(57)【要約】【課題】コンクリートや岩石などの脆性物体を静的破砕するに際し、より正確に亀裂発生起点と亀裂方向を誘導でき、不要な部分にまで亀裂を発生・伸張させることなく計画破砕線に適って破砕できる静的破砕材を提供する。【解決手段】膨張性破砕剤を充填した筒状又は袋状の容器と、これを内包する楕円筒形状に形成された金属製又は樹脂製の外挿器であって、楕円筒部の長径方向の両方の外周壁線上に断面略三角形の板をそれぞれ垂直に突設せしめた外挿器からなることを特徴とする静的破砕材。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張性破砕剤を充填した筒状又は袋状の容器と、これを内包する楕円筒形状に形成された金属製又は樹脂製の外挿器であって、該楕円筒部の長径方向の両方の外周壁線上に断面略三角形の板をそれぞれ垂直に突設せしめた外挿器からなることを特徴とする静的破砕材。
【請求項２】
外挿器の楕円筒部が網目又は多孔質の材質で形成されていることを特徴とする請求項１記載の静的破砕材。
【請求項３】
楕円筒部に突設した板の材質が、楕円筒部の材質と同等かこれより高い曲げ強度を有する材質である請求項１又は２に記載の静的破砕材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に場所打コンクリート杭の杭頭余盛コンクリートなどの脆性物体を所望の破砕方向に精度良く破砕するための静的破砕材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートや岩石などの脆性物体の静的破砕方法として、破砕対象の脆性物体を穿孔し、孔中に膨張性物質を充填し、充填後の膨張によって脆性物体に亀裂を発生させて静的破砕する方法が知られている。（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）脆性物体への穿孔は、鏨やハンマーを用いた人力で行なわれることは稀で、一般的にはドリル等の穿孔機で行なわれるため、円形の孔が形成される。円形の孔に膨張材を入れただけでは膨張によって発生する亀裂は不特定方向に多数発生するため、破砕塊の大きさ・形状も様々となり、その後処理が煩雑になる他、結果的に一部分のみしか破砕できないこともあって破砕効率も必ずしも高くなかった。
【０００３】
このため、希望通りの方向に亀裂を発生させて静的破砕を行なう方法が検討されてきた。特定方向への破砕を行なう方法として、ドリル等の穿孔機に穿孔方向に沿って溝を掘るための外装具を装着し、膨張性物質を充填する円形の孔に破砕方向を誘導するための溝を形成させて、当該溝部分から亀裂を発生伸張させる方法が知られている。（例えば特許文献５参照）また、破砕対象が脆性物品全体ではなく、脆性物品の一部分だけを選択的に破砕することが必要なケースもあり、例えば場所打ちコンクリート杭で杭頭部の余盛コンクリートを破断除去する場合では破砕方向性の特定化がより強く求められる。場所打ちコンクリート杭は地面を採削した穴に鉄筋篭を設置し、この穴に生コンクリートを打設して施工されるが、穴内に周辺泥土等の異物が混入し易いため、一般に設計杭高より概ね数十ｃｍ程高くなるよう生コンクリートが打設される。このため硬化後の杭頭余盛り部分のコンクリート除去が必要になる。この場合の静的破砕による除去手法として、特許文献６には、生コンクリートを打設する前に予め切断予定線に概ね沿って水和膨張性物質を充填した特定材質からなる容器を円環状に並べて鉄筋篭等に固定し、次いで生コンクリートを打設すると、水和膨張性物質が生コンクリート中の余剰水と反応し、コンクリート硬化の進展に併行して膨張し、やがてはコンクリート杭の円環部から亀裂が発生して破砕面が形成され、概ね切断予定線から杭頭余盛部分を破砕切断できることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−７４４７４号公報
【特許文献２】
特開昭５８−２０４２１６号公報
【特許文献３】
特開昭５９−９１２４１号公報
【特許文献４】
特開昭６２−２２０６５７号公報
【特許文献５】
特開平２−１２５０８８号公報
【特許文献６】
