JP3882101B2

JP3882101B2 - 破砕剤組成物

Info

Publication number: JP3882101B2
Application number: JP28079398A
Authority: JP
Inventors: 俊晴檜田; 謙一田中; 誠朝見
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: JP2000109786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は岩石等の脆性物体を破壊するための静的破砕剤組成物に関し、より詳しくは、膨張性クリンカーと自硬性物質と共に硬質粒状物を配合することにより安全かつ短時間に、作業性よく破砕することができるようにした破砕剤組成物に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、岩石やコンクリート等の脆性物体を破壊する工法の一つとして、脆性物体に予め穿孔し、この孔中に粉末状膨張性破砕剤と水とを混練りして調製したスラリーを注入し、破砕剤スラリーが水和する過程で発生する膨張圧を利用して脆性物体を破砕する工法が知られている。通常、この破砕方法では施工時の安全性を考慮して破砕時間を３時間以上としている。この理由は、破砕剤スラリーの反応時間(破砕時間)を３時間以内に短縮すると、従来の破砕剤では孔内に水和熱が蓄積して水分が水蒸気となり、この蒸気圧によって破砕剤スラリーが孔外に噴出するため膨張圧が破砕力として作用せず、しかも極めて危険である。
【０００３】
そこで、このような噴出現象を防止する破砕剤や工法として、(イ)破砕剤をカートリッジタイプとして自由水を少なくしたもの、(ロ)破砕剤を造粒し水蒸気を系外に逃がす方法(特公平2-17596号等)、(ハ)注入孔に蓋を設けて水蒸気の噴出を抑える方法などが試みられている。しかし、破砕剤をカートリッジタイプとしたものは破砕剤を孔中に充填した後に、十分突き固めなければ効果が無いので作業性が著しく劣る。また、造粒破砕剤は製造が煩雑であると共に充填時に空隙が多くなるので膨張による圧縮力が小さくなり十分な破砕力が得られない場合がある。さらに、注入孔に蓋を設ける方法は作業が煩雑であるため実用的ではないなどの問題がある。
【０００４】
【発明の解決課題】
本発明は従来の破砕剤組成物ないし破砕方法における上記問題を解決したものであって、従来よりも短時間で破砕でき、しかも破砕剤スラリーの噴出を生じることがなく安全に作業することができる破砕剤組成物を提供するものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、（１）生石灰を主成分とする膨張性クリンカーと自硬性物質とを主体とする破砕剤組成物であって、膨張性クリンカーおよび自硬性物質と共に水分量０.５重量％以下の硬質粒状物を含有し、膨張性クリンカー５０〜８８重量％、自硬性物質２〜１０重量％、硬質粒状物１０〜４０重量％であることを特徴とする破砕剤組成物に関する。
【０００６】
本発明の上記破砕剤組成物は、具体的には以下の態様を含む。
（２）硬質粒状物が、圧縮強度２００kgf/cm²以上であって、粒径０.３〜１０mmの非反応性無機質粒状物である上記(１)に記載する破砕剤組成物。
（３）膨張性クリンカーが、粒径１０mm以下であって２.５〜１０mmの粒径が５〜７０重量％の粒度を有する上記(１)または上記(２)に記載の破砕剤組成物。
（４）自硬性物質の急硬性セメントがアルミナセメント、ジェットセメントに代表されるカルシウムアルミネート含有セメント、またはこれらにポルトランドセメント及び／または石膏を加えたものである上記(１)〜上記(３)のいずれかに記載の破砕剤組成物。
（５）セメント減水剤および可使時間調整剤を含有する上記(１)〜上記(４)のいずれかに記載する破砕剤組成物。
【０００７】
【発明の実施形態】
以下、本発明を実施形態に即して具体的に説明する。
本発明において、生石灰を主成分とする膨張性クリンカーとは、石灰質原料を焼成して得られるもの、または石灰質原料を主成分とし、これにシリカ(SiO₂)、アルミナ(Al₂O₃)、フェライト(Fe₂O₃)、石膏(CaSO₄)等の一種または２種以上を混合し焼成して得られるものである。本発明の破砕剤組成物において、膨張性クリンカーの含有量は５０重量％以上であり、自硬性物質を含むので５０〜８８重量％が適当である。」
