JP2004270418A

JP2004270418A - 有筋コンクリート構造物の破砕工法

Info

Publication number: JP2004270418A
Application number: JP2003105877A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Iguma; 桂一郎猪熊; Masumi Kuga; 益巳久我
Original assignee: NIKKO GIKA KK
Current assignee: NIKKO GIKA KK
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】穿孔作業音が小さく、破砕飛石がなく、堅硬物、特に有筋コンクリートを破砕する。
【解決手段】被破砕体に口径約２０ｍｍ前後の装薬孔２を穿孔する。穿孔には、騒音の少ない電動ドリルを用いる。装薬孔２には、破砕薬３、例えばアルミニウムと酸化第二銅及び／または酸化第二鉄の混合物からなるテルミット剤のみを装填する。破砕薬３の点火には，高抵抗線５を直接破砕薬３に挿入して電気的に行う。本発明では、特に有筋コンクリート構造物を破砕するにあたり、かぶりコンクリートを鉄筋から剥離する工程と、剥離されたコンクリート塊を破砕する工程の二段階で行うことにより、破砕し難かった有筋コンクリートを少量のテルミット剤のみで、簡単、安全に、大きな騒音を発生させることなく市街地でも破砕できるようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木や建築現場における岩石やコンクリート構造物等の堅硬物の破砕工法、特に破砕薬としてテルミット剤を用いた有筋コンクリートの破砕工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
破砕薬としてテルミット剤を用いた岩石やコンクリート構造物等堅硬物の破砕工法としては、テルミット剤とガス発生剤を組み合わせた工法が一般に用いられている（特許文献１、２）。また、テルミット剤と水蒸気爆発とを組み合わせた工法（特許文献３、４）や、テルミット剤単独使用による工法も知られている。（特許文献５、６）。
【特許文献１】特開昭６３−３１９２８５号
【特許文献２】特開平２−２０４３８４号
【特許文献３】特開２００２−１１５３号
【特許文献４】特開平５９−１３４２９４号
【特許文献５】特開昭４８−６７４１４号
【特許文献６】特開昭４８−８９５３２号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
破砕薬として、テルミット剤を主剤とする堅硬物の破砕工法において、特許文献１、２に示すようにガス発生剤を併用するのは、テルミット剤の熱応力のみでは、実用に十分な破砕力が期待できないからである。しかし、ガス発生剤を併用すると、３００リットル／ｋｇ程度の多量のガスが瞬時に発生し、破砕片が遠距離まで飛散する飛石の危険性がある。このため、特に市街地でのコンクリート構造物の破砕への適用は、いちじるしく制約される。
【０００４】
ガス発生剤に代えて特許文献３に示すように水を用いるか、あるいは特許文献４に示すように石灰系膨張剤水ペーストを用い、テルミット剤の高温燃焼で水蒸気爆発させ、堅硬物を破砕する工法も試みられている。しかし、水蒸気爆発を利用する工法も、ガス発生剤を併用する工法と飛石の危険性は変わらない。加えて、石灰系膨張剤の先行破砕による堅硬物の亀裂からの水蒸気圧の逸散により所期の破砕効果を期待できないおそれがある。
【０００５】
一方、特許文献５、６に示すように、テルミット剤単独による堅硬物の破砕工法も提案されている。しかし、特許文献５，６では、テルミット剤により堅硬物に亀裂や罅を入れるだけで、破砕は主としてハンマーの打撃によっている。
【０００６】
前記いずれの場合も、装薬孔の口径は３２〜５０ｍｍφ程度で、穿孔には空圧さく岩機またはクローラドリルが用いられていた。このために、穿孔時の騒音が大きく、破片の飛散とともに、都心部での施工の障害となっていた。
