JPH0432871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、破壊性能の改良された経済的な破壊
材組成物に関する。詳しくは酸化カルシウム系膨
張材を利用した膨張性破壊材組成物において、破
壊性能を改良し、かつ取扱いの容易にした水和膨
張性破壊材組成物に関する。 〔従来技術〕 酸化カルシウム系膨張性破壊材は、脆生物体の
破壊のために用いられてきた。例えば、老朽化の
或は不要となつたコンクリート構築物鉄筋コンク
リートを、或は、岩石煉瓦などの脆性物体を静的
に破壊するために用いられる。このような破壊材
は、単なる水和膨張性を有するが、自硬性がない
ため、ある程度の硬化性を付与する必要がある。
即ち、膨張速度の制御のため、又、取扱上の便宜
のために、ある程度の硬化性を付与することが必
要である。即ち、(1)孔に充填した破壊材が、開口
部の方へ膨張が逃げてしまうことを抑えるため、
(2)水和発熱、温度上昇に起因する噴出現象を抑え
るため、(3)横孔、上げ孔、水中への充填を容易に
させる為等の目的で破壊材に自硬性を付与するこ
とが提案されて来た。このような自硬性付与のた
めの材料としては、ポルトランドセメント、高炉
セメント、アルミナセメント、急結セメント等の
水硬性物質が提案されている。 従来、この自硬性付与法としては、ポルトラン
ドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、
急結セメント等の水硬性物質を添加するものが大
部分であつた。 しかし乍ら、以上のような水硬性物質では、破
壊材の破壊性能に十分役立つ自硬性を得ることは
困難であつた。即ち、従来の提案された水硬性物
質では、酸化カルシウムの水和膨張と平行して、
水和硬化が進行するものではないために、酸化カ
ルシウムの水和時期と、硬化時期とタイミングを
図ることができなかつた。セメントのような水硬
性物質でも、添加量の増加と共に、膨張圧が低減
するものであり、結果として充分な破砕効果を達
成することが困難である。 〔発明の目的〕 このような従来の欠点を改善する為に、本発明
がなされたのである。即ち、粗粒率0.5〜3.5の高
炉水砕スラグ粗粒子を、破壊材の構成材料として
利用することによつて、以上のような従来の欠点
を解決したものである、 従来高炉水砕スラグは潜在水硬性を有すること
が知られており、その適用としてセメント混合材
としての利用は広く普及している。 しかし、潜在水硬性を発揮せしめるには、粉末
度ブレーン値通常3000cm²／ａ程度以上の微粉末に
しなければならない。 一方、本発明者らは、水硬性を期待できない高
炉水砕スラグ粗粒子が多量の生石灰存在下で、破
壊材の自硬性付与に貢献し、特に、膨張開始時期
と、硬化時期のタイミングが一致され、それによ
つて膨張圧が被破壊体へ効果的に伝播され、膨張
圧力の発現で優れた特性を有することを見出し
た。 又、破壊材をスラリー状で充填する場合にセメ
ントに代表される水硬性物質や、潜在水硬性を有
する高炉水砕スラグ粉末では、クリンカー粉末へ
の添加量と共にスラリーの混練可能な所要水／ク
リンカー粉末の比率が増大するのに対して、高炉
水砕スラグ粗粒子では、かなりの添加量の範囲迄
水／クリンカー粉末の比率を無添加の場合と同じ
値に保持できるので、膨張圧が確保できることを
見出し、本発明を完成するに至つた。 〔発明の構成〕 本発明の破壊材組成物は、酸化カルシウム含有
率が30％以上のクリンカー粉末膨張材30〜95重量
部と粗粒率0.5〜3.5の高炉水砕スラグ粗粒子５〜
70重量剤とからなる混合物100重量部に対して混
和材0.05〜５重量部を配合することを特徴とす
る。 即ち、本発明は、従来セメント化学分野でみら
れた高炉セメントや高硫酸塩スラグセメント等に
於ける高炉水砕スラグ粉末の利用あるいはコンク
リートに於ける高炉水砕スラグ細骨材の利用とは
著しく技術思想を異にするものである。 従来技術に対して、本発明の破壊材組成物は次
の如き顕著な技術的効果を有している。 第１に、水和膨張時期と水硬時期を調和でき
る。即ち、セメントに代表される〓水硬性”物質
では、酸化カルシウム系クリンカー共存下で水和
が行なわれる場合、酸化カルシウム系クリンカー
の水和とはほぼ無関係に水和が進行する為、該ク
リンカーの水和時期、硬化時期のタイミングを図
