JP2006102639A - 静的破砕用補助具 - Google Patents

Abstract

【課題】
破砕対象物の表面に対して、効率よく破砕を行うことを可能とし、破砕作業を極めて安全かつ効率良く行うことを可能とする静的破砕用補助具を提供すること。
【解決手段】
破砕対象物に穿孔１を設け、該穿孔１内に膨張性破砕材を充填し、該破砕材の膨張により破砕対象物を破砕する静的破砕工法に用いる静的破砕用補助具において、穿孔１内に配置される底板３と、該底板より面積が大きくかつ穿孔外に配置される天板２０と、両者を連結する連結手段２３，２１とを有することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、静的破砕用補助具に関し、詳しくは、破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に膨張性破砕材を充填し、該破砕材の膨張により破砕対象物を破砕する静的破砕工法に用いる静的破砕用補助具に関する。

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ウォータージェット工法等の、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、橋梁等の構造物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。またウォータージェッ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上、コストが高い。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。

これに対し、セメント等の膨張材を破砕材として用いてコンクリート等の構造体を静的に破砕する方法が、提案されている。特許文献１乃至特許文献３においては、特に、破砕対象物に充填された破砕材の吹き出し防止や、破砕材の膨張圧力を有効に利用するため、破砕対象物に設けられた穿孔内において、破砕材を天板と底板とからなる２つの板状体の間に保持する構成が開示されている。
特開昭６０−８５１９３号公報 特開昭６１−３６４６３号公報 特開平９−２３４３８９号公報

図１は、従来の破砕材の保持の様子を示したものである。図１のように、穿孔１の内部に、底板３と天板４を棒状又は紐状のつなぎ材である連結手段で構成される補助具を配置すると共に、該底板３と該天板４との間に、膨張性破砕材２を配置する。この構成により、該破砕材２が膨張することにより、上下方向の圧力は、底板３及び天板４により抑圧され、穿孔口からの破砕材の吹き出しが効果的に抑制される。しかも、この底板３及び天板４の作用により、内部圧力は、穿孔部の穿孔方向に対する垂直な方向（図１の横方向）に主に作用することとなり、破砕対象物を容易に破砕することが可能となる。この際の穿孔１の内壁等に作用する圧力の状態を、図２に示す。

しかしながら、従来のものは、膨張性破砕材の上方向の圧力により天板４が浮き上がるのを防止するため、底板と天板との各面積を同じに構成しており、しかも、膨張性破砕材を底板３と天板４とにより、漏れが無いよう保持する必要があり、図１に示すように天板の位置が、穿孔１の内部に配置されていた。しかも、破砕対象物に穿孔１を形成する場合には、角欠けや穿孔機の軸ぶれなどにより、穿孔口に欠け部６が生じ易く、天板４の位置は、より一層、穿孔１の内部に配置されることとなっていた。

このような従来の補助具を利用する場合には、穿孔１の内部における穿孔方向に対し垂直な方向の圧力分布を見ると、図２の１０に示すように、穿孔方向の中央部分を中心とする圧力分布１０となり、穿孔口付近（欠け部６近傍）には、殆ど膨張圧が付与されていないこととなる。

本発明の目的は、上記問題を解決し、破砕対象物の表面に対して、容易に破砕を行うことを可能とし、破砕作業を極めて安全かつ効率良く行うことを可能とする静的破砕用補助具を提供することである。

請求項１に係る発明は、破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に膨張性破砕材を充填し、該破砕材の膨張により破砕対象物を破砕する静的破砕工法に用いる静的破砕用補助具において、穿孔内に配置される底板と、該底板より面積が大きくかつ穿孔外に配置される天板と、両者を連結する連結手段とを有することを特徴とする。
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。

また、請求項２に係る発明では、請求項１に記載の静的破砕用補助具において、該天板は、穿孔口の面積より大きな面積を有することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の静的破砕用補助具において、該天板は、該連結手段に対して着脱自在に構成されることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該天板は、破砕対象物の穿孔側に該穿孔口を覆う凹部が形成されていることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該天板は、該連結手段により、底板に対し近接又は離間可能に構成されていることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該天板に対する連結手段は、連結用具に連結位置自在にロックできる金具を利用することを特徴とする。

