JPH0436747B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はコンクリートや岩石等の脆性物体に穿
孔した装填孔中に膨脹剤を充填し、その膨脹圧を
利用して脆性物体を静的に破砕する方法およびそ
れに利用される膨脹性錠剤に関するものである。 従来、脆性物体を静的に破砕する破砕剤として
は、例えば特開昭56−67059号公報等に記載され
ているように、生石灰と水硬性物質を主剤とする
膨脹性物質が提案され、既に数種のものが破砕剤
として工業的に生産されている。かかる破砕剤は
主に粉末状のものであり、その使用方法は粉末状
の破砕剤をあらかじめ容器の中で水と混ぜ水性ス
ラリーとした後、被破砕物に穿孔された装填孔に
充填する方法が実用化されている。 しかし、かかる破砕剤および破砕方法には次の
ような欠点がある。 （１） 破砕剤と水を混ぜるとすぐに主成分の生
石灰と水和反応が起り、水性スラリーの流動性
が低下するためすばやく装填孔への注入を行な
わねばならず、気温や水温が高い時には注入が
困難になる。 （２） 市販の破砕剤には適用温度範囲があり、
その上限を越えて使用した場合、また適用温度
範囲以内で使用したとしても装填孔の径が50mm
φ以上の場合には、充填された破砕剤が装填孔
外に爆発的に突出し（突出現象とか鉄砲現象な
どと呼ばれている。以下突出現象という）、破
砕効果が得られないばかりでなく作業上非常に
危険である。さらに適用温度範囲内でかつ装填
孔の径が50mmφ以内で使用した場合でも、気温
の変化の大きい時や太陽熱などの影響などによ
り被破砕物の温度が高温になつていた時、ある
いは練り混ぜ水が高温になつていた時などは突
出現象がしばしば発生する。 （３） 破砕効果が生ずるまでの時間は気温など
の条件によつて異なるが、12〜24時間と非常に
長くかかり作業性が悪い（膨脹圧発現時間を早
くするような膨脹性物質にすると突出現象が起
りやすくなる）。 このため突出現象を防止する方法として、特開
昭48−25337号や特開昭49−21924号等に、装填孔
に破砕剤スラリーを充填した後、その上部にあた
る部分にモルタルまたは器具類によつて密栓する
方法が提案されているが、これらの方法では作業
性が悪く、またコストも高くなる欠点がある。 本発明はこのような欠点を改良し、膨脹剤の膨
脹力を利用して岩石やコンクリート等の静的破砕
を有効かつ安全、迅速に行なわせる破砕方法と破
砕剤を提供するものである。 すなわち、本発明は、 （１） 膨脹剤の水和反応に伴う膨脹圧を利用し
てコンクリート等の脆性物体を静的に破砕する
にあたり、酸化カルシウムとその水和反応遅延
性物質であるホウ酸もしくはホウ酸の無機塩を
主体とする膨脹剤を圧縮成形してなる立体形の
膨脹性錠剤を装填孔に充填した後、水を注入す
ることを特徴とする静的破砕方法、 （２） 酸化カルシウムとその水和反応遅延性物
質であるホウ酸もしくはホウ酸の無機塩を主体
とする膨脹剤を圧縮成形してなる体積が0.05cm³
以上でかつ10cm³以下の立体形に成形された静的
破砕用膨脹性錠剤、 （３） 立体形に成形された膨脹性錠剤の嵩比重
が2.0〜3.2である上記（２）項記載の静的破砕
用膨脹性錠剤、 （４） 酸化カルシウムが硬焼石灰である上記
（２）項記載の静的破砕用膨脹性錠剤である。 このような特定成分の膨脹剤を錠剤に成形して
使用することにより、従来の粉末状の破砕剤のよ
うにあらかじめ水性スラリー化して装填孔へ充填
する必要がなくなつたため、水性スラリーの流動
