靜態(tài)破碎劑作用下素混凝土定向破裂研究.pdf

1、靜態(tài)爆破技術(shù)作為爆破技術(shù)的一項(xiàng)重要的補(bǔ)充和發(fā)展，能提供一個(gè)無(wú)噪音、無(wú)震動(dòng)、無(wú)飛石粉塵的條件的同時(shí)起到爆破的作用。其使用藥劑為靜態(tài)破碎劑，是一種高膨脹性無(wú)機(jī)材料，通過(guò)發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生體積膨脹將脆性被破碎物脹裂，以達(dá)到破碎效果。在混凝土建筑物破碎、石材的開(kāi)采與切割、巖石開(kāi)挖等工程，特別是在局部破碎工程中應(yīng)用廣泛。
　　論文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，依據(jù)相關(guān)力學(xué)知識(shí)對(duì)靜態(tài)破碎劑破碎原理進(jìn)行了理論分析，通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn)測(cè)試了靜態(tài)破碎劑產(chǎn)生

2、的膨脹壓，掌握破碎劑反應(yīng)的全過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)中釋放大量熱量，在較短的一段時(shí)間內(nèi)膨脹壓快速增長(zhǎng)，以致發(fā)生了噴孔現(xiàn)象。設(shè)計(jì)試驗(yàn)采用在孔內(nèi)置入異性材料或預(yù)留空孔的方式來(lái)控制裂紋的方向:
　　1.對(duì)不同導(dǎo)向方式的150mm×150mm×150mm混凝土進(jìn)行靜態(tài)破碎試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，試塊孔內(nèi)放置薄板時(shí)，木板起不到導(dǎo)向作用，而鋼板有一定的導(dǎo)向作用;試塊孔內(nèi)加設(shè)對(duì)開(kāi)圓筒時(shí)，鋼管較PVC管導(dǎo)向作用明顯，裂縫只沿鋼管開(kāi)口處發(fā)展，試塊呈“一”字型破碎，與

3、鋼板相比還能起到保護(hù)圍巖的作用;
　　2.在600mm×500mm×400mm多孔試塊上討論不同孔徑、孔距的空孔對(duì)裝藥孔破碎裂紋的導(dǎo)向作用，發(fā)現(xiàn)裂縫總是沿填充孔與空孔連線方向發(fā)展，預(yù)留空孔的孔徑對(duì)裂縫方向影響不大，起決定作用的是空孔的距離，相較無(wú)空孔試塊，裂縫產(chǎn)生具有可預(yù)見(jiàn)性。
　　最后在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS在預(yù)留空孔條件下混凝土的應(yīng)力場(chǎng)與位移場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出:
　　1.單孔條件下，孔四周出現(xiàn)的應(yīng)力場(chǎng)分布

4、均勻?qū)ΨQ(chēng)，產(chǎn)生的位移場(chǎng)同樣均勻?qū)ΨQ(chēng)分布。
　　2.三孔雙孔裝藥情況下，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在兩邊孔的周?chē)谥虚g孔兩端存在應(yīng)力增大，可見(jiàn)孔中心連線上的混凝土所受拉應(yīng)力較大，會(huì)沿著該方向發(fā)生破碎。
　　3.五孔單孔裝藥情況下，最大拉應(yīng)力在裝藥孔的四周，在距離較短的上下兩孔的連線上拉應(yīng)力較大，與試驗(yàn)破碎情況一致。在孔連線位置多出現(xiàn)壓應(yīng)力較小的區(qū)域。
　　數(shù)值模擬得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，發(fā)現(xiàn)在填充孔與空孔連線上應(yīng)力較大，裂縫