JPS6095075A

JPS6095075A - 短時間破砕工法

Info

Publication number: JPS6095075A
Application number: JP20275883A
Authority: JP
Inventors: 正小川; 雅男佐藤; 斎藤　兼広; 一郎松井
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1985-05-28

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、膨張性破砕剤を用いて被破砕体を短時間に破
砕する工法に関する。

現在、酸化カルシウム寸たは／および酸化マグネシウム
の水利膨張を利用する膨張性破砕剤（以下「破砕剤」と
称する少が実用化されている。この破砕剤は、被破砕体
の孔や溝に充填しその水利膨張によシ破砕するもので、
特性上、従来使用されて来た火薬、爆薬とは著しく異な
る。つまり、火薬、爆薬のように爆音、振動、飛石、飛
車の発生がなく、従って危険物の対象にならない。一方
、前記長所とは裏腹に破砕捷でに通常約１日もの長時間
ヲ要するという欠点があイ）。これは酸化カルシウムま
たは／および酸化マグネシウムの水利発熱に因る噴出現
象（鉄砲現象とも云うンが安全上大きな障害になってい
るためである。すなわち、破砕時間をより短くしようと
すると、膨張の発現をもたらす酸化カルシウムまたは／
および酸化マグネシウムの水和反応を早めなければなら
ない。

この結果、反応熱（水和熱）が加速されることにより、
破砕剤と水との混合物よシ発生する水蒸気圧が急速に高
くなって、破砕剤スラリーが一気に噴出してしまう危険
性が増大する。

破砕時間を短縮する手段として、例えば予め充填孔内に
セラトチれたケーシングバイブ保護棒状電熱器による加
熱方法（特願昭４５−２９１６３号）が提案されている
が、これを実用化するためには、噴出全充分に抑え得る
手段が講じられなければならない。

噴出を抑える手段としては、急硬性セメントを充填して
孔壁との付着力により抑え込む方法や、アンカー、その
他特殊な拘束器具によって噴出に抵抗しようとする提案
がいくつかなされている。

しかし、前記の噴出防止法についてたとえ完全に抑え得
たとしても、例えば急硬性セメント全充填する方法は、
セメントと水の混線、充填等の作業時間や、孔壁との付
着強度が所要値に達するまでの待ち時間等を充分に確保
しなければならない。

また、アンカーその他特殊な拘束器具についても、これ
を取シ付けるためには充分な作業時間を確保せねばなら
ない−従って破砕剤と水との混合物を充填してから１時
間以内で破砕？達成することは困難であった。さらに前
記いずれの方法も作業が繁雑であるという欠点があった
。

以上の従来技術の欠点全改良するために、不発明者等は
鋭意研究の結果、充填された破砕剤と水との混合体の開
口部側全加熱することにより、噴出が起らずに加分以内
に短時間破砕が達成できることを見出し、かかる知見に
基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、酸化カルシウムまたは／および酸化
マグネシウムの水利膨張全利用する膨張性破砕剤と水と
の混合物を、被破砕体の孔や溝に充填後、該膨張性破砕
剤と水との混合物の開口側全加熱源によシ加熱すること
を特徴とする短時間破砕工法である。

そして上記加熱源としては、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム丑たはアルミン酸塩の水和熱全利用することが
極めて簡便且つ経済的で、効果もｗｔ４著であり好まし
い。

また、これら酸化カルシウム等の加熱剤は、水が透過ま
たは侵入し得る容器に収納して用いると便利である。

さらに、被破砕体の孔が長いときは孔底部または／およ
び孔間部に補助加熱源を設置するとよい。

補助加熱源としては開口側加熱綜よシも比較的水利発熱
速度の小さい上記酸化カルシウム等の加熱剤を上記容器
に収納して用いるとよい。

また、補助加熱源としては酸化カルシウム等の加熱剤全
開口側加熱剤の上記容器よりも比較的水が透過または侵
入しにくい容器に収納したも′のを用いてもよい。

本発明の技術内容について以下に詳細に説明する。本発
明で行なう破砕剤と水との混合物の開口側の加熱では、
加熱面で急速な酸化カルシウムまたは／および酸化マグ
ネシウムの水和反応が行われる。その結果水が水酸化カ
ルシウムまたは／および水散化マグネシウムの化合水と
して固相になるため、破砕剤と水との混合物は多孔体と
なる。

この孔は透気性であるため水蒸気がここを通って、孔の
内から外へ逃散してゆくので水蒸気圧の高まりを軽減す
る。

一方、水酸化カルシウム等の生成時に体積膨張が発生す
る。破砕剤として例えば住友セメント（株）製Ｓ−マイ
トでは、無拘束下で自由に膨張を行わせた場合、約３倍
程度膨れる、これが孔壁で拘束された場合、タル１図のように被破砕
体の孔壁（１）へ作用する破砕剤の膨張圧力（２）にな
る。

