JPS601904B2

JPS601904B2 - 脆性物体の破壊剤

Info

Publication number: JPS601904B2
Application number: JP54031763A
Authority: JP
Inventors: 俊夫河野; 四郎石井
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Onoda Cement Co Ltd
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1979-03-20
Publication date: 1985-01-18
Also published as: HK61183A; US4316583A; DE3061392D1; NZ193109A; EP0017398A1; CA1136652A; JPS55142894A; EP0017398B1; AU530113B2; SG28783G; AU5659580A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、コンクリート、岩石、煉瓦などの脆性物体の
破壊剤に関するものである。

従釆コンクリート、岩石、煉瓦などの脆性物体の破壊剤
として、火薬、膨脹ガス、膨脹性物質などが種々提案さ
れている。

このうち火薬は単位時間当りの破砕効果が大きいので好
ましい破壊剤であるが、火薬は爆発時に騒音、飛石、振
動、粉塵．などによる公害をおこしたり、作業中に危険
を伴う欠点がある。この欠点を除去する方法の一つとし
て、脆性物体に孔を穿設し、この中に膨脹性物質のスラ
リーを充填し、その膨脹力により脆性物体を破壊する方
法が提案されている。このような方法を使用すれば、穿
孔のための騒音以外は、無騒音、無振動であり、かつ危
険性が少ない利点がある。生石灰は膨脹力が大きいので
、これを破壊剤として使用することも考えられるが、生
石灰は水和速度が非常に大きく、水と練り混ぜと同時に
水和膨脹し、欧度が急激に低下して孔への注入が困難に
なる欠点がある。また注入されたとしても膨脹圧は孔開
口部方向に逃げるため、孔の側壁への圧は極めて小さい
ため破壊剤としては使用できない。この欠点を克服する
ために、生石灰スラリーを孔に注入すると同時に、孔の
開□部に丈夫な拘束蓋を固定し、膨脹圧をおさえる方法
も考えられるが、操作が厄介なため好ましい方法ではな
い。また生石灰に珪弗化物などを添加して生石灰の水和
速度を抑制したものを使用することも考えられるが、生
石灰は目硬性がないため水和速度を抑制しても生石灰の
膨脹圧は孔の閉口部の方向に逃げるので大きい膨脹圧を
期待することができない。その他生石灰は製造時の焼成
の度合によって、反応性が異なるため水和速度の調整が
極めて困難である。本発明者等は生石灰を主体とした破
壊剤として膨脹率と膨脹圧とが大なるものを求めんとし
て種々研究した結果、石灰質原料、珪酸資源料および石
膏をモル比でＣａ○／Ｓｉ０２＝５．０〜１４．４、Ｃ
ａＳ０４／Ｓ幻２＝０．１３〜１．１９の割合に混合し
、酸化雰囲気下で１３５０〜１５５０００で焼成すると
、主成分が３Ｃａ○・Ｓｉ○魂吉晶２４〜６５％（重量
）、Ｃａｑ結晶粒３０〜６０％（重量）およびＣａＳ０
４５〜１７％（重量）の組成であって、Ｃａｑ結晶粒の
５０％（重量）以上が巨大に発達した＊ａ○・Ｓｉ０２
結晶に内包したクリンカが得られ、このクリンカを粉砕
したものは水和速度が比較的に遅いが膨脹率と膨脹圧と
が大なることを知見した。

本発明はこの知見の結果に塞くものであって、主成分組
成が父ａｏ・Ｓ０２結晶２４〜６５％（重量）、Ｃａ鎌
旨晶粒３０〜６０％（重量）およびＣａＳ０４５〜１７
％（重量）でＣａ係溝晶粒の５０％（重量）以上が巨大
に発達した父ａｏ・Ｓ０２結晶に内包されたクリンカの
粉末よりなる脆性物体の破壊剤である。

