JPH08902B2 - 破砕剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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、更に詳しく
は、いわゆるギャップグレイドの粒径をもつクリンカー
と急硬性セメントとを使用することにより、安全かつ短
時間に、作業性良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】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
転石、地山、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して造ったスラリーを注入
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。そし
て、この工法に使用される破砕剤としては、例えば特公
昭６０−１９０４号公報が公知である。しかしながら、
この工法は火薬あるいは重機械類による破壊工法に比較
して必ずしも有利とはいえないものであった。その理由
は、前記した破砕剤は、施工時の安全性を考慮すると、
破砕剤スラリーの反応時間（破砕時間）を１０〜２０時
間以下に短縮することができないからである。すなわ
ち、従来の破砕剤に塩化カルシウム等の水和促進剤を加
えたり、破砕剤をさらに細かくして水和反応を促進して
反応時間を短縮すると、水和熱が孔内に蓄積して、未反
応の水分が加圧水蒸気となり、これにより破砕剤スラリ
ーが孔外に噴出してしまうので、膨張圧が破砕力として
作用し難くなると共に極めて危険である。

【０００３】そこで、このような噴出現象を防止する破
砕剤、工法等が公表されたが、次に述べるようにいずれ
も欠点が残っている。 （１）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（既に市販済み）。しかしこの破砕剤は、破
砕剤を孔中に充填し、十分突き固めなければ効果が無い
ので作業性が著しく悪くなる。 （２）粉末状破砕剤を加圧成形して一定粒度範囲とし、
あるいは粗粒状にする（特公平２−１７５９６号公報）
ことによって、水蒸気を系外に逃す方法。しかしこれら
の造粒破砕剤は、製造が煩雑であると共に、充填時に空
隙が多くなるので十分な破砕効果が得られない場合が多
い。 （３）施工に際し、孔上部に水蒸気に抗する蓋を設ける
方法。作業が煩雑であるため実用的でない。本願発明者
等は、生石灰を主体とし、短時間に大きな膨張圧が得ら
れる破砕剤を得るために種々研究した結果、密度の高い
粒子組成と急硬性セメントを組み合わせることにより、
噴出現象の心配がなく、しかも前記欠点を解消した破砕
剤が得られることを知見し、本願発明を完成させるに至
ったものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願は以上の欠点を解消
するためになされたもので、次の（１）〜（３）に記載
する発明から構成されている。 （１）生石灰を主成分とするクリンカー、自硬性物質、
セメント減水剤及び可使時間調整剤からなる破砕剤組成
物において、クリンカーとして粒径１０〜１．５ｍｍ及
び０．７ｍｍ以下の粒群のみのクリンカーと、自硬性物
質として急硬性セメントを含有すると共に、クリンカー
と自硬性物質との配合重量比が、（９０〜６０：１０〜
４０）、かつ前記自硬性物質の５％以上が急硬性セメン
トであることを特徴とする破砕剤組成物。 （２）自硬性物質として、アルミナセメント及びジェッ
トセメント、またはこれらと普通セメントを含有する前
記（１）に記載する破砕剤組成物。

【０００５】本願発明において、生石灰を主成分とする
クリンカーとは、石灰石を焼成することによって得られ
るもの、または石灰石を主成分とし、これにＳｉＯ_２，
Ａｌ_２Ｏ_３，Ｆｅ_２Ｏ_３等の成分を含む粘土、硫酸カル
シウム等の１種または２種以上からなる混合物を焼成し
て得られるものであり、例えば１３５０〜１４５０度
（摂氏）で１〜２４時間焼成して得られる堅固なもので
ある。そして、これら硬焼クリンカーを粗砕したものの
中、１０〜１．５ｍｍの粒径群と、０．７ｍｍ以下の粒
径群のみ、言い換えれば１．５ｍｍ〜０．７ｍｍ以下の
粒径群を含まぬ、いわゆるギャップグレード粒子組成の
ものを使用する。また、少なくとも１０〜１．５ｍｍの
粒径群は、例えばトロンメル等で粒子表面の角張りが削
り取られ、より球状に近く整形されたものである。その
整形の程度は、本願発明の組成物としての単位容積重量
が１．８以上、より好ましくは１．９（ｋｇ／ｌ）以上
のものである。更に、これらの２粒径群のクリンカーの
割合は、その重量比が、（６０〜９５：４０〜５）であ
ることが望ましい。粗粒部の重量比が６０未満では、組
成物スラリーの流動性が小さく作業性が悪くなる。ま
た、粗粒部の重量比が９５超えると充填度が低くなり過
ぎ、水和反応が遅くなる。本願発明では、上記のような
クリンカーは、使用に際しボールベリングのような作用
を示し、しかも破砕剤組成物は、緊密に充填されること
になるので、施工に際しての使用水量を大幅に減らすこ
とが可能となる。