この膨張圧力は同時に孔壁と破砕剤水利体との界面での
押し抜き応力に対する抵抗力（ｊ！＃擦力とも云える）
になる。′）まり、水利反応した破砕剤自身がより深部
の破砕剤の噴出に抗する栓の役割も果している。開口部
の加熱面から孔内へ向けて熱が伝導し、深さ方向に向け
て破砕剤中酸化カルシウム等の水利反応が次々に加速さ
れてゆくが、発生した水蒸気は内部で商１りても、水利
反応した破砕剤自身で連続的に形成される栓の層も厚く
なっているので、これを充分抑えることができ噴出に至
らない。

以上のように開口部のみの加熱を行なうことにより、水
和反応した破砕剤自身に、噴出を軽減且つ抑制する多孔
質体の栓の役割を果さしめるということは、従来考え及
ばなかった新しい技術であろうなお、加熱源としては水
分透過筒たは浸入し得るカプセルに収めた前記酸化カル
シウム等の加熱剤の水和熱全利用するのが、簡便性、経
済性、性能の面で最も効果的である。

本発明で云う酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムと
は、例えば軽焼生石灰、軽焼マグネシア、軽焼ドロマイ
ト、カルシアクリンカ−、ドロマイトクリンカ−１多量
の遊離石灰と少量の珪酸塩、カルシウムアミノフェライ
ト等を含むクリンカー等である。これらを粉末状または
粒状の形で用いる。

また、本発明で云うアルミン酸塩とは、例えは３ＣａＯ
”Ａｔ２０３．１２ＣａＵ”７Ａｔ２０３．３ＣａＯ”
３Ａｔ２０３＠ＣａＳＯ４゜１１Ｃａ０・７Ａｔ２０３
・ＣａＸ２（Ｘはハロゲン原子）等である。

これら全粉末状または粒状の形で用いる。

さらに、本発明の加熱源としては、前記酸化カルシウム
、酸化マグネシウム、アルミン酸塩にこだわらず、珪酸
塩、カーバイド、金橋ナトリウム、濃硫酸等反応により
大きな発熱を示す無機物や有機物が利用できる。また、
筒温水やｈ漏油等の伝熱媒体も利用できる。

また、可燃性物質の燃焼熱で金属、石材、セラミックス
唇音加熱して伝熱媒体にする方法もある。

勿論、直接加熱も可能である。

さらに宵５気ヒーター、赤外線ランプ、レーザー光線、
マイクロ波等の電気的加熱法も本発明の加熱源の対象に
なる。

さて、本発明は被破砕体の孔や溝に充填済破砕剤と水と
の混合物の開口側全加熱することが基本になっているが
、孔長がかなシ大きい場合には、孔底１での伝熱に時間
がかかつて、孔底部の破砕効果が十分でないケースも起
シ侍る。これ全解決するために、孔底部ｔｆｃは／およ
び孔間部の破砕剤と水との混合物（破砕剤スラリー）に
酸化カルシウム等の加熱剤を水金透過または侵入し得る
容器に収納して設置して補助加熱を竹なう方法を考案し
た。補助加熱を行なう場合に、開口（ＩＩＩＯ主加熱よ
りも、破砕剤と水との混合物への伝熱速度が小さくなる
ことが必要である。

つまり、仮に補助加熱の伝熱速度が開口側主加熱と同じ
か大きい場合は、孔底部または／および孔間部で、高ま
った水蒸気圧に開口側の多孔質体の栓が抗し切れず噴出
してしまう恐れがあるからである。

従って本発明では前起袖助加熱法において、（イ）開口
側加熱源よりも比較的水利発熱速度の小さい前記酸化カ
ルシウム等の加熱剤全補助加熱源とする。

（ロ）開口側加熱源よりも比較的水が透過または侵入し
にくい容器（カプセル）に酸化カルシウム等の加熱剤を
収納して補助加熱源とする。

以上２通りの実施法またその併用法がある。

補助加熱の水利発熱速度を開口側主加熱より小さくする
方法として、例えば開口側主加熱に発熱速度の速い軽焼
生石灰を用い、補助加熱に発熱速度の遅い硬焼生石灰を
用いる方法や開口側主加熱に生石灰を用い補助加熱にア
ルミン酸塩を用いる方法がある。　′ 一方、補助加熱剤を収納する容器が水金透過または侵入
しにくいものにする方法として、容器材料の厚みを厚く
したり、透過孔の孔数を少なくしたシ、筐た材質的に水
が透過または侵入しにくいもの’ｔＦｉｅ用する方法が
挙けられる。

