JPS6155179A - 水和膨張性破砕剤用加熱具及び破砕方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、水和膨張性物質からなる水和膨張性破砕剤を
用いて、岩石、コンクリート建造物等を破砕するに当た
り、水和膨張性破砕剤を加熱するために用いる加熱具及
びそれを用いた破砕方法に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）一般
に、水和膨張性破砕剤は、それが水と反応することによ
って発生する膨張圧を利用し、岩石やコンクリート建造
物等を飛石、振動及び騒音の問題を生ずることなく静か
に破砕することができる点に特徴があり、近年使用され
るようになってきた。

この水和膨張性破砕剤は、膨張体の主成分が微粉末の生
石灰で、生石灰と水との水和反応が、高熱を発すること
なく極めてゆっくりと進行するように調節されているの
で、穿孔内の全水和膨張性破砕剤が、完全に膨張し破砕
能力を十分に発揮することができる。しかし、水和反応
の速度が制御されずに一部に高温状態が生じた場合、含
有する水分を沸とうさせ、発生する高圧の水蒸気圧によ
って、高圧部位より穿孔の開口部側に位置するすべての
水和膨張性破砕剤を、−気に激しく穿孔外に鏡散させて
しまういわゆる鉄砲現象を発生することがあった。この
鉄砲現象は、穿孔内の水和膨張性破砕剤の量を減少させ
破砕を不能とするのみならず、人体を直撃すれば、特に
目に対し重大な傷害を与え、また、周囲に強アルカリ性
の物質をまき蔽らすので極めて危険であった。

そこで、従来からこの鉄砲現象の発生を防ぐために、生
石灰の水和反応をたとえ一部であっても高温とならない
ように、均一に制御する方法が種々考えられて来た０例
えば、特開昭５８−１６０３８４号に記述されているよ
うに、生石灰の５０重量％以下を風化させたもの、また
、特開昭５８−１４７４８０号に記載されているように
、生石灰にリン分を０．５重量％以上含有させたもの、
さらには、特開昭５８−１４１２７６号に見られるよう
に、酸化鉄及びケイ酸及び／又はマグネシアをフラック
スとして生石灰に配合し焼成したもの等があるが、いず
れも破砕待時間が１０〜２４時間であることは大きな欠
点であり、そのため、一部の使用にとどまり、広範な普
及には至っていなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、この鉄砲現象の防止と破砕待時間の短縮と
いう二つの目的を達成するために鋭意研究を進めた結果
、水和膨張性破砕剤の水和反応を熱的に促進する加熱剤
として生石灰を用い、その粒度、必要に応じてそれに添
加されろ水和反応遅延剤の量、それらを収納する容器、
加熱剤への水の含浸方法及び加熱具の穿孔内への充填位
置等を特定することによって、鉄砲現象を発生させるこ
となく破砕待時間の短縮が可能であることを見いだし、
本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の水和膨張性破砕剤用加熱具は、水透
過性の容器に、１〜２０ｍｍの粒径のものを５０重量％
以上含有する生石灰と、要すれば水和反応遅延剤とを収
納してなるものであり、本発明の破砕方法は、被破砕物
に設けられた穿孔内に、水を含浸させた水和膨張性破砕
剤を充填し、さらに、それに接して水に浸漬した上記加
熱具を充填して破砕を行なう方法である。

本発明において加熱剤として用いられる生石灰は、１〜
２ｏＩＩＩＩ１１の粒径のものを５０重重量以上含有す
るものでなければならない、１ｍｍ未満の粒径のものが
５０重量％を超える場合、加熱具内の空隙が少なくなる
ので、単位体積当たりの発熱量が大きく′なり、加熱効
率はよくなるが、加熱具に水を含浸させて発熱させた時
、発生する水蒸気の逃げ道がなくなり、−気に容器開口
部側の生石灰を吹き出すので、かえって加熱効果が半減
する可能性が大きい。また、２０ｍｍを超える粒径のも
のが５０重量％を超える場合、加熱具容器へ収納する際
の作業性が悪くなり、また、水和反応遅延剤を添加する
に当たって、均一な混合が困難となるので、その遅延効
果にバラツキを生ずる。

これらに反し、生石灰の粒径が本発明の範囲内にあると
きは、生石灰の吹き出しはなく、がっ、吹き出しのない
範囲内では、生石灰が水和膨張性破砕剤と接する部分の
温度が最も高くなり、水和膨張性破砕剤を確実に１００
℃以上に加熱することができる。