なおクリンカ中の３Ｃａ○・Ｓｉ０２結晶が２４％未満
のとき‘ま、このクリンカの粉砕物を水で練りペースト
を脆性物体に穿設した孔中に注入すると、共存するＣａ
係吉晶粒の水和によって膨脹し、生石灰のみの場合と同
様に注入口より噴出し、膨脹圧は破砕力として作用し難
くなる。また父ａ○・Ｓｉ０２結晶が６５％を越えるク
リンカの場合には残りのＣａ係青晶粒とＣａＳ０４成分
が少なくなるので膨脹圧が発現されない。次にＣａ啄溝
晶粒が３０％禾満のクリンカの場合は、父ａ○・Ｓ０２
結晶の量が多くなり過ぎるため上記したように大なる膨
脹圧は得られない。またＣａ啄声晶粒が６０％を越える
クリン力の場合は、膨脹力は大であるが、目硬性成分で
ある丈ａ０１Ｓｊ０２およびＣａＳ０４の量が少くなり
、３Ｃａ○・Ｓ幻２結晶中へのＣａＯ結晶粒の内包率が
５０％未満になるので、このクリンカの粉砕物を水で練
ったペーストを脆性物体に穿談した孔中に注入するとべ
−ストは膨脹して注入口より噴出し大なる膨脹圧は得ら
れない。さらにＣａＳ０４が５％未満のときはクリンカ
は焼成し難く、３Ｃａ○・Ｓｉ０２結晶とＣａ○の結晶
発達は不良となり、Ｃａ○結晶粒の３Ｃａ○・Ｓ０２結
晶への内包が不十分のため膨脹速度が早過ぎ、膨脹圧も
小さく膨脹圧の発現は小さい。またＣａＳ０４が１７％
を越える場合はクリンカの焼成時に熔融するので好まし
くない。本発明の破壊剤の粉末度はプレーン比表面積で
１５００〜４０００の／夕であることが好ましく、比表
面積が小さいと、ペーストの強度発現が遅くなり、また
比表面積が大きいと、脆性物体の孔への注入に必要な軟
度にするのに多量の水量を要し、その結果膨脹圧が小さ
くなるから破壊剤としては好ましくないｏなお上記破壊
剤にセメント減水剤を混合したものは使用に当り破壊剤
の膨脹圧を一層向上させることができる。

ここでセメント減水散とはセメント粒子の表層部に電気
的二重層を増加させ、静電気的にセメント粒子を反発さ
せて水中にセメント粒子を分散させることにより、セメ
ントペーストの流動性を増し、セメント粒子の水和反応
を促進させて、減水と強度の発現をきたす薬剤を云う（
「コンクリート便覧」２３３頁．２３４頁参照）。具体
的にはリグニン系、高級多価アルコールのスルホン酸塩
系、オキシ有機酸系、アルキルアリルスルホン酸塩およ
びその高縮合物系、ポリオキシェチレンアルキルェーテ
ル系、ポリオール複合体系、水溶性メラミン樹脂系、８
ーナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物系などのうち
の何れか一種または相溶Ｉ性のあるものならば２種以上
添加したものである。上記のセメント減水剤を上読破嬢
剤に混合するに当り、粉末状または油状のものは上述の
クリンカを粉砕する工程で混合粉砕するか、あるいはク
リンカの粉砕後に混合してもよい。更に水溶液のものは
上記破壊剤のペーストを調整する段階で練り混ぜ水と共
に混合してもその効果は変らない。これら減水剤の添加
量は０．５〜２％程度である。．本発明の破壊剤を使用
して脆性物体を破壊せんとする場合には破壊剤１重量部
に対し減水剤を添加しない場合０．３〜０．４５重量部
、減水剤を添加した場合には０．２５〜０．３重量部の
水を添加し漉練りしてべ−スト状にしたものを脆性物体
に穿設した孔中に注入する。

発現する膨脹圧は破壊剤組成、孔径により異るが、蚤が
３０４２、５２側の場合にはそれぞれ３２０、３８０、
４００ｋ９′の以上の圧を発現することができる。また
本発明の破壊剤は外気温５℃以上の場所に使用すること
ができる。

本発明の破壊剤が大なる膨脹圧を発現する理由は明らか
でないが、破壊剤は父ａｏ・Ｓｉ０２結晶に被覆された
Ｃａｑ結晶粒が多いので、ペーストにした場合丈ａ○・
Ｓｉ０２結晶は早期に水和して強度を発現し、遅れてＣ
ａｑ結晶粒が次第に水和しつ）硬化するため孔の壁面と
の間に大なる摩擦力を生じ、膨脹圧は殆んど総て孔壁面
に作用するためと考えられる。

