JPH043787B2

JPH043787B2 -

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Publication number: JPH043787B2
Application number: JP61177431A
Authority: JP
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1992-01-24
Also published as: JPS6333488A

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的

【産業上の利用分野】

本発明は、岩石やコンクリートを静的破砕する
方法の改良に関し、その方法の実施に使用する速
効性の破砕剤を包含する。

【従来の技術】

騒音や振動を伴うことなく、安全に岩石やコン
クリートを破砕する手段として、被破砕体に穴を
設けて、その中に水和膨脹性の物質を充填して膨
脹力による破砕を待つ、静的破砕方法が知られて
いる。従来、静的破砕剤に使用されている水和膨脹性
物質は、一般に生石灰を主成分とし、それに若干
のカルシウム・シリケート、アルミネート、ある
いはアルミノフエライトなどが加わつて、全体と
して水和の速度を遅くしたものである。静的破砕剤の代表的な使用法は、その粉末に水
を加えてスラリーとしたものを、岩石やコンクリ
ートにあけた穴に流し込むものである。理論水和
量の水は、重量にして生石灰の32％、常用の静的
破砕剤では約30％に相当する。好都合なことに、
この量の水を加えたスラリーは、流し込むのに好
適な流動性をもつている。ところが、スラリーの流し込みには、水和反応
の急進に伴う急激な発熱がひきおこす水蒸気の発
生、その結果起るスラリー噴出現象のおそれが内
在している。現場で「てつぽう」と呼ばれるスラ
リー噴出は、破砕の失敗を意味するばかりでな
く、熱い強いアルカリによる作業員の負傷という
危険を招くので、何としても回避しなければなら
ない。静的破砕剤の水和の速度を遅くすることは、
「てつぽう」の防止にとつて有用であるが、一方
で、破砕作業をできるだけ短時間で終らせたいと
いう希望には反することになる。これまで、スラリー注入から被破砕体に亀裂が
入るまでには、16〜24時間を必要としていた。スラリーに代えて、静的破砕剤の粉末をたとえ
ば錠剤形状に成形して穴の中に入れ、注水すると
いう手法もあり、これは発生した水蒸気を逃がす
ことにより「てつぽう」を防ぐことを意図したも
のであるが、水蒸気が容易に通れるような空隙が
残つていては、水和膨脹圧力がそこで吸収され、
高い破砕力を発揮することはできない。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明の目的は、上記した従来技術の現状を打
開して、「てつぽう」現象の起る危険が実質上な
く、しかも30分程度の短時間で被破砕体に亀裂を
発生させることのできる、岩石やコンクリートの
静的破砕方法を提供することにある。そのような静的破砕方法の実施に使用するに適
した速効性の静的破砕剤を提供することもまた、
本発明の目的に包含される。発明の構成

