JPS60138199A - 膨張性破砕剤用加熱装置および破砕方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水利膨張性物質を用いた膨張性破砕剤と共に
使用する加熱装置およびそれを用いた破砕方法に関する
ものである。

一般に、膨張性破砕剤は、それが水との水利反応により
発生する膨張圧を利用し、岩石やコンクリート等を騒音
や振動の問題を生じること力く静かに破砕することがで
きる点に特徴があり、近年コンクリート構造物の破壊等
に広く用いられている。しかし、常温下では膨張圧の増
加速度が非常に小さく、通常岩石やコンクリート等に亀
裂が発生するまでには、膨張性破砕剤を被破砕物に設け
られた穿孔に充填後およそ１０〜２４時間という長時間
を要し、作業効率（サイクル）および破砕所要時間の面
で、爆薬や機械を使用する破砕方法に劣っている。

その欠点の解消策として、特公昭４９−４３４１６号公
報および特公昭５４−３８４１２号公報に記載の方法が
あり、前者は、電熱器を熱源としケーシングパイプを介
して膨張性破砕剤を加熱する方法であるが、単位時間当
りの熱量の供給が少ないため長時間の通電を必要とし、
更には通常多数の穿孔の加熱を同時に行う必要があるの
で、野外における電力源の確保が困難であるとともに、
場合によっては膨張性破砕剤が穿孔から激しく噴出する
という不具合があった。

また、後者は、電熱器の代りに燃焼剤を用いて膨張性破
砕剤を加熱する方法でおるが、燃焼剤の容器材質として
熱可溶性もしくは可燃性のポリエチレン等を用い、容器
の燃焼時に発生するガスによる膨圧力をも破壊に利用す
るため、急硬性モルタル等の封塞剤を穿孔口元に使用し
、これが完全に硬化した後でなければ破砕効果が悪いと
か、または前述のような膨張性破砕剤の穿孔からの噴出
現象を生じる等の問題点があった。

本発明者は、膨張性破砕剤のもつ利点を維持しつつ従来
の欠点を根本的に解消することを目的として研究した結
果、次に示す加熱装置と破砕方法とを採用することによ
りその目的を達し得ることを知り、本発明を完成した。

すなわち、本願第一の発明は、一端を閉じ他端を開放と
し、長さが被破砕物に設けられた穿孔の深さのｙ以下の
容器内に、酸化剤および可燃剤を主成分とし、発熱量が
少々くとも２０００ＣａＺ　である無ガス燃焼組成、物
を圧填し、該容器開放部に点火具を装着してなる膨張性
破砕剤用加熱装置に関するものである。また、第２の発
明は、被破砕物に設けられた穿孔内に、水を含浸させた
膨張性破砕剤を穿孔口元まで充鳩し、その口元から穿孔
の直径の２倍以下の距離に、前記加熱装置の容器の開放
側端面が来るように加熱装置を膨張性破砕剤中に埋設し
、破砕を行うことを特徴とする破砕方法に関するもので
ある。

本発明の加熱装置は、第１図に示されるように、一端を
閉じ他端を開放とした容器１の底部に、無ガス燃焼組成
物２をその上部に空間を残すように圧填し、他端の開放
部には、点火具３を装着してなるものである。そして更
に点火具３は、塞栓８、それを貫通せしめた一対の電気
導線７、その両端に接続された発熱抵抗線５、その周囲
に塗布された点火薬６からなっている。

この加熱装置４は、第２図に示されるように、被破砕物
１０に設けられた穿孔内に充填された膨張性破砕剤９中
に埋設されて使用され、その電気導線７に通電すること
により、発熱抵抗線５が発熱してその周囲の点火薬６が
燃焼し、更に無ガス燃焼組成物２が燃焼して発熱し、容
器１を通して周囲の膨張性破砕剤９を加熱するものであ
る。

そして、その発熱量は、加熱装置を膨張性破砕剤中に埋
設直後、すなわち膨張性破砕剤自体が水オロ反応により
発熱する前に作動させた場合を想定しても、２００００
２１．ｌ　あれば十分である。発熱量が２０００　ｃａ
ｌ　未満の場合は、作動から被破砕物に亀裂が発生する
までの破砕所要時間の推定精度が悲く実用的でない。ま
た、発熱蓋が増加するに従い破砕所要時間は短縮される
が、９５０００ａｌ　を超えても破砕所要時間のそれ以
上の短縮は認められず５分程度が限界となる。

