Рекомендации

Рекомендации по применению невзрывчатых расширяющихся материалов для разрушения монолитных бетонных и железобетонных строительных конструкций

 

 

 

Введение

Настоящие Рекомендации определяют область, параметры и условия эффективного применения способа безвзрывного разрушения негабаритных блоков, массовых фундаментов, кирпичных кладов, бетонных и железобетонных строительных конструкций. Они содержат нормативные требования и рекомендации по безвзрывному разрушению строительных объектов в различных условиях.

 

Рекомендации разработаны на основании обобщения опыта испытаний и применения в горном и строительном деле физических взрывов.

1.   Назначение и область применения.

1.1.     Безвзрывный способ предназначен для разрушения объектов в стеснённых условиях, т.е. в действующих цехах, вблизи зданий и сооружений, транспортных магистралей, промышленных коммуникаций, населённых пунктов и т.д.

 

1.2.     Способ отличается полной безопасностью для окружающей среды, т.к. процесс разрушения не вызывает шума, не сопровождается сейсмическими колебаниями, выбросами твёрдых или газообразных продуктов. Способ не требует применения никаких видов энергии (ни электрической, ни пневматической).

 

1.3.     Невзрывчатые составы целесообразно применять там, где невозможно применить ВВ.

 

Основной областью применения способа является рыхление фундаментов и разделка негабаритных блоков, разрушение зданий и сооружений при физической ликвидации шахт, связанной с реструктуризацией угольной промышленности Украины.

 

Способ также может быть использован при ликвидации отдельных монолитных бетонных и железобетонных конструкций в процессе шахтного и подземного строительства, а также на других производствах, например, на металлургических заводах.

 

2.   Общая характеристика материала и принцип разрушающего действия.

 

2.1.    Современная технология безвзрывного разрушения фундаментов, кирпичных кладок и др. бетонных и железобетонных сооружений основана на использовании модифицированной негашеной извести. Путём совместного помола продукта обжига карбоната кальция и модифицирующих добавок получают невзрывчатые разрушающие материалы, содержащие оксид кальция в пределах от 65 и до 90..95% по массе.

 

2.2.    Невзрывчатое разрушающее вещество НРВ–80 (ТУ У БВ 2.7.00030937) представляет собой порошок чаще всего белого или серого цвета, пылящий, негорючий, взрывобезопасный, обладающий щелочными свойствами (рН=12,5)

 

2.3.     При смешивании невзрывчатого разрушающего материала с водой образуется смесь (суспензия), которая, будучи залита в частично или полностью замкнутую полость (например, шпур) в каком-либо объекте, постепенно, в результате реакции гидратации порошка, твердеет и увеличивается при этом в объёме. Количество воды в порошке НРВ -80 не должно превышать 30…35%. В противном случае давление расширения резко снижается. Увеличение объема сопровождается развитием давления от 50 до 150 мПа на стенки шпура, величина которого зависит от содержания в порошке СаО. При этом в теле разрушаемого объекта развиваются напряжения, значения которых может превышать его предельную прочность при растяжении, что и приводит к разрушению объекта. Эффект разрушения выражается в образовании в теле объекта трещин с их развитием во времени.

 

2.4.     Обычно образование трещин происходит в зависимости от температуры объекта и его характеристик в пределах от 12 до 20 часов. Чем выше предел прочности, тем больше время образования трещин. Повышение температуры объекта способствует ускорению образования трещин.

 

2.5.     Температура воды для затворения НРВ–80 в летний период должна составлять (в зависимости от температуры разрушаемого объекта) от 10 до 20 градусов Цельсия, в зимний период – от 20 до 50 градусов Цельсия.

 

2.6.     Хранить порошок НРВ необходимо в сухом помещении на деревянных поддонах при температуре не выше 20 градусов Цельсия. Гарантийный срок хранения – 6 месяцев.

3.   Основные параметры технологии разрушения объекта невзрывчатыми расширяющимися материалами.

3.1.     Разрушаемый объект должен иметь параллельно оси шпуров хотя бы две открытые поверхности (оптимальный вариант содержит в себе требование свободы всех четырёх сторон объекта в упомянутом направлении).

 

3.2.    Расстояние между шпурами должно составлять 200…500 мм. Основными характеристиками разрушаемого объекта, учитываемые при разработке схемы бурения шпуров, являются: предел прочности при разрыве материала объекта  и параметры его армирования. Причем число шпуров будет тем меньше, чем больше будут габариты частей (блоков), образующихся при разрушении объекта, а именно: для ручной разборки кусковатость разрушенного объекта должна быть меньше, чем для разборки с применением механизмов. Уменьшение расстояния между шпурами ускоряет процесс разрушения объекта, но вызывает повышенный расход порошка. Во всех случаях расстояние от шпуров до открытой поверхности должно быть не более расстояния между шпурами.

