JPH0340185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は破壊工法に係り、特に、膨張性破砕剤
の膨張圧を継続的に発現せしめて被破砕物を効率
的に破砕する破壊工法に関する。 一般に、コンクリート構造物や岩石、地山等の
脆性物体の解体、破砕に酸化カルシウム（CaO）
を主要な成分とする膨張性破砕剤が広く用いられ
ている。 即ち、上記膨張性破砕剤を用いて被破砕物を破
壊する場合には、被破砕物に穿設された穴に膨張
性破砕剤スラリー又は水と膨張性破砕剤を充填
し、膨張性破砕剤と水との反応により発生する水
和膨張圧を利用して被破砕物を破壊するものであ
る。 ところで、膨張性破砕剤の水和反応の進行に伴
つて発生する熱（消化熱）によるスラリー温度の
急激な上昇を原因とするいわゆる噴出現象が起こ
り、膨張性破砕剤スラリーそのものが穴から噴出
してしまう場合がある。このような噴出現象が発
生した場合には、膨張性破砕剤スラリー量が不足
し、膨張圧が減少し破砕力が低下する、という不
具合が存していた。このような噴出現象に対処す
るものとして、水和反応の進行を遅延させる消化
遅延剤を添加する等の方策が採られており、噴出
現象自体を防止することは可能である。しかしな
がら、これらの防止技術をもつてしても水和反応
から生ずる熱による水分の蒸発は防止し得ず、
尚、水和膨張圧が減少してしまう、という欠点が
あつた。 即ち、膨張性破砕剤と水との水和反応により熱
が発生するため膨張性破砕剤スラリー中の水分が
蒸発してしまい、当初設定されていた水／破砕剤
比が崩れてしまうため、膨張圧の発現が緩慢とな
つたり又は膨張性破砕剤の一部が末反応のまま残
存することとなり、充填された膨張性破砕剤を完
全に利用することができないという欠点が存して
いた。 従つて、このような水和反応の進行に伴い発生
する熱による水分の蒸発に対処する方策として、
充填時より、膨張性破砕剤が充分に水和反応を起
こすために必要な理論値以上の高水比の膨張性破
砕剤スラリーを用意し、この膨張性破砕剤により
破砕することも行なわれていた。しかし、このよ
うな高水比の膨張性破砕剤スラリーは低い膨張圧
しか発揮できず予期した破砕効果を上げることが
できない、という欠点があつた。 一方、充填後、水が蒸発した時点で穴内に充填
された膨張性破砕剤スラリーに再注水することも
行なわれていたが、末反応の膨張性破砕剤が急激
に水和反応を起こし、いわゆる噴出現象が生ずる
場合があり、作業者にとつては極めて危険である
と共に、破砕作業に長時間を要してしまうという
欠点が存していた。 本発明はこのような従来の不具合に鑑み為され
たものであつて、その目的とするところは、被破
砕物に穿設された穴内に充填された膨張性破砕剤
スラリーの所定の水和膨張圧を常に維持し、効率
的に被破砕物を破砕できると共に安全且つ円滑に
破砕作業を行なうことが可能な破壊工法を提供す
ることにある。 係る目的達成のため本発明にあつては、水との
反応により発生する水和膨張圧を利用しコンクリ
ート構造物及び岩石等の脆性物体を破壊する破壊
工法において、貯水した容器を被破砕物に開設さ
れた穴内の膨張性破砕剤スラリー中に配置し、水
和膨張圧低下時に該容器を破壊することにより、
該容器内の水を排出させ、水和膨張圧を再度現出
せしめることにより、被破砕物を破砕するように
構成されている。 以下、添付図面に示す実施例と共に本発明を詳
細に説明する。 まず、本発明に使用される容器は、内部に液体
を封入し得る形状及び構造に形成されていること
が必要であり、例えば、直径２cm、長さ20cm程度
に形成された細長袋状のものが用いられる。次
に、本発明に使用される容器の材質は、液体を内
部に封入し得る素材により形成されていることが
必要であり、薄いプラスチツク、紙等が用いられ
る。この内プラスチツクとしては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ナイロ
