JP2008274631A - コンクリート構造物及びコンクリート構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造物の破壊予定部に孔を形成することなく、コンクリート構造物の破壊予定部を放電破砕方法によって破壊可能としたコンクリート構造物及びコンクリート構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】本発明のコンクリート構造物１は、破壊予定部２を備えたコンクリート構造物１において、電極４０の放電部４６が破壊予定部２の内部に埋め込まれたことを特徴とする。本発明のコンクリート構造物１の構築方法は、流動性を有したコンクリートの打設箇所に電極４０の放電部４６を設置した後に、コンクリートの打設箇所に流動性を有したコンクリートを打設し、打設されたコンクリートを固化させたことによって、電極４０の放電部４６を破壊予定部２の内部に埋め込んだことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、破壊予定部に孔を形成することなく破壊予定部を放電破砕方法によって破壊可能としたコンクリート構造物及びこのコンクリート構造物の構築方法に関する。

岩石、岩盤、コンクリート構造物などの破壊対象物を破壊するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている（特許文献１；２参照）。つまり、破壊対象物に孔を形成し、この孔内に電極の放電部を挿入した状態で電極に電圧を印加することによって放電部で放電させてそのエネルギーで破壊対象物を破壊する。
そこで、後に全体を破壊して撤去する破壊予定部となるコンクリート仮設物や後に破壊して撤去する破壊予定部となる杭頭部分を備えたコンクリート杭のようなコンクリート構造物の破壊予定部を破壊する場合、破壊予定部を上記放電破砕方法により破壊することが考えられる。
特開２００３−３１１１７５号公報 特開２００３−３２０２６８号公報

しかしながら、上記放電破砕方法でコンクリート構造物の破壊予定部を破壊する場合には、破壊予定部に放電破砕装置の電極の放電部を設置するための孔を形成しなくてはならず、穿孔作業が必要となるため、穿孔作業のコストや手間がかかる。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、コンクリート構造物の破壊予定部に孔を形成することなく、コンクリート構造物の破壊予定部を放電破砕方法によって破壊可能としたコンクリート構造物及びコンクリート構造物の構築方法を提供する。

本発明のコンクリート構造物は、破壊予定部を備えたコンクリート構造物において、電極の放電部が破壊予定部の内部に埋め込まれたことを特徴とする。
電極が、放電部の周囲を取り囲むように圧力伝達媒体を貯留した貯留部を備えたことも特徴とする。
本発明のコンクリート構造物の構築方法は、流動性を有したコンクリートの打設箇所に電極の放電部を設置した後に、コンクリートの打設箇所に流動性を有したコンクリートを打設し、打設されたコンクリートを固化させたことによって、電極の放電部を破壊予定部の内部に埋め込んだことを特徴とする。

本発明のコンクリート構造物によれば、電極の放電部が破壊予定部の内部に埋め込まれたので、破壊予定部に孔を形成することなく、破壊予定部を放電破砕方法によって破壊できるので、破壊予定部に孔を設けるための穿孔作業のコストや手間を省ける。
電極が貯留部を備えたことにより、放電部の周囲の圧力伝達媒体によって、放電による破壊力を大きくできる。
本発明のコンクリート構造物の構築方法によれば、上記コンクリート構造物を構築できる。

図１乃至図４は最良の形態を示し、図１は電極の放電部が埋め込まれたコンクリート構造物の破壊予定部を示し、図２はコンクリート構造物の構築方法を示し、図３は放電破砕装置を示し、図４はワイヤ電極の放電ギャップの間隔保持構造を断面で示す。

図１に示すように、コンクリート構造物１は、電極４０の放電部４６が破壊予定部２の内部に埋め込まれた構成を備える。コンクリート構造物１がコンクリート仮設物である場合は、コンクリート構造物１の全体が、施工後に撤去される破壊予定部２となる。コンクリート構造物１がコンクリート仮設物である場合には、電極４０の放電部４６が当該コンクリート仮設物の内部の複数箇所に埋め込まれる。コンクリート構造物１が、一部に破壊予定部２を備えるコンクリート構造物１である場合、例えば、コンクリート構造物１が破壊予定部２としての杭頭部分を備えたコンクリート杭の場合には、電極４０の放電部４６が杭頭部分の内部の複数箇所に埋め込まれる。即ち、不良コンクリート部分となるために後に撤去される杭頭部分を備えたコンクリート杭の場合、電極４０の放電部４６が当該杭頭部分の内部の複数箇所に埋め込まれる。