性が低下し装填孔に注入できなくなるという作業
上の欠点がなくなり、さらに突出現象の発生が抑
えられるため膨脹圧発現の早い膨脹剤を使用する
ことができ、従つて破砕に要する時間を大巾に短
縮できるといつた特徴を有している。 次に本発明の実施態様を図面に従つて詳述す
る。 第１図において、１はコンクリート等の被破砕
物であり、これに一定の間隔をおいて、一定の長
さで、一定の孔径の装填孔２を穿孔し、その装填
孔２に膨脹性錠剤を３を充填した後、装填孔２の
孔口４から注入して膨脹性錠剤を水和、膨脹させ
て被破砕物１を破砕する。図中５は孔底である。 本発明の方法によれば被破砕物に充填された膨
脹性錠剤が水和反応（発熱反応）に伴つて発生す
る水蒸気を膨脹性錠剤の間隙を通つて大気中に放
出することにより、膨脹性錠剤内部の水蒸気圧が
増大することを防止し、装填孔径を50mmφ以上と
しても充填された膨脹性錠剤が孔外に突出するこ
とがなく、膨脹圧を有効に利用できるとともに、
突出現象による危険を防止できるため作業の安全
性をより高めることができる。また従来の粉末状
の破砕剤のよに、あらかじめ破砕剤と水を容器内
で混合し、これを速やかに充填孔に充填する作業
がなくなり、装填孔に充填された膨脹剤に水のみ
を注入すればよいので作業が簡単になる。 次に本発明の膨脹性錠剤について詳述する。 本発明の膨脹性錠剤の特徴は膨脹性成分として
酸化カルシウムを用い、これに水和反応遅延物質
としてホウ酸もしくはホウ酸の無機塩を混合した
後、立体形に成形されている点にある。立体形に
成形された膨脹性錠剤にすることによつて、水性
スラリーにしないと装填孔にうまく充填できない
粉末状の破砕剤と異なり、膨脹性錠剤を先に充填
した後に水を注入することが可能になりその結
果、粉末状の破砕剤を使用する場合に問題となつ
た水と混合中にスラリーの流動性が低下して装填
孔に注入できなくなるとつた欠点をなくすこがで
き作業性が改良される。加えて酸化カルシウムと
水和反応遅延性物質を立体形に成形された破砕剤
にすることによつて突出現象を阻止できるので、
粉末状で用いた場合は膨脹圧発現は早いが突出現
象が発生するため利用できなかつた膨脹性成分を
利用することが可能になり、その結果粉末状の静
的破砕剤の場合12〜24時間必要であつた膨脹圧発
現時間を大巾に短縮できるという特徴を有する。
破砕剤を構成している成分の面からみると、粉末
状破砕剤の場合は生石灰（膨脹性成分）に水硬性
物質が用いられ（生石灰のみでは粉状化して有効
な膨脹圧は得られにくい）、水硬性物質が先に固
り強度をある程度もつた頃から生石灰の水和反応
を起こさせる方法がとられるため、膨脹圧発現時
間は水硬性物質の強度発現時間にある程度左右さ
れ、従つて数時間で膨脹圧を発現するのは困難で
あつた。生石灰を膨脹性成分として用いた場合、
本発明の方法では必ずしも水硬性物質の添加は必
要でなく、生石灰と水和反応遅延性物質のホウ酸
もしくはホウ酸の無機塩の組合せでよく、従つて
その組合せによつては膨脹圧発現の早い膨脹性錠
剤を作ることが可能である。 本発明で用いる酸化カルシウムは膨脹性成分で
あり、具体的に生石灰の外に仮焼ドロマイトが使
用でき、CaO分が30％以上のものが好ましい。
CaO分が30％以下になると被破砕物を破砕するに
必要な膨脹圧が得られない。焼成度としては硬焼
の方が水和反応を制御しやすく、なかでも硬焼の
生石灰が特に好ましい。粒径については、水和反
応遅延性物質との混合および立体形への成形のし
易さを考慮して決める必要がある。 次に本発明で用いる水和反応遅延性物質とは、
