(57)【要約】【課題】  大掛かりな装置を必要とすることなく、作業効率が極めて向上し、振動等の環境性にも優れるとともに、作業環境性及び作業安全性にも優れた静的破砕工法及び、当該工法に用いる、流通・使用時の水和膨張性組成物粉体の粉塵の発生を確実に防止するとともに、長期保存を可能とし、使用形態を簡便化することができる、静的破砕材を提供する。【解決手段】  破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に水和膨張性組成物の未水和成形体を充填し、次いで当該充填した水和膨張性組成物の未水和成形体に水を付加して水和膨張させることにより、破砕対象物を破砕して、破砕を完了する。【選択図】  図１
2005288202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に静的破砕材の未水和成形体を充填し、次いで当該充填した静的破砕材の未水和成形体に水を付加して水和膨張させることにより、破砕対象物を破砕することを特徴とする、静的破砕工法。
【請求項２】
請求項１記載の静的破砕工法に用いる静的破砕材であって、該静的破砕材は、水和膨張性組成物及びバインダを含む未水和成形体であることを特徴とする、静的破砕材。
【請求項３】
請求項２記載の静的破砕材において、未水和成形体は、予め容器に内在されていることを特徴とする、静的破砕材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静的破砕工法及び当該工法に用いる静的破砕材に関し、詳しくは、作業性を向上させるとともに作業の安全性を向上させた静的破砕工法及び、簡易な形態で流通・使用することができ、当該工法に用いられる静的破砕材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塩害や長期使用による老朽化による補修または改修が必要な道路や橋梁等のコンクリート面を破砕して補修する方法として、ピックハンマやブレーカ等を用いる方法やショットブラスト工法等の、機械的に衝撃振動を加えコンクリート面を破砕する方法が採用されている。前記破砕方法は振動を伴う作業であり、コンクリート等の粉塵が発生し作業環境が悪化する等の問題があり、更に、橋梁の下方面あるいは垂直面の破砕作業は、非常な労力を必要としている。またショットブラストによるはつり作業は装置が大規模なものとなり、後片付けに手間がかかるうえ、何よりも危険である。特に、水中におけるコンクリート構造物の破砕には、作業面で大変な手間がかかっている。
また、これらの方法は機械的な衝撃振動が発生するため、コンクリート補修の必要部分のみではなく不必要部分の内部に亀裂が生じる可能性や、鉄筋等の補強部材に損傷を与える可能性があるという問題があった。
【０００３】
近年、上記問題を解決する為に、高圧水（ウォータージェット）を噴射してコンクリート面を破砕する方法が提案されている。前記ウォータージェット方法は、無振動施工であるため、作業環境の悪化が減少し、また、機械的な衝撃振動による残存コンクリート内部の亀裂発生や鉄筋等の補強部材の損傷等の二次損傷の発生防止が可能となる方法である。
このため、特開２００３−１６６２１２号公報には、ウォータージェット方法による破砕方法の効率をあげるための装置が開示されている。
【０００４】
しかし、ウォータージェット方法は、大量の水を使用するためコストが嵩み、施工場所によって水の確保が難しい所では、給水車を用意し、現場まで何度も往復せねばならず、また、破砕後の廃水は高ｐＨとなっており、従ってコンクリートの破片共々バキュームカーで吸引回収し、処理場まで運んで廃水から固形分を分離除去したのちｐＨ調整してから放流しなければならず、従って固形分の除去やｐＨ調整などの工程が必要であり、煩雑であるという問題を有する。
【０００５】
また、セメント等の膨張剤を用いてコンクリート構造体を破砕する方法が、特開平１１―１０１００３号に開示されている。しかしこれらの膨張材である静的破砕製品は、水を予め混合して流動性に優れたペースト状とされて用いられるものである。
しかし、静的破砕製品は高アルカリ性を示し、作業上極めて危険なものであるため、その取り扱いを容易にし、作業環境の向上が望まれていた。
当該ペーストの比重は約２．３程度で水より重く、例えば、水中構造物に穿孔された孔内にも比重差によって充填することができるとされているが、潮流のある場所では事実上困難であり、更に、かかるペーストから流出するアルカリ成分により周囲の水がアルカリ性になり、環境的にも好ましくない。