 

3.3.    Шпуры следует располагать в одну линию параллельно открытой поверхности. Если поверхность объекта такова, что за один приём не достигается его полное разрушение, то необходимо произвести второй цикл разрушения, соблюдая все требования по схеме расположения шпуров.

 

3.4.      Чем больше глубина шпура и его диаметр, тем больше развиваемое давление расширения. Исходя из практики рациональная глубина шпуров должна составлять 90…95% от проектной глубины разрушаемого объекта.

 

3.5.     Шпуры рекомендуется бурить диаметром 25…40 мм (при использовании шпуров диаметром более 40мм возрастает вероятность самопроизвольного выброса материала из шпура).

 

3.6.    Расход невзрывчатого расширяющегося материала на 1 м шпура диаметром 32 мм составляет 1,5 кг, а 40 мм – 2,0 кг. Удельный расход невзрывчатого материала должен приниматься равным 8,0…16,7 кг/м3 разрушаемого объекта. При разрушении железобетонных конструкций расход должен быть увеличен на 30%.

 

3.7.     Если объект характеризуется повышенным водопоглащением, то шпуры перед заполнением рабочей смесью необходимо насытить водой или водным раствором поверхностно – активного вещества (ПАВ), например 0,1%-ным водным раствором смачивателя ДБ, широко применяемого в угольных шахтах. Для этого все шпуры заполняют жидкостью до устья на 30 мин, после чего жидкость из шпуров удаляют сжатым воздухом или другим способом, а сами шпуры заполняют после этого рабочей смесью. Водным растворам поверхностно – активного вещества (ПАВ) следует отдавать предпочтение перед водой по следующим соображениям: под влиянием ПАВ происходит изменение механических свойств материалов, которое обусловлено снижением свободной поверхностной энергии и, как следствие, уменьшение работы, необходимой для увеличения трещинообразования (поверхности); ПАВ попадая в область микротрещин, вследствие снижения их поверхностной энергии облегчает развитие микротрещины в трещину разрушения.

 

3.8.     Шпуры заливаются рабочей смесью до устья. После заливки рабочей смесью необходимо защитить устья шпуров от действия воды (например, при дожде) и экранировать от прямого нагрева солнечными лучами.

 

3.9.     Рекомендуется после появления даже волосяных трещин, полить объект водой, или водным раствором ПАВ. Распыление воды, особенно водного раствора ПАВ, на поверхность разрушаемого объекта в зоне образования трещин (увлажнение зоны) способствует увеличению их ширины.

4. Условия и параметры эффективного применения быстротвердеющей забойки из гипса.

4.1.      Для предотвращения самопроизвольного выброса материала из шпура должна применятся быстротвердеющая забойка из гипса. Её необходимо применять если:

 

– температура объекта больше 300С;

 

– диаметр шпура более 40мм (при нормальной температуре объекта);

 

– содержание воды в рабочей смеси будет менее 0,25;

 

4.2.    Быстротвердеющая забойка изготавливается из гипса (ТУ–21–39–10–82). Гипсовое вяжущее или просто гипс представляет собой белый порошок плотностью в насыпном состоянии 1,18…1,20 т/м3, а в отвердевшем состоянии 1,62…1,66 т/м3. Оптимальное содержание воды в растворе составляет 30…31 % от массы сухого вещества. В этом случае схватывание начинается к 6…7 мин., а заканчивается к 27…30 мин. При указанном содержании воды в гипсовом растворе предел прочности на сжатие составляет: через 30 мин. – 6,0…7,0Мпа, через 60мин. – до 11,0мПа. Гипс имеет способность незначительно – до 1% расширятся при гидратации.

 

4.3.     Снаряжение гипсовой забойки должно осуществляться из полиэтилена толщиной около 0,1 мм или бумаги ГОСТ (66-62-53) с количеством оборотов равным двум непосредственно перед разрушением объекта или централизовано. Снаряженные оболочки должны доставляться к месту применения в гофрокартонных или деревянных ящиках, бумажных или полиэтиленовых мешках. При этом забойка в бумажных оболочках должна быть дополнительно помещена в полиэтиленовые пакеты.

 

4.4.     Быстротвердеющую забойку из гипса необходимо хранить в сухом, специально отведённом для этого месте. Для этого допускается использовать вагон, сейф, контейнер. Допустимый срок хранения забойки один месяц.

 

4.5.     Перед использованием фосфогипсовая забойка должна быть насыщена водой. Для этого предварительно её оболочка перфорируется, т. е. на её поверхности образовуют отверстия. Расстояние между отверстиями для забойки, выполненной в бумажной оболочке, должно быть не более 20 мм, а количество отверстий не менее 0,2 шт/см2. Перфорированные оболочки погружают в воду и выдерживают 1,0…2,0 мин. Окончание насыщения водой определяется по прекращению выделения пузырьков воздуха из воды. После чего оболочки извлекают из ёмкости и укладывают у забоя на кусок доски или распила, где они находятся в течение 30-40 сек. За это время лишняя вода, оставшаяся на поверхности и внутри оболочки, успевает стечь. Перфорация оболочек, заполненных гипсом может производится в процессе изготовления, у места хранения или непосредственно перед использованием.