また、請求項７に係る発明では、請求項１乃至６のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該膨張性破砕材は、透湿性のある袋体内に収容されると共に、該底板と該天板との間に配置されることを特徴とする。

また、請求項８に係る発明では、請求項７に記載の静的破砕用補助具において、該底板は、該袋体内に配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、静的破砕用補助具において、天板が穿孔外に配置されるため、穿孔の口部付近にも破砕材の膨張圧力を効果的に付与することができ、破砕対象物の表面側からクラックなどの破砕が進むこととなる。つまり、破砕は（１）表面にクラックが発生する、（２）クラックが内部に伝播する、の２段階で進行する。表面に膨張圧をかけることにより、上記（１）の表面クラックの発生を早め、結果として破砕スピードを上げることができる。

請求項２に係る発明により、天板は穿孔口の面積より大きな面積を有するため、穿孔の口部を天板が覆うこととなり、天板に押さえられた膨張性破砕材は、穿孔の口部付近にもより効果的に付与されることとなる。

請求項３に係る発明により、天板は連結手段に対して着脱自在に構成されるため、天板を取り外して、底板と連結手段（例えば、つなぎ材など）を予め穿孔内に配置し、膨張性破砕材を充填した後、天板を該連結手段に取り付けることが可能となる。また、後述する袋体に収容された膨張性破砕材を取り扱う場合でも、該袋体に対し連結手段を貫通させたり、あるいは袋体内に底板と連結手段を収容した後、膨張性破砕材を袋内に充填し、天板を取り付けることも可能となる。さらに、穿孔口の大きさに適合した天板を選択し、連結手段に連結することもでき、各種の作業における作業性や破砕効率の改善を図ることができる。

請求項４に係る発明により、天板は破砕対象物の穿孔側に穿孔口を覆う凹部が形成されているため、天板付近の膨張性破砕材の収容量を増加でき、穿孔の口部付近の膨張圧力をより高めることが可能となる。

請求項５に係る発明により、天板は連結手段により底板に対し近接又は離間可能に構成されているため、特に、天板と底板との間に膨張性破砕材を配置した状態で、天板を底板に近接させることにより、膨張性破砕材の充填率を高め、より早くかつより強い膨張圧を発現させることが可能となる。

請求項６に係る発明により、天板に対する連結手段は、連結用具に連結位置自在にロックできる金具を利用するため、ロック金具を手動で押し込むだけで、天板を底板側に押し付けることが可能となるため、作業性が極めて向上することとなる。なおロック金具としては、ロックできる機能であれば、特に限定されず、例えば、プッシュナット、蝶ナット及び嵌め殺し金具等を用いることができる。

請求項７に係る発明により、膨張性破砕材は透湿性のある袋体内に収容されるため、破砕材の取扱いが容易な上、補助具である底板と天板との間に配置することも、極めて容易に行うことができ、破砕作業の作業性を一層改善することが可能となる。底板、天板と一体化した膨張性破砕材を水に浸し使用することにより、強アルカリを示す膨張性破砕材を安全に使用することができる。

請求項８に係る発明では、底板は袋体内に配置されているため、底板や膨張性破砕材を袋体に収容するための開口の他に、余分な開口を袋体に形成することが無いため、作業時などに、袋体から膨張性破砕材が漏れ出す危険性を抑制することが可能となる。

本発明に係る静的破砕用補助具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。
本発明の静的破砕用補助具は、破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に膨張性破砕材を充填し、該破砕材の膨張により破砕対象物を破砕する静的破砕工法に用いる静的破砕用補助具において、穿孔内に配置される底板と、該底板より面積が大きくかつ穿孔外に配置される天板と、両者を連結する連結手段とを有することを特徴とする。

具体的には、図３を参照にして、本発明の静的破砕用補助具の原理を説明する。
破砕対象物に設けられた穿孔１に対し、穿孔１内に底板３を配置し、ボルトなどで底板に結合された連結用具２３を穿孔外に立設する。連結用具２３の上部には、天板２０がプッシュナット２１などにより連結され、天板２０と底板３との間には、膨張性破砕材が穿孔内部に充填されている。