【０００６】
従来のこのような静的破砕工法に用いられる静的破砕材料である水和膨張性組成物は、袋詰されて流通している。しかし、水和膨張性組成物の上記流通形態の主流である袋容器は重く、運搬が困難であり取り扱いが不便で、水硬性組成物は真比重が２〜３ではあるが嵩比重が約１前後と実重量の倍の容積を要するため、コンパクトに袋充填しづらく、現場での運搬や取り扱いが、極めて重労働である。
【０００７】
また、水硬性粉体を混練容器や装置に投入する際には、大量の粉塵が発生するとともに、水硬性組成物を含有していた空き袋が大量に発生し、環境的にも好ましくなく、保存期間は、最大でも約６ヶ月程度であるのが現状である。
【特許文献１】特開２００３−１６６２１２号公報
【特許文献２】特開平１１―１０１００３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解決し、大掛かりな装置を必要とすることなく、作業効率が極めて向上し、振動等の環境性にも優れるとともに、作業環境性及び作業安全性にも優れた静的破砕工法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、流通・使用時の水和膨張性組成物粉体の粉塵の発生を確実に防止するとともに、長期保存を可能とし、使用形態を簡便化することができる、静的破砕材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、水和膨張性組成物が、未水和であっても自形を維持できる程度に固化させた成形体を静的破砕材として使用することにより、後に所望するタイミングで水を供給することで、完全水和体とすることができることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
本発明の静的破砕工法は、破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に水和膨張性組成物の未水和成形体を充填し、次いで当該充填した水和膨張性組成物の未水和成形体に水を付加して水和膨張させることにより、破砕対象物を破砕することを特徴とする。
【００１１】
本発明の静的破砕材は、前記本発明の静的破砕工法に用いられ、水和膨張性組成物及びバインダを含む未水和成形体であることを特徴とする。
また、好適には、前記未水和成形体を、予め容器に内在させていることを特徴とするものである。
ここで、静的破砕とは、岩石やコンクリート構造体等の建造物の全部もしくは一部を破砕することをいうものとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の静的破砕工法は、無振動でほとんど騒音を伴わない施工であるため、作業環境性が良好で、また、機械的な衝撃振動による残存コンクリート内部の亀裂発生や鉄筋等の補強部材の損傷等の二次損傷を発生防止が可能となるため、必要な部分だけを破砕することが可能である。
また、本発明の静的破砕工法は、アルカリペーストを扱うことがないため、作業安全性に優れるものである。
また、本発明の静的破砕材は、水和膨張性組成物が所望する形状に予め成形固化されたものであるため、使用する際に水分を補給すれば水和膨張性組成物の水和膨張を達成することができ、その流通状態においても使用する作業環境においても、極めて有用なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の静的破砕工法を以下の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の静的破砕工法は、破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に水和膨張性組成物の未水和成形体を充填し、次いで当該充填した水和膨張性組成物の未水和成形体に水を付加して水和膨張させることにより、破砕対象物を静的に破砕する方法である。
【００１４】
具体的には、図１を参照にして、本発明の静的破砕工法を説明する。
図１には、複数の穿孔２が、コンクリート構造体１に１列に配列されている。破砕をするために被破砕対象物３に設けられる穿孔２は、間隔をおいて設けることができるが、図１においてはその間隔は等しく設けられている。破砕対象物及び破砕対象部分の領域及び形状により、かかる穿孔を設ける間隔は、変動するものであり、一定間隔とは限らない。