次にコンクリート構造物１の構築方法を説明する。まず、破壊予定部２を形成するコンクリートの打設箇所に電極４０の放電部４６を設置する。その後、生コンと呼ばれる流動性を有したコンクリートを打設箇所に打設する。例えば、図２に示すように、型枠３で囲まれて形成された打設箇所４にコンクリートを打設する。この際、電源装置８と接続される電極４０の電極接続コネクタ３６；３６を型枠の外に引き出しておき、電極接続コネクタ３６；３６がコンクリート構造物１の内部に埋め込まれないようにする。その後、打設されたコンクリートが固化すれば、電極４０の放電部４６が破壊予定部２の内部に埋め込まれた構成のコンクリート構造物１が構築されることになる。

図３；４を参照し、放電破砕装置の電極装置９及び電源装置８の構造を詳細に説明する。図３に示すように、電源装置８は、昇圧装置１２、パルスパワー出力装置１３を備える。昇圧装置１２は、電源電圧入力部１４Ａ、図外の変圧器を備えた昇圧回路１５、出力部１４を備える。昇圧回路１５は、電源電圧入力部１４Ａに接続された電源ケーブル１４Ｃ経由で三相交流２００Ｖ電源電圧を入力して例えば直流２２ｋＶの電圧を生成し、直流２２ｋＶの電圧を出力部１４より出力する。出力部１４は、正極端子１４ａと負極端子１４ｂとを備える。パルスパワー出力装置１３は、入力端子１６、充電回路１７、出力部としての電極接続部１８を備える。入力端子１６は、正極端子１６ａと負極端子１６ｂとを備える。電極接続部１８は、正極端子１８ａと負極端子１８ｂとを備える。充電回路１７は、正極線１７ａ、負極線１７ｂ、コンデンサ装置１９、コンデンサ装置接続部２０、スイッチ２１；２２を備える。正極線１７ａには、スイッチ２１とスイッチ２２とが直列に接続される。正極線１７ａの一端が入力端子１６の正極端子１６ａに接続され、正極線１７ａの他端が電極接続部１８の正極端子１８ａに接続される。負極線１７ｂの一端が入力端子１６の負極端子１６ｂに接続され、負極線１７ｂの他端が電極接続部１８の負極端子１８ｂに接続される。コンデンサ装置接続部２０は、正極線１７ａにおけるスイッチ２１とスイッチ２２との間に並列に接続された複数の正極接続端子２０ａと、負極線１７ｂに並列に接続された複数の負極接続端子２０ｂとを備える。１対の正極接続端子２０ａと負極接続端子２０ｂとによりコンデンサ装置１９を１つ接続するためのコンデンサ装置接続端子２０Ａが形成される。即ち、コンデンサ装置接続部２０は、複数のコンデンサ装置接続端子２０Ａを備えるため、昇圧装置１２及び電極接続部１８に複数のコンデンサ装置１９を接続可能である。コンデンサ装置接続部２０は、例えば６個のコンデンサ装置接続端子２０Ａを備え、１個から６個までの任意の数のコンデンサ装置１９を接続可能である。即ち、コンデンサ装置１９を１個から６個まで任意に増減可能な電源装置８を得ることができる。スイッチ２１はコンデンサ装置１９に昇圧装置１２から供給された電圧を充電させるためのスイッチ、スイッチ２２はコンデンサ装置１９に充電された電荷を放電させて電極接続部１８経由で電極装置９に出力させるためのスイッチである。図示しないが、充電回路１７は接地（アース）されている。