図３のように、天板は、底板の面積より大きく、好ましくは、穿孔１の口部の面積より大きな面積を有するよう構成すると共に、該天板２０を穿孔１外に配置することで、穿孔１の欠け部６が発生している穿孔口部付近にも、十分な膨張性破砕材を充填配置できる。そして、破砕材の膨張圧力は、天板２０により、上方圧力が抑えられ、穿孔口の周辺に対して、従来のものより格段に強い破砕力を発生させることが可能となる。参考までに、穿孔方向に対して垂直な方向の圧力分布２２を、図３に模式的示す。

図３のように、本発明では、底板の面積より天板の面積が大きくなるため、破砕材の膨張で底板に加わる下方の力より、天板に加わる上方の力が大きくなり、天板が浮き上がることが懸念されるが、実際には、破砕材の横方向の膨張により、破砕材と穿孔１の内壁面との摩擦力が増加するため、天板の浮き上がりは、殆ど無いことが確認されている。

このように、穿孔の口部付近にも破砕材の膨張圧力を効果的に付与することで、破砕対象物の表面側へのクラック発生を加速することができ、結果として破砕スピードを上げることができる。

また、本発明に係る静的破砕用補助具については、各種の構成を付加することが可能であり、例えば、天板２０には、山座金などを利用し、破砕対象物の穿孔１側に穿孔口を覆う凹部を形成し、天板付近の膨張性破砕材の収容量を増加させ、穿孔の口部付近の膨張圧力をより高めることも可能である。なお、天板２０の形状については、種々のものが利用できるが、例えば、図６に示すように、天板３０として円状平板を利用する場合でも、天板の強度及び面積を調整し、天板により膨張性破砕材２の圧力を、穿孔１の口部周辺に付与することが可能である。

さらに、膨張性破砕材を収容する袋体と一体化された静的破砕用補助具は、図７（ａ）に示すように、破砕対象物の穿孔１に挿入されるが、この際に、底板３及び連結用具の一部並びに膨張性破砕材２を収容する袋体の外径ｄを、穿孔１の内径Ｄより小さくすることにより、静的破砕用補助具を円滑に穿孔１内に挿入することが可能となる。その後、プッシュナット２１を操作し、天板２０を底板に近接させることにより、袋体全体が図の上下方向に圧縮され、これに伴い袋体に収容された膨張性破砕材２は横方向にも広がり、結果として、図７（ｂ）に示すように、穿孔内部を破砕材２で充填することが可能となる。

連結手段としては、ボルトのような棒状またはワイヤなどの紐状のつなぎ材を利用することができ、つなぎ材と底板との結合は、フックやナットによる固定方法や、つなぎ材にピンを挿入し底板の移動を制限する方法、さらには、溶接や接着剤などで固定する方法など、各種の方法を採用することができる。これに対し、天板とつなぎ材との連結は、ナットやピンなども利用可能であるが、好ましくは、図４に示すように、連結用具２３を全ネジとし、該全ネジに連結位置自在にロックできるプッシュナット２６で行うことにより、必要に応じてプッシュナット２６を移動調整し、特別な道具を用いることなく、天板２０の連結手段からの着脱や連結手段に沿った移動を行うことを可能とする。

次に、本発明に係る静的破砕用補助具を利用した静的破砕工法について詳細に説明する。
図４は、袋体２５の内部に不図示の膨張性破砕材を収容し、静的破砕用補助具を取
り付けた概略図である。
具体的には、袋体２５内に、連結手段の連結用具２３を取り付けた底板３を挿入し、該袋体を静的破砕材で満たす。袋体２５の開口は、ヒートシールなど適切な締結手段により閉塞し、袋体２５から突出する連結用具２３には、天板２０、ワッシャ２４及びプッシュナット２６が取り付けられる。

膨張性破砕材を、不織布や繊維状のネットなどのように透湿性のある袋体に収容し、カプセル状に小分けして用いる方法が、簡便であり、作業者への安全性も高い。
また、図４に示した以外に、カプセル状の膨張性破砕材に対し、連結用具を貫通装着することも可能であるが、この場合には、袋体の連結用具が貫通した箇所には、開口が形成され、該開口から中の膨張性破砕材が洩れる危険性も高くなるため、図４に示すように、袋体内に、底板３等を収容することが好ましい。