【０００８】
上記膨張性クリンカーは粒径１０mm以下であって、２.５〜１０mmの範囲のものが５〜７０重量％であるものが良い。好ましくは２.５〜１０mmの粗粒部が２０〜４０重量％であって、これより微細な微粉部が８０〜６０重量％のものが良い。粗粒子の間に微粉末が介在して充填度を高めることにより破砕効果が向上する。この充填度を高めるにはいわゆるギャップグレードの粒径を有するものがより好ましい。
【０００９】
本発明の破砕剤組成物は水分量０.５重量％以下、好ましくは水分を含まない硬質粒状物を含む。硬質粒状物の含有量は表１に示すように１０〜４０重量％が適当である。この硬質粒状物は、圧縮強度２００kgf/cm²以上であって、粒径０.３〜１０mm、好ましくは粒径０.７〜１０mmの非反応性無機質粒状物が適当である。この硬質粒状物を含有することにより、生石灰を主成分とする膨張性クリンカーが水と反応して水和熱を生じるときに、その反応熱を吸収するのでスラリー注入孔内での水和反応熱の蓄熱が抑制される。従って、混練水の一部の自由水が反応熱によって加熱され水蒸気化する量が抑制され、スラリーの噴出を防止することができる。さらに、この硬質粒状物はスラリーの潤滑性を高める作用を有し、従って膨張剤スラリーの水量を１０％程度低減することができるので、この点からも反応熱による水蒸気量を低減でき、スラリーの噴出をさらに防止することができる。
【００１０】
さらに硬質粒状物は含有水分量が０.５％以下のものである。これを超える水分量を有すると、膨張性クリンカー等が先に反応してしまい、膨張圧が低下するので適当ではない。
含有水分量、圧縮強度および粒度が上記範囲に適合するものであれば、川砂、山砂、石灰砂、転炉スラグなどを用いることができる。
【００１１】
上記膨張性クリンカーおよび硬質粒状物と共に用いる自硬性物質は水硬性材料のセメントであるが、本発明は、その中でも急硬性セメント、例えばアルミナセメントやジェットセメント等の短時間に硬化する性能を有するセメントが好ましい。これらのセメントは急硬性成分である１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃、３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂等のカルシウムアルミネートを含むものである。また、これらのアルミナセメントやジェットセメント等に、ポルトランドセメントおよび必要に応じて石膏を加えたものを用いることができる。
【００１２】
破砕剤に含まれる自硬性材料の量は２〜１０重量％が適当である。この量は構成物の配合、性状、あるいは使用環境などの条件により適宜選択することができる。自硬性材料が２重量％未満では破砕剤の硬化による孔壁との定着力が十分でないため、水和膨張力が孔上部や開口部等に逃げてしまい、また水和反応熱によって自由水が蒸気になり、スラリーを噴出させてしまう危険がある。なお、自硬性物質の配合重量比が１０重量％を超えると、破砕剤の硬化強度が過大になり自己拘束が大きくなるため膨張力が低下し、十分な破砕効果が得られない。
【００１３】
本発明の破砕剤組成物は、上記主要構成物に、さらに使用水量を減らす目的でセメント減水剤を使用し、また必要に応じて所望の可使時間を確保するための調整剤である反応遅延剤あるいは反応促進剤を配合することができる。
ここでセメント減水剤は、破砕剤の流動性を向上させて使用水量を減少させるために用いられ、高性能のものほど望ましい。たとえばβ−ナフタリンスルホン酸塩系、ポリカルボン酸塩系、リグニンスルホン酸塩系、メラミン樹脂系等の一種以上が使用される。使用量は自硬性物質に対して、例えば０.２〜３重量％の範囲で使用することができる。
また可使時間調整剤は、クリンカーおよび自硬性物質の水和反応速度を調整して、作業に必要な可使時間を確保するために使用され、例えば炭酸カリウム、炭酸ソーダ、クエン酸、酒石酸、クエン酸ソーダ、グルコン酸塩、消石灰等から選ばれた一種以上が用いられる。
【００１４】
以上の構成材料からなる本発明の破砕剤組成物は、硬質粒状物によって生石灰と水の反応熱が吸収されるので、スラリーの注入孔内で水和反応熱の蓄熱が抑制される。従って、混練水の一部の自由水が反応熱によって加熱され水蒸気化する量が抑制され、スラリーの噴出を防止することができる。