ることが難くなる。この結果として、例えばセメ
ントの硬化が早過ぎた場合は、該クリンカーの水
和膨張を利用するための膨張量、膨張圧の発現が
遅れてしまうか或は弱くなる。逆に硬化が遅くな
ると、硬化性付与の本来の目的である開口部への
膨張の逃げや噴出を抑えることができなくなり、
又、自硬性がなくなり取扱いが困難となる。これ
に対して本発明で用いる高炉水砕粗粒子では、多
量の酸化カルシウムの水和にともなう温度効果に
よつて、水硬性が発現してくる為に、酸化カルシ
ウム系クリンカーの水和膨張時期と硬化時期のタ
イミングがうまく合致することができる。即ち、
膨張時期と硬化時期を調和できる為に効果的な膨
張発現を得ることができる。 第２に、添加材の添加可能な量が比較的に大き
くすることができる。即ち、セメントに代表され
る水硬性物質は、例えば、JISR5202で粉末度比
表面積ブレーン値を普通ポルトランドセメントで
は2500以上、高炉セメントでは3000以上の程度の
細い粉末にしなければ、十分な水硬性を発現でき
ない。このような細い粉末では、生石灰への添加
量を増大すると、膨張圧は低下し、添加量の極く
少ない範囲でしか実用的な膨張圧を確立できない
欠点があつた。これに対して、本発明では、硬化
性付与材なる高炉水砕スラグ粗粒子を多量配合し
ても膨張圧が維持されるか或は、低下したとして
も、その度合が従来技術に比べ著しく少ないもの
である。 第３に、添加材の量を増加せしめた場合でも、
水和に必要な水の量がそれほど増やす必要がな
い。即ち、上記のように、本発明においては、破
壊材中のクリンカー粉末の配合比が小さ過ぎない
範囲では、水／クリンカー粉末の量比が同じであ
れば、破壊材中のクリンカー粉末が添加材で希釈
されても、膨張圧が保持されている。そして、セ
メントのような水硬性物質では、クリンカー粉末
への添加量の増大と共に、スラリーの混練可能な
所要水／クリンカー粉末比が増大するのである
が、これに対して、本発明で用いた潜在水硬性物
質たる高炉水砕スラグ粗粒子では、クリンカー粉
末に添加されても、無添加の場合と、ほとんど同
じ水必要割合であり、又、添加量を増大した場
合、水／クリンカー粉末比は、それ程増加せず、
増加する割合も、従来技術の水硬性物質に比べれ
ば、比較にならないほど少ない。従つて、以上に
より、本発明では、水和に要する水の量を比較的
に増やすことなく、実用的な膨張圧を確保でき
る。添加量の範囲を従来技術に比べ、著しく拡大
することができる。 第４に、比較的に経済的な破壊材を得ることが
できる。本発明によつて用いることができる高炉
水砕スラグ粗粒子は、製鉄所で副産される原材料
であり、原価はセメントに比べ、著しく安価であ
る。従つて、原材料費用が安くなり、経済的効果
は大きい。 本発明においては、高炉水砕スラグ粗粒子又は
（及び）混和剤は、予めクリンカー粉末にプレミ
ツクスしてもよいし、或は工事場所、現場におい
てクリンカー粉末、又はクリンカー粉末とスラ
グ、クリンカー粉末と混和剤のプレミツクス品及
び水と混合することができる。 なお、本発明では、高炉水砕スラグの粒度構成
をコンクリート標準示方書に定義されている粗粒
率で0.5〜3.5と制限している。 これは粗粒率が0.5未満ではスラリーの混練性
も粉末に近くなつて添加量増にともなう水／クリ
ンカー粉末の増加割合が急激になつてくる為であ
る。又、3.5を越えると、硬化性付与が困難にな
つてくる為である。 混和剤としては、シヨ糖、ブドウ糖β−ナフタ
リンスルホン酸ホルマリン縮合物系のものを一種
または二種以上混合して使用され得る。混和剤
は、水と、酸化カルシウム系クリンカー粉末膨張
材又は添加材との反応の時期を調整し、或は抑制
するために混和されるものである。 酸化カルシウム系クリンカー粉末膨張材中の酸
化カルシウムの含有率を30％以上としたのは、30
％未満では脆性体を破壊する為の所要膨張圧が得
られない為である。 本発明の破壊材組成物において、クリンカー粉
末の配合比30重量部未満では脆性体を破壊するた
めの所要膨張圧が高られなく、又、高炉水砕スラ
グ粗粒子の配合比は、５重量部未満では、必要な
硬化性付与が得られず、開口部への膨張の逃げが
生じる。従つて、酸化カルシウム系クリンカー粉
末膨張材と、高炉水砕スラグ粗粒子の合計100重
量部に対して該クリンカー膨張材の範囲は30〜95
重量部であり、高炉水砕スラグ粗粒子の範囲は、