電極装置９は、接続コード部３１、電極部３２を備える。接続コード部３１は、電源装置８の電極接続部１８の正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂの各々に接続される正極端子３５ａ及び負極端子３５ｂを備えた入力側コネクタ３５と、電極部３２の電極接続コネクタ３６に接続される出力側コネクタ３７と、入力側コネクタ３５と出力側コネクタ３７とを接続する電気接続コード３８とを備える。
電極部３２は、出力側コネクタ３７と接続される電極接続コネクタ３６と、電極４０とを備える。つまり、電極部３２は、接続コード部３１の出力側コネクタ３７に着脱可能な電極接続コネクタ３６を備え、電極接続コネクタ３６が電線４３を着脱自在に接続できる図外の電線取付部を備えるため、ワイヤ電極４１と同軸電極４２との交換を容易にできる。

電極４０としては、例えば、ワイヤ電極４１を用いる。ワイヤ電極４１は、電線４３が切断され、電線４３の切断面と電線４３の切断面との間が間隔保持材４５によって一定の放電間隔（ギャップ）に維持されたことによって放電部４６が形成された構成である。電線４３は、例えば線径２ｍｍ〜３ｍｍ程度の銅線のような導体線の周囲がビニル樹脂などの樹脂で被覆された線径４ｍｍ〜５ｍｍ程度の、いわゆる被覆線により形成される。ワイヤ電極４１は放電部４６を１つ以上備える。

図４に示すように、間隔保持材４５は、筒状に形成され、筒孔の両端部により形成された電線固定部６１；６２と、筒孔の中央部により形成された間隔維持部６３とを備える。電線固定部６１；６２の孔径は電線４３が嵌合する寸法の径に形成される。間隔維持部６３の孔径は電線固定部６１；６２の径よりも小さい径に形成される。電線固定部６１、電線固定部６２、間隔維持部６３の中心軸は同一である。間隔維持部６３と電線固定部６１；６２との段差部である段差面によりストッパとしての電線端面突当面６４；６５が形成される。
電線固定部６１；６２に嵌合された電線４３；４３の端面がそれぞれ電線端面突当面６４；６５に突き当てられた状態で、間隔保持材４５と電線４３とが図外の接着テープや接着剤などで互いに固定されることによって、間隔維持部６３が電線４３と電線４３との間に放電ギャップｇを形成する。即ち、間隔維持部６３が電線固定部６１；６２に固定された電線４３の端面と電線４３の端面との間に放電ギャップとしての間隔ｇを維持するので、放電部４６の放電ギャップを簡単かつ正確に設定できる。尚、絶縁ビニル粘着テープ、締結バンド、ゴムバンド、専用の接続具などを間隔保持材４５として使用してもよい。

図１；２では電極４０としてワイヤ電極４１を使用した例を示したが、電極４０として同軸電極４２を使用してもよい。図３に示すように、同軸電極４２は、例えば、＋電極のような一方電極としての棒状の内部導体７３と、内部導体７３の外周囲を被覆する筒状の絶縁体７４と、絶縁体７４の外周囲に設けられた−電極のような他方電極としての外部導体７５とにより構成される。外部導体７５は、内部導体７３の中心線に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の浮遊電極７６を構成する。浮遊電極７６とは、電源装置８と電気的に絶縁された電極のことである。絶縁体７４の先端７４ｔより突出して露出する内部導体７３の先端部により形成された先端電極７３ｔとこの先端電極７３ｔに最も近い浮遊電極７６である先端側浮遊電極７６ｔとの間で先端側放電ギャップ７７が形成され、互いに対向する浮遊電極７６同士の端部７６ｓと端部７６ｓとの間で中間側放電ギャップ７８が形成される。中間側放電ギャップ７８は複数形成される。先端側放電ギャップ７７を隔てて配置された先端電極７３ｔと先端側浮遊電極７６ｔとによって放電部が形成される。中間側放電ギャップ７８を隔てて配置された浮遊電極７６と浮遊電極７６とによって放電部が形成される。即ち、同軸電極４２は、複数の放電部を備える。この場合、電極部３２は、出力側コネクタ３７と接続される電極接続コネクタ３６と、同軸電極４２とを備えるので、出力側コネクタ３７に対する電極接続コネクタ３６の着脱により同軸電極４２を容易に交換できる。