【０００７】
本発明の第一の目的は、破砕片の飛散を防止するとともに、テルミット剤単独使用による有筋コンクリート構造物の破砕工法を提供するにある。
【０００８】
本発明の第二の目的は、破砕片の飛散を防止するとともに、テルミット剤単独使用による堅硬物の低騒音破砕工法を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の目的を達成した有筋コンクリート構造物の破砕工法は、金属粉末と金属酸化物から主としてなるテルミット剤の高温発熱を利用して有筋コンクリート構造物を破砕する工法であって、鉄筋の内側直近に小口径の装薬孔を穿孔し、装薬孔に実質的に無ガスのテルミット剤のみを充填し燃焼させ、かぶりコンクリートを鉄筋から剥離させる第一工程と、剥離したコンクリート塊に小口径の装薬孔を穿孔し、装薬孔に実質的に無ガスのテルミット剤のみを充填し燃焼させ、コンクリート塊を破砕する第二工程とからなることを特徴としている。
【００１０】
使用するテルミット剤は、アルミニウムと、酸化第二銅及び／または酸化第二鉄とからなるのが望ましい。
【００１１】
装薬孔の口径は、約１８〜２５ｍｍφの範囲が穿孔効率がよく、また、複雑な構造の有筋コンクリート構造物には好適である。
【００１２】
装薬孔の穿孔は、口径が小さいことから、騒音の少ない電動ドリルの使用が可能である。
【００１３】
テルミット剤の点火には、点火薬と高抵抗線からなる点火具を用いてもよいが、テルミット剤に高抵抗線を直接挿入点火することもできる。
【００１４】
本発明の第二の目的を達成した堅硬物の破砕工法は、金属粉末と金属酸化物から主としてなるテルミット剤の高温発熱を利用して堅硬物を破砕するに際し、堅硬物に電動ドリルを用いて口径約１８〜２５ｍｍφの装薬孔を穿孔し、装薬孔にアルミニウムと、酸化第二銅及び／または酸化第二鉄とからなる実質的に無ガスのテルミット剤のみを充填し、テルミット剤を燃焼させることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に図面に従って、本発明の実施の形態を詳述する。図１（イ）において、被破砕体１は、第一発明では有筋コンクリート構造物であり、第二発明では有筋コンクリートを含むコンクリート構造物、転石、岩石、岩盤等の堅硬物である。特に本発明は、都心部や市街地、あるいは周囲に道路その他公共物のある地域での堅硬物の破砕に好適である。
【００１６】
第一発明と第二発明に共通する基本的な破砕工法として、まず図１（イ）に示すように、被破砕体１に装薬孔２を穿孔する。装薬孔２の口径は、望ましくは１８〜２５ｍｍφ、被破砕体によって異なるが、孔長は５０〜８０ｃｍ程度でよい。最小抵抗線は約８〜１２ｃｍ、孔間隔は約２０〜３０ｃｍが実際的である。装薬孔２にはあらかじめ容器（図示せず）に充填された破砕薬３を装填するのが望ましい。装薬量は、後述のテルミット剤の場合，一容器宛約２０〜５０ｇ、一装薬孔宛通常一容器を装填する。装薬孔３の上部空隙部は、孔口までセメントモルタル等からなる填物４で塞ぐ。破砕薬３の点火は、常法による電気点火管を用いることもできるが、本発明では、図１（ロ）に示すように、２本の導線７、７ａの末端に架橋された高抵抗線５、例えば白金線を破砕薬３の中に直接挿入し、電気的に点火することもできる。破砕薬が後述するテルミット剤の場合には、特別の点火薬を充填した電気点火管を用いなくても、高抵抗線５で直接電気的に点火することができ、構造的に簡便かつ安価である。６は間隔保持用の固定部材、７、７ａは導線である。
【００１７】
本発明に使用する破砕薬３には、アルミニウムと金属酸化物の一種または二種以上、例えば酸化第二銅と酸化第二鉄の混合物からなるテルミット剤を用いる。この組成の特徴は、次に示すように反応生成物が金属及び金属酸化物のみで、実質的に無ガス生成物からなることである。
２Ａｌ＋３ＣｕＯ＝Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｃｕ
２Ａｌ＋Ｆｅ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋２Ｆｅ
４Ａｌ＋３ＣｕＯ＋Ｆｅ_２Ｏ_３＝２Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｃｕ＋２Ｆｅ
【００１８】
前記反応は、一般にテルミット反応と称されるもので、非常に反応性に富み、爆薬のような限界薬径はなく、本発明のように小口径でも確実かつ安定した燃焼が得られる。テルミット反応による堅硬物の破砕機構は、２０００〜３０００℃という高い反応温度で、装薬孔３内の空気を瞬時に膨張させ、膨張圧の作用により被破砕体１を破砕するものである。しかし、前述のように反応生成物が実質的に無ガスであるため、図３の試験剤圧力−時間曲線１Ｘに示すように膨張圧の減衰は早く、破砕片に推進作用を与えるだけのエネルギーはない。したがって、テルミット剤のみによる本発明の堅硬物の破砕工法では、飛石のおそれはなく、市街地や道路他公共物近傍での破砕にも安全に適用できる。
【００１９】
加えて本発明では、装薬孔３が小口径であることから、穿孔機として常用の空圧さく岩機に代わって、電動ドリルを使用する。空圧さく岩機は圧縮空気の噴出音及びビットの岩石等への打撃音が大きいが、電動ドリルはモーターによりドリル刃を回転させる機構であるため噴出音及び打撃音がなく回転音のみで、機構的にも実証的にも、例えば表４に示すように静かな穿孔が可能である。
【００２０】
本発明の第一発明による有筋コンクリート構造物の破砕工法では、先ず第一工程として、有筋コンクリート構造物１の鉄筋直近の内側に装薬孔２を電動ドリルで穿孔する。装薬孔２には、前述の基本破砕工法にしたがって、装薬３の充填された容器を装填し、電気的に点火、燃焼させる。第一工程で、かぶりコンクリートは鉄筋から剥離し、鉄筋は剥き出しになる。次いで第二工程として、剥離したコンクリート塊に対して、前記同様の基本破砕方法で破砕、小割りする。かぶりコンクリートが剥離し、鉄筋が剥き出しになったコンクリート塊の破砕は、きわめて容易である。本発明では、この二段階工法の採用により、常法では破砕し難い有筋コンクリート構造物を小口径、小薬量のテルミット剤のみで、安全かつ低騒音にて破砕できる。有筋コンクリート構造物の大部分は、市街地あるいは道路等公共物近傍に存在するので、本発明の有筋コンクリート構造物の破砕工法は、きわめて実用性が高い。
【００２１】
本発明の第二発明による堅硬物の破砕工法は、前述の基本破砕工法を適用するだけでよい。これにより、とりわけ市街地等の堅硬物を飛石のおそれなく、騒音公害もなく破砕できる。
【００２２】
【実施例１】
被破砕体として、次の仕様の鉄筋コンクリートを用いた。
破砕体の大きさ：８００×８００×８００ｍｍ
主鉄筋：Ｄ１９異形鉄筋、鉄筋間隔１００ｍｍ
帯鉄筋：Ｄ１３異形鉄筋、鉄筋間隔１４０ｍｍ
鉄筋量：１５６．３ｋｇ／ｍ^３
コンクリート強度：２８日標準強度２４ＭＰａ
【００２３】
かぶりコンクリートを剥離する第一工程では、電動ドリル（日立ＰＲ２５Ｂ）を用いて、前記鉄筋コンクリートに孔径２０ｍｍ、孔長５５ｃｍの穿孔を行った。穿孔位置は、鉄筋の直近内側とした。最小抵抗線は１００ｍｍ、孔間隔は２００ｍｍとした。
【００２４】
破砕薬として、次の３種類のテルミット剤を用いた。
Ａ：アルミニウム２３重量％、酸化第二銅７７重量％からなる混合物
Ｂ：アルミニウム２５重量％、酸化第二鉄７５重量％からなる混合物
Ｃ：アルミニウム２６重量％、酸化第二銅６９重量％、酸化第二鉄５重量％か
らなる混合物
【００２５】
破砕薬は、直径１５ｍｍ、長さ１１０ｍｍのプラスチック容器に２０ｇ宛充填した。１孔に容器１本宛装填した。穿孔空間部には，セメントモルタルを孔口まで充填して閉塞した。テルミット剤の点火には、図１（ロ）に示す高抵抗線として直径０．０３ｍｍの白金線を用い、電気点火した。テルミット剤の燃焼による、かぶりコンクリートの剥離結果は表１に示すとおりである。
【００２６】
【表１】