また、生石灰は、理論量の水と反応して１５ｋｃａｌ／
ｍｏｌの反応熱を発生するが、加熱具の発熱量は、当然
生石灰の重量に関連し、破砕待時間を左右する。発熱量
が多い程破砕待時間は短くなるが、ある限界量を超えて
発熱量を増大させても、破砕待時間は、それ程短縮され
ず経済的に不利である。逆に、発熱量が少ない場合には
、当然のことながら加熱具としての効果がなくなる。こ
の下限の量は、被破砕物の熱伝導率、熱容量、比熱、温
度、穿孔径、穿孔長、水和膨張性破砕剤の種類及びそれ
に含浸させる水の温度等により左右されるが、実用上は
、総発熱量として夏は１５ｋｃａ１以上、冬は４５ｋｃ
ａ１以上あれば十分で、このように使い分けるのが経済
的である。

そして、本発明において加熱剤として用いられる生石灰
は、一般に水和膨張性破砕剤の膨張体として用いられて
いる生石灰とは異なる。すなわち、本発明の生石灰は、
前記のような粒度を有するものであるため、粒子間の空
隙が多く、たとえこれを水和膨張性破砕剤の膨張体に用
いても、膨張圧は低く実用にはならない。逆に、水利膨
張性破砕剤の膨張体として使用されている生石灰を本発
明の加熱剤に使用すると、粒子間の空隙が少ないので前
記の理由により発熱時に加熱剤が吹き出すおそれがある
。

本発゛明の加熱具における水和反応遅延剤の添加量は、
加熱具に水を含浸させた後、穿孔内へ充填するまでの充
填待時間によって決定される。すなわち、加熱剤として
軟焼の生石灰を使用した場合は、水を含浸させた直後に
激しく発熱し膨張するので、穿孔内への充填が困難とな
る。そこで、水を含浸させてから少なくとも１分間は膨
張しないようにするため、少量の水和反応遅延剤が添加
される。

しかしながら、その添加量は、生石灰の膨張を１〜３０
分間程度遅延させるだけの量で十分で、その後の生石灰
の急激な発熱まで妨げるような量であってはならない。

そして、この点は、水和膨張性破砕剤に使用されろ水和
反応遅延剤とは、その目的を異にし、その添加量も水利
膨張性破砕剤に対する水和反応遅延剤の添加量に比べて
轟然少量である。

具体的な添加量は、生石灰に対して０．５〜１０重量％
好ましくは１〜８重量％である。０．５重量％未満では
、水和反応の遅延時間にバラツキを生じ、水を含浸させ
た後、直ちに充填しないと充填不可能となることがあり
、また、１０重量％を超えると、遅延時間が６０分間以
上となり必要以上の遅延となる。添加量が上記の範囲内
であれば、その遅延時間は１〜３６分間程度となり、穿
孔に充填するには十分に余裕のある時間であり、さらに
、多数の穿孔に充填する場合も、隣接する穿孔の遅延時
間を気にする必要もない。

本発明に用いられろ水和反応遅延剤としては、鉱物油、
植物性油脂、多価アルコール、高級アルコール、高級脂
肪酸及びそれらの誘導体があげられる。

さらに、硬焼の生石灰を使用する場合は、もともと膨張
までに数分間を要するので、特に水和反応遅延剤を添加
する必要はない。

本発明の加熱具に渭いる容器は、水が容易に内部に浸入
し得るものであればどのようなものでもよいが、特に水
の透過が容易な和紙あるいは小さな穴を多数設けたプラ
スチックシート製の袋が好ましく、これらは安価で、か
つ、取り扱いが容易であるという利点を有する。また、
布製の袋も使用可能で、このものは強度が大きいという
利点がある。

一方、本発明の加熱具に水を含浸させるのは、使用直前
に加熱具を水に浸漬することにより行なわれるが、この
水の含浸に時間がかかるようであると、多数の穿孔の充
填を行なう場合に長時間を要することになるので、容器
の水の透過に要する時間は５秒以内であることが望まし
く、上記の容器はいずれもこの条件を満たしている６さ
らに、これらの容器は、可撓性を有するので、穿孔内に
充填後、装填枠で押し付ければ、孔径一杯に広がって落
下しなくなり、横向きあるいは上向きの穿孔にも使用で
き便利である。

（作用） 本発明においては、加熱具として、安価で安全な生石灰
を取り扱いが簡便なように容器に収納したものを用い、
その加熱具に水を含浸させて発熱させ、それを水を含浸
させた水利膨張性破砕剤を充填した穿孔の開口部側に充
填することにより、開口部側から水和膨張性破砕剤を加
熱して、水和反応を短時間のうちに完了させると共に、
穿孔の開口部側に水和膨張性破砕剤の強固な蓋を形成せ
しめ、鉄砲現象の発生を防止するという画期的な効果を
奏するものである。その理由としては次のように考えら
れる。