酸化カルシウムの水和反応を遅らせる作用をもつ
物質のことであり、ホウ酸やホウ酸リチウム、ホ
ウ酸カルシウム等のホウ酸の無機塩である。ホウ
酸やホウ酸の無機塩でないと立体形に成形した膨
脹性錠剤にしても突出現象を完全に抑えることが
できず好ましくない。かかる水和反応遅延剤は成
形する前に酸化カルシウム物質と均一混合した後
圧縮成形して均質な立体形の膨脹性錠剤にする必
要がある。酸化カルシウムと水和遅延剤を混合す
るのみで立体形に成形せずに用いると、水性スラ
リーにして装填孔に充填せねばならず、その場合
は水性スラリーの流動性がなくなり装填孔に充填
しにくくなつたり、充填後に突出現象が発生する
といつた問題が生ずる。本発明の膨脹性物質の性
能（膨脹圧発現に要する時間突出現象の発生の有
無等）は水和遅延物質のみで決まるものではな
く、酸化カルシウム物質の性質や、立体形に成形
した膨脹性錠剤の大きさや嵩密度に左右されるた
め、水和遅延物質の選択はこれらの条件とのかね
あいで決める必要があるが、水和遅延剤の中で
は、膨脹性錠剤を装填孔に充填した後水を注入し
た時、膨脹性錠剤の形が比較的長時間くずれにく
いことや、突出現象が起りにくく酸化カルシウム
の膨脹圧を有効に利用できる点からホウ酸やホウ
酸の無機塩が好ましい。具体的にはホウ酸、リチ
ウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムの
ホウ酸塩等があげられる。 水和遅延物質との酸化カルシウムとの混合割合
は水和遅延剤の性能がものによつて異なるために
一概に混合比率を限定することはできない。水和
遅延物質の割合が少ないと、例えば生石灰を単独
で用いた場合のように突出現象を起しやすく、他
方水和遅延剤の量が多すぎると膨脹圧発現に長時
間を要し好ましくない。 水和遅延物質と酸化カルシウムは粉末状で前も
つて均一に混合したのち圧縮成形して膨脹性錠剤
に成形するには打錠機等の成形機が使える。その
際、特に成形性を良くするために成形助剤（離型
剤）等の潤たく剤を前もつて粉末錠の膨脹剤に混
合しておくことが好ましい。 膨脹性錠剤の形状は装填孔の孔口から注入する
水が装填孔の孔底まで浸透しやすく、また充填さ
れた膨脹性錠剤が水の注入によつて始まる水和反
応で生じる水蒸気を膨脹錠剤が膨脹する前に各々
の膨脹錠剤の粒子間を通つて大気中に放出しやす
いものが好ましく、例えば円柱体、長方体、円盤
体および多面体またはこれらのものの角のとれた
ものおよび球体等が望ましい。 膨脹性錠剤の体積は装填孔へ充填する際の充填
のしやすさ、および装填孔に充填された孔の充填
密度から考えて、装填孔の孔径が30〜100mmφの
場合0.05〜10cmの大きさが最ま破砕効果が大き
い。膨脹性錠剤の体積を0.05cm³未満にすると突出
現象が起りやすく、また10cm³を越えると突出現象
は発生しないが、破砕効果が減少することにな
り、更に破砕時間も遅れがちとなる。 膨脹性錠剤の嵩比重は取扱うとき錠剤がこわれ
にくい硬さで、かつ装填孔に充填された後、水を
注入して水和、膨脹反応が始まり、初期の反応で
発生する水蒸気を膨脹性錠剤の間を通つて大気中
に放出されるまで錠剤の形がこわれない硬さが必
要であり、嵩比重で2.0〜3.2が最も好ましい。嵩
比重が2.0未満の場合は取扱い時に形がこわれた
り、膨脹の際に膨脹圧が不足して被破砕物が完全
に破下されにくい。他方嵩比重が3.2を越えたも
のは製造がむずかしく、また膨脹性錠剤の内部へ
の水の浸透がおそくなりすぎ好ましくない。 本発明の方法によると被破砕物に充填された膨