従って、９５００ｃａｌ　を超える発熱量とすることは
実質的な利点がない。更に、破砕所要時間の推定精度の
点からいえば、３５００Ｃａ７以上の発熱値が望ましく
、この場合の破砕所要時間はほぼ２０分以内となる。

この発生した熱量は、前述のとおり加熱装置の容器を通
じて膨張性破砕剤へ伝熱されるが１その際容器の大きさ
の影響を黙視することはできない。

すなわち、本発明の加熱装置は、穿孔口元部の膨張性破
砕剤のみを加熱することにより、局部的に水和反応を加
速することを目的とするものであるが、容器の長さが過
度に長い場合には、膨張性破砕剤への伝熱が容器全体を
通じて行われるため、膨張性破砕剤が広範囲に加熱され
ることになり、膨張性破砕剤が穿孔から噴出するおそれ
があり好ましくない。

具体的には容器の長さを穿孔の深さの％以下とすること
が・必要であり、％を超えて長くなるに従い前記膨張性
破砕剤噴出のおそれが強、くなる。

この加熱装置の容器に用いられる材質としては、まず水
の透過、侵入を防ぐ必要から金に、合成樹脂、ガラス、
セラミックス等がよく、更に取扱い時の落下、衝撃等に
よる破損の危険性および無ガス燃焼組成物の燃焼による
温度、ガス圧の上昇に対する耐性の点からみれば、中で
も合間、合成Ｗ詣が好適である。

ここで、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂がら力る合成
樹脂を容器材質として用いた場合、無ガス燃焼組成物の
燃焼の初期の段階で、容器の溶融、燃焼が起こり、容器
内部の空気および容器の燃焼ガスが、膨張性破砕剤中に
放出されることになるが、これらは、加熱装置が膨張性
破砕剤の穿孔口元部に埋設されている関係上順次大気中
へ排出され易いため、膨張性破１躯剤を穿孔から噴出さ
せるようなことはない。また、金い４としてアルミニウ
ム等の低融点のものを使用した場合にも、容器の無ガス
燃焼組成物を圧填した部分の一部に、燃焼時に容器が溶
けて２〜３闘７程度の穴を生じるので、容器が破裂する
ことなく、前記と同様にガスは大気中に流出していくた
め、問題なく用いることができる。

容器内に圧填される燃焼組成物としては、容器の破裂等
を避けるため、温度上昇が適当な範囲で、かつ無ガスの
ものを適当量用いることが重要である。なお、ここでい
う無ガスとは、燃焼成分としてのガス成分を発生しない
ことを意味する。

この無ガス燃焼組成物は、酸化剤および可燃剤を生成１
分とし、要すればそれに添加剤を加えてなるものである
が、酸化剤としては、例えば酸化第二鉄、鉛丹、過酸化
バリウム、過マンガン酸カリウム等、可燃剤としては、
例えばタングステン、鉄、珪素、アルミニウム等、添加
剤としては、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン等が
用いられる。

これらの配合に当っては、酸化剤から過剰の酸素ガスが
発生しないよう、多少可燃剤を化学量論比よりも多く配
合し、更に必要があれば、前記の添加剤を加えて燃焼温
度を低下させることにより容器の破裂を防止することが
できる。

このような無ガス燃焼組成物としては、次のような配合
が例示される。

（酸化第二鉄）：（アルミニウム） ＝（６０〜７０）：（３０〜４０）重量部〔鉛丹〕：（
珪素） ＝（５５〜８４）：（１６〜４５）重量部（鉛丹：珪素
）：（酸化アルミニウム）＝（（６２〜７９）：　（８
〜ｔ＋））：（ｉ。

〜ａ　ｏ　）　ｔ−ｙ部 点火具の発熱抵抗線としては、ニクロム線、白金線等が
、またその周囲に塗布される点火薬としては、鉛丹−珪
素等の酸化剤−可燃剤からなるものまたはトリジネート
、ジアゾジニトロフェノール等の起爆薬が、更に塞栓と
しては、ゴムまたはプラスチックが各々用いられる。

