JP2007154442A - コンクリートはつり装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート表面をはつるコンクリートはつり装置において、高電圧パルス放電によるコンクリート破砕の際に生じる衝撃波によって容器が破損するのを防止する。
【解決手段】コンクリート表面１上に設置された筒状容器１１内に、連続気孔が形成された所定厚さのスポンジ状体３０を、コンクリート表面１に密着するように収容する。スポンジ状体３０が吸水状態となるように絶縁水１２を筒状容器１１内に満たす。このとき端子先端１３ａがコンクリート表面１に接触するように、放電電極１３＋，１３−を所定間隔をあけてスポンジ状体３０を貫通して立設する。放電電極１３＋に付与される高電圧パルスをコンクリート表面１から内部に伝播させて、放電電極１３＋，１３−間のコンクリート表面１を薄層状にはつることができるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明はコンクリートはつり装置に係り、高電圧パルス放電によるコンクリート破砕の際に生じる衝撃波による容器の破損等を確実に防止できるようにしたコンクリートはつり装置に関する。

従来、高電圧パルス放電を利用した岩石やコンクリートの破砕工法が提案されている（特許文献１参照）。この種の高電圧パルス放電を利用したコンクリートの破砕作業は、たとえば絶縁流体で覆われたコンクリート表面に、所定の離れをもって配置された放電端子およびアース端子を接触させ、放電端子側に高電圧パルスを印加させ、放電端子およびアース端子が接触しているコンクリートの表面を所定範囲にわたり、破砕するものである。この高電圧パルス放電によってコンクリートを破砕する原理としては、通常は絶縁体として作用せず、高電圧パルスを作用させたときにあたかも絶縁体として作用する水（以下、本明細書では、常時は導体であるが、高電圧パルス作用時にあたかも絶縁体として用いる水を「絶縁水」と呼ぶ。）でコンクリート表面が満たされることにより、放電は微細な空気泡などを含有するコンクリート内部を通り、放電経路内部が高圧プラズマ化し、コンクリートが破砕されるメカニズムからなりたっているものである。

なお、本明細書では、大きな岩石やコンクリートを小割りのブロックに破砕させるような芯抜き破砕作業等に対して、特にコンクリートの表面の所定の範囲を数mm〜十数cmの範囲で薄層に割り、剥がすように破砕する作業を「はつり」と呼んでいる。したがって、本明細書では、破砕、はつり、破砕する、はつる等の語を、ほぼ同義に用いている。

特開平９−１１９２８３号公報。 特開平１１−２３６７９３号公報。

ところで、特許文献１では、絶縁流体としてディーゼルオイル、水、海水、グリース、作動油等を用いて、立設された電極を破砕対象である岩石等の内部に向かって進行するように構成されている。そしてその破砕された空間内に絶縁流体を貯留させて、連続した破砕作業を行うようにしているが、特許文献２のように、破砕ヘッドを用いて絶縁流体に加圧して破砕対象物内に制御浸透させることは考慮していないので、破砕対象物の破砕の効率が悪いという問題があった。

一方、特許文献２では、破砕ヘッド内の絶縁流体に加圧することにより、破砕対象物内の所定深さまで絶縁流体を制御させながら浸透させるようになっている。このため、破砕対象物の内部の深い位置に放電経路を形成して破砕面を生じさせることができるので、効率の良い破砕作業が実現するとしている。

しかし、たとえばコンクリート表面の所定の平面範囲を所定の深さではつるようなはつり作業では、はつり作業を行う方向に放電電極端子を所定の距離だけ移動させていくので、特許文献２に示したような破砕ヘッドの他に流体加圧装置からの供給管を連結させた状態で、移動した位置において破砕ヘッドをコンクリート表面に密着させ、その破砕ヘッド内に絶縁流体を加圧供給する作業を連続して行う手順を繰り返さなければならない。このため、破砕作業がきわめて煩雑で非効率的になるという問題があった。

また、高電圧パルスの絶縁流体としては水が一般に用いられているが、水等は非圧縮性流体であるため、高電圧パルスがコンクリート内を伝播した際の衝撃波が水中にも伝播すると、その衝撃波は減衰することなく、絶縁流体を収容する容器に作用することになる。したがって、容器を構成する材料の強度が不足する場合には、絶縁容器が破損してしまうおそれがある。これを防止するために、絶縁容器の強度を高め、容器に用いられる材料の厚さ等を増して対応することも考えられるが、コスト増となり、また絶縁容器の重量が重くなるため、コンクリート表面を移動させる際に、作業負担が増加する。