【０００６】本願発明において自硬性物質とは、いわゆ
る水硬性を有するセメントをいう。本願発明ではその中
でも急硬性セメント、例えばアルミナセメント、ジェッ
トセメント等の短時間に凝結硬化する性能を有するセメ
ントを必須とするものである。これらのセメントは、１
２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３，３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３，Ｃａ
Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３，１１ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３・Ｃａ
Ｆ_２，３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＦ_２，３ＣａＯ・
３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＳＯ_４等のカルシウムアルミネート
を含むものである。また普通セメントとは、市販のポル
トランドセメントはもとより、フライアッシュセメント
や高炉セメント等の混合セメントを含むものである。自
硬性物質に占める急硬性セメントの割合は、５重量％以
上であり、組成物の配合、性状、あるいは使用環境等の
条件により適宜選択することができる。急硬性セメント
が５重量％未満では、孔壁との摩擦が十分ではないた
め、水和膨張力が孔上部、開口部等へ逃げてしまい、ま
た水和反応熱により自由水が蒸気となり、スラリーを噴
出させてしまう危険がある。なお、生石灰を主成分とす
るクリンカーと自硬性物質との配合重量比は、（９０〜
６０：１０〜４０）である。自硬性物質の配合重量比が
１０に満たないと、生石灰の消化反応が大きくて水蒸気
圧に抗する強度が得られないので、注入孔からの噴出現
象の危険性があり、膨張圧が破砕力とならない。また、
自硬性物質の配合重量比が４０を越えると、膨張圧が低
下し、破砕に時間がかかり過ぎ、十分な破砕効果が得ら
れない。

【０００７】本願発明の破砕剤組成物では、上記主要成
分に、更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
めの調整材である凝結遅延剤、あるいは凝結促進剤を配
合する。ここでセメント減水剤とは、組成物の流動性を
向上させて使用水量を減少させる目的で使用するもので
あり、高性能のものほど好ましい。例えば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、水溶性メラミン樹脂系等の１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％の範囲で適宜選択する。また可使時間調整剤
とは、クリンカー成分及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目的で使用
するものであり、例えば炭酸カリウム、炭酸ソーダ、重
炭酸ソーダ等の無機塩や、クエン酸、酒石酸、クエン酸
ソーダ、グルコン酸ソーダ等の有機ヒドロキシカルボン
酸またはその塩類、あるいはアルカリ金属、アルカリ土
類金属の塩化物、あるいは硝酸塩等から選ばれた１種以
上が上げられる。

【０００８】本願発明の組成物は、ギャップグレードの
クリンカーと減水剤を使用しているので、少量の水の使
用により流動性のよいスラリーが得られる。そして可使
時間調整剤により、必要な作業時間が確保され、自硬性
物質が施工条件に応じて短時間内に硬化する。従って、
生灰石を主成分とするクリンカーの水和による膨張力が
有効に被破砕物の窄孔の側壁に伝わり、孔壁に大きな摩
擦力を生じ、硬化物を側壁に硬く密着させることができ
る。そのため非常に大きな膨張圧を発現することができ
る。しかも水蒸気によるスラリーの孔外への噴出の危険
がないので、脆性物体の破砕作業を安全確実に行なうこ
とができる。

【０００９】また、本願発明の組成物を使用するにあた
り、スラリーの流動性を向上させる目的で砂のようなも
のを使用することができる。その他、組成物の作用を阻
害しない範囲で、上記以外の混和材料を適宜配合するこ
とができる。