特公平４−１０９２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、膨張圧による静的破砕では、杭頭余盛コンクリートの破断においてはコンクリート中に埋設された鉄筋の影響もあって所望の切断線から正確に脆性硬体を破砕分離するのは容易ではなく、破砕除去効率を上げるためには従来以上の高い精度で亀裂発生方向を制御しなければならない。また、脆性構築体等を縦割り破砕する場合、切れ込み溝を設けた穿孔では、この溝から亀裂を発生させることはできるが、発生亀裂は計画方向に進むとは限らず、脆性物体中の脆弱な箇所を選んで歪に進み易い。このため、計画方向に精度の高い破砕を行なうには、破壊予定方向上に一定の間隔に複数の穿孔を行なって破砕剤を装填する必要があって、穿孔間隔が短いほど方向精度が上がるため作業負荷が増大する。更に脆性物体の特定部分だけを破砕する場合、亀裂発生起点とその進展方向を正確に調整できないと、破砕を必要としない部分にまで亀裂が入ることがあった。以上の問題点を鑑み、本発明は、脆性物体を静的破砕するに際し、より正確に亀裂発生起点と亀裂方向を誘導できる静的破砕材を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは検討を重ねた結果、膨張性物質を充填した容器に、特定形状の外装容器を装着することによって、硬体中で放射状に放散される膨張圧による応力を該外装容器の特定部位に方向性を持って集中させることができ、脆性物体中で膨張亀裂の発生起点および亀裂方向をかなり正確に制御できるという知見を得、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち本発明は、次の（１）〜（３）の静的破砕材である。（１）膨張性破砕剤を充填した筒状又は袋状の容器と、これを内包する楕円筒形状に形成された金属製又は樹脂製の外挿器であって、楕円筒部の長径方向の両方の外周壁線上に断面略三角形の板をそれぞれ垂直に突設せしめた外挿器からなることを特徴とする静的破砕材。（２）外挿器の楕円筒部が網目又は多孔質の材質で形成されていることを特徴とする前記（１）の静的破砕材。（３）楕円筒部に突設した板の材質が、楕円筒部の材質と同等かこれより高い曲げ強度を有する材質である前記（１）又は（２）の静的破砕材。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の静的破砕材は、図１及び図２に略記の如く、膨張性破砕剤、これを充填する筒状又は袋状の容器、及び該筒状又は袋状の容器を内包する楕円筒形状に形成された金属製又は樹脂製の外挿器であって、該楕円筒部の長径方向の両方の外周壁線上に断面略三角形状の板をそれぞれ垂直に突設せしめた外挿器からなる。
【０００９】
本発明の静的破砕材に使用する膨張性破砕剤は、水和反応によって体積膨張する成分が主体のものであれば成分的に特に限定されないが、その膨張量や膨張圧ができるだけ大きい方が望ましく、そのような例として市販の石灰系の静的破砕剤が推奨される。膨張性破砕剤の形態は、固形物、顆粒、粉末のような乾燥状態のもの、若しくはこれを水と混練させたスラリー状態のものの何れであっても良いが、適用用途によって使い分けるのが望ましい。
【００１０】
膨張性破砕剤を充填する容器は筒状または袋状の容器とし、膨張性破砕剤を充填後は、該容器と外挿器内壁との側面方向の隙間を殆ど生じることなく外挿器内に内包できる形状寸法となるのが望ましい。かかる容器の材質は、充填使用する膨張性破砕剤の状態によって異なる。スラリー状の膨張性破砕剤を使用する場合は、初期の比較的弱い膨張圧力で容易に変形又は破壊できる非水溶性物質であれば特に限定されず、例えば薄厚のポリ塩化ビニル、ポリエチレン、メタクリル等の合成樹脂を挙げることができる。
【００１１】
また、固形物、顆粒又は粉末の膨張性破砕剤を使用する場合は、容器材質を水溶性物質または吸透水性物質からなるものとする。水溶性物質としては例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の水溶性の合成樹脂、プルラン、デキストリン、ニゲラン、セルロース、カードラン、ルテイン酸、リンマシナン、レバン、サクシノグルカン、サンタンガム等の水溶性の多糖類が使用できる。吸透水性物質としては、周辺から一旦吸水した後、当該物質中に水分を蓄積させ続けずに、吸水した水分を含水率が高い方から低い方へ透水させる能力も備えたものとし、例えば和紙、不織紙等の紙類、樹脂製の人工紙等を挙げることができる。尚、所謂乾燥剤として使用されている吸水作用しか有さない無水シリカなどの無機系物質は好ましくない。水溶性物質または吸透水性物質を容器材質として用いるのは、膨張性破砕剤がその周囲に打設された生コンクリート中の余剰水分を取り入れて水和膨張圧を起こさせるようにするためである。