なお前記方法にこだわらず例えば開口側主加熱源に燃焼
熱による間接加熱を行ない、補助加熱にカプセル入シ生
石灰金用いる方法や開口側主加熱源にレーザー光線やマ
イクロ波加熱？、補助加熱にカプセル入り生石灰を用い
る方法が可能である。

次に実施例によって本発明を史に具体的に説明する。

実施例１第２図のように、６００％×６００％×６００％のコン
クリート供試体の被破砕体（３）中央部に直径４０％、
長さ５５０％の孔（４１ヲ設け、２０℃恒温室で破砕実
験を行なった。なお、コンクリートは材令１ケ月のもの
で、圧縮強度は４２０　Ｋｆｆ／Ｃｒｎであった。

破砕剤として住友セメ”ント■製Ｓ−マイトＡ型會、１
ｆｔ加熱剤として蛙燃生石灰の平均粒径１％の粒状品を
用いた。第３図は孔（４１の部分の拡大縦断面図で、孔
中に先ず水／破砕剤比＝２７％の破砕剤スラ！Ｊ−１５
１−長さ５００％充填し、その上に生石灰粒からなる加
熱源１６１　ｋ　５０％長充填して、　さらに上部より
適はの水（７）を注いだ。その結果破砕剤スラリーの中
心部の温度は２２０℃に達したが噴出はなかった。破砕
剤スラリー充填後１５分でコンクリート供試体に亀裂が
入シ始め、２５分後には分割した。

実施例２第２図と同様のコンクリート供試体（３）について、加
熱源（６）として、石灰石と工業用アルミナを所定のモ
ル比に調合し電気炉焼成した３ｃａｏ−Ａｔユｏ３ヲ用
いた。比表面積（ブレーン値）　３５００まで粉砕した
後、吸水紙を用いて作製した直径４０％Ｘ高さ５０％の
カプセル；８）に収納し、第４図のように設置したのち
適量の水（７）全注いだ。第４図は供試体（３）の孔（
４１の部分の拡大断面図である。

なお、使用破砕剤は住友セメント（株）製Ｓ−マイトＡ
型で、水／破砕剤比＝２７％のスラ’Ｊ　−１５１ｉ長
さ約５００　％’孔に充填しである。結果は破砕剤スラ
リーの中心部の温度は２２０”Ｃに達したが噴出はなか
った、また、破砕剤スラリー充填後から２０分でコンク
リート供試体に亀裂が入り始め３０分後には分割した。

実施例３第２図と同様のコンクリート供試体（３）について、加
熱源（６）として直径４０％Ｘ高さ２ｏ濫の灰化珪素レ
ンガを加工した第５図のような熱媒体を用い、第６図の
ように破砕剤スラ’）−１５１の間口部にセットし、上
記熱媒体（６）をバーナー＋９１で加熱した。第６図は
供試体（３１の孔（４１の部分の拡大縦断面である。

なお、使用破砕剤は住友セメント■製Ｓ−マイトＡ型で
水／破砕剤比＝２７％のスラＩＪ　ｉ長さ約５３０％孔
に充填しである。

結果は破砕剤スラリーの中心部の温度は２４０　’Ｃに
達したが噴出はなかった。また、破砕剤スラリー充填後
ｌＯ分でコンクリート供試体に亀裂が入シ始め、１５分
後には分割した。

実施例４被破砕体（３１として地中埋設しである第７図の如き厚
さ６００％、巾１３００へ、長さ３２５０％の鉄筋コン
クリート基礎床版（鉄筋比０．５２％）に、直径６　”
　ｒＺ−長す５５０　％　ノ孔’４”ｊｊｌ”　中央部
Ｋ　６５　’　％　間隔で４本穿ち、破砕実験を行なっ
た。なお、コンクリートは材令約３年全経過しておシ、
コア抜きによる圧縮強度は４５０匂ｆ／ｃｍであった。

第８図は８８７図の孔（４）の部分の拡大縦断面図であ
る。

破砕剤として住友セメント■製Ｓ−マイト■型（大孔径
用）全筐た加熱剤として予め加熱源（６）として吸水紙
を用いて作製した直径６５λＸ５０’／、の生石灰粉末
カプセル（８）ヲ用いた。

先ず水／破砕剤比＝２５％で混練した破砕剤スラリー（
５）を孔（４）に充填した。破砕剤スラリー上に生石灰
カプセル全セットし、軽く突いてから適量の水（７）を
注いだ。