ン、ポリスチレン等の各種の素材が適用され得
る。そして、これらの素材の選定に当つては、使
用されるプラスチツクの軟化点（融点）と膨張性
破砕剤スラリーの最高発熱温度とを勘案して決す
る必要があるが、上記各種のプラスチツクの軟化
点（融点）は表１に示す通りである。

【表】 また、膨張性破砕剤スラリーの発熱温度は主と
して使用する膨張性破砕剤の種類、被破砕物の物
理的特性（例えば熱伝導率、温度等）及び破砕作
業時の気象、気温、混水量等により定まるもので
あるから、予め予備実験として測定することが望
ましい。 また、本発明の第２の実施態様においては水を
貯蔵した容器は該容器に装着された電熱線に通電
した場合に発生する熱により破壊されるように構
成されている。即ち、第１図に示すように本実施
態様において使用される容器１は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ナイロ
ン、ポリスチレン等の薄いプラスチツク材若しく
は厚紙等により作製された長さ20cm、直径２cm程
度の有底の細長袋により形成されており、底面及
び、又は側面の周囲に電熱線ヒータ２を巻装しま
たは容器１を形成する樹脂内に電熱線ヒータ２を
埋設すると共にこの電熱線ヒータ２と電源３に接
続し、該容器１に水を注入し、注入穴を適宜手段
により密封したものである。そして、この容器
は、フツク５を介してワイヤーロープ４により吊
架され、穴内に配設される。本容器は以上のよう
に構成されているので該電熱線ヒータ２に通電す
ることにより発生する熱によつて所望の時間に該
容器１を破壊せしめることが可能となる。尚、上
記容器に使用されるプラスチツクの材質の選定に
当つては、使用プラスチツクの軟化点（融点）と
膨張性破砕剤スラリーの発熱温度とを勘案して決
すべきであり、使用されるプラスチツクの軟化点
（融点）は水和膨張性破砕剤スラリーの発熱温度
よりも高いことが必要となる。何故なら、膨張性
破砕剤スラリーが水和反応を起こす際に発生する
熱により水を貯蔵した容器が破壊されてしまうの
で所望の時間に該電熱線ヒータ２に通電すること
によつて該容器１を破壊せしめることが不可能と
なるからである。このような電熱線ヒータ２が埋
設され若しくは周囲に巻装された容器に水を貯蔵
して、被破砕物に開設された穴内に配設すること
により該容器の電熱線ヒータ２に所望の時間に通
電することによつて該容器１を破壊せしめ水和反
応が緩慢となつたり、または水和反応が一時的に
停止した膨張性破砕剤スラリー中に膨張性破砕剤
を再消化するための水を補給することにより水和
反応を完全に促進させ、水和膨張圧を再度現出せ
しめることが可能となる。 更に、本発明の第３の実施態様においては、水
を貯蔵した容器は該容器に装着された穿刺体を容
器に貫通させ、該容器に破壊されるように構成さ
れている。即ち本実施態様において使用される容
器１は第２図に示すように、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニール、ナイロン、ポリ
スチレン等の薄いプラスチツク材若しくは厚紙に
より作製された長さ20cm、直径２cm程度の有底の
細長袋により形成されており、該容器１中に水を
注入すると共に牽引用の紐６を結び付けた突刺体
７を内装した後に、注入穴を適宜手段により密封
したものである。該容器１は以上のように構成さ
れているので牽引用の紐６を所望の時間に牽引し
て突刺体７により容器１を内側から破り該容器を
破壊して貯蔵された水を排出させることができ
る。尚、本実施態様において使用される容器の素
材であるプラスチツクの選定に当つては使用され
るプラスチツクの軟化点（融点）は膨張性破砕剤
スラリーの発熱温度よりも高いことが必要である
こと、及び穴内への配置の仕方は上記第２の実施
態様の場合と同様である。 このように突刺体７により容易に破壊される素
材により形成された容器１に水を貯蔵して穴内に
配設するとともに貯水されている容器１に突刺体
