[發明專利]一種水硬性微膨脹水泥膠砂巖塞炮孔堵材及配制方法

有效

• 申請號: 201310321513.8
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103396058A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 楊華全;王述銀;李家正;石妍;董蕓;嚴建軍;彭尚仕;吳新霞;周世華;肖開濤;林育強;陳霞;李響;張亮;王磊;高志揚;張建峰;阮波;黃立
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B28/06
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本發明涉及水工建筑材料技術領域，具體是一種水硬性微膨脹水泥膠砂巖塞炮孔堵材及配制方法。

背景技術

炮孔堵塞是爆破施工中的一個重要環節，直接影響著炸藥能量的利用率和爆破效果。堵塞有阻止爆轟氣體從炮孔中過早逸出的作用，其作用大小與堵塞材料本身的物理力學性質有關。良好的堵塞能保證炸藥充分反應，提高炸藥的熱效率，從而全面提高炸藥爆炸能量的利用率和做功能力。因此，要獲得好的爆破質量，必須選擇性能優良的炮孔堵塞材料。

傳統炮孔堵塞材料常采用土、砂、小石或石粉、巖屑、流體等堵塞物，這些材料雖然價格低廉，但存在較多問題：

1、傳統炮孔堵塞材料難以形成強有力的堵塞體，尤其在地下爆破中，散粒材料和流體難以填入水平炮孔，要達到堵塞要求十分困難。

2、傳統炮孔堵塞材料剛性不夠，且堵塞體不能與炮孔壁結合緊密，尤其在高水頭作用下，炮孔堵塞體可能向孔外滑動，會增大水擊波造成的爆破危害。因為爆破時堰后與廊道內充滿水，水下爆破裝的藥量大，而且延期時間較長，這樣，炸藥在爆破時產生強大的水擊波，如果堵塞措施不當，起爆過程中很可能造成“超前破壞”。

3、傳統炮孔堵塞材料自身的密實性和抗滲性無法保證，因而壓力水會通過炮孔堵塞體滲入炮孔或藥室，導致炸藥和起爆體的性能劣化，甚至引起拒爆。

某些以水泥砂漿為主材的新型堵塞材料，在抗滑和抗剪能力、炮孔中的運動形式、傳遞爆生氣體壓力的作用及吸收的爆炸能量能方面優于傳統炮孔堵塞材料，但也存在一定的問題：

1、為保證堵塞體快速發展的早期強度，此類材料需要水泥遇水后快速水化，同時伴隨大量熱量的產生，導致了較高的內部溫度，為埋設于炮孔中的炸藥導線產生了安全隱患；

2、相對于傳統炮孔堵塞材料，此類新型堵塞材料的成本較高。

發明內容

本發明提供一種快速凝結硬化、抗滲性好、密實性強及施工方便的水硬性微膨脹水泥膠砂巖塞炮孔堵材及配制方法。

一種水硬性微膨脹水泥膠砂巖塞炮孔堵材，其原料組分按照重量份配比為：微膨脹水泥50～80份，礦渣粉20～50份，砂子250～300份，早強減水劑1.0～1.2份，速凝劑2.5～7份，水30～40份。

其中，所述微膨脹水泥為自應力硅酸鹽水泥、或自應力鋁酸鹽水泥、或膨脹硫鋁酸鹽水泥。

一種水硬性微膨脹水泥膠砂巖塞炮孔堵材的配制方法，包括如下步驟：

（1）按重量份配比將50～80份微膨脹水泥與20～50份礦渣粉、1.0～1.2份早強減水劑加入攪拌鍋中，與30～40份水在常溫下以140±5r/min自轉和62±5r/min公轉的速度，低速攪拌30±5s，形成漿體；

（2）低速攪拌結束后在漿體中加入250～300份砂子；

（3）以285±10r/min自轉和125±10r/min公轉的速度，高速攪拌30±5s;

（4）停拌90s，在第1個15s內用一膠皮刮具將葉片和鍋壁上的材料刮入鍋中間，然后繼續以285±10r/min自轉和125±10r/min公轉的速度，高速攪拌60±5s；

（5）在攪拌結束前15s內加入2.5～7份速凝劑，即可制得水硬性微膨脹水泥膠砂巖塞炮孔堵材。

其中，所述微膨脹水泥為自應力硅酸鹽水泥、或自應力鋁酸鹽水泥、或膨脹硫鋁酸鹽水泥。

本發明具備以下有益效果:

（1）快速凝結硬化

微膨脹水泥是本發明炮孔堵材的主材之一，它是能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能把砂子及其他原料牢固地粘結在一起，最終形成堅固的石狀體的膠凝材料。而速凝劑組分的加入，能使水泥膠砂迅速凝結硬化，與水泥礦物作用生成穩定和難溶的化合物，加速凝聚結構生成。因此，在干燥或潮濕環境下，本發明炮孔堵材可快速凝結硬化，如1h之內初凝、2h之內終凝，具體時間可控。

（2）足夠的早期強度，抗滲性好

本發明炮孔堵材5h抗壓強度超過5MPa，這是因為早強減水劑組分可加速水泥水化速度，促進水泥膠砂早期強度的發展。因此，可提供足夠的剛性，抗滲性能良好。

（3）自身微膨脹，密實性強

在潮濕及水下工作環境，本發明炮孔堵材能產生適量的體積膨脹，以獲得堵塞體對炮孔壁的較高正壓力。這是因為微膨脹水泥是一種微膨脹性的水硬性膠凝材料，水化后自身具備微膨脹作用，且礦渣粉組分的顆粒填充作用可增加材料的密實度。

（4）低水化溫升