次にコンクリート構造物１の破壊予定部２の破壊方法を説明する。コンクリート構造物１の外に引き出された電極４０の電極接続コネクタ３６；３６と電源装置８の出力側コネクタ３７とを互いに接続して、電源装置８から電極４０に電圧を印加することにより、放電部４６で放電を生じさせると、放電の際に発生するエネルギーにより生じた圧力によって破壊予定部２が破壊される。よって、コンクリート構造物１の破壊予定部２であるコンクリート仮設物の全体やコンクリート杭の杭頭部分に孔を形成することなく、放電破砕方法によってコンクリート構造物１の破壊予定部２を破壊できる。

最良の形態１によれば、破壊予定部２に孔を形成することなく、破壊予定部２を放電破砕方法によって破壊できるので、破壊予定部２に孔を設けるための穿孔作業のコストや手間を省ける。
また、従来のように、コンクリート構造物の破壊予定部に孔を形成してこの孔内に電極の放電部を設置する場合には、放電の際の衝撃で電極の放電部が孔から孔の外に抜けてしまうために、放電により生じる圧力が破壊予定部２の内部のコンクリートに十分に伝わらず、破壊予定部２が破壊されない可能性がある。よって、放電により生じる圧力が破壊予定部の内部のコンクリートに十分に伝わるようにするためには、電極の放電部を孔から孔の外に抜けないように固定する何らかの専用の固定手段が必要となる。
一方、最良の形態１によれば、電極４０がコンクリート構造物１の破壊予定部２の内部に埋め込まれているため、専用の固定手段を用いることなく放電の際に電極４０の放電部４６が破壊予定部２の外側に抜けることが防止され、放電により生じる圧力が破壊予定部２の内部のコンクリートに確実に伝わるため、放電による破壊力を大きくできる。

最良の形態２
図５；図６を参照し、最良の形態２を説明する。最良の形態２では、放電部４６の周囲を取り囲むように非圧縮体である水やゲルのような圧力伝達媒体５０を貯留する貯留手段５１を備えた電極４０を用いる。貯留手段５１は、例えば、放電部４６を収納する筒体５２と筒体５２の両端を塞ぐ蓋５４；５５とを有した例えば合成樹脂製の筒ケースにより形成される。一方の蓋５４には、ワイヤ電極４１の電線４３や図５；６に図示しない同軸電極４２の軸を通す孔５６が形成される。例えば、筒体５２の筒の他端が他方の蓋５５で塞がれた他端閉塞筒５７と一方の蓋５４とを別々に用意し、他端閉塞筒５７の筒の一端開放口５８から筒体５２の内側にワイヤ電極４１や同軸電極４２の放電部４６を挿入して収納するとともに、他端閉塞筒５７の筒内に圧力伝達媒体５０としての水を充填した後に、一方の蓋５４の孔５６にワイヤ電極４１の電線４３や同軸電極４２の軸を通して、一方の蓋５４で他端閉塞筒５７の筒の一端開放口５８を塞ぐように一方の蓋５４と他端閉塞筒５７の筒の一端開放縁とを接着剤などで接着する。そして、このようにワイヤ電極４１や同軸電極４２に取り付けられた貯留手段５１をコンクリートの打設箇所に設置し、電極接続コネクタ３６；３６を打設箇所の外に引き出しておいて、打設箇所にコンクリートを打設する。打設されたコンクリートが固化することによって、図６に示すように、ワイヤ電極４１や同軸電極４２の放電部４６の周囲を取り囲むように水を貯留した貯留部６０が破壊予定部２の内部に埋め込まれる。そして、電源装置８からワイヤ電極４１に電圧を印加することにより、放電部４６で放電を生じさせる。最良の形態２によれば、放電によるエネルギーによって押圧された水が放電部４６の周囲のコンクリートを押圧してコンクリートを破砕したり、放電によるエネルギーによって水の一部が気化することで体積膨張して放電部４６の周囲のコンクリートを押圧してコンクリートを破砕する。つまり、ワイヤ電極４１や同軸電極４２の放電部４６の周囲を取り囲むように水を貯留した貯留部６０が破壊予定部２の内部に埋め込まれたので、放電部４６の周囲の水によって、放電による破壊力を大きくできる。