次に、本発明の破砕方法について説明する。

本破砕方法は、同じく本発明の加熱装置を用い、これを
被破砕物に設けられた穿孔内に充填された膨張性破砕剤
の穿孔口元部に埋設することを特徴とするものである。

加熱装置の膨張性破砕剤中への埋設位置として、従来は
大別して、穿孔全体（穿孔長にほぼ等しい長さの容器を
使用）、穿孔の底部、または穿孔の中間部であった。

ところがこれらの場合は、加熱装置の埋設後、３時間望
ましくは５時間程度を経た後でなけれｄ１加熱装置を作
動させることはできず、実用上不便であった。その理由
は、加熱装置の作動前に穿孔口元部の膨張性破砕剤をあ
る程度水利膨張させて、強固な蛤（機能上てん塞物に相
当する）を形成せしめた後でなければ、膨張性破砕剤の
加熱による膨張によって、それがいわゆる「＠砲」現象
として穿孔口元部の膨張性破砕剤を激しく噴出させるこ
とがあるからである。

そこで、その時間を短縮しようとして、穿孔口元部に強
固なてん塞物を別の部品とし１充当することも行われて
いるが、それでも「鉄砲」現象を完全に防ぐことは不可
能であった。

これに対し、本発明の方法により穿孔口元部に加熱装置
を埋設した場合においては、加熱装置周辺すなわち穿孔
口元付近の膨張性破砕剤が他の位置に先んじて加熱され
、まずその部分の膨張性破砕剤が膨張し、これが強固な
蓋の役目をするため、前述の「鉄砲」現象等の弊害を完
全に防止し、かつ短時間のうちに破砕を完了することが
できる。

また、加熱装置を穿孔口元部の膨張性破砕剤中に埋設す
る方法は、具体的には、第２図において該加熱装置４が
、穿孔内の膨張性破砕剤９の中心軸上にあり、かつ、容
器１の開放側端面１ａが充填された膨張性破砕剤９の穿
孔口元面９ａと同一面上にあるように埋設することが望
ましいが、実際の施工にあたっては、開放側端面１ａと
穿孔口元面９ａとの距離が穿孔の直径の２倍以下とカる
ように埋設される場合には「鉄砲」現象等の問題なく破
砕を行うことができる。

次に、実施例および比較例によりその効果を明らかにす
る。なお、下記実験は、いずれも気温６〜８℃の範囲で
行われたものである。

実施例１ 内径１３０φ、厚さ０．３５１＋ｌｌｌ＋の一端を閉じ
他端を開放とした長さ１２０■の銅製容器に、鉛丹８０
重量部、珪素２０重量部を混合して得られた無ガス燃焼
組成物１２？を圧填する。

次に、発熱抵抗線として３０μｍの太さの白金線を用い
、その両端に一対の電気導線を接続し、白金線の周囲に
トリシネ−）９９．６重量部およびバインダーとしての
酢酸セルロース０．４重量部からなる点火薬約８■を塗
布した上記一対の電気導線を、外径１２．５１１１１１
１φの円柱状ゴム体の塞栓に貫通せしめて得られる点火
具を容器開放部に挿入し、塞栓の位置する容器外周を締
めつけることにより装着させ加熱装置を得た。々お、上
記無ガス燃焼組成１物の発熱量は１２５’においテ３８
００　ｃａｌ　でめった。

次ニ、１．Ｏｍ　Ｘ　１．０　ｍ　Ｘ　１．０　ｍの立
方体状のコンクリート塊に下記穿孔条件により計４孔を
穿孔後、その各々に水を含浸させた膨張性破砕剤を穿孔
口元まで充填するとともに、加熱装置の容器の開放側端
面が、充填され九Ｉ張性破砕剤の穿孔口元面から３６１
＋ｌＩＩ＋の距離にあるように加熱装置を埋設する。そ
の後、直ちに４個の加熱装置の電気導線を直列に結線し
て回路を形成し、８μＦ、２００Ｖの発破器を用いてａ
電を行った。

なお、４孔中１孔については、膨張性破砕剤を穿孔に充
填する時に孔底から約２０ｆｆｌの位置にアルメル−ク
ロメル熱電対の測渇部を配置し、膨張性破砕剤の温度変
化も時間を迫ってｉｌ測した。結果を第１表に示す。

穿孔条件 穿孔径３６關φ　穿孔の深さ８０ｃｙｎ穿孔間隔５０ｃ
ｒｎ 実施例２ 無ガス燃焼組成物の重量を２５Ｆとすることで、発熱量
を７９００　ｃａ、６　とした点を除いては、実施例１
に準じた条件で試験を行った。結果を第１表に示す。