７を貫通させることにより所望の時間に破壊せし
めて、膨張力の発現が緩慢になつたりまたは一時
的に停止した膨張性破砕剤スラリー中に、膨張性
破砕剤を再消化するための水を補給することによ
り水和反応を促進させ、水和膨張圧を再度現出せ
しめることが可能となる。尚、本実施態様におい
ては、突刺体７を容器１内部に装着した場合を例
にとり説明したが、容器外部に突刺体を装着した
ものであつても良い。 また、上記各実施態様においては、容器に水を
貯蔵した場合を例にとり説明したが該容器に貯蔵
するものは水に限定されない。即ち、上記各容器
に所定種類及び所定濃度の酸溶液を予め貯蔵して
おき、酸溶液を貯蔵した容器を被破砕物に穿設さ
れた穴内に配置する。そして、被破砕物が破砕さ
れた後に該容器を適宜手段により破壊し、酸溶液
を排出させ、膨張性破砕剤に含まれているアルカ
リ成分を中和させることが可能となり、アルカリ
成分による環境汚染を防止することができる。 更に貯水容器と酸溶液を貯蔵した容器とを共に
穴内に配置し、水和反応が停止したり、緩慢とな
つた時点で、まず貯水容器を破壊し水を排出させ
て水和反応を完全に促進させ、被破砕物の破砕が
終了した時点で、酸溶液を貯蔵した容器を破壊し
膨張性破砕剤中に含まれているアルカリ成分を中
和させることが可能である。 以上のように構成された本発明を以下のとおり
実施した。尚、各実施例につき、夫々、従来方法
による場合との比較を行なつた。 なお、本実施例においては膨張性破砕剤として
Ｓ−マイト（住友セメント製商品名）を使用した
が、本発明ではこれに限定されるものではなく例
えばブライスター（小野田セメント製商品名）、
カルシアクリンカー石灰系膨張剤、カルシウムサ
ルフオアルミネート等も利用することができるこ
とは勿論であり、また、容器の材質の選定にあつ
ても何らプラスチツク、紙等に限る必要はまつた
くなく、更に容器の破壊方法も他の適当な方法で
あつてもよく、容器の設置方法、使用する酸の種
類、濃度も場合に応じて任意に選択することがで
きる。 第１実施例 縦300cm、横200cm、高さ150cmに形成されたコ
ンクリート構造物８に、直径40mm、深さ130cmの
穴９を50cm間隔で穿設し、該穴内に水／破砕剤比
27％の膨張性破砕剤Ｓ−マイト（住友セメント製
商品名）のスラリー１０を充填した。次に、長さ
30cm、直径1.5cmであつて有底ポリエチレン製の
細長袋１ａと、この細長袋と同長同径の有底ポリ
プロピレン製の細長袋１ｂとを用意し、上記ポリ
エチレン製の細長袋１ａには水を注入し、一方上
記ポリプロピレン製の細長袋１ｂには濃度10％の
塩酸溶液を注入し、注入穴を密封した後、これら
の水容器及び酸容器を第３図に示すように穴９上
端部に配設した。その後水容器１ａ及び酸容器１
ｂが破壊されるまでの時間、水容器及び酸容器が
破壊された時点におけるスラリー温度、及び亀裂
が発生するまでの時間を測定し、更に、破砕開始
後17時間が経過した時点及び24時間が経過した時
点で、被破砕物８に生じた亀裂の巾を測定した。
また、破砕終了時における膨張性破砕剤Ｓ−マイ
ト中に残存する未反応のCaO含有量をＸ線解折法
を利用して調査し、更に、破砕終了後に膨張性破
砕剤Ｓ−マイトの一部を採取してPHを測定した。
尚、膨張性破砕剤Ｓ−マイトのPHの測定方法は以
下のとおりである。即ち膨張性破砕剤Ｓ−マイト
の一部を採取して揮発性の有機溶媒、例えばエタ
ノール、アセトンで充分に洗浄することにより水
和を停止させ、デシケータ中で乾燥させる。その
後水和反応が停止した膨張性破砕剤Ｓ−マイト
1.0ｇを秤量し、蒸溜水100ｇ中で10分間撹拌
（60rpm）、溶解した後に炉紙５Ａで炉過した後に
炉液のPHをPHメーターで測定した。次に、同一条
件下において従来方法により破砕作業を実施し、
これら両者の比較を第２表に示す。

【表】 第２実施例 縦150cm、横150cm、高さ150cmに形成されたコ
ンクリート構造物８に直径60mm、深さ120cmの穴