そして破壊剤に減水剤が混入されている場合は、注入す
るに必要な軟度のペーストを得るに要する水量が少なく
なり、ペースト単位容積中の実破壊剤の量が増かげする
ためと、＊ａ０・Ｓ０２結晶の初期水和が促進され、ペ
ーストの強度が大となり、Ｃａ鎌溝晶粒による水和膨脹
が有効に発現されるためと考えられる。次に本発明の破
壊剤を水で練ってペーストにしたときに発現する膨脹圧
の測定結果を示す。

この測定試験に使用した装置は第１図に示す如きもので
ある。図において１は内径３６柳、長さ１２０肌の配管
用炭素鋼鋼管を垂直に立てた鋼管であって、鋼管１の高
さ１山地毎に、ゲージ長５側のペーパーストレィンゲー
ジ２を２枚相対して管に貼付し、底部に鋼板３を熔接し
て密閉したものである。実験例１第１表に示した組成の原料を、第１表石灰質原料８４重量部、蓮酸質原料９重量部、石膏７重
量部の割合で調合した混合物を、８８仏節残部１．５％
に粉砕して、パン型造粒機で水を１５％加え直径１５〜
１８柳のべレットを造った。

次にこのべレットを内径２５．２弧、長さ４５０弧、勾
配３′１００の実験用小型回転窯で、回転数３皿ＰＨ、
競点温度１５３０ｑｏで焼成したところ、石膏の分解度
は１１．５％であり、得られたクリンカの組成は＊ａ０
・Ｓｉ０２結晶約４２％、Ｃａｑ結晶粒約４５％、Ｃａ
Ｓ０４約９％および不純物（＊ａ０・釘２０３、４Ｃａ
○・ＡＩ２Ｑ・Ｆｅ２０３など）約４％であって、Ｃａ
０結晶粒の約５８％が巨大に発達した３Ｃａ○・ＳｉＱ
結晶中に内包されているクリンカをブレーン比表面積２
２００流／夕に粉砕したものを破壊剤として使用し、破
壊剤１重量部に対し水０．３５重量部を添加濠練して得
たペーストを第１図に示す鋼管内に充填し、室温で水和
せしめ、膨脹圧を測定して第２図（村令１日における膨
脹圧の関係）および第３図（管中央部における、村令に
よる膨脹圧の変化）に示す結果を得た。なお第２および
３図には比較のため電気化学工業社製セメント膨脹剤デ
ンカＣＡＳを使用し上記と同一条件で水和せしめた結果
を併記した。実験例２第１表に示した組成と同じ原料
を石灰質原料８５重量部、珪酸質原料７重量部、石膏８
重量部の割合で調合した混合物を、実験例１と同様な方
法でべレツトを造り焼成したところ、石膏の分解度は１
２％であり、得られたクリンカの組成は＊ａ○・Ｓ０２
結晶約３５％、Ｃａｑ結晶粒約５０％、ＣａＳ０４約１
０％および不純物（父ａｏ・山２０３、４Ｃａ○・ＡＩ
２０３・Ｆｅ２０３など）約５％であって、粒径５〜３
０叫こ分布したＣａｑ結晶粒の約６３％が巨大に発達し
た＊ａ○・Ｓｉ０２結晶内に内包されているクリンカを
ブレーン比表面積３３４０の／仇こ粉砕したものに減水
剤として／・ィフルード（竹本油脂社製、主成分はアル
キルアリルスルホン酸塩の高縮合物系）またはメルメン
ト（昭和電工社製、主成分は水溶性メラミン樹脂系）を
添加したものとこれらを添加せぬものとを破壊剤として
使用し、破壊剤１重量部に対し水比を変えて混練して得
たペーストを実験例１と同機に鋼管内に充填し、２０午
０および５℃で水和せしめて管中央部における膨脹圧の
材令による変化を求め、第４図および第５図の結果を得
た。

以上の試験により本発明の破壊剤は大なる膨脹圧を示す
ことが分る。

従って本発明の破壊剤を使用すれば、大なる破壊強度を
有する岩石およびコンクリートでも容易に破壊せしめる
ことができる。最後に本発明の破壊剤を使用して岩石お
よびコンクリートを破壊した実施例について説明する。

