодержащего (фосфо - гипс) компонента. Наличие в составе при обжиге фосфогипса способствует собирательной рекристаллизации СаО, снижает температуру плавления и вяз­кость сульфатного расплава, а также служит пассивирующим СаО компонен­том.

Полученный клинкер размалывают в шаровой мельнице до грубого помола для сохранения пассивирующего слоя на кристаллах СаО. Водотвердое отноше­ние смеси составляет 0,25...0,30. Диаметр шпуров, их глубина и расстояние меж­ду ними составляют соответственно

30.. .80 мм. 0,3...0,8 высоты объекта и

5.. . 10 диаметров шпура. Максимальный рост давления расширения (до 40 МПа) наблюдается от 6 до 24 ч.

На основании теоретических исследо­ваний механизма расширения цементов в последние годы в НИИЖБе разрабо­таны новые экономичные расширяющие­ся составы на основе портландцемента, содержащие оксиды кальция и магния. В основе расширения таких компози­ций — локализованный на поверхности исходной фазы характер выделения про­дуктов реакции гидратации СаО тз за­твердевающей структуре цементного камня. При изменении концентрации до­бавок от 1 до 15% получается легко ре­гулируемое расширение до 15%, а в ус­ловиях стеснения деформаций давление расширения возрастает до 10 МПа.

Для увеличения расширения системы и повышения давления расширения и создания невзрывных разрушающих ком­позиций, а также приведения скорости гидратации (гашения) СаО в соответст­вии с кинетикой структурообразования цементной пасты использовали пласти­фицирующие и замедляющие добавки — сахар+СДБ или суперпластификатор С-3. Перемешивание добавок с тонко - измельченной известью и портландце­ментом осуществляли в шаровой мель­нице. Полученные таким образом ком­позиции при затвореиии водой до В/Т 0,3...0,35 разрушали кирпичную кладку.

Бетон и некоторые горные породы за

6.. .24 ч при расширяющем усилии до 35 МПа.

Во Львовском политехническом инсти­туте разработаны и применяются разру­шающие составы [7] на основе промыш­ленной негашеной извести любого сорта фракций от 75 мкм до 3 мм. Гашение извести замедляют борная кислота и карбонат натрия, а в качестве пластифи­цирующей добавки используют СДБ (УПБ) или сахарозу.

Особенностью приготовления компози­ций являются предварительное растворе­ние в воде добавок и дальнейшее сме - .шивание водного раствора с негашеной известью[4] до получения пластичной за­ливочной массы. Для добычи горных по­род с помощью указанных составов вы­буривали шпуры диаметром 35...40 мм при расстоянии между ними 6...Э диа­метров шпуров. При этом давление рас­ширения достигало 40...45 МПа. Эконо­мическая эффективность составила

3.5.. .5 р. на 1 м3 породы по сравнению со взрывчатыми веществами.

Таким образом, составы, технология получения, характеристики и особен­ности применения невзрывных разруша­ющих композиций на основе негашеной извести позволяют широко использовать НРК в народном хозяйстве. В настоя­щее время уровень отечественных разра­боток приближается к лучшим зарубеж­ным аналогам, а потребительская стои­мость композиций значительно ниже.

Учитывая все возрастающую потреб­ность в невзрывных разрушающих ком­позициях, необходимо в ближайшее время освоить промышленный выпуск лучших отечественных НРК.

В. В. ГАЛКИН, шнж. (Союзвзрывпром); В. В. МИХАЙЛОВ, д-р техн. наук,

Л. И. БУДАГЯНЦ, канд. техн. наук, Л. И БЕЙЛИНА, А. П. ЧУШКИН, инженеры (НИИЖБ); Д. А. РОЗМАН, канд. те»н. наук, т. В. МИНГАЗУТДИНОВА инж. (НИИЦемент)