また穿孔については、本発明の静的破砕材の膨張力が有効に及ぶ範囲または距離的限界を判断して、穿孔の開口の形状、方向、間隔、大きさ、深さ等を決定することができる。
【００１５】
次いで、当該穿孔２の全てまたは一部に、本発明の静的破砕材が充填される。充填される静的破砕材の成形体の形状は、穿孔２の開口の形状、方向、大きさ、深さ等に応じて予め決定されることができ、例えば、円柱又は円錐状の成形体に製造される。かかる成形体を単独で用いることも可能であるが、必要に応じて、図１に示すように、当該本発明の静的破砕材４を複数体、予め容器５に入れて、容器入り静的破砕材として用いることもできる。
【００１６】
当該穿孔２内に、本発明の容器入り静的破砕材が充填された後、充填された静的破砕材に水が添加されると、水和活性を有しているため迅速に水和反応が開始して体積膨張し、穿孔の壁は当該静的破砕材の膨張力を受けて、該膨張力に対抗できず、コンクリート躯体等に引っ張り応力が発生し、穿孔から壁内にクラックが発生し、その結果、壁が破壊されることとなる。必要に応じて、後仕上げ部分６に後仕上げを行なって、所望する破砕部分を完全に破砕する。
当該本発明の静的破砕材の体積膨張により生じたコンクリート構造物部分の破砕は、該静的破砕材の経時的な静的膨張によるため、騒音及び振動の発生を伴わず、極めて静かな環境を保持することができる。
【００１７】
次いで、本発明の静的破砕工法に用いる静的破砕材を説明する。
本発明の静的破砕工法に用いる静的破砕材として、水和膨張性組成物の未水和成形体が使用でき、当該未水和成形体は、水和膨張性組成物とバインダとを含むものである。
バインダを用いることで、水和膨張性組成物を、所望する三次元形状に、成形固化することができるものである。
未水和成形体で用いられる水和膨張性組成物は、特に限定されないが、好適には、生石灰を主成分としたものが用いられ、当該材料粒径等は特に制限されない。
【００１８】
また、前記水和膨張性組成物の未水和成形体に使用されるバインダは、水和膨張性組成物の水和反応に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例えば、水溶性高分子や、従来から粉末射出成形、特に金属・セラミックス射出成形で使用されているバインダや、一般に樹脂成形で使用されている熱可塑性樹脂等が使用できる。
【００１９】
当該バインダは、更に好ましくは、熱により軟化流動し、水和膨張性組成物の流動付与剤としての機能を有し、通常、水和膨張性組成物が使用される環境温度で固体であることが望ましい。
また、好適には、当該バインダは、成形性をより優れたものとする点より、分子量が５０００以上であることが望ましい。なお、その上限については、分子量が大きくなると混練性に大きく影響するため、混練性に影響を与えない範囲で適宜選択設定することが望ましい。
【００２０】
具体的には、水溶性高分子としては、ポリエチレングリコール、ポリメチレングリコール等に代表されるポリアルキレングリコール類、ポバール等のポリビニルアルコール類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カチオン化セルロース等のセルロース類またはセルロースエーテル類、ＶＥＭＡ（ベマ）等のメチルビニルエーテルと無水マレイン酸共重合体、デンプン類、アルコックス等のエチレンオキサイドを開環重合して得るポリ（エチレンオキサイド）等を挙げることができる。
また、金属あるいはセラミックス射出成形用バインダとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の軟化温度の低い脱脂、パラフィンワックス、天然ワックス、変性ポリアセタールを主成分として各種ワックスを組み合わせた材料や寒天類等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用樹脂、ポリアセタール、ポリアミド等のエンジニアリングプラスチック類、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド等のスーパーエンジニアリングプラスチック類等が挙げられる。
当該バインダは、射出成形、押出成形、加圧成形等の種種の成形に使用することができる。
【００２１】