一般に、水を含浸させた水和膨張性破砕剤は。

１００℃以上に加熱された場合、急激な水和反応を起こ
し自ら発熱する１本発明においては、その発熱により、
隣接する水利膨張性破砕剤がさらに加熱されて発熱する
といった連鎖反応が、水和膨張性破砕剤全体にわたって
次々と伝わって行き、短時間で破砕を完了するものと思
われる。加熱温度が１００　’Ｃ未満の」８合は、急激
な連鎖反応は誘起されず、加熱具の熱の伝わる範囲内で
、その熱量に相当する分だけ反応が加速されるが、穿孔
壁への熱伝導による熱損失により温度が低下するに従い
、反応の加速度も低下して、最終的には途中で止まって
しまうことがある。しかし１本発明においては、常に１
００　’Ｃ以上に加熱されるので。

そのようなおそれはない。

一方、穿孔内で急激な反応が発生しているにもかかわら
ず、鉄砲現象が発生しないことについては、穿孔の開口
部側から水利膨張性破砕剤の膨張が起こっていることに
よるものと考えられる。すなわち、連鎖反応が内部に進
行するに従って、その後方の開口部側に次々と反応した
水利膨張性破砕剤からなる強固な蓋が形成されて行くか
らと考えられる。したがって、本発明においては、鉄砲
現象の発生防止のための、穿孔開口部における急硬化性
セメントや機械的密閉装置の使用といった手間のかかる
操作は、−切必要としない。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の水利膨張性破砕剤用加熱
具は、次のような特徴を有する。

（１）　有害物質を含まず有害ガスも発生しないので、
作業者の健康を害することがない。

（２）　発熱の最高温度も内部で３００℃程度であり、
しかも、火炎を発生しないので、メチン等の可燃性ガス
の存在する場所における破砕作業に向いており、特に炭
鉱内等の作業に適している。

（３）　取り扱いが簡単で、水に浸漬してから１〜３ｏ
分間経過後に発熱し膨張し始めるので、１分間に１０本
近く充填することができる６したがって、多数の穿孔に
同時に充填する場合であっても、充填後破砕が始まるま
でに現場を雌れることができるので、被破砕物の破片等
が落下する危険性のある現場における破砕作業に好適で
ある。

さらに、この加熱具を使用した本発明の破砕方法は、簡
単な方法で鉄砲現象の発生がなく、しかも、１０〜６０
分間程度の短時間で破砕を完了することを可能ならしめ
た画期的な方法である。

（実施例及び比較例） 次に、実施例及び比較例によって本発明あ効果を明らか
にする。なお、実験に用いた被破砕物のコンクリートブ
ロック及び水和膨張性破砕剤等の条件は、すべて共通で
下記のとおりである。実験は、すべて２回づつ繰り返し
、結果を第１表にまとめた。

Ｏコンクリートブロック 大きさ：縦４０ｃ＋ｎ、横４０ｃｍ、高さ１ｍ穿孔の形
状：直径３６ｍｍφ、深さ８０ｃｍ、上向角度３０゜ 穿孔内の温度＝２０°Ｃ Ｏ水和膨張性破砕剤 ２０〜３５°Ｃの周囲温度で破砕待時間が１２〜２４時
間のもの（日油技研工業株式会社馴、商品名二カームマ
イトカプセルＳ型） Ｏ水和膨張性破砕剤に含浸させた水の温度：１８〜２０
０Ｃ ○気温；１８〜２０°Ｃ 実施例１ 温度２０℃の穿孔内に、穿孔の口元から１Ｏｃｌｉを残
して、水を含浸させたカームマイトカプセルＳ型を充填
し、その上に厚さ４．２ｍｇ／ｃｍ”　の和紙の袋（直
径３０ｎ＋ｍφ、深さｌｏａｍ）に、粒径１〜２０ｍｍ
のものを５０重量％含有する硬焼の生石灰を６０ｇ収納
した加熱具を、水に５秒間浸漬した後に、カームマイト
カプセルＳ型に接して充填し、コンクリートブロックに
亀裂が発生するまでの破砕待時間を測定した。

実施例２〜９．比較例１〜５ 実施例１における条件を第１表に示されるように変更し
た点を除いては、実施例１に準じた条件で行なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の加熱具の実施の態様を示す断面説明
図、第２図は、本発明の加熱具の使用の態様を示す断面
説明図である。 １：結束用テープ ２：生石灰 ３；容器 ４：穿孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水透過性の容器に、１〜２０ｍｍの粒径のものを
   ５０重量％以上含有する生石灰と、要すれば水和反応遅
   延剤とを収納してなる水和膨張性破砕剤用加熱具
2. （２）被破砕物に設けられた穿孔内に、水を含浸させた
   水和膨張性破砕剤を充填した後、水透過性の容器に、１
   〜２０ｍｍの粒径のものを５０重量％以上含有する生石
   灰と、要すれば水和反応遅延剤とを収納してなる水和膨
   張性破砕剤用加熱具を水に浸漬し、次いで水和膨張性破
   砕剤に接して充填し、破砕を行なう破砕方法