脹性錠剤が、水和反応に伴つて発生する水蒸気を
膨脹性錠剤の間隙を通つて大気中に放出すること
により、装填孔内部の水蒸気圧が増大することを
防止し、装填孔を50mmφ以上としても、充填され
た膨脹性錠剤が孔外に突出することがなく、膨脹
性錠剤の膨脹圧を有効に利用でき、また従来の破
砕剤のようにあらかじめ破砕剤と水を容器内で混
合し、これを速やかに装填孔に充填する作業がな
くなり水のみを装填孔に充填された膨脹性錠剤に
注入すればよいので、作業の効率化および経済効
果の大きい破砕作業が可能となり、かつ突出によ
る危険を防止することができるため作業上の安全
性をより高めることができる。また破砕作業にお
いて装填孔径50mmφ以上の大きな孔径で膨脹剤が
使用できるため、一孔当りの膨脹剤の充填量をよ
り多く使用することができ、このため破砕力が増
大するために孔の間隙を大きくとれるので破砕に
必要な孔数の削減が可能であり、破砕作業を効率
的かつ経済的にする効果がある。また突出現象が
起らないために、従来の破砕剤では破砕するまで
12〜24時間必要としていたものが、１〜３時間で
すみ破枠時間が大幅に短縮できた。 以下実施例を用いて本発明を具体的に説明す
る。 実施例 １〜５ 表１に示した成分、形状、体積および嵩比重の
膨脹性錠剤を用いて破砕実験を行なつた。被破砕
物としては外径300mmφ、高さ、300mmの円柱状の
無筋コンクリートに孔径60mmφ、深さ270mmの孔
を穿孔したものを用いた。 結果を表１に示す。 比較例 １ 表１に示した成分、形状、体積および嵩比重の
膨脹性錠剤を用い破砕実験を行つた。被破砕物と
しては実施例１で用いたのと同じ形状のコンクリ
ートを用い実施例１と同様な方法で行つた。 結果を表１に示す。 表１の結果はホウ酸の無機塩を水和遅延性物質
として用いた例であるが本発明の実施例はいずれ
も短時間で亀裂の発生が認められた。他方体積の
大きい膨脹性錠剤（比較例１）は突出現象は発生
しなかつたが、実験開始３時間後では亀裂の発生
は認められなかつた。

【表】

【表】 ＊ 実験開始１時間後に観察した破砕結果
＊＊ 取扱い中に一部形のくずれたものが生じたので
、その部分は除いて実施例は行つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコンクリート等の破砕方
法の一実施態様の断面図である。 １……コンクリート等の被破砕物、２……装填
孔、３……膨脹性錠剤、４……穿孔２の孔口、５
……穿孔２の孔底。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 膨張剤の水和反応に伴う膨脹圧を利用してコ
   ンクリート等の脆性物体を静的に破砕するにあた
   り、酸化カルシウムとその水和反応遅延生物質で
   あるホウ酸もしくはホウ酸の無機塩を主体とする
   膨脹剤を圧縮成形してなる立体形の膨脹性錠剤を
   装填孔に充填した後、水を注入することを特徴と
   する静的破砕方法。 ２ 酸化カルシウムとその水和反応遅延性物質で
   あるホウ酸もしくはホウ酸の無機塩を主体とする
   膨脹剤を圧縮成形してなる体積が0.05cm³以上で、
   かつ10cm³以下の立体形に成形された静的破砕用膨
   脹性錠剤。 ３ 立体形に成形された膨脹性錠剤の嵩比重が
   2.0〜3.2である特許請求範囲第２項記載の静的破
   砕用膨脹性錠剤。 ４ 酸化カルシウムが硬焼生石灰である特許請求
   の範囲第２項記載の静的破砕用膨脹性錠剤。