さらに、放電電極を収容した絶縁容器内に絶縁体としての水を貯水した状態でコンクリートはつりを行うが、はつり対象がコンクリート壁面や天井面である場合、絶縁容器と、容器内に収容される絶縁体としての水の量を、コンクリート破砕機能を発揮可能な範囲で最小限することがコンクリートはつり作業の効率化につながる。

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、高電圧パルスによるコンクリートはつり作業において、コンクリートはつり作業において生じる衝撃波等に対して十分な安全性を確保した装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明はコンクリート表面上に設置された筒状容器内に、連続気孔が形成された所定厚さのスポンジ状体を、前記コンクリート表面に密着するように収容し、該スポンジ状体が吸水状態となるように絶縁水を前記筒状容器内に満たすとともに、端子先端が前記コンクリート表面に接触するように、放電電極を所定間隔をあけて前記スポンジ状体を貫通して立設し、前記放電電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート表面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート表面を薄層状にはつりとることを特徴とする。

前記筒状容器の下端周縁と前記コンクリート表面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することが好ましい。

また、コンクリート壁面へのはつり作業に対しての装置として、コンクリート壁面に向けて押圧した状態で設置され絶縁水が満たされた筒状容器内に、連続気孔が形成された所定厚さのスポンジ状体を、前記コンクリート壁面に密着するように収容し、該スポンジ状体が吸水状態となるように絶縁水を前記筒状容器内に満たすとともに、端子先端が前記コンクリート壁面に接触するように、放電電極を所定間隔をあけて前記スポンジ状体を貫通して立設し、前記放電電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート壁面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート壁面を薄層状にはつることを特徴とする。

前記スポンジ状体は、ＰＶＡ樹脂の成形品を用いることが好ましい。

また、前記筒状容器の先端周縁と前記コンクリート壁面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することが好ましい。

本発明によれば、高電圧パルス破砕によって生じる衝撃波による容器等への衝撃を緩和し、容器の破損等を防止し、コンクリートはつり作業を効率よくすすめることができるという効果を奏する。

以下、本発明のコンクリートはつり装置の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のコンクリートはつり装置１０（以下、単にはつり装置１０と記す。）の一実施例で、はつり装置１０の本体部内の放電電極１３の設置状態をわかるように、装置の一部を断面で示した概略全体構成図である。同図に示したように、はつり装置１０の本体部は、はつり作業の対象となるコンクリート表面上に載置された筒状容器１１と、この筒状容器１１内には図示しない支持フレームに保持された２本の放電電極１３が所定間隔をあけて設置されている。

公知の高電圧パルス発生装置５から導出された導線６が接続された２本の放電電極１３（陽極電極端子１３＋、陰極電極端子１３−）の先端を、コンクリート表面１に所定の離れをあけて接触させ、一定の時間間隔をあけて発生させる高電圧パルスを陽極端子１３＋側からコンクリート表面１に放電させ、パルス電流を、陰極端子１３−側までコンクリート内を導通させることで生じる衝撃力をコンクリート内に伝播させることで、２本の放電電極間で、所定の幅、深さまでのコンクリート表面１を薄い塊状に剥離して破砕させることができる。本実施例では、放電電極１３は、端子先端１３ａを構成するφ５mmの銅線の周囲を高密度ポリエチレン樹脂被覆材１３ｂで絶縁被覆した自立可能な棒状体から構成されている。なお、本実施例では、高電圧パルス発生源として、２００ｋV，４００ｋV程度の高電圧電源と、この高圧電源を所定のパルス電圧として対象に印加可能な電荷容量のコンデンサを備えた公知の高電圧パルス発生装置５が用いられている。

この放電電極１３を収容する筒状容器１１の直径は、はつり範囲を規定する放電電極１３の端子間距離Ｌに応じて決定することができる。容器の高さは、上述したように、コンクリート側での破砕が確実に行われるように、絶縁体としての水が所定の水深Ｄだけ確保される際、放電電極間距離Ｌの１／２倍程度以上の水深を確保することができる程度の寸法にすることが好ましい。