【問題点を解決するための手段】

本発明の静的破砕方法は、岩石、コンクリート
などの被破砕体に穴をあけ、その中に生石灰を主
成分とする水和膨脹性物質を充填して膨脹圧力に
より破砕を行なう方法において、水和膨脹性物質
の充填時には生石灰の理論水和量の40〜70％の水
分を与えて部分的に水和を進め、被破砕体に亀裂
の発生をみたところで残りの水分を与えてさらに
水和を進め、破砕を完了することを特徴とする。水和膨脹性物質の粉末をいつたん圧縮して固め
てから破砕し、得られた粒状体を使用する理由
は、ひとつは主成分の生石灰に対して水が浸透し
やすくなるためであり、まひとつは、副成分であ
る水和促進剤および（または）水和遅緩剤を主成
分と均一に混合した粒を得るためである。生石灰
の塊を破砕して、直接、粒状体として適切な粒径
のものにした場合、その粒の内部への水の浸透が
遅く、従つて静的破砕に長時間を必要とする。一
方、水和促進剤を加えて水和を速めようとする
と、促進剤の粉末は大径の生石灰の粒の周囲に付
着しているだけで緊密な混合物となつていないか
ら、水を加えたとき急激な水和が起つてハンドリ
ングができなくなるなど、いずれにせよ水和が所
望の速度で進行するようにコントロールすること
が困難である。本発明の好ましい態様においては、前記のよう
に水和膨脹性物質の主成分として硬焼生石灰を使
用し、その微粉末に適量のアルミナセメントおよ
びCa（OH）₂と、Ca⁺⁺封鎖剤とを混合し、混合物
を圧縮して固めたのち破砕して使用する。硬焼生
石灰は水和の遅い物質であるが、微粉末にするこ
とにより水和が容易になる。アルミナセメントは
急速に水和する物質であり、Ca（OH）₂は、もは
や水和しないから稀釈剤としてはたらき、Ca⁺⁺
封鎖剤はCaOの水和を阻害する。これらの促進作
用と遅緩作用とを適切なバランスで組み合わせ、
しかも各成分を粉末の状態で均質に混合すること
により、水和膨脹性物質の水和速度を最適に調節
することができる。粉末混合物の圧縮により固め
たものを破砕して使用するのは、透水性材料で棒
状に包装したものを使用するに当り水に浸漬した
とき、適当な量の水が保持されて粒内に浸透する
のに好都合だからである。代表的な態様を示せば、まず生石灰を主成分と
する静的破砕剤の粉末混合物をプレスしてブリケ
ツトとし、粗砕して、粒径１〜10mm程度の小塊状
体とする。粒径は、密充填のためにはある程度ひ
ろがりをもつている方が有利であるが、各粒への
水の浸透量を均一にするという観点からは、揃つ
ている方が好ましいので、この範囲内で適当な分
布を決定する。得られた小塊を、たとえばナイロ
ンやポリプロピレンの不織布などでつくつた透水
性の袋に詰めて、棒状に包装したカートリツジと
する。袋の寸法は、充填する穴の大きさや深さに
従つて、適切にえらべばよい。このようにして用意した破砕剤カートリツジ
は、第１図に示すように、いつたん水中に約10〜
20秒間浸漬して袋内の破砕剤に水を吸わせ、引き
揚げて約１分間放置し、水切りをする。浸漬時間
および水切り時間の選択により、破砕剤中の生石
灰の理論混水量の40〜70％の水がカートリツジに
保持されるように調節する。ついで、このカートリツジを被破砕体にあけた
穴に充填し、突き棒などの適宜の用具を用いて突
き固め、密充填をはかる。これにより、水和によ
る膨脹力を有効に被破砕体に伝達することがてき
る。突き固めたら、シートをかけるなどして養生す
ること30分程度で、部分的な水和膨脹が起り、被
破砕体に亀裂が発生する（一次破砕）。これを確認したところで、穴に水を注いでさら
に水和膨脹を進行させる。この水の量は、静的破
砕剤の組成にもよるが、その中の生石灰の理論水
和量に対して前記の残り、つまり60〜30％より若
干過剰である程度にすると、破砕剤全体の水和に
足りることになる。続いて放置することにより、被破砕体の亀裂が
拡大し、所期の破砕が完了する（二次破砕）。前期した静的破砕剤に使用する水和膨脹性物質
としては、重量で、アルミナセメント：10〜20％（代表的には16％）、 Ca（OH）₂：２〜６％（代表的には４％）、および CaO：残部（代表的には80％）からなる組成物が有用である。アルミナセメント
にも種類があるが、本発明の目的にとつては、
12CaO・7Al₂O₃が多量に含まれているものが好
ましい。CaO分は、硬焼したもの（粗粒滴定法で
4N−HCl消費量が10分値80〜150c.c.）がよく、こ
れに反応調整剤（Ca⁺⁺封鎖剤）を0.5〜３％添加
すると、十分なハンドリング時間をとることがで
きる。

【作用】破砕剤中の生石灰の理論水和量に対して40〜70
％の水を与えて被破砕体の穴に充填することによ
り、生石灰の水和が迅速に、しかし部分的に行な
われる。破砕剤中の他の成分への水和ももちろん
起るが、その進行は生石灰の水和にくらべて遅い
ので、少なくとも水和の初期において膨脹力を発
揮するのは主としてCaO→Ca（OH）₂の変化であ
る。従つて、この時点では生石灰の水和だけを問
題にすればよい。このように制限された水が与え
られただけで余分な水が存在しないため、発熱が
急であつても、スラリーを噴出させるほどの水蒸
気の発生はみない。70％の上限は、「てつぽう」
を生じさせない限界であり、40％の下限は、一次
破砕を有効なレベルに到達させるに必要な水の限
界である。生石灰の理論水和量の40〜70％の水が水和した
のちは、残りの60〜30％に相当する量より若干多
い水を与えても、もはや破砕剤はスラリー状では
ないから、「てつぽう」のおそれはなく、残りの
水和が進行する。このように、本発明は破砕剤の水和に必要な水
を一時に全部混合することをせず、まず一部分を
与えて部分的な水和を行ない、時間をおいて残り
の水を与えるという二段水和により「てつぽう」
を防止しつつ、水和膨脹力はフルに引き出すこと
に成功したものである。これを、膨脹圧の時間の経過に伴う変化として
示せば、第２図のようになる。比較のため示した
従来のスラリー注入タイプの静的破砕剤において
は、水和の速度を遅くしてあるため、膨脹圧力の
増大がゆつくりとしか進まない。岩石やコンクリ
ートの破砕を実現するためには、膨脹圧力にして
3000トン／m²のレベルを要する、というめやすが
あり、このレベルに到達するのに、スラリーを用
いた場合は前記したように16〜24時間を要する。
一方、本発明によるときは、水和が急速に進行す
る結果、膨脹圧力の増大が急で、30分程度で亀裂
が入る。ただし、水和は部分的であるから膨脹の
絶対量は不足気味である。そこで注水することに
より、さらに水和が進んで二次破砕が行なわれる
わけである。水和膨脹性物質として、CaO＋アルミナセメン
ト＋Ca（OH）₂の組成物を使用した場合、浸漬−
水切りをして孔に充填した破砕剤を突き固めた段
階で、アルミナセメントとCa（OH）₂との反応の
ために急速な凝結と硬化が起る。これは、「てつ
ぽう」を防止する上で有効であるが、膨脹力とし
ては不足である。続いて、反応調整剤により抑制
されていたCaOの水和が進行し、大きな膨脹が起
り、強い破砕力が働くようになる。

