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　　摘 要 根据钢筋砼的特性，从理论分析结合实践经验合理选择了金刚石钻头的主要性能参数。GW2号配方对钢筋砼的适用性较好，胎体性能稳定，并选用了粒度为40～50目、浓度为45%的较高品级金刚石与该胎体相匹配，在生产使用中取得了较好的钻进效果。
　　关键词 金刚石钻头 钢筋砼 金刚石品级 浓度 粒度 胎体
　　
　　Research on Adaptability of Parameters of Diamond Bit to Steel Reinforced Concrete
　　
　　Li Yan, Wang Shengfu
　　(Institute of Exploration Techniques, Langfang, Hebei, 065000)
　　
　　Abstract Based on the property of steel reinforced concrete, main parameters are determined by combining theoretical analysis with practice experience. Formula GW2 of matrix has good adaptabilily to steel reinforced concrete and its matrix property is stable, especially matched with better grade diamond of grain size 40～50 mesh and concentration 45%, so the penetration result is ideal in practice.
　　Key words steel reinforced concrete, grade of diamond, concentration, mesh size, matrix
　　
　　金刚石钻头钻进效率的高低、寿命长短与被钻物质有着十分密切的关系。每一个性能好的钻头都是针对它所对应的岩石而言，也就是说在设计钻头时首先要考虑岩石的研磨性、单轴抗压强度、硬度等特性。岩石的研磨性是设计金刚石钻头胎体耐磨性的主要依据，是金刚石出刃的基本条件，岩石特性是设计钻头胎体的出发点。在建筑装修施工现场也要遵循这个原则，针对所钻钢筋砼的特性来选用合适的钻头。
　　
　　1 胎体耐磨性与钢筋砼的适应性
　　
　　金刚石以无与伦比的硬度和优良的机械力学性能使金刚石工具成为加工各种坚硬材料不可缺少的有效工具之一。在建筑施工中，越来越广泛地使用金刚石工具来钻切钢筋砼制品，但对金刚石钻切钢筋砼的研究学术报导很少，尤其金刚石钻头胎体耐磨性与钢筋砼适应性的研究就更少。我们对金刚石钻头胎体与钢筋砼的适应性进行了详细的分析与研究。
　　金刚石钻头碎岩过程，一方面使金刚石在高转速、较大压力下因摩擦产生高温，部分金刚石石墨化，部分金刚石受冲击剪切力的作用而碎落；另一方面胎体受岩石和岩粉的摩擦作用、冲洗液的冲蚀作用而被磨损。钻头在钻切钢筋砼时，钻进过程中胎体和金刚石均在磨损且具有合理的磨损速度，以使胎体与被钻物质相适应。当胎体磨损速度大于金刚石磨损速度时，将导致金刚石出刃过大而过早脱落，这反映了胎体耐磨性过低；当金刚石磨损速度小于胎体的磨损速度时，导致钻头不出刃甚至被抛光而出现打滑现象，在此种情况下即使给钻机加大压力，亦无法钻进，此时加压只能加大动力机的负载，导致动力机超载运转，这是较危险的。
　　因此，依据胎体的耐磨性与不同标号钢筋砼的研磨性和硬度的特征，金刚石钻头胎体可设计为中等研磨性胎体配方，即GW2号配方，此配方对砼的适用性较好，胎体性能稳定性好，且在较弱或较强研磨性砼钻进时，均具有较好的适应性。无论从金刚石钻头的研究制造，还是从使用选型来讲，GW2号胎体配方的耐磨性与钢筋砼的研磨性是相适应的。
　　今天用传统的胎体硬度表征方法来研究制造金刚石钻头已经很不适应科学技术迅速发展的需要了。在生产实践中发现，同属中等研磨性的胎体配方，但由于二者硬度值不同，其切割钢筋砼的效率、速度、寿命皆不同，反之胎体硬度值相同，由于配方、耐磨性不同，所取得的钻进效果亦不相同。所以我们不难解释多年来一些用户提出的一大问题，就是选用不同厂家生产的金刚石钻头，尽管硬度相同，金刚石参数基本相同，但使用效果大不相同，有的与钢筋砼适应，有的却不适应。实际上，问题的症结就在于虽然胎体硬度相同，但耐磨性不同，所以效果不一样。生产实践证明，我们研究胎体耐磨性与钢筋砼研磨性的适应性是必要的。