９を40cm間隔で２本穿設し、該穴９内に水／破砕
剤比25％の膨張性破砕剤特殊Ｓ−マイト（スラリ
ー状態における発熱温度が100℃に達する時間が
35分に調整されたＳ−マイト）のスラリー１０を
充填し、長さ20cm、直径2.5cmであつて有底のポ
リスチレン製の細長袋により形成され、その側面
の樹脂層間に電熱線ヒータ２を埋込んだ細長い袋
１ｃを２つ用意しこの細長袋の一方１ｃには水
を、他方１ｄには濃度15％の硫酸溶液を注入し、
双方の細長袋１ｃ，１ｄの注入穴を密封した後こ
れら水容器１ｃ及び酸容器１ｄを第４図に示すよ
うに穴９上端部に配設した。また、該スラリー１
０中央部に直径５mmの塩化ビニール製パイプ１１
を、その下端が上記スラリー１０に埋没すると共
に上端が穴９より外部に突出するように挿入し
た。この塩化ビニール製パイプ１１は水和熱を原
因とする混練水の蒸発を排出させるものであり、
噴出現象の防止に寄与するものである。更にジエ
ツトセメント（住友セメント製商品名）及び砂か
ら成る超速硬性モルタル１２により上記パイプ１
１の周囲に10cmの深さでタンピングした。その後
膨張性破砕剤である特殊Ｓ−マイトを充填した後
25分が経過した時点で水容器１ｃの電熱線ヒータ
２に通電し、発生する熱によつて該水容器１ｃを
破壊せしめ、末反応の膨張性破砕剤を再反応、再
消化させるための水を補給し、その後亀裂の発生
状況等を観察し、膨張性破砕剤である特殊Ｓ−マ
イト中に残存する未反応のCaO含有量をＸ線解折
方法を利用して調査した。 一方、膨張性破砕剤である特殊Ｓ−マイトを充
填した後８時間が経過した時点で酸容器１ｄの電
熱線ヒータ２に通電し、発生する熱により該容器
１ｄを破壊せしめて、破砕が終了した膨張性破砕
剤である特殊Ｓ−マイトのアルカリを中和させる
と共に中和された膨張性破砕剤である特殊Ｓ−マ
イトの一部を採取してそのPHを測定したものであ
る。次に、同一条件下において従来方法により破
砕作業を実施し、これら両者の比較を表３に示
す。

【表】 第３実施例 輝緑凝灰岩８に直径150mm、深さ６ｍの穴９を
2.5ｍ間隔で穿設し該穴９内に水／破砕剤比25％
の膨張性破砕剤Ｓ−マイトのスラリー１０を充填
した。次に長さ10cm、直径３cmであつて有底のポ
リ塩化ビニール製の細長袋１ｅを30本用意し、こ
れらの袋に水を注入し一方、同長同径であつて有
底のポリスチレン製細長袋１ｆを30本用意しこれ
らの袋１ｅ，１ｆに濃度20％の塩酸溶液を注入
し、これらの２つの細長袋１ｅ，１ｆの注入穴を
密封した後、第５図に示すように穴９内に配置し
た。更に、ジエツトセメント及び砂から成る超速
硬性モルタル１２により該穴９の上端部10cmの深
さ範囲をタンピングした。その後、亀裂の発生状
況等を観察すると共に膨張性破砕剤Ｓ−マイト中
に残存する未反応のCaO含有量をＸ線解折法に利
用して調査し、更に破砕作業終了後に膨張性破砕
剤Ｓ−マイトの一部を採取してPHを測定した。次
に同一条件下において従来方法により破砕作業を
実施しこれら両者の比較を表４に示す。

【表】

【表】 第４実施例 縦300cm、横200cm、高さ200cmに形成されたコ
ンクリート構造物８に直径５cm、深さ170cmの穴
９を50cm間隔で穿設し、該穴９内に水／破砕剤比
27％の膨張性破砕剤Ｓ−マイトのスラリー１０を
充填し、長さ30cm、直径２cmであつて有底のポリ
スチレン製の細長袋を２つ用意し、これら２つの
容器の一方の容器１ｇには水をまた他方の容器１
ｈには濃度10％の塩酸溶液を注入すると共に牽引
用の紐６を結び付けた突刺体７を容器に内装させ
た後に、注入穴を適宜手段により密封し、これら
の容器１ｇ，１ｈを上記穴９内に配設した。以
後、膨張性破砕剤Ｓ−マイトスラリー１０を充填
した後、５時間経過した時点で水容器１ｇを突刺
体７に結び付けた牽引用の紐６を牽引することに
より突刺体７を水容器１ｇに貫通させて破壊せし
め、未反応の膨張性破砕剤を再反応、消化させる
ための水を補給し、その後の亀裂の発生状況等を
