НЕВЗРЫВЧАТЫЙ РАЗРУШАЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2023 года по МПК C04B7/34 C04B2/04 

Изобретение относится к изготовлению невзрывчатых разрушающих материалов для применения в промышленной добыче природного камня, проходке подземных выработок, устройству котлованов, проходке выработок при строительстве метрополитена и может быть использовано в строительстве и реконструкции для отбойки и безопасного разрушения монолитных бетонных, железобетонных, кирпичных и других объектов, на горных предприятиях.

Известен разрушающий материал, включающий следующие компоненты, мас.%:

Сульфитно-дрожжевая барда - 0,2-1,0

Борная кислота - 0,8-3,0

Карбонат щелочного металла (сода, поташ) - 0,3-1,5

Грубоизмельченная негашеная известь - Остальное (см. А.С. СССР 1189831, кл. С047В 7/00, опубл. БИ N41, 1985).

Основными недостатками данного материала являются грубый помол извести, невозможность вести отбойку скальных и других монолитных объектов при температуре выше -3°С, при этом скорость гидратации составляет более 2-х суток, что значительно сокращает производительность труда.

Известен разрушающий состав (см. А.С. 2052405 6 С04В 7/153, БИ N 2, 1996 г.), включающий пластификатор и негашеную известь, модифицированную путем обжига со щелочесодержащей добавкой при следующем соотношении компонентов, мас.%: модифицированная негашеная известь - 90,0-99,5; продукт конденсации резорцина формальдегида в щелочной среде - остальное.

Недостатком данного состава является медленный набор самонапряжения в бетонном камне в режиме отрицательных температур и негативное воздействие на здоровье исполнителя формальдегида.

Известен расширяющий состав, содержащий оксид кальция и борную кислоту, отличающийся тем, что он содержит оксид кальция из известняка и гипса и дополнительно перманганат калия и этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%: перманганат калия - 1,45-9,5; этиленгликоль - 5,0-21,0; борная кислота - 0, 25-2,7; оксид кальция из известняка и гипса - остальное (см. RU 2148558 С1, 1998.08.07, Пустобриков В.Н., Невзрывчатый разрушающий состав).

Предложенный состав позволяет проводить работы по отбойке и разрушению монолитных объектов при температурном режиме окружающей среды в пределах от +5 до -10°С за счет образования химических компонентных соединений, ускоряющих процесс гидратации и давления.

Недостатком данного состава является сравнительно низкое давление (расширение) при низких положительных температурах. Кроме того, этиленгликоль является вредным и токсичным веществом, опасным для человека. Требуются особая осторожность и внимательность при обращении с этим веществом. Человеку опасно находиться при концентрации этого вещества в атмосфере больше 5 мг/м³. Марганцовокислый калий относится к веществам 2 класса опасности как взрывоопасное вещество. Перманганат калия - очень сильный окислитель. Активно вступает в реакции с органическими и неорганическими кислотами, вплоть до взрыва. Взаимодействие с химически активными реактивами в порошкообразной форме может приводить к самовоспламенению и взрыву. Бурно реагирует с легковоспламеняющимися химикатами, многими органическими веществами (глицерином, сахарозой, танинами и т.п.) - начинается экзотермическая реакция, которая тоже может закончиться взрывом.

Наиболее близким к заявленному невзрывчатому разрушающему составу (НРС) является разрушающий материал, взятый в следующем соотношении компонентов, мас.%: борная кислота - 1,0-3,5; карбонат щелочного металла (поташ) - 0,75-2,0; нитрит натрия - 1,0-5,0; грубоизмельченная негашеная известь - остальное (см. А.С. СССР 1186595, кл. С04В 7/00, опубл. БИ N 39, 1985).

Недостатком прототипа является его низкая работоспособность при отрицательных температурах -5°С из-за низкой температуры гидратации и развиваемого давления (по истечении 5-6 суток она равна 35-36 МПа), что ведет к увеличению буровых работ и используемого НРС, а также негативное влияние на организм человека при работе с веществами состава. Так, нитрит натрия технический NaNO₂ токсичен, обладает остронаправленным действием, по степени воздействия на организм относится к веществам 1-го класса опасности. Разлагаясь, выделяет окислы азота. Пожароопасное вещество, является окислителем, способствует самовозгоранию горючих материалов. Взаимодействие технического нитрита натрия с горючими веществами может сопровождаться взрывом.

Задачей данного технического решения является создание невзрывчатого разрушающего материала для производства работ не только при положительных температурах, но и при низких, особенно в интервале от -5 до -18°С, с минимальной потенциальной опасностью для здоровья исполнителей работ.

Технический результат - повышение температуры гидратации, увеличение давления расширения невзрывчатого разрушающего состава и скорости его возрастания с целью отбойки и разделки скальных и других монолитных материалов достигается в целях повышения самонапряжения невзрывчатого разрушающего состава (НРС), при проведении всесезонных работ по отбойке и разрушению монолитных объектов, в температурном интервале от +5 до -18°С с минимальной потенциальной опасностью для здоровья исполнителей работ.

Этот технический результат достигается тем, что известный состав, включающий одноосновную кислоту Льюиса - 0,2-1,6; хлорид кальция 1,3-1,6; кальцинированную соду - 1,5-2,0; оксид кальция - остальное, дополнительно содержит поликарбоксилат, а используемый тонкоизмельченный оксид кальция 96%-ной концентрации получен из смеси обожженного известняка и обожженного гипса, взятых в пропорции 1:1 - 1:0,8.