その結果、破砕剤スラリーの中心部の温度は２５０℃に
達したが噴出はなかった。

また、破砕剤充填後１５分で孔間を結んで鉄筋コンクリ
ート基礎床版ヲ其二つに分断するように１〜２７％、の
亀裂が入った。

実施例５第９図に示すように被破砕体（３）として高さＩｏｍの
石灰岩質のベンチに、抵抗約１ｍ１孔間隔約１ｍで、孔
径６５−の孔＋４１’！ｒ４本穿った。孔長は約１０ｍ
で、穿孔角度（ａ）は、法面とほぼ平行になるように８
０°とした。　この時石灰岩の圧縮強度は約８００　Ｋ
ｇｆ／Ｍ２であった。

、第１θ図は第９図の孔（４１の部分の拡大縦断面であ
る。

破砕剤としては住友セメント■製Ｓ−マイトＶ型（大孔
径用）を用い、また加熱源１６＋、すなわち主加熱剤と
して直径６５　％　ｘ高さ２０鬼の紙容器に収納した軽
焼生石灰カプセル１８）ヲ、補助加熱源１１０１として
同一の紙容器に収納した軽焼ドロマイトカプセル（８）
２個を、それぞれ孔の開口部、孔間部および孔底部の位
置に設置した。

開口部の軽焼生石灰の水利熱により開口部付近の破砕剤
の水和が促進されてこの部分にかなシの深さの強固な栓
が形成されたのち、孔間部、孔底部の位置の軽焼ドロマ
イトが周囲の水と反応して開口部よりやや遅れて温度が
高まり約２００℃に達し、これと接する破砕斉１」の水
和反応を著しく促進した。この結果破砕剤は鉄砲現象を
起こすことなしに１０ｍの深さ全体にわたり充填終了後
約２０分で光合な破砕を完了することができた。

実施例６実施例５と全く同様の諸条件下で主加熱源および補助加
熱源の成分は変えずに、収納容器の水の透過性を変えて
破砕実験を行なった。

すなわち開口部には１ノ当シ１５個の小孔をあけた紙容
器廻１「払生石灰を設置し、一方孔間部、孔底部の位置
には１ノ当９５個の小孔をあけた紙容器に収納した軽焼
生石灰を設置した。この場合開口部の軽焼生石灰の水和
か先行し、開口部刊近に強固な栓が形成されたのち、か
れて孔間部、孔底部の位置の軽焼生石灰による温度上昇
が始１りて２５０℃に達し、孔間部および孔底部の破砕
剤の水和か著しく促進されて、この結果破砕剤充填終了
後約２５分後に破砕剤の鉄砲現象なしに被破砕体の孔の
部分全体に亀裂が元止し破砕は完了した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被破砕体の孔壁に作用する破砕剤の膨張圧力
を示す。第２．７および９図は被破砕体を、ｍ３＋４＋
６＋８および１０図は被破砕体の孔の部分の拡大縦断面
図を示す。巣５図は加熱源としての熱媒体會示す、ｌ・・・被破砕体の孔壁　２・・・破砕剤の膨張圧力３
・・・被破砕体　４・・・孔５・・・破砕剤スラリー　６・・・加熱源　７・・・水
８・・・カプセル　９・・・バーナー１０・・・補助加熱源　ａ・・・穿孔角度第７図　第８
図第９図　第１０図

Claims

【特許請求の範囲】（１）　酸化カルシウムまたは／および酸化マグネシウ
ムの水和膨張を利用する膨張性破砕剤と水との混合物を
、被破砕体の孔や溝に充填後、該膨張性破砕剤と水の混
合物の開口側を加熱源によシ加熱することを特徴とする
短時間破砕工法。＋２１　加熱源として酸カルシウム、酸化マグネシウム
およびアルミン酸塩から選ばれた少なく工法。（４）　孔底部または／および孔間部に補助加熱源を設
置した特許請求の範囲第（１）項、第（２）項または第
（３）項記載の短時間破砕工法。（５）補助加熱源として、開口側加熱源よりも比較的水
利発熱速度の小さい酸化カルシウム、酸化マグネシウム
およびアルミン酸塩から選ばれた少なくとも１種の化合
物を、水が透過または侵入し得る容器に収納して用いる
特許請求の範囲第（４）項記載の短時間破砕工法。（６）　補助加熱源として、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウムおよびアルミン酸塩から選ばれた少なくとも１
種の化合物【、開口側加熱源の容器よりも比較的水が透
過または侵入しにくい容器に収納したものを用いる特許
請求の範囲第＋４１項または第（５）項記載の短時間破
砕工法。