静态破碎剂水化释压升温过程的影响因素分析

刘玉法, 黄辉, 杜光钢, 齐文超, 冉秋硕, 梁潇, 刘磊. 静态破碎剂水化释压升温过程的影响因素分析[J]. 矿产保护与利用, 2024, 44(4): 41-47. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.04.005
引用本文: 刘玉法, 黄辉, 杜光钢, 齐文超, 冉秋硕, 梁潇, 刘磊. 静态破碎剂水化释压升温过程的影响因素分析[J]. 矿产保护与利用, 2024, 44(4): 41-47. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.04.005
LIU Yufa, HUANG Hui, DU Guanggang, QI Wenchao, RAN Qiushuo, LIANG Xiao, LIU Lei. Analysis of External Influence Factors and Hydration Reaction of Static Crushing Agent[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2024, 44(4): 41-47. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.04.005
Citation: LIU Yufa, HUANG Hui, DU Guanggang, QI Wenchao, RAN Qiushuo, LIANG Xiao, LIU Lei. Analysis of External Influence Factors and Hydration Reaction of Static Crushing Agent[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2024, 44(4): 41-47. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2024.04.005

静态破碎剂水化释压升温过程的影响因素分析

  • 基金项目: 云南省重大科技专项项目(202202AG050014);云南省教育厅科学研究基金项目(2020Y0088)
详细信息
    作者简介: 刘玉法(1999—),男,山东聊城人,硕士研究生,主要从事工程爆破方面的研究。E-mail:3011541700@qq.com; 刘磊(1981—),安徽宿州人,博士,教授。中国爆破行业协会专家库专家,云南省“兴滇英才”青年人才。云南省级公安机关治安部门枪爆危险品专家,云南省国土资源厅专家库专家,主要从事水下爆破、拆除爆破、静态爆破、高温岩石动力学、高性能纤维混凝土方面的教学和科研工作。主持项目20余项,其中国家自然科学基金1项。发表SCI/EI论文30余篇,参编教材5部,授权专利50余项,获中国爆破行业协会科技进步一等奖1项、中国黄金协会科技进步二等奖1项
    通讯作者: 刘磊(1981—),男,安徽宿州人,博士,教授, 主要从事岩石力学、工程爆破方面的研究工作。E-mail:kgliulei@kust.edu.cn
  • 中图分类号: TD235

Analysis of External Influence Factors and Hydration Reaction of Static Crushing Agent

More Information
  • 为探究影响爆破用静态破碎剂水化反应过程中膨胀压力与温度变化的外部因素,基于多水平正交实验进行静态破碎剂的配方优化设计,利用“外管法”测试静态破碎剂膨胀压力,使用温度计探针实时监测破碎剂水化反应温度。从不同水灰比、不同环境温度、不同拌合水温三个方面对静态破碎剂进行水化反应分析研究,结果表明:静态破碎剂反应的峰值温度随水灰比的增加而先增加后降低;随环境温度以及拌合水温的升高而升高,整体水化反应温度经历“平缓—急剧升温—快速降温”的过程;静态破碎剂在测试钢管中的峰值压力随水灰比增大而呈现先增大后减小的趋势,随环境温度升高而升高,但温度过高易导致破碎剂喷孔使膨胀压急剧降低直至失去膨胀力。适当提高拌合水温对静态破碎剂水化反应起促进作用,拌合水温不宜高于35 ℃。

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  • 图 1  膨胀压与测温装置

    Figure 1. 

    图 2  不同水灰比静态破碎剂拌和物温度—时间关系

    Figure 2. 

    图 3  不同水灰比条件下静态破碎剂膨胀压—时间关系

    Figure 3. 

    图 4  不同环境温度破碎剂水化反应温度—时间曲线

    Figure 4. 

    图 5  不同环境温度破碎剂膨胀压—时间曲线

    Figure 5. 

    图 6  不同拌和水温破碎剂水化反应温度—时间曲线

    Figure 6. 

    图 7  不同拌和水温破碎剂水化反应膨胀压—时间曲线

    Figure 7. 

    表 1  正交设计各组分质量分数

    Table 1.  Percentage of each component in orthogonal experiment /%

    编号 氧化钙 石膏 水泥 膨润土 减水剂 粉煤灰
    1 70(Ⅰ) 3(Ⅰ) 8(Ⅰ) 6(Ⅰ) 1 12
    2 70(Ⅰ) 4(Ⅱ) 9(Ⅱ) 8(Ⅱ) 1 8
    3 70(Ⅰ) 5(Ⅲ) 10(Ⅲ) 10(Ⅲ) 1 4
    4 73(Ⅱ) 4(Ⅱ) 8(Ⅰ) 10(Ⅲ) 1 4
    5 73(Ⅱ) 5(Ⅲ) 9(Ⅱ) 6(Ⅰ) 1 6
    6 73(Ⅱ) 3(Ⅰ) 10(Ⅲ) 8(Ⅱ) 1 5
    7 76(Ⅲ) 5(Ⅲ) 8(Ⅰ) 8(Ⅱ) 1 2
    8 76(Ⅲ) 3(Ⅰ) 9(Ⅱ) 10(Ⅲ) 1 1
    9 76(Ⅲ) 4(Ⅱ) 10(Ⅲ) 6(Ⅰ) 1 3
    注:括号内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示水平。
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    表 2  水化反应36 h后破碎剂膨胀压

    Table 2.  Swelling pressure of static cracking agent at 36 h

    编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    膨胀压/MPa 66.15 64.45 67.87 74.34 79.59 77.77 70.32 66.66 68.28
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    表 3  正交实验数据分析结果

    Table 3.  Results of the orthogonal experimental data analysis

    原料 氧化钙 石膏 水泥 膨润土
    ΣⅠ/3 66.49 70.19 70.27 71.34
    ΣⅡ/3 77.23 69.36 70.57 71.18
    ΣⅢ/3 68.42 72.59 71.30 69.62
    平均膨胀压极差 10.74 3.23 1.03 1.72
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出版历程
收稿日期:  2024-05-27
刊出日期:  2024-08-15

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