図４の補助具を取り付けた膨張性破砕材は、図５及び図７に示すように、破砕対象物に形成した穿孔１の内部に設置される。静的破砕用補助具は、穿孔１に装填後（図７（ａ）参照）、プッシュナットを移動し、天板２０と底板３との間を近接させ、両者間に配置される膨張性破砕材２の充填密度を高めるよう調整する（図７（ｂ）参照）。この充填作業により、破砕材の膨張圧力の発生を早め、さらに、穿孔方向と垂直な方向（図の横方向）により高い膨張圧力を効果的に発生させることが可能となる。

その後、膨張性破砕材に水を添加し、破砕材の膨張反応を開始させる。なお、水の添加時期に関しては、補助具などの穿孔内への装着がすべて終了した時点で行う場合に限らず、水を添加した状態で、袋体２５を穿孔１内に収容させたり、袋体２５を穿孔１内に収容し、天板２０を締め付ける前に加水することも可能である。

また、天板２０の破砕対象物との位置関係については、天板２０が破砕対象物の表面に密着する必要は必ずしも無い。例えば、両者の間に隙間が形成されていても、膨張性破砕材は、膨張するに従い、両者間の隙間を埋め、結果として、天板２０により内部圧力が穿孔１の口部周辺に及び、穿孔の口部付近からのクラックなどの破砕を発生させることが可能となる。

以上の説明のように、本発明によれば、破砕対象物の表面に対して、容易に破砕を行うことを可能とし、破砕作業を極めて安全かつ効率良く行うことを可能とする静的破砕用補助具を提供することができる。特に、建築物、トンネル等のコンクリート建造物の破砕に有効に用いられ、これらの建造物の下面部のみならず、天井部、上面部、側面部等、従来は破砕が困難であった箇所にも容易に適用でき、簡便かつ効率の良い破砕が得られる。

従来の静的破砕用補助具を利用した破砕工法を示す図である。 図１の破砕材による内部圧力の状態を示す模式図である。 本発明に係る静的破砕用補助具を用いた場合の破砕材による内部圧力状態を示す模式図である。 膨張性破砕材を収容した袋体に本発明に係る静的破砕用補助具を装着した状態を示す図である。 図４の静的破砕用補助具を穿孔１内に収容した状態を示す図である。 天板に円状平板を利用した場合の静的破砕用補助具の装填状態を示す図である。 本発明に係る静的破砕用補助具を穿孔に挿入し、破砕材を穿孔内に充填する様子を示す図である。

符号の説明

１ 破砕対象物に形成された穿孔
２ 膨張性破砕材
３ 底板
４，２０，３０ 天板
５，２３ 連結用具
６ 欠け部
１０，２２ 圧力分布
２５ 袋体
２１，２６ プッシュナット

Claims (8)

1. 破砕対象物に穿孔を設け、該穿孔内に膨張性破砕材を充填し、該破砕材の膨張により破砕対象物を破砕する静的破砕工法に用いる静的破砕用補助具において、
   穿孔内に配置される底板と、
   該底板より面積が大きくかつ穿孔外に配置される天板と、
   両者を連結する連結手段とを有することを特徴とする静的破砕用補助具。
2. 請求項１に記載の静的破砕用補助具において、該天板は、穿孔口の面積より大きな面積を有することを特徴とする静的破砕用補助具。
3. 請求項１又は２に記載の静的破砕用補助具において、該天板は、該連結手段に対して着脱自在に構成されることを特徴とする静的破砕用補助具。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該天板は、破砕対象物の穿孔側に該穿孔口を覆う凹部が形成されていることを特徴とする静的破砕用補助具。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該天板は、該連結手段により、底板に対し近接又は離間可能に構成されていることを特徴とする静的破砕用補助具。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該天板に対する連結手段は、連結用具に連結位置自在にロックできる金具を利用することを特徴とする静的破砕用補助具。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の静的破砕用補助具において、該膨張性破砕材は、透湿性のある袋体内に収容されると共に、該底板と該天板との間に配置されることを特徴とする静的破砕用補助具。
8. 請求項７に記載の静的破砕用補助具において、該底板は、該袋体内に配置されていることを特徴とする静的破砕用補助具。
   

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