実施例３ 膨張性破砕剤の充填および加熱装置の埋設後、２時間経
過した時点で点火具に通電を行う点を除いては、実施例
１に準じた条件で試験を行った。結果を第１表に示す。

実施例４ 被破砕物として内径４０ＩＩＩＩＩｌφ、厚さ１．５Ｉ
ＩＯ＋１１長さ６５ｍ、底部の厚さ１．５圏の有底の鉄
製バイブ容器を、その開放部側の１ｃｒｎの長さだけを
残して砂中に埋める。次に該鉄製パイプ容器し膨張性破
砕剤を開放部口元まで充填するとともに、実施例１と同
一の加熱装置を用い、該加熱装置の容器の開放側端面が
、充填された膨張性破砕剤の表面から６０喘の距離にあ
るように加熱装置を埋設する。その後、直ちに加熱装置
の点火具に、３■のバッテリーで通電を行った。

また、膨張性破砕剤を上記鉄製パイプ容器に充填する時
に、その底から約１０ｃｒｎの位置にアルメル−クロメ
ル熱電対の測濡部を配置し、膨張性破砕剤の温度変化も
時間を追って計測した。

結果を第１表に示す。

比較例１ 無ガス燃焼組成、物の重量を５１とすることで、発熱量
を１６００　ｃａｌ　とした点を除いては、実施例１に
準じた条件で試験を行った。結果を第１表に示す。

比較例２ 加熱装置の容器の開放側端面が、膨張性破砕剤の穿孔口
元面から１４０ｍの距離にあるように加熱装置を埋設す
る点を除いては、実施例１に準じた条件で試験を行った
。結果を第１表に示す。

比較例３ 加熱装置を用いない点を除いては、実施例１に準じた条
件で試験を行った。結果を第１表に示す。

比較例４ 加熱装置を用いない点を除いては、実施例４に準じた条
件で試験を行った。結果を第１表に示す。

第１表の結果から明らかなように、本発明の加熱装置を
用い、これを穿孔に充填された膨張性破砕剤の穿孔口元
部に埋設し、任意の時間に作動させることにより、作動
後極めて短時間に破砕を完了することができる。

また、点火具の作動は、運搬可能なバッテリー、発破器
等の電源からの通電で開始されるため、電熱器を加熱装
置として用い、長時間通電を必要とする従来方法に比較
して、電源確保の面および通電開始から終了までの一連
の操作所要時間の面で有利性がある。

更に、本発明は作業効率（サイクル）の向上および膨張
性破砕剤の破砕力の改善の面で寄与するところが大であ
るとともに、別個にてん塞物を用いる必要がなく、加熱
装置の作動も任意の時間に行うことができるという特徴
を具備す

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の加熱装置の構造を例示する縦断面図
、第２図は、本発明の加熱装置を膨張性破砕剤中に埋設
したときの位置関係を説明するための縦断面図である。 １：容器、１　ａ　：開放ａ端面、２：無ガス燃焼組成
物、３：点火具、４；加熱装置、５；発熱抵抗線、６：
点火薬、７：電気導線、８：塞栓、９：膨張性破砕剤、
９ａ：穿孔口元面、ｌＯ：被破砕物、 特許出願人　日本油脂株式会社 代理人弁理士　浸　野　豐　司 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一端を閉じ他端を開放とし、長さが被破砕物に設
   けられた穿孔の深さの％以下の容器内に、酸化剤および
   可燃剤を主成分とし、発熱量が少なくとも２０００　ｃ
   ａｌ　である無ガス燃焼組成物を圧填し、該容器開放部
   に点火具を装着してなる膨張性破砕剤用加熱装置。 （２）被破砕物に設けられた穿孔内に、水を含浸させた
   膨張性破砕剤を穿孔口元まで充填し、その口元から穿孔
   の直径の２倍以下の距離に、下記加熱装置（４）の容器
   の開放側端面が来るように加熱装置を膨張性破砕剤中に
   埋設し、破砕を行うことを特徴とする破砕方法。 （１）ニ一端を閉じ他端を開放とし、長さが被破砕物に
   設けられた穿孔の深さの％以下の容器内に、酸化剤およ
   び可燃剤を主成分とし、発熱量が少なくとも２０００　
   ｃａｌ　である無ガス燃焼組成物を圧填し、該容器開放
   部に点火具を装着してなる膨張性破砕剤用加熱装置。