５〜70重量部である。 本発明で用いるクリンカー粉末は、水／クリン
カー粉末比を低く抑える為に、比較的に高温度で
焼成し、結晶の平均大きさが、10μ〜100μ程度に
発達したものが好適であり、効果が一層大きくな
る。又、用いられる酸化カルシウム系クリンカー
には、例えば、硬焼生石灰（又はカルシアクリン
カー）、CaO−MgO−カルシウムアルミノフエラ
イトの固溶体系クリンカー、CaO−3CaOSiO₂−
CaSO₄系のクリンカーがある。 クリンカー膨張材と高炉水砕スラグ粗粒子の合
計100重量部に対して、上記の混和剤の範囲は
0.05〜５重量部である。混和剤0.05重量部未満で
は、クリンカーの水和抑制効果が不充分であり、
又、5.0重量部を越えて参加しても、それ以上の
効果が得られず、むしろ、過剰添加となる。 本発明において、用いるクリンカー粉末は、好
適には、比較的に高温度で焼成し、結晶の大きさ
が10μ〜100μ程度に発達した硬焼性生石灰であ
る。このような生石灰が一層大きな破壊性能をも
たらす。この場合、硬焼性生石灰の粉末度は反応
を促すように、比表面積ブレーン値1000以上であ
ることが必要である。 〔実施例〕 次に実施例を挙げて本発明の破壊材組成物の効
果を説明する。 実施例 １ CaO結晶の大きさが数＋μ27比表面積ブレーン
値2000cm²／ｇの硬焼生石灰粉末を用いて、庶糖
0.3％、マイテイ（花王石けん製ナフタレンスル
ホン酸ホルマリン高縮合物系減水剤）1.0％を配
合して、水／生石灰比30％の割合で水を加え、日
本道路公団型コロート流動性試験法によつて穿孔
中への流下時間を５〜７秒で、発熱温度の測定か
ら求めた反応開始時間を約２時間に調節した組成
物に対して、潜在水硬性物質としての高炉水砕ス
ラグ粗粒子（粗粒率2.5）を添加した場合の膨張
圧力を測定した結果と、水硬性物質として代表的
な普通ポルトランドを添加した場合の膨張圧力を
測定した結果とを併せて図に示した。 なお、高炉水砕スラグ粗粒子、普通ポルトラン
ドセメントを添加した時の混練時添加水量は、フ
ロート流下時間が５〜７秒になるようにして定め
た。Ａは本発明の破壊材（高炉水砕スラグ粗粒子
添加）を示し、Ｂは従来の破壊材（普通ポルトラ
ンドセメント添加）を示す。 図の結果から水硬性物質である普通ポルトラン
ドセメントでは、その添加率の増加にともなつ
て、発現する膨張圧が著しく低下してしまい、30
％を越えると、実用的な膨張圧が得られなくな
る、これに対して、本発明の高炉水砕スラグ粗粒
子を用いた破壊材組成物では得られる膨張圧の低
減の度合が少いことが分る。そして、高炉水砕ス
ラグ粗粒子70％の場合でも、実用的な膨張圧が得
られる。 以上の通り、本発明の高炉水砕スラグ粗粒子を
添加材として用いた破壊材組成物は、破壊性能の
指標となる膨張圧の実現に対して、従来の普通ポ
ルトランドセメント添加のものとは、顕著な差を
示す優位性が認められた。 実施例 ２ CaO結晶の平均大きさが数＋μ、比表面積フレ
ーン値2000cm²／ｇの硬焼生石灰クリンカー分末
に、シヨ糖0.3％、マイテイー1.0％を配合して、
水／生石灰比30％の添加水量で、日本道路公団型
フロート流動性試験法で流下時間を50秒に、又、
発熱温度の測定から求めた反応開始時間を約２時
間に調節した混合物に高炉水砕スラグ其粒子及び
各種水硬性物質を、各30重量部添加した時の硬化
性付与（特に膨張開始時間を硬化時間との関係）、
24時間後の膨張圧、開口部への膨張の逃げの度合
等を観測し、比較した結果を第１表に示す。な
お、混練水量は、コロート流下時間が５〜７秒に
なるように定めた。

【表】 第１表の結果に示される通り、水硬性物質で
は、例えば、超速硬セメントの場合、硬化開始時
間が速く、且つ膨張開始時間が遅い為に、開口部
への膨張の逃げは少ないものの24時間後の膨張圧
はかなり小さい値になつている。 アルミナセメント使用の場合、硬化開始時間
と、膨張開始時間が比較的一致していて、開口部
への膨張の逃げは少ないが、膨張開始時間が遅
く、又水／生石灰比が高い為に膨張圧は低くなつ
ている。 普通ポルトランドセメント、高炉セメントで
は、膨張開始時間は比較的速いが、硬化開始時間
が遅い為に、開口部への膨張の逃げが大きい。
又、水／生石灰比も高い為に、24時間の膨張圧は
低い。 これに対して、本発明の高炉水砕スラグ粗粒子