【００１０】以下、実施例、試験例、比較例により、更
に本願発明を詳しく説明する。 ＜使用した原材料＞ ＊生石灰を主成分とするクリンカー 石灰石９３重量部、粘土５重量部及び石こう２重量部の
混合粉末を、１４５０度（摂氏）で２時間焼成して得た
焼結体、及び石灰石を１３５０度（摂氏）で２４時間焼
成して得た焼結体を、それぞれインペラブレーカーで粗
砕し、径７５０ｍｍのトロンメル（１回転／秒）に１０
分間かけて角張り除去処理した後、篩分けし、８．０〜
２．５ｍｍ及び０．７ｍｍ以下、並びに８．０〜１．５
ｍｍ及び０．７ｍｍ以下の粒群のクリンカーを調整し
た。なお、比較のため８．０ｍｍ以下の粒群のもの、及
びトロンメル処理（角張り除去処理）しないもの（Ｎ
ｏ．９及びＮｏ．１２）も用意した。 ＊自硬性物質 アルミナセメント１号（電気化学工業（株）製）、ジェ
ットセメント（小野田セメント（株）製）、及び普通ポ
ルトランドセメント（小野田セメント（株）製）を使用
した。 ＊セメント減水剤 メルメントＦ１０（メラミン系，昭和電工（株）製） ＊可使時間調整剤 炭酸カルシウム ＊川砂 ２．５〜０．３ｍｍ（小笠産、比重２．７５）

【００１１】＜実験例＞ クリンカー及び自硬性物質を、下記の表１に示す割合で
使用し、減水剤および可使時間調整剤は夫々自硬性物質
に対し、０．５及び０．２重量％で配合したものに、水
比２０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。得られたスラリーを、予め歪
み計を取りつけておいた内径４０ｍｍ、長さ３００ｍｍ
の鋼管に注入し、２時間、３時間、及び４時間後に歪を
測定することにより、膨張圧を求めた。それらの結果
を、表１に示した。なお、実験は全て２０度（摂氏）に
て行った。なお、Ｎｏ．９及びＮｏ．１２は、トロンメ
ル処理（角張り除去処理）しないクリンカーを使用した
例である。また、Ｎｏ．７及びＮｏ．１０では、スラリ
ーが噴出してしまった。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【実施例】６００×６００×６００ｍｍのコンクリート
供試体の中央部に、φ４０×４００ｍｍの孔を穿設し、
実験例１で使用した組成の破砕剤スラリーを充填した。
約２時間後に０．５ｍｍのクラックが発生し、３時間後
には完全に分割された。なお、比較例として、実験例１
１で使用した組成の破砕剤スラリーを充填した場合は、
約６時間後に０．５ｍｍのクラックが発生し、完全に分
割されるには８時間を要した。

【００１４】

【発明の効果】本願発明の破砕剤組成物は、上記のよう
に構成したから、使用水量が少なく、流動性が良く、短
時間に水和反応が起こるので、３時間以内に２５０ｋｇ
以上の膨張圧が効果的に発現し、短時間に大きな膨張破
壊力が得られるものである。しかも、スラリー噴出の危
険性が無いので、脆弱性物体の破砕作業を安全で効率よ
く、短時間に行うことができるという効果を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−75976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−135277（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−77481（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生石灰を主成分とするクリンカー、自硬
   性物質、セメント減水剤及び可使時間調整剤からなる破
   砕剤組成物において、クリンカーとして粒径１０〜１．
   ５ｍｍ及び０．７ｍｍ以下の粒群のみのクリンカーと、
   自硬性物質として急硬性セメントを含有すると共に、ク
   リンカーと自硬性物質との配合重量比が、（９０〜６
   ０：１０〜４０）、かつ前記自硬性物質の５％以上が急
   硬性セメントであることを特徴とする破砕剤組成物。
2. 【請求項２】 自硬性物質として、アルミナセメント及
   びジェットセメント、またはこれらと普通セメントを含
   有する請求項１に記載する破砕剤組成物。