最良の形態３
図７；図８を参照し、最良の形態３を説明する。尚、図５；図６と同一部分には同一符号を付している。最良の形態３では、貯留手段５１として、ワイヤ電極４１の電線４３や図７；８に図示しない同軸電極４２の軸を通す孔５６及び注水ホース８０を通す孔８１が形成された一方の蓋５４を備えた筒ケースを用いてもよい。そして、他端閉塞筒５７と一方の蓋５４とを別々に用意し、他端閉塞筒５７の筒の一端開放口５８から筒体５２の内側にワイヤ電極４１や同軸電極４２の放電部４６を挿入して収納するとともに、一方の蓋５４の孔５６にワイヤ電極４１の電線４３や同軸電極４２の軸を通して、一方の蓋５４で他端閉塞筒５７の筒の一端開放口５８を塞ぐように一方の蓋５４と他端閉塞筒５７の筒の一端開放縁とを接着剤などで接着する。そして、注水ホース８０の一端を一方の蓋５４の孔８１に通して筒体５２の筒内に挿入する。このようにワイヤ電極４１や同軸電極４２に取り付けられた貯留手段５１をコンクリートの打設箇所に設置し、注水ホース８０の他端と電極接続コネクタ３６；３６とを打設箇所の外に引き出しておいて、打設箇所にコンクリートを打設する。打設されたコンクリートが固化することによって、ワイヤ電極４１や同軸電極４２の放電部４６が貯留手段５１により囲まれた状態で、放電部４６及び貯留手段５１が破壊予定部２の内部に埋め込まれる。そして、破壊予定部２を破壊する際には、引き出しておいた注水ホース８０の他端から筒体５２の筒内に水を注入することによって、図８に示すように、ワイヤ電極４１や同軸電極４２の放電部４６の周囲を取り囲むように水を貯留した貯留部６０が破壊予定部２の内部に埋め込まれることになる。最良の形態２のようにコンクリートの打設の前に貯留手段５１に水を貯留しておく場合、打設の際に貯留手段５１の水が漏れてしまって放電の際に放電部４６の周囲に水が無いことが生じ得るが、最良の形態３では、打設箇所に打設したコンクリートが固化した後、放電を行う直前に電極４０の放電部４６の周囲に水を設けることができるので、放電部４６の周囲を取り囲むように水が貯留された状態において放電を行うことができるようになり、放電による破壊力を大きくできる。

本発明は、堤防、護岸、土留め壁、先行支保のように予め撤去することがわかっているコンクリート仮設物のようなコンクリート構造物に好適に採用できる。

コンクリート構造物の破壊予定部を示す断面図（最良の形態１）。 コンクリート構造物の構築方法を示す図（最良の形態１）。 放電破砕装置を示す構成図（最良の形態１）。 ワイヤ電極の放電間隔保持構造を示す断面図（最良の形態１）。 貯留手段を示す分解斜視図（最良の形態２）。 コンクリート構造物の破壊予定部を示す断面図（最良の形態２）。 貯留手段を示す分解斜視図（最良の形態３）。 コンクリート構造物の破壊予定部を示す断面図（最良の形態３）。

符号の説明

１ コンクリート構造物、２ 破壊予定部、４ 打設箇所、４０ 電極、４６ 放電部、５０ 圧力伝達媒体、６０ 貯留部。

Claims (3)

1. 破壊予定部を備えたコンクリート構造物において、電極の放電部が破壊予定部の内部に埋め込まれたことを特徴とするコンクリート構造物。
2. 電極が、放電部の周囲を取り囲むように圧力伝達媒体を貯留した貯留部を備えたこと特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物。
3. 流動性を有したコンクリートの打設箇所に電極の放電部を設置した後に、コンクリートの打設箇所に流動性を有したコンクリートを打設し、打設されたコンクリートを固化させたことによって、電極の放電部を破壊予定部の内部に埋め込んだことを特徴とするコンクリート構造物の構築方法。

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