【００１２】
膨張性破砕剤充填容器を内包する外挿器は、取扱時に膨張性破砕剤充填容器の破損を防ぎ、また破砕対象物体への破砕剤の取り付け・設置を容易にすると共に、特に特定の破壊方向性を付与させるために使用する。このため、外挿器の構造は、楕円筒形状となるよう任意の様式で形成された楕円筒部とこの楕円筒外周壁に突設せしめた断面が略三角形となるよう先端を鋭利に形成した２枚の板からなり、板の突設位置は、楕円筒部の長径方向の両方の外周壁線上にそれぞれ垂直に突設させる。板の高さは、楕円筒の形状寸法にもよるが、通常は１〜２ｃｍ程度が好ましく、板の長さは楕円筒の高さと概ね同じとする。また楕円筒部の長径と短径の長さ比は特に制限されないが、長径方向に膨張圧を効率的に集積させ易くなることから、（長径長さ）／（短径長さ）＝１．５〜２．５程度にするのが望ましい。このような形状の外挿器を用いることで、膨張性破砕剤から放散される膨張圧を断面略三角形の板の頂点方向に集中させることができ、更に該板が楔と同様の作用を奏し、しかも楔に加わる応力は連続的な膨張応力であるため、精度の高い亀裂方向性を付与できる。即ち、突設板の先端部とコンクリート硬化体の接点から突設板断面の略三角形高さ方向と同一方向へ選択的に亀裂を進展させることが可能となる。
【００１３】
外挿器の材質は、簡単には破損せず、膨張圧を的確に伝搬できる材質であることが望ましく、例えば厚み０．２〜０．３ｍｍ程度の鋼板、強化ポリエチレン等の金属又は樹脂が好適である。また乾燥性の膨張性破砕剤の水和反応に必要な水分を周囲に打設した生コンクリート等から膨張性破砕剤充填容器に容易に移動できる状態にするため、好ましくは、外挿器の楕円筒部は網目又は多孔質の材質構造とする。また更に、突設した板に前記のような楔作用をより確実に発現させるには、この板が膨張圧によってコンクリート硬化体と接触しても変形や破損をできるだけ起こさないものが良い。該板の材質は、楕円筒部の材質と同じものでも使用できるが、好ましくは楕円筒部の材質よりも高い曲げ強度を有する材質とする。このような材質としては、例えば鋳鉄、公知の強化プラスチック類、公知の硬質合金等が挙げられる。
【００１４】
本発明による静的破砕材を使用した破砕方法は、充填する膨張性破砕剤の状態で異なる。例えば、既存の脆性硬化体を破砕対象とする場合は、コアドリル等の穿孔機で硬化体に穿孔し、スラリー状の膨張性破砕剤を封入した容器を内包する外挿器からなる静的破砕材を、所望の破砕予定方向と外挿器外周壁に突設した板の先端方向とができるだけ一致するように孔中に装填する。孔径は外挿器に突設した板が装填時に孔壁に接する程度の大きさにするのが望ましい。静的破砕材中の膨張性破砕剤は水和反応によって体積膨張し、外挿器に突設した板の断面先端部から膨張圧が脆性硬化体に加わるため、該板と孔壁の接点部を起点とする亀裂が硬化体に発生し、板の突設方向と同方向に伸長して、垂直方向の所謂縦割り破砕ができる。
【００１５】
また、特に場所打ちコンクリート杭の杭頭余盛部を水平破断して除去する場合などでは、固形物、顆粒又は粉末の膨張性破砕剤を充填封入した水溶性物質または吸透水性物質からなる容器を内包した外挿器よりなる静的破砕材を、コンクリート杭の鉄筋篭の杭頭切断予定面に沿ってその近傍周縁をほぼ囲む位置に取付け具等を使用して環状に配置し、且つ外挿器の突設板の先端方向が杭頭切断予定方向とできるだけ一致するように配向させる。次いで、鉄筋篭に生コンクリートを打設する。生コンクリートの配合や含水率は特段限定されない。この破砕方法では生コンクリート中の余剰水が膨張性破砕剤の水和反応供給源となる。即ち、生コンクリート中の余剰水は、膨張性破砕剤封入容器を溶解し又は膨張性破砕剤封入容器の吸透水作用で、膨張性破砕剤に移動し、水和反応によって体積膨張が起こり、膨張圧が発生する。この膨張圧でコンクリート硬化体に亀裂が生じるが、該膨張圧は外挿器の突設板の断面略三角形の頂点部分に集中し、且つ板の突設方向と膨張圧応力方向が同じとなるため、その方向に亀裂が発生し、杭頭切断予定線での計画的破断が可能となる。尚、この場合と同様の静的破砕材を使用して、前記のような既存の脆性硬化体を縦割り破砕することも可能である。その場合穿孔形成された孔の内壁と、孔中に装填された静的破砕材外壁との間隙部に、水又は含水物質、好ましくは含水粘土鉱物やそのスラリーなどを適宜充満させると、これが静的破砕材中の乾燥性の膨張性破砕剤の水和反応のための水分供給源になるため、同様の破砕効果が得られる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