を用いた破壊材粗成物では、膨張開始時間と硬化
開始時間が一致しており、又、水／生石灰比も小
さい為に、開口部への膨張の逃げは少なく、且つ
24時間後の膨張圧は高い。 以上の実験結果から、本発明の従来技術に対
し、顕著な優位性が示された。 実施例 ３ CaO結晶の平均大きさが数＋μ、比表面積ブレ
ーン値2500cm²／ｇの硬焼生石灰粉末100重量部に
対して、105〜110℃で恒量迄乾燥して粗粒率2.5
の高炉水砕スラグ粗粒子を50重量部配合し、さら
にシヨ糖を0.3重量部配合して、全体を均一に混
合し破壊材を得た。該破壊材に対して、水／生石
灰比30％の水添加量で20℃の混練水を添加し、均
一なスラリーを得た。 このスラリーを65cm立方のコンクリートの中央
部に穿つた孔径40〓孔長60cmの孔に注入し、破砕
テストを行なつた。なお、コンクリートは、材令
約１月を経、その圧縮強度は400Kｇｆ／cm²であ
つた破壊テストに当り、前日から20℃恒温室に放
置し、20℃下で破砕テストを行なつた。結果は、
約３時間で亀裂が入り始め、８時間後には割裂し
た。 実施例 ４ CaO結晶の平均大きさが数＋μ比表面積ブレー
ン値2800cm²／ｇの硬焼生石灰粉末100重量部に対
して、シヨ糖を0.4重量部配合して混合し、破壊
材中間組成物を得た。 これを花崗岩岩盤ベンチの破砕施工現場に運
び、該破壊材中間品100重量部に対し湿分４％の
湿つた高炉水砕スラグ粗粒子を100重量部粗粒率
3.2配合して本発明破壊材組成物となし、同時に
混練水30重量部を注水して均一なスラリーを得
た。 このスラリーを孔径65〓、孔長６ｍ、孔間隔
1.3ｍの正方配置で穿孔した３／１列×３列合計
９孔に充填し、破砕テストを行なつた。 なお、花崗岩岩盤よりコア抜きした組成体の圧
縮強度は850Kｇｆ／cm²引張り強度は78Kｇｆ／
cm²であつた。又、外気温は平均18℃であつた。テ
ストの結果は約３時間で亀裂が入り始め、20時間
後にはベンチ面に平行に、平均約30〓の亀裂が入
つた。 実施例 ５ 1500℃で焼成した第２表の組成のカルシウムア
ルミノフエライト固溶体、遊離石灰、遊離マグネ
ツトを含有するクリンカーについて、比表面積ブ
レーン値2000cm²／ｇ

【表】 に粉砕後該クリンカー粉末100重量部に対して無
水せつこう５重量部、乾燥した。粗粒率0.8、高
炉水砕スラブ粗粒子を30重量部、シヨ糖を0.3重
量部配合して、全体を均一に混合し、破壊材を得
た。該破壊材に対して、水／クリンカー粉末比30
％の量で20℃の混練水を添加し、均一なスラリー
を得た。このスラリーを圧縮強度400Kｇｆ／cm²
の65cm立方体コンクリートの中央部に穿つた孔径
40〓、孔長60cmの孔に注入し破砕テストを行なつ
た。破砕テストに当り、前日から20℃恒温室に放
置し、20℃で破砕テストを行なつた。 結果は約１時間で亀裂が入り始め、５時間後に
は割裂した。 実施例 ６ 1450℃で焼成した第３表の組成の3CaOSiO₂結
晶、CaO結晶、CaSO₄を含有するクリンカーにつ
いて、

【表】 比表面積ブレーン値3340cm²／ｇに粉砕したもの
100重量部に対して乾燥した粗粒率2.0、高炉水砕
スラグ粗粒子を50重量部、混和剤メルメント粉末
（昭和電工製主成分は水溶性メラミン樹脂系）１
重量部添加したものを破壊材として、この破壊材
を水／クリンカー粉比30％の量の水で混練したも
のを、圧縮強度400Kｇｆ／cm²の65cm立方体コン
クリートの中央部に穿つた孔径40〓孔長60cmの孔
に注入し破砕テストを行なつた。破砕テストに当
たり、前日から試験体を20℃恒温室に放置し、20
℃で破砕テストを行なつた。 結果は約６時間で亀裂が入り始め18時間後には
割裂した。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の破壊材組成物と、従来技術の破
壊材との発現膨張圧を比較したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化カルシウムの含有率が30％以上のクリン
   カー粉末膨張材30〜95重量部及び粗粒率が0.5〜
   3.5の高炉水砕スラグ粗粒子５〜70重量部とから
   なる混合物合計100重量部に対して混和剤0.05〜
   ５重量部を配合することを特徴とする膨張破壊材
   組成物。