さらにこの筒状容器１１内のコンクリート表面１側の所定厚にわたり、衝撃緩衝部材３０が筒状容器１１の内部に密着するように収容されている。この衝撃緩衝部材３０は、本実施例ではスポンジ状体（以下、実施例としてのスポンジ状体に符号３０を付す。）からなり、材質としてはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂を不溶化して生成したホルマール樹脂からなるスポンジ状体３０としたものである。このスポンジ状体３０は、自立性があり比較的剛性を有するブロック形状からなるが、内部に形成された連通気孔により、非常に高い保水性を示す。このスポンジ状体３０の一部を貫通するように、上述した２本の放電電極１３が立設されている。

一方、筒状容器１１の下端にはコンクリート表面１との密着性を高めるためのシール部材が固着されている。本実施例では、このシール部材２０として、コンクリート表面１の凹凸に追従して変形可能な材質を有する弾性成形部材としてシリコーン樹脂が用いられているが、たとえば自己接着性を示す非加硫ブチルゴム等の軟質合成ゴム、各種軟質ゴムエラストマー系、ウレタン系エラストマー、ゲル状を呈する軟質ウレタン樹脂等、筒状容器１１と、凹凸形状のあるコンクリート表面１との間の隙間を閉塞可能な各種材料を用いることができる。

また、筒状容器１１内には図示しない水供給管３が配管されており、外部貯水容器４内に貯留されている水１２が、破砕作業に先立って外部ポンプＰの稼働によって筒状容器１１内の所定水深まで供給される。そして、破砕作業後、筒状容器１１内のコンクリート破砕片が混ざった水１２は再度、外部貯水容器４に還流されるようになっている。

この筒状容器１１内に貯水される水は、各種増粘剤を含んだ粘性水を用いることも、漏水防止の観点からは好ましいが、本実施例では、スポンジ状体３０への吸水性を重視して、通常の水道水を用いている。また、スポンジ状体３０自体、高い保水性を有するため、このスポンジ状体３０とシール部材２０とにより、筒状容器１１の下端からの漏水は十分防止できる。

次に、図２は、コンクリート壁面７のはつり作業に、はつり装置１０を適用した例を示した説明図である。同図に示したように、筒状容器１１は内部に粘性水を貯水するために、水密性を有する脱着可能な蓋部１５を有している。そして、この蓋部で覆われ、放電電極１３距離Ｌに対して幅Ｄ（＝＞１／２Ｌ）が確保された筒状容器１１は固定バンドを介してコンクリート表面１に施工されたアンカー部に保持されている。また、筒状容器１１内には壁面に密着するようにスポンジ状体３０が収容されている。この状態で筒状容器１１内には水１２がほぼ満水状態まで貯水されている。

なお、本実施例では固定バンド８によって筒状容器１１が固定されてるが、筒状容器１１を壁面に固定するその他の固定機構として、たとえばブーム操作により各種作業が可能な重機のブーム先端アタッチメントとしてこの筒状容器１１を搭載する架台を設け、ブーム操作により、架台上の筒状容器１１を、対象となるコンクリート壁面７に適度な押圧力によって配置させることも可能である。

［コンクリートはつり作業］
通常のコンクリートはつり作業では、図３に示したように、コンクリート表面１と筒状容器１１内周面に密着させたスポンジ状体３０を筒状容器１１内に収容し、所定の水深まで絶縁水１２を貯水し、高電圧パルスを作用させて、放電電極１３の端子間でのコンクリートはつり作業を行う。これにより、コンクリート表面近傍に発生する衝撃波はスポンジ状体３０により衝撃が吸収され、筒状容器１１等への衝撃は大きく緩和される。

次いで、コンクリート表面１の広範囲にわたり、はつり作業を行う場合のスポンジ状体３０の適用について、図４各図を参照して説明する。まず、すでにはつり作業が進行し、コンクリート表面１が凹状となっている場合、その最深部に合わせた分だけスポンジ状体３０の下部３０ａを筒状容器１１の下端から突出させ、この状態で筒状容器１１をコンクリート表面１に載置する。そのとき、スポンジ状体の上面にリング状の加圧板１６を載置し、スポンジ状体３０の下面３０ｂ、特に外周部分３０ｃを確実にコンクリート表面１に密着させる。これにより、放電電極１３の端子部分に空気を連行させることなく、高電圧パルス破砕を行うことができる。