【００２７】
かぶりコンクリートの剥離したコンクリート塊を破砕する第二工程では、同じ破砕薬ＡＢＣをそれぞれ充填した容器を、各コンクリート塊に穿孔された装薬孔に装填し、電気点火した。その結果、コンクリートには多数の亀裂が生じ、破砕された。破砕結果は、表２に示すとおりである
【００２８】
【表２】

【００２９】
【実施例２】
被破砕体として、幅１．０ｍ×幅１．５ｍ×高さ１．１ｍの中硬砂岩からなる転石を用いた。電動ドリル（日立ＰＲ２５Ｂ）により、転石に穿孔径２０ｍｍ、長さ６５ｃｍの穿孔を行った。最小抵抗線及び孔間隔は３５ｃｍから４０ｃｍの範囲内として、６孔を穿孔した。実施例１と同じ破砕薬ＡＢＣをそれぞれ１容器５０ｇ充填した。この容器を１孔に１本宛装填し、実施例１と同様に電気点火した。破砕結果は、表３に示すとおりである。
【００３０】
【表３】

【００３１】
表３から明らかなように、転石は所望の大きさに小割された。電動ドリルの使用で、穿孔作業時に穿孔音は小さく、破砕時の飛石も認められなかった。
【００３２】
【試験例１】
実施例１に示す破砕薬Ａ（試験剤）と、アルミニウムと酸化第二銅と酸化第二鉄混合物からなるテルミット剤に、硫酸アルミニウム（含水塩）からなるガス発生剤を混合した蒸気圧破砕薬剤（日興技化株式会社製、商品名ダイレックス）（比較剤）とを、容積７．４８リットルの密閉耐圧容器内で燃焼させ、燃焼圧力の発生挙動を測定した。圧力計には、ひずみゲージ型高温用水冷式エンジン指圧計（共和電業製、型式ＰＥ−３０ＫＦ）を用いた。圧力−時間曲線のピーク圧力を同一値で比較するため、試験剤は１０ｇ、比較剤は１４ｇを用いた。測定結果を図３に示す。
【００３３】
図３に示すように、比較剤の圧力−時間曲線２Ｘに比べると、試験剤の圧力−時間曲線１Ｘでは、圧力の立ち上がりは急で、最高圧力に到達後の圧力の減衰が早い。したがって、破砕が完了すると、破砕片に作用する推進エネルギーがなくなり、飛石の発生を防止できる。
【００３４】
【試験例２】
本発明で装薬孔の穿孔に使用する電動ドリルと、従来の穿孔に常用されている空圧さく岩機による穿孔時の騒音を比較測定した。試験には、表４に示す電動ドリルＡ、Ｂ及び空圧さく岩機を用いた。被破砕体には、実施例１に示す鉄筋コンクリートを使用し、屋外にて３０ｍ離れた位置の穿孔音を測定した。測定には、積分型普通騒音計（株式会社リオン社製ＮＬ−０６）を用いた。測定結果を表４に示す。
【００３５】
電動ドリルＡ、Ｂによる穿孔音は、空圧さく岩機の穿孔音に比して、騒音レベルが１７〜２１ｄＢ低いことが分かった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、下記の利点を有し、特に市街地での有筋コンクリート構造物の破砕や、堅硬物の破砕に有用である。
（１）有筋コンクリート構造物であっても、かぶりコンクリートを鉄筋から剥離する工程と、剥離したコンクリート塊を破砕する工程の組み合わせにより、少量のテルミット剤のみで破砕できる。
（２）有筋コンクリート構造物でも、その他の堅硬物でも、実質的に無ガスのテルミット剤しか使用しないので、破砕片の飛散がなく安全である。
（３）有筋コンクリート構造物でも、その他の堅硬物でも、装薬孔の口径が小さく、電動ドリルで穿孔するため、穿孔時の騒音が小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる破砕方法を示す縦断面図で、（イ）は破砕薬の充填方法、（ロ）は点火具の装着方法を示す。
【図２】本発明に係わる有筋コンクリート構造物の破砕方法を示す部分図で、（イ）は第一工程の穿孔配置を示す平面図、（ロ）は第一工程の穿孔配置を示す縦断面図、（ハ）は第二工程の穿孔配置を示す平面図である。
【図３】破砕薬を密閉耐圧容器内で燃焼させて、燃焼圧力の発生挙動を測定した圧力−時間曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１被破砕体
２装薬孔
３破砕薬
４填物
５高抵抗線
６固定部材
７、７ａ導線
８主鉄筋
９帯鉄筋

Claims

金属粉末と金属酸化物から主としてなるテルミット剤の高温発熱を利用して有筋コンクリート構造物を破砕する工法であって、鉄筋の内側直近に小口径の装薬孔を穿孔し、装薬孔に実質的に無ガスのテルミット剤のみを充填して燃焼させ、かぶりコンクリートを鉄筋から剥離させる第一工程と、剥離したコンクリート塊に小口径の装薬孔を穿孔し、装薬孔に実質的に無ガスのテルミット剤のみを充填して燃焼させ、コンクリート塊を破砕する第二工程とからなることを特徴とする有筋コンクリート構造物の破砕工法。
テルミット剤が、アルミニウムと、酸化第二銅及び／または酸化第二鉄とからなることを特徴とする請求項１記載の有筋コンクリート構造物の破砕工法。
装薬孔の口径が約１８〜２５ｍｍφの範囲であることを特徴とする請求項１記載の有筋コンクリート構造物の破砕工法。
装薬孔を電動ドリルで穿孔することを特徴とする請求項１または３記載の有筋コンクリート構造物の破砕工法。
テルミット剤に高抵抗線を直接挿入して点火することを特徴とする請求項１記載の有筋コンクリート構造物の破砕工法。
金属粉末と金属酸化物から主としてなるテルミット剤の高温発熱を利用して堅硬物を破砕するに際し、堅硬物に電動ドリルを用いて口径約１８〜２５ｍｍφの装薬孔を穿孔し、装薬孔にアルミニウムと、酸化第二銅及び／または酸化第二鉄とからなる実質的に無ガスのテルミット剤のみを充填し、テルミット剤を燃焼させることを特徴とする堅硬物の破砕工法。