未水和成形体において、前記水和膨張性組成物とバインダとは重量比で５０：５０〜９５：５重量部の割合、好ましくは８０：２０〜９０：１０重量部の割合で含有されることが好ましい。
かかる重量比で混合されることにより、成形性が優れるとともに、形状維持性も良好となる。
【００２２】
次いで、本発明の静的破砕材である水和膨張性組成物の未水和成形体を製造する方法を説明する。
水和膨張性組成物の未水和成形体は、バインダと水和膨張性組成物とを、上記混合比で、当該バインダの軟化点以上の温度まで加熱して混練した後成形し、次いで冷却して成形体とすることによって製造するものである。
具体的には、成形方法としては、射出成形法、押出成形法、加圧成形法、流し込み成形等を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、公知の成形法を利用することができる。
【００２３】
未水和成形体を調製するには、まず、上記水和膨張性組成物と上記バインダとを上記配合割合で混合して調製する。混合方法については、上記バインダの軟化点以上の温度で実施すれば特に限定はなく、予めバインダと水和膨張性組成物とを混合した混合材料を用いても、成形時にこれらの成分を均一に混合しても、いずれの方法であっても均一に混合できればよく、強力な剪断力を加えることができる混合方法を採用することが特に好ましく、例えば、ニーダー等を用いて混練する。この様な剪断力の高い混合機を用いて混合することによって、混合に要する時間を短縮することができる。
【００２４】
射出成形の場合には、当該バインダを前記バインダの軟化点以上の温度まで加熱して当該バインダを溶融状態とし、これに水和膨張性組成物を混合して溶融混練して混合し、次いで当該温度を維持しつつ射出成形し、冷却することにより成形体が製造される。
【００２５】
具体的には、バインダの軟化点以上の温度に加熱することによりバインダを溶融状態にして流動化させ、当該加熱状態を保持したまま当該溶融バインダに水和膨張性組成物の粉末原料を混合して均一に攪拌混練し、混合流動材料とする。当該流動材料を当該バインダの軟化点未満の温度に保持された金型内に注型し、冷却固化させて附型・密実化して成形体を得る。
必要に応じては、当該バインダの軟化点以上の温度でバインダと水和膨張性組成物とを溶融混練して、まず射出成形用ペレット状原料に成形し、成形時に前記ペレット状原料を、射出成形機内部の加熱シリンダ内で再び溶融・混練して、射出装置によって所望する形状の金型内に充填して、成形体を得てもよい。
【００２６】
押出成形の場合には、水和膨張性組成物とバインダとを混合し、当該混合物を当該バインダの軟化点以上の温度まで加熱して混練して流動状態とし、次いで当該温度を維持しつつ押出成形した後、冷却することにより成形体を製造する。
具体的には、バインダと水和膨張性組成物とを、当該バインダの軟化点以上の温度に加熱保持された附型用冶具、例えば押出し成形機の材料搬送スクリューやダイス部分、またはプレス機の金型等に投入し、流動状態にさせるとともに、当該流動材料を当該バインダの軟化点未満の温度に保持された押出し成形機から、例えば約1００ｋｇ／ｃｍ２以下の成形圧力によって押出して附型・密実化し、その後冷却して成形体を得るものである。
【００２７】
さらに、必要に応じて、成形体の中心部長さ方向に約１〜２ｍｍ程度の小さな水通し孔や、内部を中空形状にしたり、多数の孔を成形体内部及び／又は表面上に設けて形成することにより、効率的に水和反応を行なうこともできる。
【００２８】
このようにして得られた未水和成形体は、バインダと水和膨張性組成物とが混合されてなるものであるが、成形体の厚み断面方向における組成分布に関し、好適には、当該成形体の外側はバインダリッチな部分が存在し、内側に向かって徐々に、水和膨張性組成物リッチとなる組成勾配を有する構造が望ましく、特にその望ましくは、当該未水和成形体の外側には、当該バインダの薄い被膜が形成されていることが、長期保存性の点から好ましい。
【００２９】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
まず、加熱された金型内で、水和膨張性組成物とバインダとの混合原料の溶融流動材料が注型されるが、具体的には、水和膨張性組成物粉体は、溶融しているバインダに押し流されて、該金型内に注入される。
かかる溶融流動状態の混合材料の金型内の流動挙動は、金型表面付近の温度が高いのでバインダのみが分離して存在し、水和膨張性組成物粉体を伴わず溶融バインダが先行して流動すると考えられる。