実施例１圧縮強度３００ｋ９／洲、引張強度２８ｋ９
／地、弾性係数２．７×ｌびｋ９／係の物性を有する１
立方米の無筋コンクリートの中央部に直径３．５弧、深
さ６０伽の孔を堀削し、この孔に実験例１で使用した破
壊剤を水比３５％で混練りしたものを充填し、外気温２
１℃で放置したところ、６時間後に孔の個所より３本の
ひ）、割れが発生し、２畑時間後には３個の小塊に破壊
した。

実施例２石灰山の砕石山にて火薬爆発によって破砕された、１．
８×２．０×１．５肌角の石灰石に７０伽間隔に４ケ所
直径３．５ｃの、深さ１００肌の充填孔を掘削し、これ
に実験例２で使用したクリンカをブレーン比表面積３４
８０の／夕もこ粉砕し、これにメルメント粉末を１％（
重量）添加したものを破壊剤とし、この破壊剤を水比３
５％で濃練したものを孔に充填し、外気塩１５００で放
置したところ、３加持間後に石灰石にひ）、割れが発生
し、４日後に７個の小塊に破壊された。

実施例３約１．５あの花嵐岩転石（圧縮強度１５００ｋ９／地、
引張強度８０ｋ９′ｃ椎）の中央部に直径４．２肌、深
さ９０肌の孔を掘削し、この孔に実験例１で造ったクリ
ンカをプレーン比表面積２８００の／汎こ粉砕したもの
に８−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物系のセメ
ント減水剤であるマィティー粉末（花王石鹸社製）を１
％（重量）添加したものを破壊剤とし、この破壊剤を水
比３２％で混線したものを孔に充填し、外気温２０午０
で放置したところ、１斑時間後に花嵐岩転石にひび割れ
が発生し、２筋時間後に３個の小塊に破壊された。

実施例４圧縮強度３５０ｋ９／仇、引張強度２８ｋ９／孫の物性
を有する６０孤立方の無筋コンクリートの中央部に直径
４．２肌、深さ５０弧の孔を掘削し、この孔に実験例２
で造ったクリンカをブレーン比表面積３１００の／夕に
粉砕したものにリグニン系のセメント減水剤であるサン
フロー粉末（山陽国策パルプ社製）を１．２％（重量）
添加したものを破壊剤とし、この破壊剤を水比３３％で
混練したものを孔に充填し、外気温２０午０で放置した
ところ、２岬時間後にひび割れが発生し、３加持間後に
３個の４・魂に破壊された。

【図面の簡単な説明】

第１図は破壊剤の発現する膨脹圧を測定する装置の斜面
図を示す。第２図は第１図の測定装置を使用して、膨脹圧と圧測定
管の高さとの関係を示す線図であり、第３図はペースト
の材令と圧測定管の高さの中央部における膨脹圧との関
係を示す線図であり、また第４および５図はそれぞれ２
０午０および５℃における破壊剤を異にしたもののペー
ストの材令と圧測定管の高さの中央部における膨脹圧と
の関係を示す糠図である。葵７１函多Ｚ図多３図券４図多す図

Claims

【特許請求の範囲】１主成分組成が３ＣａＯ・ＳｉＯ＿２結晶２４〜６５
％（重量）、ＣａＯ結晶粒３０〜６０％（重量）および
ＣａＳＯ＿４５〜１７％（重量）でＣａＯ結晶粒の５０
％（重量）以上が３Ｃａｏ・ＳｉＯ＿２結晶に内包され
ているクリンカの粉末よりなる脆性物体の破壊剤。２主成分組成が３ＣａＯ・ＳｉＯ＿２結晶２４〜６５
％（重量）、ＣａＯ結晶粒３０〜６０％（重量）および
ＣａＳＯ＿４５〜１７％（重量）でＣａＯ結晶粒の５０
％（重量）以上が３ＣａＯ・ＳｉＯ＿２結晶に内包され
ているクリンカの粉末に、リグニン系、高級多価アルコ
ールのスルホン配塩系、オキシ有機配系、アルキルアリ
ルスルホン酸塩およびその高縮合物系、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル系、ポリオール複合体系、水溶性
メラミン樹脂系、β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン
縮合物系のうちより選択した少くとも一種類からなるセ
メント減水剤を重量比で０．５〜２％添加した脆性物体
の破壊剤。