また、膨張性クリンカー、自硬性物質および硬質粒状物と共に減水剤を用いることにより、混練水量を減少しても流動性のよいスラリーを得ることができるので、これにより水蒸気量を減少させ、スラリーの噴出を更に抑制することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例によって具体的に示す。
＜使用した原材料＞
(イ)生石灰を主成分とする膨張性クリンカー：軟焼生石灰９５重量部、粘土４重量部、石膏１重量部の混合粉末を１４５０℃で１時間で焼成して得た焼結クリンカーをインペラブレーカーで粗砕し、更にミルで粉砕したものを用いた。
(ロ)自硬性物質：アルミナセメント１号(電気化学工業社製)またはジェットセメントを用いた。
(ハ)硬質粒状物：水分量０％、圧縮強度1200kgf/cm²（石灰石砂）。
(ニ)軟珪石：水分量０％、圧縮強度180kgf/cm²
(ホ)セメント減水剤：ポリカルボン酸塩(秩父小野田社製)を使用した。
【００１６】
実施例および比較例
クリンカー、自硬性物質および硬質粒状物を、表１に示す割合で配合し、減水剤および可使時間調整剤を各々１重量部および０.２重量部で配合して破砕剤組成物とした。この各破砕剤組成物に水比１８重量％となるように水を加えて３０秒間混練し、スラリーを調製した（但し、試料No.1,2の水比は２０％）。このスラリーを予め歪み計を設けた鋼管(内径40mm×長さ300mm)に注入し、３０分、１時間および３時間後の歪みを測定することにより膨張圧を求めた。また、破砕時間はコンクリート供試体(一辺600mmの立方体)の中央部に注入孔(φ40mm×400mm)を穿孔し、破砕剤スラリーを充填して測定した。この結果を表１に示した。なお実験は全て２０℃で行った。
【００１７】
表１の結果に示すように、硬質粒状物を全く配合しないもの(試料No.1)、硬質粒状物が５重量％のもの(試料No.2)は何れも水和熱によりスラリーが噴出して破砕効果を得ることができなかった。一方、軟珪石を用いたもの(試料No.10)、および膨張性クリンカーが４５重量％のもの(試料No.11)は膨張圧不足のため何れも６時間後未破砕であった。また、自硬性物質の量が多すぎるもの(試料No.12)、あるいは少なすぎるもの(試料No.13)はそれぞれ破砕時間が長く、あるいはスラリーが噴出し、所望の破砕効果を得ることができなかった。さらに硬質粒状物が水分を０.７重量％含むもの(試料No.14)も６時間後未破砕であった。
一方、本発明の条件範囲に属するもの(試料No.3〜9)は何れもスラリーの噴出を生ぜず短時間(３時間以内)で優れた破砕効果が得られた。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【発明の効果】
本発明の破砕剤組成物は、膨張性クリンカーの生石灰と水との水和反応熱が硬質粒状物によって吸収されるので、水和反応熱が孔内に急激に蓄熱されず、従って水蒸気量が減少するのでスラリーの噴出を防止することができる。さらに減水剤を併用して水の使用量を減少することにより水蒸気量を一層減少することができる。このため破砕時間を１時間前後に早めてもスラリーが噴出する危険がないので安全に作業を行うことができ、従来よりも短時間で作業性よく破砕することができる。

Claims

生石灰を主成分とする膨張性クリンカーと自硬性物質とを主体とする破砕剤組成物であって、膨張性クリンカーおよび自硬性物質と共に水分量０.５重量％以下の硬質粒状物を含有し、膨張性クリンカー５０〜８８重量％、自硬性物質２〜１０重量％、硬質粒状物１０〜４０重量％であることを特徴とする破砕剤組成物。
硬質粒状物が、圧縮強度２００kgf/cm²以上であって、粒径０.３〜１０mmの非反応性無機質粒状物である請求項１に記載する破砕剤組成物。
膨張性クリンカーが、粒径１０mm以下であって２.５〜１０mmの粒径が５〜７０重量％の粒度を有する請求項１または２に記載の破砕剤組成物。
自硬性物質の急硬性セメントがアルミナセメント、ジェットセメントに代表されるカルシウムアルミネート含有セメント、またはこれらにポルトランドセメント及び／または石膏を加えたものである請求項１〜３のいずれかに記載の破砕剤組成物。
セメント減水剤および可使時間調整剤を含有する請求項１〜４のいずれかに記載する破砕剤組成物。