　　
　　2 金刚石参数与钢筋砼的适应性
　　
　　薄壁金刚石钻头与钢筋砼相适应，除了胎体的耐磨性和硬度之外，还必须合理选择金刚石参数与之匹配。金刚石强度、粒度和浓度直接影响钻头的钻进效率和使用寿命，但是金刚石强度、粒度和浓度的确定主要取决于钢筋砼的研磨性、强度和硬度。
　　2.1 金刚石品级对钻进钢筋砼效果的影响
　　我们在廊坊市某高层住宅楼钻切钢筋砼使用8只钻头(SMD型金刚石钻头6只，MBD8型金刚石钻头2只)，钻头胎体工作层均为5 mm，胎体为GW2号配方，使用效果见表1。
　　
　　表1 薄壁金刚石钻头在钢筋砼中钻进效果
　　编号 金刚石强度(kg.颗-1) 钻头直径/mm 个数/个 总进尺/m 时效/(m.h-1) 平均寿命/(m.个-1)
　　1 18 159 6 159 0.92 26.5
　　2 13 159 2 29.6 0.53 14.8
　　
　　从表1可以看出，两种金刚石钻头的平均钻进时效和平均寿命相差较大。由此可见，由于钢筋砼抗压强度和硬度都较高，品级较低的金刚石在钻进中极易被磨钝，效果就有较大的差别。因此，只有尽量用高品级金刚石才能在钢筋砼钻进中取得好的效果。
　　2.2 金刚石浓度对钢筋砼钻进效果的影响
　　金刚石浓度是一个很重要的参数，尤其对钻进钢筋砼它显得更为重要。浓度太低，出露钻头底唇的金刚石太少，单颗金刚石钻进时负担太大，在新的金刚石还未出露之前它就过早地磨钝或崩刃脱落，使整个钻头失去钻进能力。反之，浓度过高，钻头底唇金刚石面积很大，单颗金刚石承受的压力很小，而钢筋砼的抗压强度和硬度很高，从而金刚石难以出刃，造成钻头无法进尺。所以，我们从实践与理论分析，对钻切钢筋砼选出了较合适的金刚石浓度，与一般钻切石材的钻头相比，钻切钢筋砼的钻头金刚石浓度要稍低，金刚石浓度减小后，胎体出露面积增大，胎体容易受到磨损，可以加速金刚石出刃，提高钻进效率。在钢筋砼钻进中，金刚石浓度与钻进时效见表2。
　　表2 金刚石浓度与钻进时效
　　编号 浓度/% 个数/个 总进尺/m 时效/(m.h-1) 平均寿命/(m.个-1)
　　1 25 1 11 0.63 11.0
　　2 45 4 106 1.10 26.5
　　3 50 6 153.6 0.96 25.6
　　4 75 1 6.7 0.38 没有用完
　　
　　注：钻头直径120 mm，金刚石强度18 kg/颗。
　　从表2可以看出，同一种胎体配方，选用同样品级的金刚石，由于金刚石浓度不同，它们的钻进时效也不同，当浓度从25%～75%变化时，钻进钢筋砼的时效也随之有规律地变化。当浓度为45%～50%时时效最高，而高于或低于此值时 ，效果都显著下降。
　　2.3 金刚石粒度对钢筋砼钻进效果的影响
　　在对钢筋砼的钻进中，金刚石粒度应满足两个基本规律：一是在保证金刚石品级相同的情况下，宜用中粗粒度，有利于自锐作用；二是随着粒度的增大或减小变化金刚石浓度，这是因为质量大小相同的金刚石粗粒与细粒的总表面积不同，所以相同浓度金刚石的出露总面积亦不同。也就是说，细粒金刚石的出露总面积要比粗粒的大，单颗金刚石吃入被钻物质的压力就小。具体到钢筋砼来讲，如果选用较细粒度的金刚石，虽然金刚石出露的总面积增大了，但胎体出露面积相应减小，不易被磨损，产生钻进不进尺现象。因此在钻进钢筋砼时，我们选用40～50目粒度的金刚石，浓度为45%，在生产试验中取得了很好的效果。
　　
　　3 结论
　　
　　由于钢筋砼硬度高、强度大，尤其高标号砼结构致密，薄壁金刚石钻头在钻进钢筋砼时，条件十分恶劣，时效较低。通过研究和试验，我们认为，要提高薄壁金刚石钻头在钢筋砼中的钻进效率，必须合理选择钻头的主要性能参数：
　　(1)根据钢筋砼的特点，钻头胎体耐磨性应为中等，不能太软，否则会因胎体磨损快造成金刚石大量提前脱落引起时效的显著下降。反之若胎体耐磨性高，胎体难以磨损，金刚石不易出刃，单颗金刚石吃入被钻物质的深度很小，使钻头进尺缓慢，甚至不进尺。
　　(2)选用高品级的金刚石作为钻头孕镶料。
　　(3)采用适应性较广的金刚石浓度，建议采用45%为宜。
　　(4)金刚石粒度选用40～50目为好，但粒度的选择要与金刚石浓度、胎体耐磨性的选择相适应。
　　
　　作者简介：李焰：女，1954年生，原地矿部勘探技术研究所，工程师；1977年毕业于河北地质学院地质勘探专业；现从事薄壁金刚石工程钻机和金刚石制品的研究工作，曾主持过薄壁金刚石钻头研究课题。 地址：065000 河北省廊坊市金光道77号；电话：0316-2015312转2248。 王生福：原地矿部勘探技术研究所。