図５各図は、図２に示したコンクリート壁面７のはつり作業に適用可能なはつり装置１０の変形例を示した断面図である。上述したように、ＰＶＡ樹脂のスポンジ状体３０はきわめて保水性がよいため、はつり規模によっては、図２に示したようなスポンジ状体３０の背面に絶縁水の貯水部を有しない軽量タイプのはつり装置１０を用いることができる。同図（ａ）に示したはつり装置１０では、扁平な筒状容器１１内に、高い保水状態のスポンジ状体３０のみが収容され蓋１５でスポンジ状体３０が押さえられるように覆われ、固定バンド８で壁面７に押圧されている。このタイプのはつり装置１０では、連続気孔内に保水された水により、十分絶縁性能が得られるので、図示したようなコンパクトな形状のはつり装置１０とすることができる。同図（ｂ）は、重機（図示せず）のブーム先端アタッチメントの架台にこの筒状容器１１を搭載した例を示したものである。図示したように、コンパクトで軽量のコンクリートはつり装置１０は、ブーム操作３５により対象となるコンクリート壁面７に容易に押圧させることができる。

図６各図は、図４各図に示したのと同様に、コンクリート壁面７を広範囲にはつる場合に、図６（ａ）に示したスポンジ状体３０を収容したはつり装置１０を用いた実施例を示した例である。はつり装置１０を搭載したブーム３５の押圧力により同図（ｂ）に示したように、筒状容器１１内のスポンジ状体３０をコンクリート壁面７のはつり範囲に確実に押圧することできる。なお、この構造のはつり装置１０はブーム３５の旋回方向により、天井面等にも向けることができるため、コンクリート構造の各部のはつり作業において、きわめて高い適用性を発揮することができる。

本発明のコンクリートはつり装置の全体構成を示した一部断面図。 はつり装置をコンクリート壁面に適用した例を示した一部断面図。 はつり装置のスポンジ状体をコンクリート表面に密着させた状態を示した説明図。 凹んだコンクリート表面にはつり装置のスポンジ状体を密着させる各状態を示した説明図。 コンクリート壁面にはつり装置のスポンジ状体を密着させる各状態を示した説明図。 凹んだコンクリート壁面にはつり装置のスポンジ状体を密着させる各状態を示した説明図。

符号の説明

１ コンクリート表面
５ 高電圧パルス発生装置
７ コンクリート壁面
１０ はつり装置
１１ 筒状容器
１２ 絶縁水（粘性水）
１３ 放電電極
２０ シール部材
３０ スポンジ状体

Claims (5)

1. コンクリート表面上に設置された筒状容器内に、連続気孔が形成された所定厚さのスポンジ状体を、前記コンクリート表面に密着するように収容し、該スポンジ状体が吸水状態となるように絶縁水を前記筒状容器内に満たすとともに、端子先端が前記コンクリート表面に接触するように、放電電極を所定間隔をあけて前記スポンジ状体を貫通して立設し、前記放電電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート表面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート表面を薄層状にはつりとることを特徴とするコンクリートはつり装置。
2. 前記筒状容器の下端周縁と前記コンクリート表面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することを特徴とする請求項１に記載のコンクリートはつり装置。
3. コンクリート壁面に向けて押圧した状態で設置され絶縁水が満たされた筒状容器内に、連続気孔が形成された所定厚さのスポンジ状体を、前記コンクリート壁面に密着するように収容し、該スポンジ状体が吸水状態となるように絶縁水を前記筒状容器内に満たすとともに、端子先端が前記コンクリート壁面に接触するように、放電電極を所定間隔をあけて前記スポンジ状体を貫通して立設し、前記放電電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート壁面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート壁面を薄層状にはつりとることを特徴とするコンクリートはつり装置。
4. 前記スポンジ状体は、ＰＶＡ樹脂の成形品であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のコンクリートはつり装置。
5. 前記筒状容器の先端周縁と前記コンクリート壁面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することを特徴とする請求項３に記載のコンクリートはつり装置。

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