［実施例１］　厚さ約０．０３ｍｍで材質がポリプロピレンからなるφ６．５ｃｍ、長さ５５ｃｍの筒状容器に、石灰系膨張性破砕剤（商品名「太平洋ブライスター」，太平洋マテリアル株式会社製）の乾燥顆粒（平均粒径約１２μｍ）を充填封入した。この容器を、厚さ約２ｍｍで材質が高密度ポリエチレンからなる内寸の長径約９．５ｃｍ、短径約４．０ｃｍ、長さ５５ｃｍの網目状の楕円筒に、楕円筒と同材質であって断面が高さ１５ｍｍ、底辺約６ｍｍの略三角形状の２枚の板を該楕円筒の長径方向の両方の外周壁線上に先端方向が外周壁と垂直になるよう突設せしめて形成した外挿器に挿入して静的破砕材を作成した。これを、杭径約１５００ｍｍの場所打ちコンクリート杭の鉄筋篭の杭頭切断予定線に沿ってその近傍周縁をほぼ囲む位置に環状に５個取り付けると共に、外挿器の突設板の先端方向が杭頭の切断予定方向とできるだけ一致させるように配向させた。
【００１７】
次いで、水比６０重量％で混練した生コンクリートを鉄筋篭に流し込み、材齢５日後のコンクリート硬化体の亀裂発生状況を観察した。その結果、切断予定線と殆ど一致する位置に杭頭水平方向に１つの亀裂面が形成されているのを確認し、当該亀裂面から杭頭余盛り部を分離できた。尚、当該亀裂面以外に伸張した亀裂の存在は見られなかった。
【００１８】
［実施例２］　前記実施例１と同様の静的破砕材を、一辺が１００ｃｍの立方体状のコンクリートブロックを頂面の一対角線に沿って２分割するために、ブロック頂面中央に孔径８７ｍｍ、深さ５５ｃｍに垂直穿孔した孔中に装填した。その際、外挿器の突設板の先端方向と孔からの破砕予定線方向とが一致するよう配向させた。次いで、静的破砕材と孔内壁との間隙に、市販の無収縮モルタルを充填してコンクリートブロックと一体化させた。該無収縮モルタルの孔中充填５日後に、当該コンクリートブロックに発生した亀裂を調べた。その結果、該ブロックを２分割する概ね直線上に伸張した亀裂面が１つ確認され、この亀裂面は分割予定線とほぼ同じ位置に存在した。また、他に伸張した亀裂の存在は見られなかった。
【００１９】
［比較例１］　前記実施例１と同様の膨張性破砕剤を密封充填した筒状容器を、厚さ約２ｍｍで材質が高密度ポリエチレンからなる内寸の長径約９．５ｃｍ、短径約４．０ｃｍ、長さ５５ｃｍの網目状楕円筒容器に挿入した。これを、杭径約１５００ｍｍの場所打ちコンクリート杭の鉄筋篭の杭頭切断予定面に沿ってその近傍周縁をほぼ囲む位置に環状に５個取り付けた。次いで、水比６０重量％で混練した生コンクリートを鉄筋篭に流し込み、材齢５日のコンクリート硬化体の亀裂発生状況を観察した。その結果、概ね杭頭切断予定線上に亀裂面が確認されたが、杭頭切断予定線とは無関係の位置にも複数の亀裂が存在し、杭基体からの杭頭余盛り部の分離撤去は概ね切断予定線に沿って行えたものの、杭基体に若干の小亀裂が発生した。
【００２０】
【発明の効果】
本発明による静的破砕材は、脆性物体中で膨張亀裂の発生起点および亀裂方向をかなり精度良く制御することができるため、所望の破砕予定線で脆性物体を、他の部分に殆ど亀裂を生じさすことなく、容易に切断、分離、或いは破壊することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静的破砕材の長径軸で裁断した縦断面の模式図である。
【図２】本発明の静的破砕材の横断面の模式図である。
【符号の説明】
１　　膨張性破砕剤
２　　筒状又は袋状の容器
３　　外挿器の楕円筒部
４　　外挿器の突設された板
５　　外挿器の楕円筒部外周壁
６　　外挿器の楕円筒部の長径方向外周壁線
【図１】
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【図２】
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