このことにより得られる未水和成形体の表面にバインダの数〜数十μｍの薄膜が形成され、常温に冷却された際に、強固な被膜となって水分を遮断し、風化を防止して、長期保存を可能にするものであると考察されるのである。
【００３０】
また、上記本発明の未水和成形体を複数体、容器に入れて、容器入り静的破砕材として用いることもできる。この場合、上記バインダと水和膨張性組成物とを溶融混練して得られたペレット状部材をそのまま容器に充填すれば足り、極めて簡単である。また容器入り静的破砕材は、ペレットをそのまま充填しているため、水が充填されやすく、更に、水を入れた後に密閉することにより、天井など、ペースト状では重力に逆らうため充填することができない場所でも使用することができ、利便性に優れるものである。
【００３１】
このようにして得られた未水和成形体は、成形体としての形状を維持することができるので、静的破砕材として有効に使用することができ、その作業効率及び作業環境、作業安全性を向上させることができる。
【実施例】
【００３２】
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により説明する。
実施例１
水和膨張性組成物として商品名Ｓマイト（住友大阪セメント株式会社製）を用い、また、バインダには８０℃で溶融するポリエチレングリコール（商品名  アデカＰＥＧ−２００００；旭電化工業株式会社製）を用いた。
当該バインダ：水和膨張性組成物の混合比を、重量比で１５：８５重量部とし、得られた混合物を、温度１００℃の押出し成形機に投入して、押出し成形により、径５０ｍｍ×長さ１０００ｍｍの円筒状に押出して、冷却し、本発明の静的破砕材としての未水和成形体を製造した。
比較例１
商品名Ｓマイト（住友大阪セメント株式会社製）を水３０重量部比率にて均一に練り混ぜてＳマイトペーストを調製した。
【００３３】
試験例１
（コンクリート破砕試験）
破砕被対象体としては、水中のコンクリート被試験体を使用した。当該コンクリート試験体には、径５０ｍｍ×長さ１０００ｍｍの円筒状の孔が穿孔されている。
次いで、実施例１で得られた静的破砕材を、上記コンクリート被試験体の孔内に充填した。充填は、極めて簡単に、かつ密実に実施することができた。
一方比較例１の静的破砕材のペーストを、それぞれ、上記コンクリート被試験体の孔内に充填した。
試験の測定条件を表１に、またその測定結果を表２に示す。
【００３４】
【表１】
2005288202.tif 000003
【００３５】
【表２】
2005288202.tif 000004
【００３６】
なお、表中の膨張圧は以下の手順により測定した。
１）ＮＫＫ（日本鋼管株式会社）製シームレス鋼管ＳＣＨ４０−２０Ａ鋼管（外径５３ｍｍ、内径５０ｍｍ）を長さ４０ｃｍに切断する。
２）この鋼管中に実施例１または比較例１による静的破砕材を装填したが、その方法は各々以下のようである。
即ち、実施例１にあっては、均一な混合物を押出し成形によって、外径４９．９ｍｍ、内径２ｍｍの中空円筒状に成形し、これを該鋼管内部に挿入・装填し、さらに２ｍｍの内径穴内に水和反応させるべく水を注入した。
比較例１にあっては、前記コンクリート破砕試験に用いたペーストを注入充填した。
【００３７】
３）次に該鋼管の外径の円周方向に添って、株式会社東京測器研究所製リード線付き一般用ひずみゲージＦＬＡ−６−１１を、当該ひずみゲージのマニュアル通りに装着した。
４）以上の１）から３）の作業手順により、該鋼管内部の静的破砕材はいずれも水和反応により著しい体積膨張を起こし、この膨張力が該鋼管の外径表面に引っ張り伸びひずみとなって現れた。この引っ張り伸びひずみを前記３）で装着したひずみゲージにより測定し、鋼管の弾性係数と乗算して膨張圧を算定した。
【００３８】
表２より、本発明の静的破砕材による破砕は、破砕方法が著しく簡便化できるとともに、従来品とほぼ同等の破砕ができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】静的破砕方法を概略的に示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  コンクリート構造体
２  穿孔
３  破砕対象部分
４  静的破砕材
５  容器
６  後仕上げ部分
【図１】
2005288202.tif 000005