 

4.6.     Каждая оболочка с гипсом, помещаемая в шпур, должна быть раздавлена и тщательно утоплена в нём.

 

4.7.      Количество оболочек с гипсом, помещаемых в один шпур, должно определяться опытным путём, в зависимости от интенсивности и вероятности предполагаемого самопроизвольного выброса невзрывчатого материала из шпура. Удобство раздавливания оболочки в шпуре, а также равномерное насыщение гипса водой обеспечивается выполнением перфорации на её поверхности. Во всех случаях длина самотвердеющей забойки должна быть не менее 5…10% длины шпура.

 

4.8.      При применении наклонных (более 600 к горизонту) или вертикальных шпуров допускается порошковый гипс помещать в шпур (на поверхность невзрывчатого материала в насыпном виде, с последующим добавлением в него (самотёком) соответствующего количества воды.

 

4.9.      Допускается применение алебастровой забойки, либо цементной забойки с жидким стеклом, изготавливаемой на месте производства работ в соответствии со строительными номами.

5.   Организация работ.

4.1.      Порядок разрушения объекта.

 

4.1.1.   Процесс разрушения объекта состоит из следующих технологических операций:

 

-    подготовка объекта к разрушению (освобождение объекта от оборудования, очистка его от земли и мусора, обкопка и разметка участков разрушения и т.д.);

 

-   бурение шпуров в соответствии с разметкой (схемой);

 

-   приготовление рабочей суспензии и заполнение шпуров;

 

-   приготовление быстротвердеющей забойки (в случае необходимости) и заполнение ею шпуров;

 

-   распыление жидкости на поверхности разрушаемого объекта для повышения интенсивности образования трещин;

 

-   разборка объекта (оголение и последующая резка арматуры, удаление частей разрушенного объекта из зоны разрушения);

 

Наиболее трудоёмким процессом в комплексе работ, определяющим, в основном, продолжительность, себестоимость и удельные трудовые затраты разрушения 1 м3 объекта, является бурение шпуров.

 

4.1.2.  В процессе подготовки к разрушению объекта (например, строительных конструкций) должны выполнятся:

 

-   обследование объекта;

 

-   разработка карты (регламента работ);

 

-   подготовка и проверка работоспособности необходимого оборудования;

 

-   инструктаж персонала, выполняющего работы;

 

5.2.     Оборудование для бурения шпуров.

 

5.2.1. Бурение шпуров в объекте осуществляется с помощью перфораторов. Рабочим инструментом перфоратора являются коронки различных типов.

 

5.2.2.   Для бурения шпуров оптимального диаметра (32…40 мм) должны применятся коронки специального назначения; для шпуров диаметром 42…43 мм – коронки, применяемые при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок в угольных шахтах; 52…53 мм – коронки, применяемые в вертикальных шахтных стволах.

 

5.3.   Приготовление рабочей смеси и заполнение ею шпуров.

 

5.3.1.   Для приготовления рабочей смеси требуются:

 

-   весы для взвешивания порошка;

 

-   емкость для смешивания порошка с водой и мерный сосуд для дозировки воды;

 

-   смеситель (при большом объеме работ);

 

5.3.2.  Приготовление рабочей смеси осуществляется следующим образом. В ведро вливают, например, 2 л воды и 150…200 мл пластификатора. Затем в ведро постепенно всыпают 6 кг порошка интенсивно размешивая рабочую смесь вручную палкой или смесителем. Перемешивание ведут до получения массы хорошей текучести, без видимых комков. Время перемешивания массы не должно превышать 5…8 мин.

 

Следует учитывать, что чем выше температура объекта, тем холоднее должна быть вода для затворения порошка. При низких (ниже 00С) температурах объекта рекомендуется использовать горячую (до +500С) воду.

 

Увеличение содержания воды в рабочей смеси способствует замедлению процесса образования трещин при разрушении объекта и уменьшает вероятность самопроизвольного выброса материала из шпура.

6.   Техника безопасности.

При работе с невзрывчатым расширяющимся порошком необходимо соблюдать технику безопасности, а именно:

 

-   использовать защитные очки, респиратор и рукавицы, т.к. невзрывчатое вещество НРВ-80 щелочная среда и вызывает ожоги при попадании на кожу;

 

-   не заглядывать в шпуры, залитые рабочей смесью, т.к. возможен самопроизвольный выброс смеси, особенно в жаркое время года;

 

-   при попадании вещества на кожу или глаза необходимо обильно смыть это место водой.

 
Остерегайтесь подделок! Остерегайтесь подделок! Остерегайтесь подделок! Остерегайтесь подделок!