観察し膨張性破砕剤Ｓ−マイト中に残存する未反
応のCaO含有量をＸ線解折法を利用して調査し
た。また、膨張性破砕剤充填後18時間が経過した
時点で酸容器１ｈを水容器１ｇ同様に突刺体７に
結び付けた牽引用の紐６を牽引することにより突
刺体７を酸容器１ｈに貫通させて破壊せしめ、貯
蔵していた酸容液を排出させ破砕が終了した膨張
性破砕剤Ｓ−マイトのアルカリを中和させた後、
その一部を採取してPHを測定した。一方、同一条
件下において従来方法により破砕作業を実施しこ
れら両者の比較を表５に示す。

【表】 以上表２から表５に示すように、本発明に係る
各実施例によれば、従来方法による破砕作業と比
較した場合、破砕開始後の膨張性破砕剤中に残存
する未反応のCaO含有量は著しく少なくなり、亀
裂巾も大きいことが判明した。このことは膨張性
破砕剤スラリー中からの混練水の蒸発により水和
膨張圧の発現が緩慢となつたり、または一時的に
停止した膨張性破砕剤に未反応の膨張性破砕剤の
再反応、再消化のための水を補給することによ
り、膨張性破砕剤が有する膨張圧を継続的且つ効
率的に発現させることが可能となることを示す。
更に、上記各実施例によれば、破砕終了時の膨張
性破砕剤のPH値は従来方法に比較して小さいこと
が判明した。このことは破砕作業が終了した膨張
性破砕剤に酸溶液を添加することにより、破砕が
終了した膨張性破砕剤のアルカリを所望の時間内
に中和することが可能であると共に施工場所近く
でのアルカリ汚染防止が可能となることを示すも
のである。 本発明は以上のような構成を有するものである
ため、未反応の膨張性破砕剤を任意の時間に再反
応、再消化させるための補給水を穴内部に貯蔵す
ることが可能となるため膨張性破砕剤を充分に再
反応、再消化せしめ膨張性破砕剤の有する膨張圧
を継続的に発現せしめることができ、岩石、地
山、コンクリート構造物等の脆性物体の被破砕物
を迅速且つ効率的に破砕することが可能となる。
また、破砕作業に未反応の膨張性破砕剤を再消
化、再反応させるための再注水作業を行なう必要
がなくなるため、安全且つ円滑に破砕作業を行な
うことができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電熱線ヒータが埋設された水または酸
溶液を貯蔵する容器を示す平面図、第２図は突刺
体を内装した水または酸溶液を貯蔵する容器を示
す断面図、第３図乃至第６図は本発明に係る破砕
方法による被破砕物の破砕状況を示す断面図であ
る。 １……容器、１ａ，１ｃ，１ｅ，１ｇ……水容
器（細長袋）、１ｂ，１ｄ，１ｆ，１ｈ……酸容
器（細長袋）、２……電熱線（ヒータ）、７……突
刺体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水との反応により発生する水和膨張圧を利用
   しコンクリート構造物及び岩石等の脆性物体を破
   壊する破壊工法において、貯水した容器を被破砕
   物に開設された穴内の膨張性破砕剤スラリー中に
   配置し、水和膨張圧低下時に該容器を破壊するこ
   とにより、該容器内の水を排出させ、水和膨張圧
   を再度現出せしめることにより、被破砕物を破砕
   することを特徴とする破壊工法。 ２ 上記容器は膨張性破砕剤スラリーの水和反応
   により発する熱によつて破壊されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の破壊工法。 ３ 上記容器には電熱線が装着されており、該電
   熱線に通電した場合に発生する熱により該容器を
   破壊することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の破壊工法。 ４ 上記容器には突刺体が装着されており、該突
   刺体を容器に貫通させて該容器を破壊することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の破壊工
   法。