【実施例】

硬焼生石灰に少量のCa⁺⁺封鎖剤を加えたもの
80重量％、アルミナセメント「デンカAC−No.１」
16重量％およびCa（OH）₂4重量％からなる粉末混
合物を、加圧力25トンのブリケツトマシンでプレ
スし、粗砕してふるい分け、径１〜10mmの部分を
集めた。これを、ナイロン製不織布の熱融着により袋状
にしたものに充填し、外径55mm×長さ200mmのカ
ートリツジにした。破砕剤カートリツジをかごに入れ、約20℃の水
中に10秒間ほど浸漬した。引き揚げて60秒間放置
し、水切りをした。この時点の吸水量は、破砕剤
中の生石灰の論理水和量に対して50％であつた。破砕試験用の石灰岩供試体（長さ1.5ｍ×幅1.0
ｍ×高さ1.0ｍ）に径65mm×深さ700mmの孔を６個
設け、その中に吸水量を調節したカートリツジを
入れ、突き棒でついて密充填した。１本の穴に各
８本のカートリツジが充填された。シートをかぶせて養生すること15分ほどで多少
の水蒸気の発生をみたが、「てつぽう」現象は起
らず、25分後には隣接した孔を結んで、幅10mmほ
どの亀裂が生じた。その後、各孔の周辺部に注水し、さらに30分間
養生したところ、亀裂の幅が30mm以上に発達し、
所期の破砕を行なうことができた。発明の効果本発明の静的破砕方法によるときは、従来より
はるかに短い時間で亀裂が発生し、さらに二次破
砕も速やかに進行するので、破砕所要時間が短縮
できる。破砕結果が短時間であらわれるというこ
とは、追加や修正の破砕作業を直ちに実施できる
ことを可能にし、これらがあいまつて全体の工期
を大いに短縮できる。これが工費の低減に寄与す
ることは、いうまでもないであろう。「てつぽう」
現象の心配がないことは、作業員の安全にとつて
も決定的に重要である。また、本発明の速効性静的破砕剤は、カートリ
ツジタイプで取扱いやすく、スラリーのように混
練、注入の必要がなく、どの方法にあけた穴にも
充填できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の静的破砕方法の代表的な態
様を説明するためのフローチヤートである。第２
図は、本発明の静的破砕方法を実施したときの水
和膨脹圧の時間の経過に伴う変化を、従来技術の
場合と比較して示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１岩石、コンクリートなどの被破砕体に穴をあ
け、その中に生石灰を主成分とする水和膨脹性物
質を充填して膨脹圧力により破砕を行なう方法に
おいて、水和膨脹性物質の充填時には生石灰の理
論水和量の40〜70％の水分を与えて部分的に水和
を進め、被破砕体に亀裂の発生をみたところで残
りの水分を与えてさらに水和を進め、破砕を完了
することを特徴とする静的破砕方法。２岩石、コンクリートなどの被破砕体に穴をあ
け、その中に生石灰を主成分とする水和膨脹性物
質を充填して膨脹圧力により破砕を行なうにあた
り、水和膨脹性物質の充填時には生石灰の理論水
和量の40〜70％の水分を与えて部分的に水和を進
め、被破砕体に亀裂の発生をみたところで残りの
水分を与えてさらに水和を進めて破砕を完了する
静的破砕方法に使用する破砕剤であつて、水和膨
脹性物質の粉末をいつたん固めてから破砕して得
た粒状体を透水性の材料で棒状に包装してなるこ
とを特徴とする速効性静的破砕剤。３水和膨脹性物質として、アルミナセメント：
10〜20重量％、Ca（OH）₂：２〜６重量％を含有
し、残部が実質上CaOである組成物を使用した特
許請求の範囲第２項の静的破砕剤。