Применяется поликарбоксилат, состоящий из основной цепи и боковых ответвлений различной молекулярной массы. Принцип действия поликарбоксилата в невзрывчатом составе - стерический эффект отталкивания за счет гидрофобных полиэфирных цепей. Поликарбоксилат обладает разветвленной структурой, состоящий из основной поликарбоксильной цепи, а также боковых полиэфирных ответвлений. Такое строение обеспечивает частицам невзрывчатого состава дополнительно к электростатическому стерическое отталкивание. Наличие ионного заряда основной цепи необходимо для формирования электростатического эффекта, тогда как боковые цепочки молекулы обеспечивают стерическое отталкивание, что усиливает и удлиняет диспергирующее действие. Кроме того, поликарбоксилат не токсичен, пожаробезопасен, поэтому полностью безопасен для использования как внутри, так и снаружи помещения и соответствует всем необходимым требованиям по экологической безопасности и безопасности для здоровья человека. Кроме того, хлорид кальция - неядовит, зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е509.

Предложенная смесь позволит вести работы по отбойке и разделке монолитных объектов как при низких положительных, так и при отрицательных температурах от +5° до -18°С за счет повышения температуры гидратации и морозостойкости состава.

Хлорид кальция повысит морозостойкость и увеличит набор прочности, а введение поликарбоксилата увеличит подвижность смеси (текучесть) без добавления воды, идущей на приготовление необходимых концентраций из добавок.

Документы, цитированные в отчете о поиске:

1. А.С. СССР 1189831, кл. С047В 7/00, опубл. БИ N41, 1985.

2. А.С. 2052405 6 С04В 7/153, БИ № 2, 1996 г.

3. Заявка Япония N 57-135053 кл. В02С 19/18, 1982.

4. А.С. СССР 1186595, кл. С04В 7/00, опубл. БИ N 39, 1985.

Документы, со ссылками на патент:

SU1189831 А1 1985.11.07 ШПЫНОВА ЛЮДМИЛА ГРИГОРЬЕВНА Разрушающий материал.

SU1186595 А1 1985.10.23 ШПЫНОВА ЛЮДМИЛА ГРИГОРЬЕВНА Разрушающий материал.

RU2318768 C1 2008.03.10 Щепочкина Юлия Алексеевна (RU) СМЕСЬ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ПОРИСТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.

RU2148558 C1, 1998.08.07, Пустобриков В.Н. (RU) Невзрывчатый разрушающий состав.

Похожие документы:

RU2206532 C2 2003.06.20 Дзагоев Л.М. НЕВЗРЫВЧАТЫЙ РАЗРУШАЮЩИЙ СОСТАВ НРС-1.

RU2147562 C1 2000.04.20 Пустобриков В.Н. КОМПЛЕКСНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕВЗРЫВЧАТЫХ РАЗРУШАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ.

RU2570215 C1 2015.12.10 Андреев Александр Александрович (RU) ДРЕВЕСНО-MPAMOPHO-ЦEMEHTНAЯ СМЕСЬ.

RU2570214 C1 2015.12.10 Андреев Александр Александрович (RU) ДРЕВЕСНО-ТАЛЬКОХЛОРИТО-ЦЕМЕНТНАЯ СМЕСЬ.

RU2022647 C1 1994.11.15 Шумский Владимир Иванович СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ.

RU2147561 С1 2000.04.20 Дзагоев Л.М. НЕВЗРЫВЧАТЫЙ РАЗРУШАЮЩИЙ СОСТАВ.

RU2569422 C1 2015.11.27 Андреев Александр Александрович (RU) ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНАЯ СМЕСЬ.

Изобретение относится к изготовлению невзрывчатых разрушающих материалов для применения в промышленной добыче природного камня, проходке подземных выработок в шахтах, устройству котлованов, проходке выработок при строительстве метрополитена и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве и реконструкции, в шахтостроении, для отбойки и безопасного разрушения монолитных бетонных, железобетонных, кирпичных и других объектов, на горных предприятиях. Технический результат – повышение температуры гидратации, увеличение давления расширения невзрывчатого разрушающего состава и скорости его возрастания с целью разрушения скальных и других монолитных материалов за счет повышения самонапряжения невзрывчатого разрушающего состава (НРС), при проведении всесезонных работ по отбойке и разрушению монолитных объектов, в температурном интервале от +5 до -18°С, а также снижение негативного воздействия состава на здоровье исполнителя при проведении работ. Невзрывчатый разрушающий состав включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: поликарбоксилат 0,1-0,3, одноосновную кислоту Льюиса 0,2-1,6, хлорид кальция 1,3-1,6, кальцинированную соду 1,5 и тонкоизмельченный оксид кальция 96%-ной концентрации, полученный из смеси обожженных известняка и гипса, взятых в пропорции 1:1 - 1:0,8, - остальное.

Невзрывчатый разрушающий состав, включающий поликарбоксилат, тонкоизмельченный оксид кальция 96%-ной концентрации, полученный из смеси обожженных известняка и гипса, взятых в пропорции 1:1 - 1:0,8, одноосновную кислоту Льюиса, хлорид кальция и кальцинированную соду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

поликарбоксилат 0,1-0,3 одноосновная кислота Льюиса 0,2-1,6 хлорид кальция 1,3-1,6 кальцинированная сода 1,5 указанный оксид кальция остальное